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MnGaメタ磁性形状記憶合金の開発伊東 達矢; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 貝沼 亮介*
物性研だより, 63(3), p.8 - 10, 2023/10
メタ磁性形状記憶合金は磁場により駆動することが出来る形状記憶合金であり、センサーやアクチュエーター等での応用が期待されている。しかし、これまでに開発されてきた合金系ではマルテンサイト変態に伴うエネルギーロスが大きいという問題点があった。近年、我々の研究グループではPd
MnGa合金において初めて相変態によるエネルギーロスの小さなメタ磁性形状記憶合金を発見した。本稿ではその内容を紹介する。
北川 義大; 白濱 卓馬*; 木曽原 直之; 坪井 昭彦
第96回レーザ加工学会講演論文集(インターネット), p.91 - 96, 2022/01
レーザーを用いた焼入れ処理は、短時間かつ局所的に熱処理が可能であり、冷却材を必要としない特長がある。しかし、高周波焼入れなど従来の焼入れ方法と比較し、焼入れ深さが0.5mm
0.7mmと浅く、用途が限られていた。本研究では、レーザー照射過程における材料内部の伝熱現象を数値解析にてシミュレーションすることで、より深い焼入れを得られる条件を実験的に評価した。その結果、低出力・低速度条件にて深さ方向への伝熱効果が得られ、焼入れ深さを向上できることがわかった。ただし、冷却材を使用しないことから、入熱が深くなることで冷却速度が低下し、焼入れ最深部にて必要な組織変化が得られず、硬度低下が生じた。そこで、非溶融かつ十分な冷却速度を確保するため、複数回の連続照射を実施し、最大1.4mmの焼入れ深さを達成することができた。
Bae, J. W.*; Jung, J.*; Kim, J. G.*; Park, J. M.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Woo, W.*; Kim, H. S.*
Materialia, 9, p.100619_1 - 100619_15, 2020/03
In the present study, an integrated experimental-numerical analysis on ferrous medium-entropy alloy (FMEA) was conducted to understand the micromechanical response of the constituent phases in the FMEA at -137
C. The initial face-centered cubic (FCC) single phase microstructure of the FMEA was transformed to body-centered cubic (BCC) martensite during tensile deformation at -137C, resulting in improved low-temperature mechanical properties. The microstructure evolution due to deformation-induced phase transformation mechanism and strain partitioning behavior was analyzed using 
electron backscatter diffraction. The mechanical responses related to the stress partitioning between constituent phases and deformation-induced transformation rate were measured using 
neutron diffraction in combination with the nanoindentation analysis.
Chae, H.*; Huang, E.-W.*; Jain, J.*; Wang, H.*; Woo, W.*; Chen, S.-W.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*
Materials Science & Engineering A, 762, p.138065_1 - 138065_10, 2019/08
被引用回数：41 パーセンタイル：92.06(Nanoscience & Nanotechnology)Plastic anisotropy and deformation-induced phase transformation of additively manufactured (AM) stainless steels were investigated via in-situ neutron diffraction, electron backscatter diffraction, metallography, and fractography. Two types of tensile specimens were manufactured: (1) One sample was vertically fabricated with its tensile axis parallel to the z-direction (AM-V), (2) The other sample was horizontally fabricated with its tensile axis perpendicular to the z-direction (AM-H). A commercial 15-5PH stainless steel (CA) was used for comparison. AM steel revealed enhanced yield strength, tensile strength, and uniform elongation over CA, which was mainly due to grain refinement and transformation induced plasticity (TRIP). Different onsets of strain nonlinearity between AM-V and AM-H were closely related to martensitic phase transformation.
Harjo, S.; 土田 紀之*; 阿部 淳*; Gong, W.*
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.15149_1 - 15149_11, 2017/11
被引用回数：103 パーセンタイル：94(Multidisciplinary Sciences)Two TRIP-aided multiphase steels with different carbon contents were analyzed in situ during tensile deformation by time-of-flight neutron diffraction to clarify the deformation induced martensitic transformation behavior and its role on the strengthening mechanism. The difference in the carbon content affected mainly the difference in the phase fractions before deformation, where the higher carbon content increased the phase fraction of retained austenite (
). However, the changes in the relative fraction of martensitic transformation with respect to the applied strain were found to be similar in both steels since the carbon concentrations in were similar. The stress contribution from martensite was observed increasing during plastic deformation while that from bainitic ferrite hardly changing and that from decreasing.
水牧 仁一朗*; 吉井 賢資; 北澤 英明*; 谷田 肇*
Journal of Solid State Chemistry, 171(1-2), p.291 - 294, 2003/02
被引用回数：5 パーセンタイル：17.57(Chemistry, Inorganic & Nuclear)希土類金属間化合物TbPdAlは六方晶構造または斜方晶構造を有する。前者の構造を有する場合、ネール温度43Kと22Kに2段反強磁性転移を示し、かつ、100K近傍において同一の空間群を保ちながら構造相転移を起こすことが知られている。本研究では放射光を用いた吸収分光測定により、本系の性質について調べた。TbのL
吸収端のEXAFS測定からは、上記の100K転移近傍においてTb周囲の結合長さに変化が見られた。また、TbのL吸収端XANESスペクトルは温度変化を示さないのに対し、PdのK吸収端XANESスペクトルはわずかに温度変化を示した。これは100K相転移がPdの電子構造変化に起因することを示唆する。
若井 栄一; 菱沼 章道; 三輪 幸夫; 大内 朝男*; 磯崎 誠一*; 高木 清一*; 安彦 兼次*
Materials Transactions, JIM, 41(1), p.136 - 140, 2000/01
高純度Fe-(9-50%)Cr及びFe-50Cr-(0-8)W合金の引張特性に対して中性子照射の効果を調べた。これらの合金はSS-3タイプの形状の引張試験片にし、加工層を取り除いた後に、原子炉(JRR-3M)において、400、500、600Cの3温度で約0.4dpaの弾き出し損傷量まで照射された。照射後、多くの試験の場合、照射と同じ温度で、真空中にて4.4
10
s
の引張速度で引張試験を行った。この照射によって、これらの合金の降状強度と引張強度は増加した。また、照射によるそれらの強度の増分はこれらに添加したクロム量及びタングステン量の増加に伴い、大きくなる傾向になった。これらの合金の引張特性は多くの場合、延性的な挙動を示したが、500C以下で照射されたFe-50CrとFe-50Cr-W合金においてのみ、それらの引張試験において、延性が生じないまま、脆性破断が生じた。これらの合金の引張特性は脆性的な挙動を示した温度及びクロム量の領域が状態図における約500C以下での脆性領域に非常に近いことから、照射によって形成される
'相と格子間型転位ループに密接に関係していると考えられる
荒井 康夫; 中島 邦久; 芹澤 弘幸; 菊地 啓修; 鈴木 康文; 井上 正*
JAERI-Tech 98-022, 21 Pages, 1998/06
超ウラン元素化合物や合金の高温物性や相状態に関する研究を行う目的で製作した高温X線回折装置について記述したものである。高温X線回折装置は、X線発生装置、ゴニオメーター、X線計数装置、試料高温装置、冷却水送水装置、真空排気系、ガス供給系、ワークステーション及び格納用グローブボックスから構成される。また、装置の据え付け終了後に行った各種性能試験の結果についても述べた。
井川 直樹; 長崎 正雅*; 石井 慶信; 野田 健治; 大野 英雄; 森井 幸生; Fernandez-Baca, J. A.*
J. Mater. Sci., 33, p.4747 - 4758, 1998/00
被引用回数：6 パーセンタイル：31.55(Materials Science, Multidisciplinary)正方晶安定化ジルコニアの優れた機械的強度は正方晶相から単斜晶相へのマルテンサイト型変態に起因すると考えられている。しかしながらその変態機構は十分には解明されていない。本研究では、アルコキシド法で作製した準安定正方晶ジルコニアに関して、正方晶相から単斜晶相への相変態速度を米国オークリッジ国立研究所・高中性子束アイソトープ原子炉に設置した広角中性子回折装置により測定し、さらに相変態のモデル化を行った。相変態は1000Cでは100分以内に終了したが、850Cにおいては4000分以上必要であり、アニール温度が高くなるに従って相変態速度は著しく速くなった。この相変態速度は(1)相変態がマルテンサイト型であり、臨界結晶子径が存在する、(2)結晶子径が対数正規分布をとる、(3)結晶子は正常粒成長をする、という仮定を基にモデル化を行うことでうまく説明できた。
星屋 泰二; 近江 正男; 松井 義典; 西川 雅弘*
Journal of Nuclear Materials, 258-263(PT.B), p.2036 - 2040, 1998/00
被引用回数：13 パーセンタイル：70.9(Materials Science, Multidisciplinary)遠隔操作及び補修技術の観点から要素迅速交換技術として形状記憶合金を利用した応用技術が着目されている。しかしながら、同合金の照射挙動に関するデータは少なく、同合金を利用した継手の締結機能に及ぼす中性子照射効果には不明な点が多い。高速中性子照射量1.410
m
まで照射したTi-Ni系形状記憶合金及び合金継手試料の照射後引張、衝撃試験、継手内径測定試験を実施した。323Kで照射した継手試料の加熱冷却時に生じる温度履歴は503Kで照射した同試料の履歴の1.5倍であり、これは照射による変態温度低下及び変態温度区間の拡大に起因する。二方向継手試料では、内径の可逆変化量は照射により減少したものの、未照射試料の変化量の7割を保持した。二方向付けのために同合金継手に導入された応力場は、照射により生ずる残留歪と密接に関連し、照射効果が低減したと予想される。
永澤 耿*; 森井 幸生
Mater. Trans. JIM, 34(10), p.855 - 873, 1993/00
被引用回数：15 パーセンタイル：65(Materials Science, Multidisciplinary)アルカリ金属、第六群金属、
相合金、ニッケル合金、タリウムや第三群金属などの金属や合金におけるマルテンサイト前駆状態に関する最近の中性子散乱研究を概観する。これらの物質に観測される[110]TA
フォノンや[111]LAフォノンの格子振動異常について、マルテンサイト相変態との関連において議論する。
相形成に関連した弾性散乱の異常についても述べる。これらの異常から空孔や非調和振動や電子構造の重要性を指摘する。
村上 裕彦*; 大野 英雄
日本セラミックス協会学術論文誌, 99(1156), p.1234 - 1239, 1991/12
本研究は、機能性セラミックスとして注目されているジルコニアの準安定相正方晶成因の解明、さらに正方晶の安定領域を決定することを目的に行った研究をまとめたものである。液相法で純粋なジルコニアを作製した場合、しばしば安定化剤なしで準安定相である正方晶が生成する事実に着目し、微粒子が有する表面自由エネルギーにその原因をもとめた。このような観点から、純粋なジルコニアの相変態と結晶子サイズの測定を行い、純粋なジルコニアの相変態機構を解明した。さらに、真空中での相変態が抑制される原因は、真空中で粒成長が抑制されたことにあることをつきとめた。
-phase Cu-Al-Ni alloy森井 幸生; 飯泉 仁; 舩橋 達; H.R.Child*
Proceedings of International Conference on Martensitic Transformations, p.150 - 153, 1986/00
日米協力によりオークリッジ国立研HFIRに据えつけられた広角中性子散乱装置(WAND)を使用し、CuAlNi合金の散漫散乱実験を行なったのでその結果を報告する。 単結晶試料を用い(001)逆格子面(l=0,1,2およびその近辺)での弾性散乱を広範囲にわたって測定したところ、主なブラッグ散乱を含む〔110〕軸に沿って散漫散乱がほぼ棒状に表れていることがわかった。この結果は、以前報告したようにこの合金における〔110〕TA音波が非常に低いエネルギーを持つこと、つまりこの合金のマルテンサイト相変態の異常な前駆現象と密接に関係していると考えられる。 得られた散漫散乱強度は2次元的な濃淡図法や等高図法、3次元的な鳥かん図法を用いて情報密度の高い表示を行う。
Al
Ni related to martensitic phase transition森井 幸生; 飯泉 仁
Journal of the Physical Society of Japan, 54(8), p.2948 - 2954, 1985/00
被引用回数：41 パーセンタイル：88.04(Physics, Multidisciplinary)相CuAlNiの[110]横波(е
[110])フォノン分散関係を261,295,372Kで中性子散乱実験により測定した。このフォノン分枝は他に比べてエネルギーが極端に小さく、かつq=(2/3)qmaxの位置に「くぼみ」を持つという異常性を有している。この異常性を反映して(110)面間力のうち第2,第3近接面間力の効果が大きくなってきていることが明らかになった。さらに[110]軸に沿って存在する弾性散乱ピークには、温度依存性の異なる2種類のものが存在する事も判明した。こうした事実より、相では2H型と18R型のマルテンサイトへ転移しようとする格子不安定性が2種類同時に存在して、それらが互いに競争して発展消滅を行っていると解釈できる。
Harjo, S.; 土田 紀之*
no journal, ,
TRIP-aided multiphase steels with different carbon contents were analyzed in situ during tensile deformation by TOF neutron diffraction to clarify the deformation induced martensitic transformation behavior and its role on the strengthening mechanism. The difference in the carbon content affected mainly the difference in the phase fractions, where the higher carbon content increased the fraction of retained austenite (). However, changes in the relative fraction of martensitic transformation during deformation were found to be similar in both steels. The relative fraction of martensitic transformation increased with increasing of phase stress. The martensite phase stress was much larger than that of or bainitic ferrite since the martensite was generated at the beginning of plastic deformation. The stress contribution from martensite increased during plastic deformation while that from bainitic ferrite hardly changed and that from decreased.
Harjo, S.; 川崎 卓郎; 土田 紀之*; 諸岡 聡; 相澤 一也
no journal, ,
Transformation induced plasticity (TRIP) phenomenon is paid attention because it gives a high work-hardening rate and a large uniform elongation as a result of deformation induced martensitic transformation during plastic loading. The deformation induced martensitic transformations in most metastable iron alloys occur after macro-yielding during deformation at room temperature (RT). There are arguments to explain whether the martensitic transformation during plastic loading is controlled by strain (the strain-induced transformation) or stress (the stress-assisted transformation). In this paper, we tried to observe the trigger of deformation induced martensitic transformation during tensile deformation by in situ tensile loading neutron diffraction (ND) of metastable iron alloys. In situ ND measurements during deformation have been confirmed as powerful tools to understand the strengthening mechanism during deformation of multiphase alloys.
