淺田祐実(Asada Yumi)
新領域創成科学研究科 物質系専攻
御手洗研究室 修士2年
金属は様々な分野で使うことのできる材料
金属は以下のような特徴から、多岐にわたる分野で使用されています。
①強度と耐久性:非常に強く、摩耗や衝撃に対して優れた耐久性を持っています。
②加工の柔軟性:様々な加工技術(切削、溶接、鍛造など)を用いて、複雑な形状や高精度な部品を作ることができます。
③熱伝導性:熱を伝えやすい性質を利用した製品へ応用することができます。
④リサイクルによる再利用:リサイクルが容易です。再利用することで資源の節約につながり、環境への影響を抑えられます。
高温形状記憶合金とは?
複数の元素を混合した金属を合金といい、その中でも私は形状記憶合金に関する研究をしています。
形状記憶合金は、変形しても温度を上げることで、元の形に戻ることができる材料です。元の形状へどれくらい戻ったかを示す形状記憶効果が高いほど、形状記憶合金として有用です。
研究の目的は?
現在、100℃以下では形状記憶効果の高い合金が応用されていますが、高温(約200℃以上)では強度不足により応用が難しいという現状があります。よって、私の研究では高温でも強度の高い形状記憶合金を開発することを目的としています。
どう役立つ?
現在、実用化ができている形状記憶合金では、TiNi合金を例に挙げると、使用できる温度は100℃以下。これが高温(約500℃以上‼)で使用できると、航空機のジェットエンジンや発電所のガスタービンなど高温となる場所での軽量化・高性能化などに役立つと考えられています。
ジェットエンジンの模型
研究の内容は?
高温でも強度の高い形状記憶合金を作製するため、複数の元素を組み合わせて期待する機械的特性を持たせる多元化に着目しています。多元化することによって()高温でも強度が高い合金を作製できると考えられます。
相変態、形状記憶特性について研究していますに対する多元化効果
私は、チタン、ニッケル、ハフニウム、パラジウムの4種類の元素を使った合金を扱っています。
どんな方法で研究している?
(大まかな流れは、合金の作製、作製した合金の性質の調査?必要
このサイクルを回す)
まず、高温で使用できる形状記憶合金を作るためには、どんな組織(微細な構造)が最適か、その組織を作成するためにはどんな組成(各元素の割合)・作製方法(熱処理温度、熱処理時間、冷却方法)で作製を行うといいかを調べます。
複数種類の金属を溶解して、期待する特性を持たせるための熱処理を行い、合金の作製を行います。大学のキャンパスには、作製した合金の性質を調べることのできる様々な機械があります。結晶構造(原子や分子の配置の仕方)や、組織を観察したり、形状記憶合金が元に戻る温度や、形状記憶効果を測定したりします。作製条件や試験条件とそれらの結果との関連性を調査します。
高温試験機(作製した合金を圧縮し形状記憶効果を測る)