東北大学
学際科学フロンティア研究所

次世代の形状記憶合金として期待されるCu-Al-Mn系形状記憶合金は、原料が安価で加工しやすく、良好な超弾性を発現することから、耐震用構造材料や医療用デバイスなど幅広い分野での応用が期待されています。近年、この合金を単結晶化すると大きな形状回復を示すことが報告されていましたが、そのメカニズムは明らかとなっていませんでした。

 

長崎大学大学院総合生産科学研究科の赤嶺大志准教授（前九州大学大学院総合理工学研究院 助教）と、九州大学大学院総合理工学府修士2年の高松凌氏（研究当時。現株式会社デンソー）、九州大学の西田稔名誉教授、東北大学学際科学フロンティア研究所の許勝助教、東北大学大学院工学研究科の大森俊洋教授、貝沼亮介教授、東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センターの二宮翔助教、西堀麻衣子教授、株式会社古河テクノマテリアル（神奈川県平塚市、花谷健社長）の喜瀬純男博士らの共同研究グループは、電子顕微鏡観察と放射光X線回折測定を通じて、単結晶Cu-Al-Mn合金では多段階のマルテンサイト変態（注4）が生じていることを明らかにしました。また、この多段階のマルテンサイト変態が進行すると、相変態に伴うエネルギー吸収量が増大することがわかりました。

 

本研究の成果は、相変態の制御を通じてCu-Al-Mn系形状記憶合金のエネルギー吸収性能を自在に制御できる可能性を示すもので、制振材料や耐震用の土木・建築用材料等への幅広い応用が期待されます。

 

この成果は、2025年4月15日（米国時間）に材料科学分野の専門誌Acta Materialia誌にオンライン公開されました。

図：透過電子顕微鏡による結晶構造変化の観察結果

【論文情報】
タイトル：Successive stress-induced phase transformations with large stress-strain hysteresis in single crystal Cu-Al-Mn shape memory alloys
著者：Hiroshi Akamine, Ryo Takamatsu, Sheng Xu, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma, Sumio Kise, Kakeru Ninomiya, Maiko Nishibori, Minoru Nishida
掲載誌：Acta Materialia
DOI: 10.1016/j.actamat.2025.121054
URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121054

プレスリリース：
東北大学
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2025/05/press20250516-02-metal.html
東北大学大学院工学研究科
https://www.eng.tohoku.ac.jp/news/detail-,-id,3213.html
東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター
https://www.sris.tohoku.ac.jp/research/detail---id-194.html