淡路マテリア(株)開発グループ（鉄系形狀記憶合金、超電導バルク體）

室溫で変形しても、ある溫度（変態點）以上に加熱すると元の形狀に戻ろうとする性質を持つ合金です。形狀記憶合金としてはチタン、ニッケル合金が有名ですが、當社では、日本で発明された鉄系形狀記憶合金の用途開発を行っています。

トンネル工事における曲線パイプの締結用継手や、クレーンレール用継目板などに応用されています。

2014年5月13日プレス発表
改良型鉄系記憶合金を用いた制振ダンパーが40階建ての超高層ビルで採用されました。

2016年4月18日日本建築學會賞（技術）受賞

疲労耐久性に優れた新合金鋼制振ダンパーの開発

代表的な
成分系
(mass%)

Fe - 32Mn - 6Si
Fe - 28Mn - 6Si - 5Cr
Fe - 20Mn - 5Si - 8Cr - 5Ni
Fe - 16Mn - 5Si - 12Cr - 5Ni

鉄系形狀記憶合金では、母相である「オーステナイト相」の狀態で変形を加えると、通常の金屬は結晶が「すべり変形」するのに対し、「すべり変形」より優先して「応力誘起マルテンサイト変態」という結晶の変化を起こします。

「すべり変形」した結晶は元の形に戻すことができませんが、「応力誘起マルテンサイト変態」で変形した場合は、適當な溫度（変態點以上）への加熱によって「マルテンサイト相」を母相である「オーステナイト相」に戻す時に、一度変形してしまった形をほぼ変形前の形狀に復元させることができます。

形狀記憶合金継手による鋼管締結（250A）

クレーンレール用SMA継目板

Fe-Mn-Si系形狀記憶合金の特性と応用

2011年12月9日「ベッセマー+200の鉄と社會」第4回シンポジウム?丸山講演資料

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図１．SMAリングで補強されたバルク體。
（左：樹脂コート無し、右：樹脂コート有り）

図２．捕捉磁場の一例。液體窒素冷卻（－196℃）、外部磁場1テスラ。

図３．SMAリングによる補強効果の確認。
400℃に加熱後液體窒素中で急冷すると、単體のバルク體は破壊します（左）が、SMAリングで補強したバルク體は破壊しません（右）。

低溫で電気抵抗ゼロを示す超電導材料は、大電流を送電ロス無しで送る線材などへの実用化が期待されています。
またセラミックス系の超電導材料は円盤等の塊（バルク體）にして強い磁場を近づけると、その磁場を捕捉して自身が強力な磁石になります。
また超電導バルク體は、磁性を持った物質を非接觸で空中に安定して浮上保持する能力を持つため、これを利用して電力貯蔵用フライホイール裝置や醫薬品製造用非接觸攪拌機などへの活用することが検討されています。

ところが超電導バルク體は脆く壊れやすい上、価格が高いという問題があります。
當社は20年ほど前から鉄系形狀記憶合金（SMA）の開発にも取り組んできましたが、このSMAをリング狀にして補強することで壊れにくい超電導バルク體を実現する技術を開発しました。
またこれと同時に、入手しやすい安価な原料と汎用設備を用いて超電導バルク體を製造する技術を確立しました。

さらに、超電導バルク體は水分と反応して劣化する欠點をもちますが、「特殊な樹脂でコーティングする」方法を開発して、長時間の使用でも劣化しにくい超電導バルク體を提供する體制も整えました(図1 右)。

超電導バルク體標準仕様