そこで我々は日本金属工業（株）との共同研究により，特殊な設備を用いずに通常の圧延設備を利用して低コストでTiNi系形状記憶合金の薄板・フォイルを作製する方法を開発しました。この方法では、まず純Ti・純Ni板を交互に200枚程度積層したものを鉄製容器に真空封入します。この材料を熱間圧延・冷間圧延してTi/Niの多層材料とし、その後拡散熱処理を施すことで合金化します（図1）。
図1 超積層圧延法
図2はこの方法で得られた厚さ50μmのTi/Ni積層材料の写真です。この方法では幅約6 cm、長さ数mの長尺材料が既存の圧延装置で作製できます。
図2 Ti/Ni超積層材料
図3は圧延後の多層材料の縦断面のSEM写真と，その後の拡散熱処理による組織変化を示してあります。圧延直後のTi層, Ni層の厚さはそれぞれ約680 nm，150 nmです（図3(a)）。この多層材料を1073 Kまで徐々に昇温し（図3(b)-(d)），10時間保持する事で合金化します(図3(e))。TiとNi の拡散係数が大きく異なるため、拡散処理初期にはNi層の周囲にKirkendall voidが生じます。拡散が進むとTi2Ni,TiNi3と共に形状記憶効果を示すTiNi相が生成します(図3(b, c))。さらに長時間熱処理することで試料全体をTiNi相にすることができるのです（図3（e））。
図3Ti/Ni積層材料の拡散処理による組織変化
次の写真は花形の形状に形状記憶処理したTiNiフォイルの加熱・冷却による形状変化を示します。
図4 TiNiフォイルの形状記憶効果
TiNiフォイルの2方向形状記憶効果のムービー
この研究についての新聞記事
インテリジェント材料フォーラム高木賞受賞（2002年3月）
MRS-J講演大会奨励賞受賞（D. Tomus君，2002年12月）
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