JP2000104134A - 形状記憶合金複合体およびその製造方法 - Google Patents
形状記憶合金複合体およびその製造方法Info
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- JP2000104134A JP2000104134A JP10291540A JP29154098A JP2000104134A JP 2000104134 A JP2000104134 A JP 2000104134A JP 10291540 A JP10291540 A JP 10291540A JP 29154098 A JP29154098 A JP 29154098A JP 2000104134 A JP2000104134 A JP 2000104134A
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- memory alloy
- alloy composite
- phase transformation
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の温度において、それぞれ段階的に動作
する形状記憶合金ばねを含む形状記憶合金複合体、およ
びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の形状記憶合金複合体１は、相変
態温度が互いに異なる複数の形状記憶合金材料、とく
に、Ｎｉの組成が４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を
有するＮi−Ｔi系合金から構成される。形状記憶合金複
合体１は、形状記憶合金材料２が、それぞれ相変態温度
が異なる１個以上の他の形状記憶合金材料３を内包し一
体として構成されている。この形状記憶合金複合体は、
コイルばねに形成することもできる。
する形状記憶合金ばねを含む形状記憶合金複合体、およ
びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の形状記憶合金複合体１は、相変
態温度が互いに異なる複数の形状記憶合金材料、とく
に、Ｎｉの組成が４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を
有するＮi−Ｔi系合金から構成される。形状記憶合金複
合体１は、形状記憶合金材料２が、それぞれ相変態温度
が異なる１個以上の他の形状記憶合金材料３を内包し一
体として構成されている。この形状記憶合金複合体は、
コイルばねに形成することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、相変態にもとづく
形状変化を利用した形状記憶合金複合体およびその製造
方法に関する。
形状変化を利用した形状記憶合金複合体およびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｔｉ−Ｎｉ系合金を含むある種の合金
は、熱弾性型マルテンサイト変態の逆変態に付随して顕
著な形状記憶効果を示す。相変態による形状変化の効果
は、コイルばねの形態において顕著にあらわされるた
め、多分野において応用されつつある。Ｔｉ−Ｎｉ系合
金において、形状記憶効果を示す温度は、Ｎｉの組成に
依存し、任意に制御することができる。
は、熱弾性型マルテンサイト変態の逆変態に付随して顕
著な形状記憶効果を示す。相変態による形状変化の効果
は、コイルばねの形態において顕著にあらわされるた
め、多分野において応用されつつある。Ｔｉ−Ｎｉ系合
金において、形状記憶効果を示す温度は、Ｎｉの組成に
依存し、任意に制御することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、相変態
温度は、ＴｉおよびＮｉの組成に依存して定まるため
に、１種類の組成からなるＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の
場合は、利用形態がコイルばね、あるいは線であるにか
かわらず、一の温度のみにおいて形状記憶効果があらわ
れ、単一機能が得られるに過ぎない。
温度は、ＴｉおよびＮｉの組成に依存して定まるため
に、１種類の組成からなるＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の
場合は、利用形態がコイルばね、あるいは線であるにか
かわらず、一の温度のみにおいて形状記憶効果があらわ
れ、単一機能が得られるに過ぎない。
【０００４】したがって、従来は、感温駆動素子とし
て、形状記憶合金コイルばねを用いる場合でも、複数の
温度において、それぞれ段階的に機能させることができ
なかった。
て、形状記憶合金コイルばねを用いる場合でも、複数の
温度において、それぞれ段階的に機能させることができ
なかった。
【０００５】本発明は、複数の温度において、それぞれ
段階的に動作する形状記憶合金ばねを含む形状記憶合金
複合体、およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
段階的に動作する形状記憶合金ばねを含む形状記憶合金
複合体、およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、相変態温度が
互いに異なる複数の形状記憶合金材料、とくに、Ｎｉの
組成が４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を有するＮi
−Ｔi系合金から構成されている形状記憶合金複合体で
ある。
互いに異なる複数の形状記憶合金材料、とくに、Ｎｉの
組成が４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を有するＮi
−Ｔi系合金から構成されている形状記憶合金複合体で
ある。
【０００７】本発明は、前記の形状記憶合金材料が、そ
れぞれ相変態温度が異なる１個以上の他の形状記憶合金
材料を内包し、または、他の形状記憶合金材料と合体
し、一体として構成されている形状記憶合金複合体であ
る。この形状記憶合金複合体は、形状記憶合金材料のパ
イプに、それぞれ相変態温度が異なる他の形状記憶合金
材料からなるパイプ、棒材を挿入し、塑性加工によって
一体化する方法で作製することができる。形状記憶合金
複合体は、コイルばねに形成することもできる。
れぞれ相変態温度が異なる１個以上の他の形状記憶合金
材料を内包し、または、他の形状記憶合金材料と合体
し、一体として構成されている形状記憶合金複合体であ
る。この形状記憶合金複合体は、形状記憶合金材料のパ
イプに、それぞれ相変態温度が異なる他の形状記憶合金
材料からなるパイプ、棒材を挿入し、塑性加工によって
一体化する方法で作製することができる。形状記憶合金
複合体は、コイルばねに形成することもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【０００９】図１は、本発明の実施の形態による形状記
憶合金複合体の製造方法を説明する図である。図１
（ａ）、図１（ｂ）は、各形状記憶合金材料を示す図、
図１（ｃ）は、形状記憶合金複合体を示す図である。
憶合金複合体の製造方法を説明する図である。図１
（ａ）、図１（ｂ）は、各形状記憶合金材料を示す図、
図１（ｃ）は、形状記憶合金複合体を示す図である。
【００１０】まず、高周波真空溶解によって得た２種類
の、Ｔｉ−５０.０ａｔ％Ｎｉ、Ｔｉ−５０.２ａｔ％Ｎ
ｉの形状記憶合金を、熱間ハンマー、熱間ロールによっ
て、それぞれ径１７ｍｍの棒材に加工した。Ｔｉ−５
０.０ａｔ％Ｎｉ合金、およびＴｉ−５０.２ａｔ％Ｎｉ
合金の相変態温度は、それぞれ４０℃および６０℃であ
る。
の、Ｔｉ−５０.０ａｔ％Ｎｉ、Ｔｉ−５０.２ａｔ％Ｎ
ｉの形状記憶合金を、熱間ハンマー、熱間ロールによっ
て、それぞれ径１７ｍｍの棒材に加工した。Ｔｉ−５
０.０ａｔ％Ｎｉ合金、およびＴｉ−５０.２ａｔ％Ｎｉ
合金の相変態温度は、それぞれ４０℃および６０℃であ
る。
【００１１】その後、図１（ａ）に示すように、棒材を
形成しているＴｉ−５０.０ａｔ％Ｎｉ形状記憶合金２
を、外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１５０ｍｍのパ
イプ形状に、また、図１（ｂ）に示すように、棒材を形
成しているＴｉ−５０.２ａｔ％Ｎｉ形状記憶合金３
を、径１０.５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの棒材に加工し
た。つぎに、棒材の形状記憶合金３をパイプ形状の形状
記憶合金２に挿入して、図１（ｃ）に示すように、一体
に複合し、熱間スエージング加工により、径８ｍｍの線
材の形状記憶合金複合体１を形成した。さらに、冷間伸
線および熱処理を繰り返し、直径１.０ｍｍの線材の形
状記憶合金複合体を得た。
形成しているＴｉ−５０.０ａｔ％Ｎｉ形状記憶合金２
を、外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１５０ｍｍのパ
イプ形状に、また、図１（ｂ）に示すように、棒材を形
成しているＴｉ−５０.２ａｔ％Ｎｉ形状記憶合金３
を、径１０.５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの棒材に加工し
た。つぎに、棒材の形状記憶合金３をパイプ形状の形状
記憶合金２に挿入して、図１（ｃ）に示すように、一体
に複合し、熱間スエージング加工により、径８ｍｍの線
材の形状記憶合金複合体１を形成した。さらに、冷間伸
線および熱処理を繰り返し、直径１.０ｍｍの線材の形
状記憶合金複合体を得た。
【００１２】つぎに、本発明の他の実施の形態による形
状記憶合金複合体について説明する。前記で得た、直径
１.０ｍｍの線材の形状記憶合金複合体を用い、中心径
６ｍｍのコイルばねに加工後、温度５００℃で３０分間
熱処理を行った。図２は、線材の形状記憶合金複合体を
用いて形成したコイルばね４を示す図である。
状記憶合金複合体について説明する。前記で得た、直径
１.０ｍｍの線材の形状記憶合金複合体を用い、中心径
６ｍｍのコイルばねに加工後、温度５００℃で３０分間
熱処理を行った。図２は、線材の形状記憶合金複合体を
用いて形成したコイルばね４を示す図である。
【００１３】図３は、定ひずみ下のコイルばねについ
て、温度と荷重の関係を測定した結果を示す図である。
図３から、形状記憶合金複合体を構成する２種類の形状
記憶合金の各相変態温度に対応して、４０℃および６０
℃において、それぞれ急峻な荷重変化が認められる。
て、温度と荷重の関係を測定した結果を示す図である。
図３から、形状記憶合金複合体を構成する２種類の形状
記憶合金の各相変態温度に対応して、４０℃および６０
℃において、それぞれ急峻な荷重変化が認められる。
【００１４】前述の形状記憶合金複合体は、Ｎi−Ｔi系
合金を主成分とし、Ｎｉの組成が４９.０ａｔ％〜５２.
０ａｔ％の範囲で、互いに異なる２種類以上の組成の形
状記憶合金材料が複合して構成される。形状記憶合金と
して、Ｔｉ−Ｎｉ系合金を主成分とし、Ｎｉが４９.０
ａｔ％〜５２.０ａｔ％の範囲の組成が最も好ましい。
なお、第３元素を添加したＴｉ−Ｎｉ系合金、熱処理に
よって変態温度が調整可能な他の形状記憶合金について
も、同様に本発明を適用することができる。
合金を主成分とし、Ｎｉの組成が４９.０ａｔ％〜５２.
０ａｔ％の範囲で、互いに異なる２種類以上の組成の形
状記憶合金材料が複合して構成される。形状記憶合金と
して、Ｔｉ−Ｎｉ系合金を主成分とし、Ｎｉが４９.０
ａｔ％〜５２.０ａｔ％の範囲の組成が最も好ましい。
なお、第３元素を添加したＴｉ−Ｎｉ系合金、熱処理に
よって変態温度が調整可能な他の形状記憶合金について
も、同様に本発明を適用することができる。
【００１５】図４は、本発明の他の実施の形態を説明す
る図である。図４（ａ）は、形状記憶合金からなるパイ
プを形成している形状記憶合金５に、互いに異なる相変
態温度を有する２本の形状記憶合金の棒材を形成してい
る形状記憶合金６，７をそれぞれ挿入し、一体化して作
製した形状記憶合金複合体１０の断面図を示す。図４
（ｂ）は、形状記憶合金からなるパイプを形成している
形状記憶合金５に、互いに異なる相変態温度を有する２
本の形状記憶合金のパイプを形成している形状記憶合金
８，９を並べて挿入し、パイプを形成している形状記憶
合金８には、さらに他の棒材を形成している形状記憶合
金６を挿入して作製した形状記憶合金複合体１１の断面
図を示す。
る図である。図４（ａ）は、形状記憶合金からなるパイ
プを形成している形状記憶合金５に、互いに異なる相変
態温度を有する２本の形状記憶合金の棒材を形成してい
る形状記憶合金６，７をそれぞれ挿入し、一体化して作
製した形状記憶合金複合体１０の断面図を示す。図４
（ｂ）は、形状記憶合金からなるパイプを形成している
形状記憶合金５に、互いに異なる相変態温度を有する２
本の形状記憶合金のパイプを形成している形状記憶合金
８，９を並べて挿入し、パイプを形成している形状記憶
合金８には、さらに他の棒材を形成している形状記憶合
金６を挿入して作製した形状記憶合金複合体１１の断面
図を示す。
【００１６】図４（ａ）に示す形状記憶合金複合体１０
は、さきに説明した方法によって作製され、相変態温度
が互いに異なる３種類の形状記憶合金から構成され、各
相変態温度、すなわち異なる三つの温度で動作する。
は、さきに説明した方法によって作製され、相変態温度
が互いに異なる３種類の形状記憶合金から構成され、各
相変態温度、すなわち異なる三つの温度で動作する。
【００１７】図４（ｂ）に示す形状記憶合金複合体１１
は、相変態温度が互いに異なる４種類の形状記憶合金か
ら構成され、各相変態温度、すなわち異なる四つの温度
で動作する。
は、相変態温度が互いに異なる４種類の形状記憶合金か
ら構成され、各相変態温度、すなわち異なる四つの温度
で動作する。
【００１８】本発明による、相変態温度が互いに異なる
複数の形状記憶合金から構成される形状記憶合金複合体
には、種々の応用の可能性がある。たとえば、本発明に
よって、異なる二つの温度において動作する、２段機能
をもつアクチュエータの設計ができる。さらに、換気口
の開閉に適用すれば、開閉の度合いを温度の変化に応じ
て自動的に変えることが可能になる。すなわち、本発明
による形状記憶合金複合体を用いたコイルばねを、換気
口に適用し、温度２０℃では半開きで比較的ゆるやかな
換気を行い、３０℃では全開するなどの動作をさせるこ
とは容易となる。
複数の形状記憶合金から構成される形状記憶合金複合体
には、種々の応用の可能性がある。たとえば、本発明に
よって、異なる二つの温度において動作する、２段機能
をもつアクチュエータの設計ができる。さらに、換気口
の開閉に適用すれば、開閉の度合いを温度の変化に応じ
て自動的に変えることが可能になる。すなわち、本発明
による形状記憶合金複合体を用いたコイルばねを、換気
口に適用し、温度２０℃では半開きで比較的ゆるやかな
換気を行い、３０℃では全開するなどの動作をさせるこ
とは容易となる。
【００１９】さらに、多段型の形状記憶合金複合体に
は、一層複雑な機能を担わせることによって、その応用
の拡大が期待される。
は、一層複雑な機能を担わせることによって、その応用
の拡大が期待される。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の温度において、それぞれ段階的に動作する形状記
憶合金ばねを含む形状記憶合金複合体を得ることができ
る。
複数の温度において、それぞれ段階的に動作する形状記
憶合金ばねを含む形状記憶合金複合体を得ることができ
る。
【図１】本発明の実施の形態による形状記憶合金複合体
の製造方法を説明する図。図１（ａ）、図１（ｂ）は、
各形状記憶合金材料を示す図。図１（ｃ）は、形状記憶
合金複合体を示す図。
の製造方法を説明する図。図１（ａ）、図１（ｂ）は、
各形状記憶合金材料を示す図。図１（ｃ）は、形状記憶
合金複合体を示す図。
【図２】線材の形状記憶合金複合体を用いて形成したコ
イルばねを示す図。
イルばねを示す図。
【図３】ひずみ下のコイルばねについて、温度と荷重の
関係を測定した結果を示す図。
関係を測定した結果を示す図。
【図４】本発明の他の実施の形態を説明する図。
１ 形状記憶合金複合体 ２ パイプ形状の形状記憶合金 ３ 棒材を形成している形状記憶合金 ４ コイルばね ５ パイプを形成している形状記憶合金 ６，７ 棒材を形成している形状記憶合金 ８，９ パイプを形成している形状記憶合金 １０，１１ 形状記憶合金複合体
Claims (5)
- 【請求項１】 相変態温度が互いに異なる複数の形状記
憶合金材料から構成されていることを特徴とする形状記
憶合金複合体。 - 【請求項２】 前記形状記憶合金材料は、Ｎｉの組成が
４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を有するＮi−Ｔi系
合金を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の
形状記憶合金複合体。 - 【請求項３】 前記形状記憶合金材料は、それぞれ相変
態温度が異なる１個以上の他の形状記憶合金材料を内包
し、または、該他の形状記憶合金材料と合体し、一体と
して構成されていることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の形状記憶合金複合体。 - 【請求項４】 コイルばねに形成されていることを特徴
とする請求項１ないし請求項３に記載の形状記憶合金複
合体。 - 【請求項５】 前記形状記憶合金材料からなるパイプ
に、それぞれ相変態温度が異なる他の形状記憶合金材料
からなる１個以上のパイプ、または／および、棒材を挿
入し、塑性加工によって一体化したことを特徴とする請
求項１ないし請求項４に記載した形状記憶合金複合体を
製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291540A JP2000104134A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 形状記憶合金複合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291540A JP2000104134A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 形状記憶合金複合体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000104134A true JP2000104134A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17770238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10291540A Pending JP2000104134A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 形状記憶合金複合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000104134A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295037C (zh) * | 2005-05-10 | 2007-01-17 | 江苏法尔胜技术开发中心 | 镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法 |
| CN1295038C (zh) * | 2005-05-10 | 2007-01-17 | 江苏法尔胜技术开发中心 | 镍钛基形状记忆合金管材玻璃润滑冲击套挤成型方法 |
| US7393595B2 (en) * | 2001-12-07 | 2008-07-01 | Qinetiq Limited | Composite comprising a metal or alloy and a shape memory alloy |
-
1998
- 1998-09-28 JP JP10291540A patent/JP2000104134A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7393595B2 (en) * | 2001-12-07 | 2008-07-01 | Qinetiq Limited | Composite comprising a metal or alloy and a shape memory alloy |
| CN1295037C (zh) * | 2005-05-10 | 2007-01-17 | 江苏法尔胜技术开发中心 | 镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法 |
| CN1295038C (zh) * | 2005-05-10 | 2007-01-17 | 江苏法尔胜技术开发中心 | 镍钛基形状记忆合金管材玻璃润滑冲击套挤成型方法 |
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