JP2001262298A - Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材 - Google Patents
Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材Info
- Publication number
- JP2001262298A JP2001262298A JP2000080816A JP2000080816A JP2001262298A JP 2001262298 A JP2001262298 A JP 2001262298A JP 2000080816 A JP2000080816 A JP 2000080816A JP 2000080816 A JP2000080816 A JP 2000080816A JP 2001262298 A JP2001262298 A JP 2001262298A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape memory
- memory alloy
- temperature
- processing
- based shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃｕを含有したＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金を
能率よく加工でき、かつ欠陥の少ない加工品を得ること
ができる加工方法を提供する。 【構成】 Ｃｕを含有するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金を
５５０〜８５０℃に加熱した状態にて塑性加工を施す。
これにより、加工割れ等の欠陥がほとんど生じなくな
り、加工性が劇的に改善される。なお、加熱加工工程
は、加熱鍛造工程、加熱圧延工程あるいは加熱伸線工程
の１又は２以上を含むものとすることができる。
能率よく加工でき、かつ欠陥の少ない加工品を得ること
ができる加工方法を提供する。 【構成】 Ｃｕを含有するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金を
５５０〜８５０℃に加熱した状態にて塑性加工を施す。
これにより、加工割れ等の欠陥がほとんど生じなくな
り、加工性が劇的に改善される。なお、加熱加工工程
は、加熱鍛造工程、加熱圧延工程あるいは加熱伸線工程
の１又は２以上を含むものとすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−
Ｔｉ系形状記憶合金素材に関する。
記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−
Ｔｉ系形状記憶合金素材に関する。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶合金は、低温状態（マルテンサ
イト相状態）で変形を加えてもこれを所定温度まで加温
すると予め記憶させた形状を復元するので、その特異な
性質を利用して様々な分野で用いられている。最近で
は、超小型ロボットのマイクロアクチュエータ等に、線
径０．２ｍｍ以下という形状記憶合金細線が、コイルば
ね等の形状に加工して使用されるようになってきてい
る。
イト相状態）で変形を加えてもこれを所定温度まで加温
すると予め記憶させた形状を復元するので、その特異な
性質を利用して様々な分野で用いられている。最近で
は、超小型ロボットのマイクロアクチュエータ等に、線
径０．２ｍｍ以下という形状記憶合金細線が、コイルば
ね等の形状に加工して使用されるようになってきてい
る。
【０００３】上記のような形状記憶合金としては、Ｃｕ
−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金及びＮｉ
−Ｔｉ系合金が知られているが、耐食性あるいは疲労特
性等の点から実際にはＮｉとＴｉとの原子比が１：１に
近い組成のＮｉ−Ｔｉ系合金が広く使用されている。こ
のＮｉ−Ｔｉ系合金は、変態温度がＮｉ濃度に依存し、
Ｎｉ：４９．６〜５１．５原子％の組成範囲ではＮｉ濃
度の増加とともに変態温度が直線的に低下する。また、
Ｎｉ−Ｔｉ系合金の変態温度は、焼鈍温度を低温化する
と変態温度が上昇するなど、熱処理条件等によっても変
化することが知られており、実用Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶
合金の変態温度調整に広く応用されている。
−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金及びＮｉ
−Ｔｉ系合金が知られているが、耐食性あるいは疲労特
性等の点から実際にはＮｉとＴｉとの原子比が１：１に
近い組成のＮｉ−Ｔｉ系合金が広く使用されている。こ
のＮｉ−Ｔｉ系合金は、変態温度がＮｉ濃度に依存し、
Ｎｉ：４９．６〜５１．５原子％の組成範囲ではＮｉ濃
度の増加とともに変態温度が直線的に低下する。また、
Ｎｉ−Ｔｉ系合金の変態温度は、焼鈍温度を低温化する
と変態温度が上昇するなど、熱処理条件等によっても変
化することが知られており、実用Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶
合金の変態温度調整に広く応用されている。
【０００４】ところで、近年ではロボット等の使用環境
はますます厳しくなる傾向にあり、高温環境においても
正常に作動する形状記憶合金素子が求められている。そ
のためには、作動温度、すなわち変態温度が通常よりも
高温に調整された合金が必要となる。しかしながら、Ｎ
ｉ−Ｔｉ二元系合金の場合、Ｎｉ濃度や熱処理条件によ
る変態温度の調整可能範囲は限られており、例えばマル
テンサイト逆変態開始温度Ａｓ（以下、Ａｓ点ともい
う）の上限は６０℃程度までが限界である。
はますます厳しくなる傾向にあり、高温環境においても
正常に作動する形状記憶合金素子が求められている。そ
のためには、作動温度、すなわち変態温度が通常よりも
高温に調整された合金が必要となる。しかしながら、Ｎ
ｉ−Ｔｉ二元系合金の場合、Ｎｉ濃度や熱処理条件によ
る変態温度の調整可能範囲は限られており、例えばマル
テンサイト逆変態開始温度Ａｓ（以下、Ａｓ点ともい
う）の上限は６０℃程度までが限界である。
【０００５】そこで、Ｎｉ−Ｔｉ二元系合金に各種の合
金元素を添加して、変態温度をさらに広い範囲にて調整
する試みが種々なされている。このうち、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、ＦｅあるいはＣｏ等の３ｄ遷移金属、あるいはＡｌ
やＳｉ等の第三元素は、変態温度を低下させるため不向
きであるが、例外として、Ｎｉ−Ｔｉ系合金のＮｉの一
部をＣｕで置換したものは、Ｃｕ添加によっても変態温
度は低下せず、むしろ若干上昇する傾向を示し、変態点
温度の上昇を図る上で有効である。なお、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ａｕ等の添加も変態温度上昇の効果を生ずるが、これら
は高価な貴金属であり、製造コストを考慮すると現実的
でない。
金元素を添加して、変態温度をさらに広い範囲にて調整
する試みが種々なされている。このうち、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、ＦｅあるいはＣｏ等の３ｄ遷移金属、あるいはＡｌ
やＳｉ等の第三元素は、変態温度を低下させるため不向
きであるが、例外として、Ｎｉ−Ｔｉ系合金のＮｉの一
部をＣｕで置換したものは、Ｃｕ添加によっても変態温
度は低下せず、むしろ若干上昇する傾向を示し、変態点
温度の上昇を図る上で有効である。なお、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ａｕ等の添加も変態温度上昇の効果を生ずるが、これら
は高価な貴金属であり、製造コストを考慮すると現実的
でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｃ
ｕを含有したＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、Ｎｉ−Ｔｉ
二元系形状記憶合金と比べて加工性が格段に劣り、例え
ば溶湯を鋳造してインゴットを作り、これを熱間鍛造す
る際にインゴット割れ等が非常に生じやすい欠点があ
る。また、圧延や伸線加工を行う場合は、冷間加工では
もちろん、素材を昇温して行う温間あるいは熱間加工に
おいても加工性が悪いために、１パス当りの加工率（減
面率）をかなり小さく抑さえなければならないので製造
能率が非常に悪く、加工コストが高騰してしまう問題が
ある。
ｕを含有したＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、Ｎｉ−Ｔｉ
二元系形状記憶合金と比べて加工性が格段に劣り、例え
ば溶湯を鋳造してインゴットを作り、これを熱間鍛造す
る際にインゴット割れ等が非常に生じやすい欠点があ
る。また、圧延や伸線加工を行う場合は、冷間加工では
もちろん、素材を昇温して行う温間あるいは熱間加工に
おいても加工性が悪いために、１パス当りの加工率（減
面率）をかなり小さく抑さえなければならないので製造
能率が非常に悪く、加工コストが高騰してしまう問題が
ある。
【０００７】本発明の課題は、Ｃｕを含有したＮｉ−Ｔ
ｉ系形状記憶合金を能率よく加工でき、かつ欠陥の少な
い加工品を得ることができる加工方法と、それを用いて
製造されたＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材とを提供する
ことにある。
ｉ系形状記憶合金を能率よく加工でき、かつ欠陥の少な
い加工品を得ることができる加工方法と、それを用いて
製造されたＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材とを提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合
金の加工方法は、Ｃｕを含有するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶
合金を５５０〜８５０℃に加熱した状態にて塑性加工を
施す加熱加工工程を含むことを特徴とする。また、本発
明のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、該加工方法によって
製造されたものであることを特徴とする。
題を解決するために、本発明のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合
金の加工方法は、Ｃｕを含有するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶
合金を５５０〜８５０℃に加熱した状態にて塑性加工を
施す加熱加工工程を含むことを特徴とする。また、本発
明のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、該加工方法によって
製造されたものであることを特徴とする。
【０００９】Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金については、例
えば鋳造後のインゴットを鍛造等により加工したり、あ
るいは熱間圧延により板材に加工したり、さらには熱間
線材圧延あるいは伸線により線材に加工したりする際
に、標準的な加工温度が９５０℃以上である熱間加工が
採用されていた。しかしながら、Ｃｕを含有するＮｉ−
Ｔｉ系形状記憶合金については、本発明者らが検討した
ところ、上記温度あるいはそれ以上（例えば１０００℃
以上）に加工温度を上昇させても、加工割れや断線等の
問題が必ず発生し、加工性はいっこうに改善されないこ
とがわかった。金属の変形抵抗は、一般には昇温するほ
ど小さくなり、加工性もそれに合せて改善されるのが通
常であるが、上記合金系の場合は加工温度上昇による加
工性改善効果がほとんど認められなかったことから、加
工欠陥の少ない素材を熱間加工により高能率に製造する
ことはなかば不可能にも思われた。
えば鋳造後のインゴットを鍛造等により加工したり、あ
るいは熱間圧延により板材に加工したり、さらには熱間
線材圧延あるいは伸線により線材に加工したりする際
に、標準的な加工温度が９５０℃以上である熱間加工が
採用されていた。しかしながら、Ｃｕを含有するＮｉ−
Ｔｉ系形状記憶合金については、本発明者らが検討した
ところ、上記温度あるいはそれ以上（例えば１０００℃
以上）に加工温度を上昇させても、加工割れや断線等の
問題が必ず発生し、加工性はいっこうに改善されないこ
とがわかった。金属の変形抵抗は、一般には昇温するほ
ど小さくなり、加工性もそれに合せて改善されるのが通
常であるが、上記合金系の場合は加工温度上昇による加
工性改善効果がほとんど認められなかったことから、加
工欠陥の少ない素材を熱間加工により高能率に製造する
ことはなかば不可能にも思われた。
【００１０】しかし、本発明者は、上記標準的な加工温
度である９５０℃よりも低温側での加工を行ったときの
挙動を念のため確認する実験を行ったところ、意外にも
５５０〜８５０℃の低温域にて加工割れ等の欠陥がほと
んど生じなくなり、加工性が劇的に改善されることを見
出し、本発明を完成するに至ったのである。
度である９５０℃よりも低温側での加工を行ったときの
挙動を念のため確認する実験を行ったところ、意外にも
５５０〜８５０℃の低温域にて加工割れ等の欠陥がほと
んど生じなくなり、加工性が劇的に改善されることを見
出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１１】加工温度が８５０℃を超えると、１パス当
たりの加工率を相当小さくしても加工時に割れや断線等
の不具合が発生することが避けがたくなり、正常な加工
が不能となる。他方、加工温度が５５０℃未満では変形
抵抗が大きくなりすぎて却って加工が困難となる。加工
温度は、より望ましくは７００〜８００℃に設定するの
がよい。
たりの加工率を相当小さくしても加工時に割れや断線等
の不具合が発生することが避けがたくなり、正常な加工
が不能となる。他方、加工温度が５５０℃未満では変形
抵抗が大きくなりすぎて却って加工が困難となる。加工
温度は、より望ましくは７００〜８００℃に設定するの
がよい。
【００１２】上記加熱加工工程は、加熱鍛造工程、加熱
圧延工程あるいは加熱伸線工程の１又は２以上を含むも
のとすることができる。例えば、図１に示すように、合
金溶湯Ｌを鋳型１にて鋳造することにより合金インゴッ
トＩＧを得ることができるが、これをさらに線材や板材
等に加工したい場合には、素材が適当な大きさになるま
で粗加工を行う必要がある。このような加工には、図２
（ａ）、（ｂ）に示すような加熱鍛造加工を行うことが
有効である。この鍛造工程は、鋳造組織特有の粗粒柱状
晶組織の破壊・微細化及び均質化を図る上でも効果があ
る。図示の例では、加熱炉２内にインゴットＩＧを挿入
し、上記範囲に設定される加工温度が得られるように加
熱する。その後、加熱炉２からインゴットＩＧを引き出
し、鍛造パンチ３，４により鍛造を行うことにより合金
素材Ｍを得ることができる。なお、鋳造により製造され
たインゴットに加工を加える場合、鋳造組織特有の成分
偏析（特にＣｕの偏析）が加工性に悪影響を及ぼすこと
がある。この場合、上記温度における加工に先立って、
９００〜１１５０℃にて均質化熱処理を行うことが有効
である。
圧延工程あるいは加熱伸線工程の１又は２以上を含むも
のとすることができる。例えば、図１に示すように、合
金溶湯Ｌを鋳型１にて鋳造することにより合金インゴッ
トＩＧを得ることができるが、これをさらに線材や板材
等に加工したい場合には、素材が適当な大きさになるま
で粗加工を行う必要がある。このような加工には、図２
（ａ）、（ｂ）に示すような加熱鍛造加工を行うことが
有効である。この鍛造工程は、鋳造組織特有の粗粒柱状
晶組織の破壊・微細化及び均質化を図る上でも効果があ
る。図示の例では、加熱炉２内にインゴットＩＧを挿入
し、上記範囲に設定される加工温度が得られるように加
熱する。その後、加熱炉２からインゴットＩＧを引き出
し、鍛造パンチ３，４により鍛造を行うことにより合金
素材Ｍを得ることができる。なお、鋳造により製造され
たインゴットに加工を加える場合、鋳造組織特有の成分
偏析（特にＣｕの偏析）が加工性に悪影響を及ぼすこと
がある。この場合、上記温度における加工に先立って、
９００〜１１５０℃にて均質化熱処理を行うことが有効
である。
【００１３】このようにして準備された素材は、上記し
たのと同じ加工温度に再度昇温し、例えば図３（ａ）に
示すように、線材に圧延することができる。ここではロ
ール孔型を形成する溝３ａを有した圧延ロール３，３を
用いて線材Ｗに圧延する例を挙げている。また、線材Ｗ
への加工は、図３（ｂ）に示すように、成形孔４ａを有
した伸線ダイス４による伸線工程により行うこともでき
る。いずれの場合も、圧延ロール３，３あるいは伸線ダ
イス４を通すのに先立って素材を上記温度に加熱する必
要があるが、この加熱は、例えば通電加熱、誘導加熱、
あるいは環状炉やトンネル炉中を通す等の方法により、
線状の素材を連続搬送しつつ行うことも可能である。
たのと同じ加工温度に再度昇温し、例えば図３（ａ）に
示すように、線材に圧延することができる。ここではロ
ール孔型を形成する溝３ａを有した圧延ロール３，３を
用いて線材Ｗに圧延する例を挙げている。また、線材Ｗ
への加工は、図３（ｂ）に示すように、成形孔４ａを有
した伸線ダイス４による伸線工程により行うこともでき
る。いずれの場合も、圧延ロール３，３あるいは伸線ダ
イス４を通すのに先立って素材を上記温度に加熱する必
要があるが、この加熱は、例えば通電加熱、誘導加熱、
あるいは環状炉やトンネル炉中を通す等の方法により、
線状の素材を連続搬送しつつ行うことも可能である。
【００１４】他方、図４に示すように、圧延ロール５，
５を用いて素材を圧延することにより、板材Ｐを得るこ
ともできる。この場合も、素材は圧延ロール５，５を通
すのに先立って、上記加工温度に昇温する必要がある。
５を用いて素材を圧延することにより、板材Ｐを得るこ
ともできる。この場合も、素材は圧延ロール５，５を通
すのに先立って、上記加工温度に昇温する必要がある。
【００１５】線材及び板材のいずれへの加工を行う場合
でも、その加工温度を上記温度範囲にて設定すること
で、圧延割れや断線等のトラブルが非常に生じにくくな
る。また、圧延あるいは伸線のいずれにおいても、１パ
スあたりの減面率を２０〜５０％と大きくすることがで
きる。その結果、相当小さな線径（例えば、０．０５〜
０．４ｍｍである）あるいは板厚（例えば、０．１〜１
ｍｍ）への加工であっても、これを高歩留まりかつ高能
率にて行うことができる。
でも、その加工温度を上記温度範囲にて設定すること
で、圧延割れや断線等のトラブルが非常に生じにくくな
る。また、圧延あるいは伸線のいずれにおいても、１パ
スあたりの減面率を２０〜５０％と大きくすることがで
きる。その結果、相当小さな線径（例えば、０．０５〜
０．４ｍｍである）あるいは板厚（例えば、０．１〜１
ｍｍ）への加工であっても、これを高歩留まりかつ高能
率にて行うことができる。
【００１６】なお、良好な形状記憶効果や超弾性効果を
得るには、よく知られている通り、最終加工工程におい
て適度な冷間加工を施すことが有効である。この場合、
線材及び板材へのいずれの加工においても、その最終段
階の加工パス（減面率５５％以下：例えばサイジングや
レベリング等も含む）を、上記温度範囲よりも低い温
度、例えば冷間により行うようにしてもよい。
得るには、よく知られている通り、最終加工工程におい
て適度な冷間加工を施すことが有効である。この場合、
線材及び板材へのいずれの加工においても、その最終段
階の加工パス（減面率５５％以下：例えばサイジングや
レベリング等も含む）を、上記温度範囲よりも低い温
度、例えば冷間により行うようにしてもよい。
【００１７】Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金は、通常、高温
側の母相と低温側のマルテンサイト相との間で可逆的に
１段階の変態を起こすが、特定の組成や加工条件におい
ては最も低温側のマルテンサイト相、それよりも高温側
で生成するＲ相と通称される中間相（本明細書では、こ
れもマルテンサイト相の一種とみなす）、及び最も高温
側で生成する母相の３つの相の間で、概ね２段階的に変
態を起こすことが知られている。このうちＲ相と母相と
の間の変態は可逆性が高く、温度ヒステリシス（＝Ａｓ
−Ｍｓ：Ａｓは逆変態の開始温度）も小さいので広く用
いられている。本発明においては、簡便のため、Ｒ相の
存在如何によらず、降温時において最初に現れる正変態
の開始温度をＭｓ点、同じく終了温度をＭｆ点とする。
また、Ａｓ点及びＡｆ点は低温相から高温相への逆変態
の開始温度及び終了温度をそれぞれ意味するものとす
る。また、以下において、Ｍｓ点、Ｍｆ点、Ａｓ点及び
Ａｆ点等を総称する場合は、これを「変態温度」と称す
る。
側の母相と低温側のマルテンサイト相との間で可逆的に
１段階の変態を起こすが、特定の組成や加工条件におい
ては最も低温側のマルテンサイト相、それよりも高温側
で生成するＲ相と通称される中間相（本明細書では、こ
れもマルテンサイト相の一種とみなす）、及び最も高温
側で生成する母相の３つの相の間で、概ね２段階的に変
態を起こすことが知られている。このうちＲ相と母相と
の間の変態は可逆性が高く、温度ヒステリシス（＝Ａｓ
−Ｍｓ：Ａｓは逆変態の開始温度）も小さいので広く用
いられている。本発明においては、簡便のため、Ｒ相の
存在如何によらず、降温時において最初に現れる正変態
の開始温度をＭｓ点、同じく終了温度をＭｆ点とする。
また、Ａｓ点及びＡｆ点は低温相から高温相への逆変態
の開始温度及び終了温度をそれぞれ意味するものとす
る。また、以下において、Ｍｓ点、Ｍｆ点、Ａｓ点及び
Ａｆ点等を総称する場合は、これを「変態温度」と称す
る。
【００１８】本発明のＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金線材に
おいて、Ｎｉ含有量が４２原子％未満になると形状記憶
効果の発現が不十分となることがあり、他方５１原子％
を超えると、変態温度を上昇させる効果が不十分となる
ことがある。また、Ｔｉ含有量が５０原子％を超える場
合、あるいは４０原子％未満になる場合は、いずれも形
状記憶効果の発現が不十分となる場合がある。さらに、
Ｃｕの含有量が５原子％未満になると、変態温度を上昇
させる効果が不十分となる一方、１０原子％を超えると
合金が脆くなり、加工温度の調整をもってしても正常な
加工が不能となる場合がある。また、冷間加工性の急激
な低下により最終段階に施すサイジング等が不能となる
場合もある。
おいて、Ｎｉ含有量が４２原子％未満になると形状記憶
効果の発現が不十分となることがあり、他方５１原子％
を超えると、変態温度を上昇させる効果が不十分となる
ことがある。また、Ｔｉ含有量が５０原子％を超える場
合、あるいは４０原子％未満になる場合は、いずれも形
状記憶効果の発現が不十分となる場合がある。さらに、
Ｃｕの含有量が５原子％未満になると、変態温度を上昇
させる効果が不十分となる一方、１０原子％を超えると
合金が脆くなり、加工温度の調整をもってしても正常な
加工が不能となる場合がある。また、冷間加工性の急激
な低下により最終段階に施すサイジング等が不能となる
場合もある。
【００１９】次に、Ｃｕの添加によりＮｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金の変態温度を有効に上昇させる場合、具体的に
はＡｓ点を６５℃以上に上昇させたい場合には、Ｎｉ＋
Ｃｕが４９．００〜４９．７５原子％であり、原子％表
示によるＣｕの含有量をＮCu、同じくＮｉの含有量をＮ
Niとしたときに、ＮCu／（ＮCu＋ＮNi）が０．１００〜
０．２０４となる組成を選択することが望ましい。Ｎｉ
＋Ｃｕが４９．００原子％未満では加工性が極端に悪化
し、かつ形状記憶効果の発現が不十分となることがあ
り、他方、４９．７５原子％を超えると変態点上昇効果
が十分に達成できなくなる場合がある。また、ＮCu／
（ＮCu＋ＮNi）が０．１００〜０．２０４の範囲外にな
った場合も、変態点上昇効果が十分に達成できなくなる
場合がある。
記憶合金の変態温度を有効に上昇させる場合、具体的に
はＡｓ点を６５℃以上に上昇させたい場合には、Ｎｉ＋
Ｃｕが４９．００〜４９．７５原子％であり、原子％表
示によるＣｕの含有量をＮCu、同じくＮｉの含有量をＮ
Niとしたときに、ＮCu／（ＮCu＋ＮNi）が０．１００〜
０．２０４となる組成を選択することが望ましい。Ｎｉ
＋Ｃｕが４９．００原子％未満では加工性が極端に悪化
し、かつ形状記憶効果の発現が不十分となることがあ
り、他方、４９．７５原子％を超えると変態点上昇効果
が十分に達成できなくなる場合がある。また、ＮCu／
（ＮCu＋ＮNi）が０．１００〜０．２０４の範囲外にな
った場合も、変態点上昇効果が十分に達成できなくなる
場合がある。
【００２０】なお、本発明の適用対象となるＮｉ−Ｔｉ
系形状記憶合金は、不可避不純物を除いてＮｉ、Ｔｉ及
びＣｕの３つの金属元素からなる合金とすることができ
るが、変態温度の更なる向上のために、Ｃｕ以外の添加
金属元素、例えばＺｒやＨｆ等を合計にて１０重量％程
度まで含有させるようにしてもよい。
系形状記憶合金は、不可避不純物を除いてＮｉ、Ｔｉ及
びＣｕの３つの金属元素からなる合金とすることができ
るが、変態温度の更なる向上のために、Ｃｕ以外の添加
金属元素、例えばＺｒやＨｆ等を合計にて１０重量％程
度まで含有させるようにしてもよい。
【００２１】加工後の線材は、所定温度の変態点が得ら
れるように、記憶熱処理が行われる。熱処理温度は、合
金組成によっても異なるが、概ね３５０〜５６０℃の範
囲にて設定される。例えば線材に直線記憶処理を行う場
合は、一定の張力を付与して直線形状に拘束しながら線
材を連続的に搬送し、これを管状炉等の加熱装置を通す
公知の方法で行うことができる。
れるように、記憶熱処理が行われる。熱処理温度は、合
金組成によっても異なるが、概ね３５０〜５６０℃の範
囲にて設定される。例えば線材に直線記憶処理を行う場
合は、一定の張力を付与して直線形状に拘束しながら線
材を連続的に搬送し、これを管状炉等の加熱装置を通す
公知の方法で行うことができる。
【００２２】
【実施例】本発明の効果を確認するために、以下のよう
な実験を行った。 （実施例１）Ｎｉ＋Ｃｕが４７．５〜５０．５原子％で
あり、残部Ｔｉからなるとともに、原子％表示によるＣ
ｕの含有量をＮCu、同じくＮｉの含有量をＮNiとしたと
きに、ＮCu／（ＮCu＋ＮNi）が０．１５である各種組成
に原料を配合し、これを高周波溶解した後、鋳型にて鋳
造することにより、最大径１０ｃｍ×最小径８ｃｍ×長
さ２０ｃｍの、テーパ付き柱状形態の合金インゴットを
得た。なお、インゴットは、鋳造後均質化処理を行わな
かったもの（以下、ａｓ ｃａｓｔ材という）と、１０
２５℃にて２４時間均質化熱処理を行ったもの（以下、
均質化処理材という）との２種類を用意した。
な実験を行った。 （実施例１）Ｎｉ＋Ｃｕが４７．５〜５０．５原子％で
あり、残部Ｔｉからなるとともに、原子％表示によるＣ
ｕの含有量をＮCu、同じくＮｉの含有量をＮNiとしたと
きに、ＮCu／（ＮCu＋ＮNi）が０．１５である各種組成
に原料を配合し、これを高周波溶解した後、鋳型にて鋳
造することにより、最大径１０ｃｍ×最小径８ｃｍ×長
さ２０ｃｍの、テーパ付き柱状形態の合金インゴットを
得た。なお、インゴットは、鋳造後均質化処理を行わな
かったもの（以下、ａｓ ｃａｓｔ材という）と、１０
２５℃にて２４時間均質化熱処理を行ったもの（以下、
均質化処理材という）との２種類を用意した。
【００２３】図５は、Ｎｉ＋Ｃｕが４９．５０原子％の
組成のインゴットに対し、電子プローブ微小分析（Elec
tron Probe Micro Analysis：ＥＰＭＡ）にて測定した
ＣｕＸ線強度の２次元マッピングを示すものである（倍
率：約４００倍）。マッピング中、明るく現れている部
分ほどＣｕの濃度が高いことを意味する。（ａ）はａｓ
ｃａｓｔ材であり、Ｃｕの偏析領域が明らかに認めら
れるのに対し、（ｂ）の均質化処理材のではＣｕの偏析
領域が消滅していることがわかる。
組成のインゴットに対し、電子プローブ微小分析（Elec
tron Probe Micro Analysis：ＥＰＭＡ）にて測定した
ＣｕＸ線強度の２次元マッピングを示すものである（倍
率：約４００倍）。マッピング中、明るく現れている部
分ほどＣｕの濃度が高いことを意味する。（ａ）はａｓ
ｃａｓｔ材であり、Ｃｕの偏析領域が明らかに認めら
れるのに対し、（ｂ）の均質化処理材のではＣｕの偏析
領域が消滅していることがわかる。
【００２４】均質化処理後のインゴットは、温度８００
℃にて加熱し、１回当たり直径の１０％以下の加工率と
なるようにプレス鍛造を行った（最大鍛造圧力７００ｔ
／ｃｍ２）。次に、１パス当たりの減面率を１０％とし
て圧延により、線径１．０ｍｍに線材化した。いずれの
組成においても割れや断線等の問題なく線材化が可能で
あった。製造した線材は、直線状に拘束し、加工履歴の
影響を消去して素材本来の変態点を得るために、７５０
℃にて３０分保持後、水焼入れの条件で熱処理を施し
た。そして、各試料について示差走査熱量計により変態
温度測定を行った。その結果、変態に伴うピークが観測
されたが、Ａｓ温度（昇温時の変態開始温度）とＡｆ温
度（昇温時の変態終了温度）は変態に伴う吸熱ピークか
ら求め、またＭｓ温度（降温時の変態開始温度）とＭｆ
温度（降温時の変態終了温度）とは変態に伴う発熱ピー
クからそれぞれ求めた。図６は、Ｎｉ＋Ｃｕの合計含有
量を横軸に、測定されたＡｓ点を縦軸にとって結果をプ
ロットしたものである。これによると、Ｎｉ＋Ｃｕがお
おむね４９．７５原子％以上でＡｓ点が６５℃以上とな
っていることがわかる。なお、各試料は、Ｍｓ温度以下
（室温）にて曲げ、温風加熱または通電加熱によりＡｆ
温度以上に加熱したところ、ほぼ完全にもとの形状に回
復した。
℃にて加熱し、１回当たり直径の１０％以下の加工率と
なるようにプレス鍛造を行った（最大鍛造圧力７００ｔ
／ｃｍ２）。次に、１パス当たりの減面率を１０％とし
て圧延により、線径１．０ｍｍに線材化した。いずれの
組成においても割れや断線等の問題なく線材化が可能で
あった。製造した線材は、直線状に拘束し、加工履歴の
影響を消去して素材本来の変態点を得るために、７５０
℃にて３０分保持後、水焼入れの条件で熱処理を施し
た。そして、各試料について示差走査熱量計により変態
温度測定を行った。その結果、変態に伴うピークが観測
されたが、Ａｓ温度（昇温時の変態開始温度）とＡｆ温
度（昇温時の変態終了温度）は変態に伴う吸熱ピークか
ら求め、またＭｓ温度（降温時の変態開始温度）とＭｆ
温度（降温時の変態終了温度）とは変態に伴う発熱ピー
クからそれぞれ求めた。図６は、Ｎｉ＋Ｃｕの合計含有
量を横軸に、測定されたＡｓ点を縦軸にとって結果をプ
ロットしたものである。これによると、Ｎｉ＋Ｃｕがお
おむね４９．７５原子％以上でＡｓ点が６５℃以上とな
っていることがわかる。なお、各試料は、Ｍｓ温度以下
（室温）にて曲げ、温風加熱または通電加熱によりＡｆ
温度以上に加熱したところ、ほぼ完全にもとの形状に回
復した。
【００２５】（実施例２）実施例１と同様に調製された
Ｎｉ＋Ｃｕが４９．５０原子％の組成のインゴットを用
い、加工温度を５３０〜９５０℃の範囲で各種設定しつ
つ、他は実施例１と同様の条件にて鍛造加工を行った。
そして、問題なく鍛造できたものを◎、わずかにクラッ
クを生じた程度で略問題なく鍛造できたものを○、やや
クラックのひどかったものを△、クラックの発生により
本質的に鍛造不可能であったものを×として評価した。
Ｎｉ＋Ｃｕが４９．５０原子％の組成のインゴットを用
い、加工温度を５３０〜９５０℃の範囲で各種設定しつ
つ、他は実施例１と同様の条件にて鍛造加工を行った。
そして、問題なく鍛造できたものを◎、わずかにクラッ
クを生じた程度で略問題なく鍛造できたものを○、やや
クラックのひどかったものを△、クラックの発生により
本質的に鍛造不可能であったものを×として評価した。
【００２６】また、８００℃での鍛造により得られた素
材を用いて、加工温度を５３０〜９５０℃の範囲で各種
設定しつつ、圧延法により１パス当たりの減面率を各種
変化させながら線径０．８ｍｍまでの線材化を試みると
ともに、断線等の発生により圧延不能となる限界減面率
を求めた。そして、その限界減面率が４０％以上のもの
を◎、２０％以上４０％未満のものを○、１０％以上２
０％未満のものを△、５％未満又は５％未満でも断線す
るものを×として評価した。また、同様の素材を用い
て、加工温度を５３０〜９５０℃の範囲で各種設定しつ
つ、圧延法により１パス当たりの圧下率を各種変化させ
ながら板厚０．５ｍｍまでの板材化を試みるとともに、
割れ等の発生により圧延不能となる限界圧下率を求め
た。そして、その限界圧下率が１０％以上のものを◎、
６％以上１０％未満のものを○、３％以上６％未満のも
のを△、３％未満のものあるいは３％未満でも割れを生
じるものを×として評価した。以上の結果を表１に示
す。
材を用いて、加工温度を５３０〜９５０℃の範囲で各種
設定しつつ、圧延法により１パス当たりの減面率を各種
変化させながら線径０．８ｍｍまでの線材化を試みると
ともに、断線等の発生により圧延不能となる限界減面率
を求めた。そして、その限界減面率が４０％以上のもの
を◎、２０％以上４０％未満のものを○、１０％以上２
０％未満のものを△、５％未満又は５％未満でも断線す
るものを×として評価した。また、同様の素材を用い
て、加工温度を５３０〜９５０℃の範囲で各種設定しつ
つ、圧延法により１パス当たりの圧下率を各種変化させ
ながら板厚０．５ｍｍまでの板材化を試みるとともに、
割れ等の発生により圧延不能となる限界圧下率を求め
た。そして、その限界圧下率が１０％以上のものを◎、
６％以上１０％未満のものを○、３％以上６％未満のも
のを△、３％未満のものあるいは３％未満でも割れを生
じるものを×として評価した。以上の結果を表１に示
す。
【００２７】
【表１】
【００２８】すなわち、加工温度を５５０〜８５０℃に
設定することで、鍛造、線材圧延及び板材圧延のいずれ
においても良好な結果が得られていることがわかる。
設定することで、鍛造、線材圧延及び板材圧延のいずれ
においても良好な結果が得られていることがわかる。
【図１】形状記憶合金インゴットの製造工程を示す説明
図。
図。
【図２】そのインゴットを加熱鍛造する工程を示す説明
図。
図。
【図３】形状記憶合金線材を加熱圧延あるいは加熱伸線
により製造する工程を示す説明図。
により製造する工程を示す説明図。
【図４】形状記憶合金板材を加熱圧延により製造する工
程を示す説明図。
程を示す説明図。
【図５】実施例で使用したＣｕを含有するＮｉ−Ｔｉ系
形状記憶合金インゴットの、均質化処理前後のＣｕの分
布状態を示すＥＰＭＡ特性Ｘ線二次元マッピング。
形状記憶合金インゴットの、均質化処理前後のＣｕの分
布状態を示すＥＰＭＡ特性Ｘ線二次元マッピング。
【図６】実施例で使用した合金組成とそのＡｓ点との関
係を示すグラフ。
係を示すグラフ。
ＩＧ インゴット Ｍ 合金素材 Ｗ 線材 Ｐ 板材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２５ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２５ ６３０ ６３０Ｌ ６８５ ６８５Ａ ６９４ ６９４Ｂ Ｃ２２Ｋ 1:00 Ｃ２２Ｋ 1:00
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｃｕを含有するＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合
金を５５０〜８５０℃に加熱した状態にて塑性加工を施
す加熱加工工程を含むことを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系形
状記憶合金の加工方法。 - 【請求項２】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、Ｔｉ
を４０〜５０原子％、Ｎｉを４２〜５１原子％、Ｃｕを
５〜１０原子％含有するものである請求項１記載の形状
記憶合金の加工方法。 - 【請求項３】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金のＡｓ点
が６５℃以上である請求項１又は２に記載のＮｉ−Ｔｉ
系形状記憶合金の加工方法。 - 【請求項４】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、Ｎｉ
＋Ｃｕが４９．００〜４９．７５原子％であり、原子％
表示によるＣｕの含有量をＮCu、同じくＮｉの含有量を
ＮNiとしたときに、ＮCu／（ＮCu＋ＮNi）が０．１００
〜０．２０４である請求項３記載のＮｉ−Ｔｉ系形状記
憶合金の加工方法。 - 【請求項５】 前記加熱加工工程は、加熱鍛造工程、加
熱圧延工程及び加熱伸線工程の１又は２以上を含む請求
項１ないし４のいずれかに記載のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶
合金の加工方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の加
工方法により製造されることを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系
形状記憶合金素材。 - 【請求項７】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材は、
線径が０．０５〜３ｍｍの合金線材である請求項６記載
のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材。 - 【請求項８】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材は、
板厚が０．１〜５ｍｍの合金板材である請求項６記載の
Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000080816A JP2001262298A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000080816A JP2001262298A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001262298A true JP2001262298A (ja) | 2001-09-26 |
Family
ID=18597860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000080816A Pending JP2001262298A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001262298A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007204840A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Mitsubishi Materials Corp | Ｎｉ基合金の線または棒の製造方法 |
| CN103160707A (zh) * | 2011-12-13 | 2013-06-19 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | 一种消防自动温控元件用钛镍基形状记忆合金材料 |
| JP2013155436A (ja) * | 2009-11-02 | 2013-08-15 | Saes Smart Materials | Ｎｉ−Ｔｉ半製品及びその製造方法 |
| CN104060126A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-09-24 | 张家港市佳晟机械有限公司 | 一种镍钛系形状记忆合金 |
| JP2017214929A (ja) * | 2011-09-16 | 2017-12-07 | ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティドＷ．Ｌ． Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ， Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 単一ステップの形状記憶合金拡張 |
| CN108723251A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-11-02 | 沈阳大学 | 一种低刚度TiNi合金弹簧的制备工艺 |
| CN111112334A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-08 | 镇江市天通新材料科技有限公司 | 一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法 |
-
2000
- 2000-03-22 JP JP2000080816A patent/JP2001262298A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007204840A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Mitsubishi Materials Corp | Ｎｉ基合金の線または棒の製造方法 |
| JP2013155436A (ja) * | 2009-11-02 | 2013-08-15 | Saes Smart Materials | Ｎｉ−Ｔｉ半製品及びその製造方法 |
| JP2014029022A (ja) * | 2009-11-02 | 2014-02-13 | Saes Smart Materials | Ｎｉ−Ｔｉ半製品及びその製造方法 |
| JP2017214929A (ja) * | 2011-09-16 | 2017-12-07 | ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティドＷ．Ｌ． Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ， Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 単一ステップの形状記憶合金拡張 |
| JP2019178683A (ja) * | 2011-09-16 | 2019-10-17 | ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティドＷ．Ｌ． Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ， Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 単一ステップの形状記憶合金拡張 |
| JP2021191956A (ja) * | 2011-09-16 | 2021-12-16 | ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエイツ, インコーポレイティドW.L. Gore & Associates, Incorporated | 単一ステップの形状記憶合金拡張 |
| CN103160707A (zh) * | 2011-12-13 | 2013-06-19 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | 一种消防自动温控元件用钛镍基形状记忆合金材料 |
| CN104060126A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-09-24 | 张家港市佳晟机械有限公司 | 一种镍钛系形状记忆合金 |
| CN108723251A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-11-02 | 沈阳大学 | 一种低刚度TiNi合金弹簧的制备工艺 |
| CN111112334A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-08 | 镇江市天通新材料科技有限公司 | 一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法 |
| CN111112334B (zh) * | 2020-02-24 | 2021-12-10 | 镇江柏思智能材料科技有限公司 | 一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6889418B2 (ja) | Ｎｉ基超耐熱合金の製造方法およびＮｉ基超耐熱合金 | |
| JP5261500B2 (ja) | 導電性と曲げ性を改善したＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金 | |
| JP4118832B2 (ja) | 銅合金及びその製造方法 | |
| US20030098099A1 (en) | Alpha-beta type titanium alloy | |
| WO2014042160A1 (ja) | 安定した超弾性を示すＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系合金材とその製造方法 | |
| JP5840310B1 (ja) | 銅合金板材、コネクタ、及び銅合金板材の製造方法 | |
| JP2007039735A (ja) | 異形断面銅合金板の製造方法 | |
| US20050207933A1 (en) | Cu-based alloy and method of manufacturing high strength and high thermal conductive forged article using the same | |
| JP2008297617A (ja) | Ｃｕ−Ｂｅ系銅合金板材およびその製造法 | |
| JP2001262298A (ja) | Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の加工方法及びそれによって製造されるＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金素材 | |
| JP4780600B2 (ja) | 深絞り性に優れたマグネシウム合金板およびその製造方法 | |
| JP5610789B2 (ja) | 銅合金板材および銅合金板材の製造方法 | |
| JP2005133185A (ja) | 析出型銅合金の熱処理方法と析出型銅合金および素材 | |
| JP4061257B2 (ja) | 電熱線用チタン合金及びその製造方法 | |
| JP2016199808A (ja) | Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金及びその製造方法 | |
| JP4779100B2 (ja) | 銅合金材料の製造法 | |
| JP2002224710A (ja) | アルミニウム合金箔の製造方法 | |
| JP7351171B2 (ja) | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金板条材、電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバー | |
| JPS6120618A (ja) | 形状記憶合金棒・線材の製造方法 | |
| JP2007051355A (ja) | Ｃｏ３Ｔｉ薄板の製造方法、Ｃｏ３Ｔｉ薄板 | |
| JP2003201530A (ja) | 熱間加工性に優れた高強度チタン合金 | |
| JPH06220566A (ja) | 異方性の小さいモリブデン基合金と製造方法 | |
| JPH0314896B2 (ja) | ||
| JP6837541B2 (ja) | 高強度及び高電気伝導度の特性を有する電気電子部品及び半導体用銅合金及びその製造方法 | |
| CN108603273A (zh) | 由耐热性铝基合金制造棒线材的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090804 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090807 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091210 |