JP2001279360A - Ｍｎ系合金 - Google Patents
Ｍｎ系合金Info
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- JP2001279360A JP2001279360A JP2000093933A JP2000093933A JP2001279360A JP 2001279360 A JP2001279360 A JP 2001279360A JP 2000093933 A JP2000093933 A JP 2000093933A JP 2000093933 A JP2000093933 A JP 2000093933A JP 2001279360 A JP2001279360 A JP 2001279360A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 形状記憶合金における熱的制御に対する応答
性が遅いという問題を克服し、かつＮｉ2ＭｎＧａ合金
よりも大きな歪みを発現できるＭｎ系合金を提供する。 【解決手段】 一般式ＭｎaＴbＸ1-a-b（ここで、Ｔは
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択される少なくとも
１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａからな
る群より選択される少なくとも１種の元素であり、０．
２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を満たす）で表さ
れ、マルテンサイト変態を示し、その逆変態終了温度が
−２０〜３００℃の範囲にあり、かつ外部磁場によりマ
ルテンサイト変態が誘起されるＭｎ系合金。
性が遅いという問題を克服し、かつＮｉ2ＭｎＧａ合金
よりも大きな歪みを発現できるＭｎ系合金を提供する。 【解決手段】 一般式ＭｎaＴbＸ1-a-b（ここで、Ｔは
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択される少なくとも
１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａからな
る群より選択される少なくとも１種の元素であり、０．
２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を満たす）で表さ
れ、マルテンサイト変態を示し、その逆変態終了温度が
−２０〜３００℃の範囲にあり、かつ外部磁場によりマ
ルテンサイト変態が誘起されるＭｎ系合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は形状記憶機能および
磁気形状記憶機能を有するＭｎ系合金に関する。
磁気形状記憶機能を有するＭｎ系合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＮｉ合金に代表される形状記憶合金
は、マルテンサイト変態に伴う形状記憶効果および超弾
性を示すことが知られ、現在、エアコン、携帯電話、炊
飯器などに幅広く使用されている。これらの形状記憶合
金では数％にも及ぶ大きな歪み量が得られる。しかし、
これらの合金において形状記憶現象を発現させる場合、
通常、加熱と冷却の制御が必要になる。この場合、冷却
時の応答性は試料からの熱放散で律速されるため、応答
性が遅いことが実用上問題となっている。
は、マルテンサイト変態に伴う形状記憶効果および超弾
性を示すことが知られ、現在、エアコン、携帯電話、炊
飯器などに幅広く使用されている。これらの形状記憶合
金では数％にも及ぶ大きな歪み量が得られる。しかし、
これらの合金において形状記憶現象を発現させる場合、
通常、加熱と冷却の制御が必要になる。この場合、冷却
時の応答性は試料からの熱放散で律速されるため、応答
性が遅いことが実用上問題となっている。
【０００３】これに対して、最近、形状記憶現象を熱で
はなく磁気的に制御でき、大きな歪みと高速応答性を得
られる合金が報告されている。こうした合金の最初の報
告例はＮｉ2ＭｎＧａ合金である（Appl. Phys. Lett.,
69, 1966(1996)）。Ｎｉ2ＭｎＧａ合金はホイスラー系
の結晶構造を有し、希土類系の超磁歪材料と同等の歪み
量が観測され、注目を集めた。この合金では、外部磁場
の印加により形状記憶現象を起こす原因となっている双
晶変形の誘起、移動、再配列が起こる。米国、ロシアな
どでは、上記のような磁気的機能を兼ね備えた形状記憶
合金の探索が精力的に行われている。しかし、Ｎｉ2Ｍ
ｎＧａ合金の歪み量は十分ではなく、機能素子として応
用できるまでには至っていない。
はなく磁気的に制御でき、大きな歪みと高速応答性を得
られる合金が報告されている。こうした合金の最初の報
告例はＮｉ2ＭｎＧａ合金である（Appl. Phys. Lett.,
69, 1966(1996)）。Ｎｉ2ＭｎＧａ合金はホイスラー系
の結晶構造を有し、希土類系の超磁歪材料と同等の歪み
量が観測され、注目を集めた。この合金では、外部磁場
の印加により形状記憶現象を起こす原因となっている双
晶変形の誘起、移動、再配列が起こる。米国、ロシアな
どでは、上記のような磁気的機能を兼ね備えた形状記憶
合金の探索が精力的に行われている。しかし、Ｎｉ2Ｍ
ｎＧａ合金の歪み量は十分ではなく、機能素子として応
用できるまでには至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、形状
記憶合金における熱的制御に対する応答性が遅いという
問題を克服し、かつＮｉ2ＭｎＧａ合金よりも大きな歪
みを発現できるＭｎ系合金を提供することにある。この
ような磁場誘起型の巨大歪み形状記憶合金を開発するこ
とにより、センサ、アクチュエータの新用途分野を開拓
することが期待される。
記憶合金における熱的制御に対する応答性が遅いという
問題を克服し、かつＮｉ2ＭｎＧａ合金よりも大きな歪
みを発現できるＭｎ系合金を提供することにある。この
ような磁場誘起型の巨大歪み形状記憶合金を開発するこ
とにより、センサ、アクチュエータの新用途分野を開拓
することが期待される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のＭｎ系合金は、
下記一般式 ＭｎaＴbＸ1-a-b （ここで、ＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択さ
れる少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓ
ｎ，Ｇａからなる群より選択される少なくとも１種の元
素であり、０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を
満たす）で表され、マルテンサイト変態を示し、その逆
変態終了温度が−２０〜３００℃の範囲にあることを特
徴とする。
下記一般式 ＭｎaＴbＸ1-a-b （ここで、ＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択さ
れる少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓ
ｎ，Ｇａからなる群より選択される少なくとも１種の元
素であり、０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を
満たす）で表され、マルテンサイト変態を示し、その逆
変態終了温度が−２０〜３００℃の範囲にあることを特
徴とする。
【０００６】本発明の他のＭｎ系合金は、下記一般式 ＭｎaＴbＸ1-a-b （ここで、ＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択さ
れる少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓ
ｎ，Ｇａからなる群より選択される少なくとも１種の元
素であり、０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を
満たす）で表され、外部磁場によりマルテンサイト変態
が誘起されることを特徴とする。
れる少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓ
ｎ，Ｇａからなる群より選択される少なくとも１種の元
素であり、０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を
満たす）で表され、外部磁場によりマルテンサイト変態
が誘起されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のＭｎ系合金は、Ｍｎ，
Ｔ，Ｘの組成比を調整することにより、逆変態終了温度
を所望の範囲で任意に変えることができ，通常の生活環
境温度近傍で形状記憶合金として利用することが可能に
なる。具体的には、一般式ＭｎaＴbＸ1- a-bにおいて
０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４となる組成を
選択することにより、マルテンサイト変態の逆変態終了
温度を−２０〜３００℃の範囲で任意に設定できる。
Ｔ，Ｘの組成比を調整することにより、逆変態終了温度
を所望の範囲で任意に変えることができ，通常の生活環
境温度近傍で形状記憶合金として利用することが可能に
なる。具体的には、一般式ＭｎaＴbＸ1- a-bにおいて
０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４となる組成を
選択することにより、マルテンサイト変態の逆変態終了
温度を−２０〜３００℃の範囲で任意に設定できる。
【０００８】本発明のＭｎ系合金は、外部磁場を印加す
ることによって、大きな歪みを発現する。そして、一般
式ＭｎaＴbＸ1-a-bにおいて０．２≦ａ≦０．４、０．
２≦ｂ≦０．４の組成を選択することにより、歪み量を
変化させることができる。
ることによって、大きな歪みを発現する。そして、一般
式ＭｎaＴbＸ1-a-bにおいて０．２≦ａ≦０．４、０．
２≦ｂ≦０．４の組成を選択することにより、歪み量を
変化させることができる。
【０００９】上記のＭｎ系合金は、下記一般式 Ｍｎa（ＣｏＴ’）b（ＧｅＸ’）1-a-b （ここで、Ｔ’はＦｅ，Ｎｉからなる群より選択される
少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａか
らなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を満たす）で
表されるものであることが好ましい。
少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａか
らなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を満たす）で
表されるものであることが好ましい。
【００１０】すなわち、本発明に係るＭｎ系合金では、
ＴとしてＣｏ、ＸとしてＧｅを主たる構成元素とする組
成で大きな歪み量が得られやすく、さらにＣｏの一部を
Ｔ’、Ｇｅの一部をＸ’で置換することにより、さらに
大きな歪み量が得られる。コスト面からは、Ｔ’として
ＦｅまたはＮｉ、Ｘ’としてＳｉ，Ａｌを多量に含有さ
せることが望ましい。なお、ＣｏがＴ’により置換され
る割合は５０原子％以下、ＧｅがＸ’により置換される
割合は５０原子％以下であることが好ましい。
ＴとしてＣｏ、ＸとしてＧｅを主たる構成元素とする組
成で大きな歪み量が得られやすく、さらにＣｏの一部を
Ｔ’、Ｇｅの一部をＸ’で置換することにより、さらに
大きな歪み量が得られる。コスト面からは、Ｔ’として
ＦｅまたはＮｉ、Ｘ’としてＳｉ，Ａｌを多量に含有さ
せることが望ましい。なお、ＣｏがＴ’により置換され
る割合は５０原子％以下、ＧｅがＸ’により置換される
割合は５０原子％以下であることが好ましい。
【００１１】本発明のＭｎ系合金は、マルテンサイト逆
変態終了温度以上の温度において、主相がＮｉ2Ｉｎ型
結晶構造を有する場合に特に優れた性能を発揮する。
変態終了温度以上の温度において、主相がＮｉ2Ｉｎ型
結晶構造を有する場合に特に優れた性能を発揮する。
【００１２】本発明のＭｎ系合金は、Ｍｎ，ＴおよびＸ
の総量の２０原子％以下がＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｉｎ，Ｂ，
Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｓからなる群より選択される少なくと
も１種の元素で置換されていてもよい。これらの元素
は、合金の歪み量などの特性だけでなく、耐環境性や経
済性の向上にも寄与する。
の総量の２０原子％以下がＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｉｎ，Ｂ，
Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｓからなる群より選択される少なくと
も１種の元素で置換されていてもよい。これらの元素
は、合金の歪み量などの特性だけでなく、耐環境性や経
済性の向上にも寄与する。
【００１３】本発明のＭｎ系合金は、焼結などの方法に
より作製することもできるし、溶湯を急冷凝固すること
により作製することもできる。たとえば、溶湯の急冷速
度などによって合金の結晶状態を調整することにより、
マルテンサイト逆変態終了温度を調整することができ
る。溶湯の急冷速度に関しては、たとえば双ロール法で
はロール速度を３０ｍ／ｓまでの範囲で調整することが
好ましい。
より作製することもできるし、溶湯を急冷凝固すること
により作製することもできる。たとえば、溶湯の急冷速
度などによって合金の結晶状態を調整することにより、
マルテンサイト逆変態終了温度を調整することができ
る。溶湯の急冷速度に関しては、たとえば双ロール法で
はロール速度を３０ｍ／ｓまでの範囲で調整することが
好ましい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１５】実施例６以外の実施例および比較例のサン
プルの作製方法は以下の通りである。表１に示す組成を
有する合金インゴットをアーク溶解により作製した。合
金インゴットを粉砕した後、８５０℃×１０時間の条件
で焼結して、外径４ｍｍの棒状サンプルを作製した。
プルの作製方法は以下の通りである。表１に示す組成を
有する合金インゴットをアーク溶解により作製した。合
金インゴットを粉砕した後、８５０℃×１０時間の条件
で焼結して、外径４ｍｍの棒状サンプルを作製した。
【００１６】実施例６のサンプルの作製方法は以下の通
りである。表１に示す組成を有する合金の溶湯を、２５
ｍ／ｓのロール速度で回転している双ロール上に注いで
溶湯急冷法により薄帯サンプルを作製した。
りである。表１に示す組成を有する合金の溶湯を、２５
ｍ／ｓのロール速度で回転している双ロール上に注いで
溶湯急冷法により薄帯サンプルを作製した。
【００１７】これらのサンプルについて、マルテンサイ
ト逆変態終了温度（Ａｆ）、キュリー温度および歪み量
を評価した。
ト逆変態終了温度（Ａｆ）、キュリー温度および歪み量
を評価した。
【００１８】歪み量は、抗磁性ゲージを用い、Ａｆ直下
の温度で対向磁極型電磁石により発生させた２ｋＯｅの
磁場中で測定した。表１において、各実施例の歪み量と
しては、比較例の歪み量を１として規格化した値を示し
ている。
の温度で対向磁極型電磁石により発生させた２ｋＯｅの
磁場中で測定した。表１において、各実施例の歪み量と
しては、比較例の歪み量を１として規格化した値を示し
ている。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来よりも大きな歪みが得られるＭｎ系合金を提供するこ
とができる。ひいては、従来の形状記憶合金よりも高速
応答が可能で、変位量の大きなアクチュエータの実現も
可能になる。
来よりも大きな歪みが得られるＭｎ系合金を提供するこ
とができる。ひいては、従来の形状記憶合金よりも高速
応答が可能で、変位量の大きなアクチュエータの実現も
可能になる。
Claims (7)
- 【請求項１】 下記一般式 ＭｎaＴbＸ1-a-b （ここで、ＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択さ
れる少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓ
ｎ，Ｇａからなる群より選択される少なくとも１種の元
素であり、０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を
満たす）で表され、マルテンサイト変態を示し、その逆
変態終了温度が−２０〜３００℃の範囲にあることを特
徴とするＭｎ系合金。 - 【請求項２】 下記一般式 Ｍｎa（ＣｏＴ’）b（ＧｅＸ’）1-a-b （ここで、Ｔ’はＦｅ，Ｎｉからなる群より選択される
少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａか
らなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を満たす）で
表され、マルテンサイト変態を示し、その逆変態終了温
度が−２０〜３００℃の範囲にあることを特徴とするＭ
ｎ系合金。 - 【請求項３】 下記一般式 ＭｎaＴbＸ1-a-b （ここで、ＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群より選択さ
れる少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓ
ｎ，Ｇａからなる群より選択される少なくとも１種の元
素であり、０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を
満たす）で表され、外部磁場によりマルテンサイト変態
が誘起されることを特徴とするＭｎ系合金。 - 【請求項４】 下記一般式 Ｍｎa（ＣｏＴ’）b（ＧｅＸ’）1-a-b （ここで、Ｔ’はＦｅ，Ｎｉからなる群より選択される
少なくとも１種の元素、ＸはＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａか
らなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
０．２≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．４を満たす）で
表され、外部磁場によりマルテンサイト変態が誘起され
ることを特徴とするＭｎ系合金。 - 【請求項５】 前記マルテンサイト逆変態終了温度以上
の温度において、主相がＮｉ2Ｉｎ型結晶構造を有する
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のＭｎ
系合金。 - 【請求項６】 溶湯を急冷凝固することにより作製され
ることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のＭ
ｎ系合金。 - 【請求項７】 Ｍｎ，ＴおよびＸの総量の２０原子％以
下をＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，
Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｉｎ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｓからな
る群より選択される少なくとも１種の元素で置換したこ
とを特徴とする請求項１または３記載のＭｎ系合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093933A JP3639181B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Ｍｎ系合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093933A JP3639181B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Ｍｎ系合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001279360A true JP2001279360A (ja) | 2001-10-10 |
| JP3639181B2 JP3639181B2 (ja) | 2005-04-20 |
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ID=18609054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| CN108950274A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-07 | 大连大学 | 一种高耐蚀性NiMnInCo磁性形状记忆合金的制备方法 |
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| CN110983134A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 大连大学 | 一种高饱和磁化强度Mn-Ni-Ga磁记忆合金的制备方法 |
| CN111041259A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-21 | 大连大学 | 一种高强度Mn-Ni-Ga磁记忆合金的制备方法 |
| CN112195381A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-08 | 北京工业大学 | 一种Sr掺杂锰镓合金及其高矫顽力纳米晶磁体的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093933A patent/JP3639181B2/ja not_active Expired - Fee Related
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