JP2004162178A - Ｉｒ添加ＰｔＴｉ高温形状記憶合金 - Google Patents

Abstract

【目的】 形状記憶効果の発現温度の高い高温形状記憶合金を実現すること。
【構成】 Pt-42〜63at%Ti合金にIrが添加され、Ptの一部がIrで置換される。
【選択図】図２

Description

この出願の発明は、Ir添加PtTi高温形状記憶合金に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、高温機器への適用を可能とするIr添加PtTi高温形状記憶合金に関するものである。

従来、形状記憶合金としては主にTiNiが知られているが、室温付近の温度で使用されている。化学プラント、エンジン等に使用される高温センサーやアクチュエイター等として使用するためには、高温で動作する形状記憶合金が必要である。そこで、TiNiに高融点金属を添加する等、高温形状記憶合金の開発が行われている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平８−６０２７７号公報

だが、形状記憶効果が発現する温度を上昇させることは容易ではない。

この出願の発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高温機器への適用を可能とするIr添加PtTi高温形状記憶合金を提供することを解決すべき課題としている。

この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、Pt-42〜63at%Ti合金にIrが添加され、Ptの一部がIrで置換されていることを特徴とするIr添加PtTi高温形状記憶合金を提供する。

この出願の発明は、第２には、上記第１のIr添加PtTi高温形状記憶合金において、Pt-50at%Ti合金にIrが50at%未満添加され、Ptの一部がIrで置換されていることを提供する。

この出願の発明のIr添加PtTi高温形状記憶合金によれば、形状記憶効果の発現温度の高いIr添加PtTi高温形状記憶合金が実現する。

以下、実施例を示しつつ、この出願の発明のIr添加PtTi高温形状記憶合金についてさらに詳しく説明する。

この出願の発明のIr添加PtTi高温形状記憶合金におけるPtTi合金は、高温でB2構造、低温でB19構造をとり、形状記憶効果に深い関係を持つマルテンサイト変態を起こす。この
マルテンサイト変態に基づいて、PtTi合金では、1000℃付近で形状記憶効果が発現する。そして、PtTi合金にIrを添加することにより形状記憶効果の発現温度が上昇し、1200℃付近で形状記憶効果が発現する。このことから、Irが添加されたPtTi合金は、1000℃〜1200℃の温度域で使用可能な高温形状記憶合金といえる。化学プラント、エンジン等に使用される高温センサーやアクチュエイター等の材料としての適用が有望視される。

この出願の発明のIr添加PtTi高温形状記憶合金では、Ti量は42〜63at%に限定される。
これは、上記の範囲内でPtTi合金はB2単相となり、それ以外の範囲では他の相が出現し、マルテンサイト変態に影響を及ぼすからである。

添加されるIrは、PtTi合金のPtを一部置換して固溶する。Irの添加量は、Pt-50at%Ti合金の場合、50at%未満である。50at%のIrの添加は、IrTi合金となり、B2→単斜晶系相の相転移を起こし、マルテンサイト変態を起こさない。

Pt-50at%Ti合金にIrを12.5, 25, 37.5, 42, 46at%添加してPtを置換した合金を作製し
、Pt-50at%Ti合金及びIr-50at%Ti合金と比較した。1250℃で２４時間熱処理した後、氷塩水中に入れて急冷した。

熱処理後の供試材の室温における結晶構造をＸ線回折により調べた。その結果を示したのが、図１のＸ線回折パターンである。Irの添加量が増えるにしたがい、B19が多少歪ん
だ構造に変化するが、高温のB2相からB19をベースとした他の相に変態していることが確
認される。

供試材について示差熱分析を行った。図２は、その結果を示したチャートである。IrTi合金を除く全ての合金について吸熱反応が確認される。相変態が起こっていることが明らかにされる。変態温度は、Irの添加により上昇しており、Pt-46at%Ir-50at%Ti合金では1250℃に達している。Irの添加により、形状記憶効果がより高温において得られることが確認される。

以上のIr添加PtTi合金の典型的な組織を示したのが図３の透過電子顕微鏡像である。この透過電子顕微鏡像は、Pt-12.5at%Ir-50at%Ti合金のものであるが、透過電子顕微鏡像にはマルテンサイト変態した合金にしばしば観測されるマルテンサイト組織が認められる。

図４は、Pt-12.5at%Ir-50at%Ti合金に圧縮歪みを与え、その後の熱膨張及び収縮を測定したチャートである。縦軸のTMSは温度上昇下降時の伸び・収縮長さを意味している。

圧縮歪みを与えることによりマルテンサイト変態が誘起される。この状態で試料を加熱すると、変態点で逆変態が起こり、高温相に変化する。マルテンサイト変態により導入されている変態歪みは大きく、変態点で歪みが解放されるため、試料は瞬時に大きく伸びる（1300K付近）。高温相になった後冷却すると、再び変態点でマルテンサイト変態を起こ
すが、収縮のみが認められ、また、はじめの長さには戻らない。このような現象からマルテンサイト変態による形状記憶回復が示唆される。

もちろん、この出願の発明は、以上の実施例によって限定されるものではない。Ir添加PtTi合金の作製条件等の細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。

以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、高温機器への適用を可能とするIr添加PtTi高温形状記憶合金が提供される。

熱処理後の供試材の室温におけるＸ線回折パターンである。 供試材について示差熱分析を行った結果のチャートである。 Ir添加PtTi合金の典型的な組織を示した透過電子顕微鏡像である。 Pt-12.5at%Ir-50at%Ti合金に圧縮歪みを与え、その後の熱膨張及び収縮を測定したチャートである。

Claims (2)

1. Pt-42〜63at%Ti合金にIrが添加され、Ptの一部がIrで置換されていることを特徴とするIr添加PtTi高温形状記憶合金。
2. Pt-50at%Ti合金にIrが50at%未満添加され、Ptの一部がIrで置換されている請求項１記
   載のIr添加PtTi高温形状記憶合金。