JP2009215650A - 形状記憶合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Tiのβ相安定化に寄与する第1の元素、例えば、FeおよびCrから選択される元素のいずれか1種を1ないし9モル%又は2種の合計を1ないし9モル%含み、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素、例えば、SnおよびAuから選択される元素のいずれか1種を1ないし9モル%又は2種の合計を1ないし9モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなる。
【選択図】なし
Description
(1)β安定化元素(マルテンサイト変態開始温度の低下)
上記したように、Ti合金は常温組織によって、α型Ti合金、α+β型Ti合金、β型Ti合金の3種類に大別することができ、高温で安定なβを焼き入れてMS点(マルテンサイト変態開始温度)以下の温度まで急冷すると、マルテンサイト変態する。MS点は、Tiに対するβ安定化元素の添加量に依存し、β安定化元素が多くなるとMS点が下がる。
(2)ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化
β合金の時効処理時におけるω相の出現を抑えるためには、Snのようなα安定化に寄与するものと考えられる元素を含むことが好ましい。また、Snはそうした元素であるものの、マルテンサイト変態温度をほとんど上昇させずに、β相を不安定化することによりマルテンサイトを熱弾性型にすることができる。また、Auは、ω相の出現を抑え、マルテンサイトの熱弾性化に寄与する。
(3)冷間加工性
本発明者は、形状回復現象を容易に発現しうる合金として、Tiのβ相安定化に寄与する第1の元素(Feおよび/又はCr)を1ないし9モル%含み、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素(Snおよび/又はAu)を1ないし9モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなる合金(合計100モル%)を採用したが、Ti、Fe、Cr、Sn、Auの融点は、それぞれ1660℃、1540℃、1860℃、232℃、1064℃であって、2000℃を超えない。また、すべり系が多くて冷間加工性の良いβ相が生成し、且つ材料を脆化させるω相の生成が抑制されるため、良好な冷間加工性を発揮することができる。
以下の表1に示す組成(モル%)のTi系合金を、非消耗タングステン電極型アルゴンアーク溶解炉を用いて溶解した。得られたインゴットに1000℃で2時間の均質化処理を施した。この均質化処理後のインゴットは後記する冷間加工性の評価に供した。
(2)冷間加工性の評価
上記インゴットを研削することにより厚さが1cmで、幅が2cmの板状とし、1回の加工率が2ないし3%の冷間圧延を行って、板材に割れが発生するまで冷間圧延を行った。表1には、板材に割れが発生したときの直前の冷間圧延時における厚みt2と、冷間圧延に供した板材の厚みt1(1cm)より得られた加工率(((t1−t2)/t1)×100(%))を示す。
(3)板材の形状回復特性の評価
板材の形状回復特性を評価するため、図1に示すように、焼き入れ後の板材(厚さ0.3mm、幅10mm)1を室温(20ないし25℃)において、直径7mmのステンレス鋼製丸棒2に沿わせて180℃曲げた状態で30秒間保持した。その後、板材1をステンレス鋼製丸棒2から外し、図2(a)に示すように、板材1の曲率半径R1を測定した。
(1)表2に示すように、Tiのβ相安定化に寄与する5.0ないし8.0モル%の第1の元素(Cr)と、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素(Sn)とを合計で8.0ないし11.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、33%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦73%である組成比を有するTi系合金は、優れた冷間加工性と良好な形状回復特性とを備えている。
(2)表3に示すように、Tiのβ相安定化に寄与する3.0ないし8.0モル%の第1の元素(Cr)と、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素(Au)とを合計で5.0ないし14.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、25%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦80%である組成比を有するTi系合金は、優れた冷間加工性と良好な形状回復特性とを備えている。
(3)表4に示すように、Tiのβ相安定化に寄与する4.0ないし6.0モル%の第1の元素(Fe)と、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素(Sn)とを合計で7.0ないし12.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、60%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦100%である組成比を有するTi系合金は、極めて優れた冷間加工性と良好な形状回復特性とを備えている。
(4)表5に示すように、Tiのβ相安定化に寄与する3.0ないし7.0モル%の第1の元素(Fe)と、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素(Au)とを合計で7.0ないし11.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、57%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦133%である組成比を有するTi系合金は、極めて優れた冷間加工性と極めて優れた形状回復特性とを備えている。
2 ステンレス鋼製丸棒
Claims (9)
- Tiのβ相安定化に寄与する第1の元素を1ないし9モル%含み、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する第2の元素を1ないし9モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなる形状記憶合金。
- 第1の元素と第2の元素は融点が2000℃未満の金属元素である請求項1記載の形状記憶合金。
- FeおよびCrから選択される第1の元素のいずれか1種を1ないし9モル%又は2種の合計を1ないし9モル%含み、SnおよびAuから選択される第2の元素のいずれか1種を1ないし9モル%又は2種の合計を1ないし9モル%含む請求項1または2記載の形状記憶合金。
- Tiのβ相安定化に寄与する元素を第1の元素とし、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する元素を第2の元素とした場合、5.0ないし8.0モル%の第1の元素と、第2の元素とを合計で8.0ないし11.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、33%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦73%である組成比を有する形状記憶合金。
- Tiのβ相安定化に寄与する元素を第1の元素とし、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する元素を第2の元素とした場合、3.0ないし8.0モル%の第1の元素と、第2の元素とを合計で5.0ないし14.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、25%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦80%である組成比を有する形状記憶合金。
- Tiのβ相安定化に寄与する元素を第1の元素とし、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する元素を第2の元素とした場合、4.0ないし6.0モル%の第1の元素と、第2の元素とを合計で7.0ないし12.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、60%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦100%である組成比を有する形状記憶合金。
- Tiのβ相安定化に寄与する元素を第1の元素とし、ω脆性の抑制とマルテンサイトの熱弾性化に寄与する元素を第2の元素とした場合、3.0ないし7.0モル%の第1の元素と、第2の元素とを合計で7.0ないし11.0モル%含み、残部がTiおよび不可避的不純物からなり、且つ、57%≦(第2の元素の含有量/第1の元素の含有量)≦133%である組成比を有する形状記憶合金。
- 第1の元素と第2の元素は融点が2000℃未満の金属元素である請求項4ないし7のいずれか1項に記載の形状記憶合金。
- 第1の元素がFeおよびCrから選択される元素の1種以上からなり、第2の元素がSnおよびAuから選択される元素の1種以上からなる請求項4ないし8のいずれか1項に記載の形状記憶合金。
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