JP2013527114A - 磁気形状記憶合金から単結晶体を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シェルモールド鋳型で鋳造したMSM単結晶体から、第1結晶軸に沿った結晶方位を有するMSMアクチュエータエレメントを製造する方法であって、シェルモールド鋳型を用意する工程と、溶融したMSM合金材料を、別個に核形成結晶を設けずにシェルモールド鋳型に導入する工程と、凝固前面を核形成領域(24)からセレクタ領域(26)を介して結晶領域(28)に移動させることによりMSM合金材料を凝固させる工程と、凝固したMSM合金材料を複数のエレメントに分割する工程とを含み、凝固経路は、セレクタ領域(26)において鋳型の長手軸心(22)から偏向した領域を形成しており、この領域の長手軸心に対する最大偏位量はセレクタ領域(26)の最大断面幅を超えており、かつ、第1結晶軸からの長手軸心(22)の角度偏差は10°未満である。
【選択図】図1
Description
誘導溶融によるMSM合金用の組成に準じたNiMnGa系材料を誘導溶融することにより、いわゆる母合金としての合金出発材料を調製する。典型的な溶融温度は、合金の液化温度よりも50°〜400°高い温度に設定される。典型的に、この溶融は、100mbar〜1200mbarのAr雰囲気下で実行される。
24 核形成領域
26 セレクタ領域
28 結晶領域
Claims (12)
- 溶融した合金材料をシェルモールド鋳型内に導入して当該合金材料を凝固させることにより、MSMの単結晶体から、第1結晶軸に沿った結晶方位を有するMSMアクチュエータエレメントを製造する方法であって、
核形成領域(24)、セレクタ領域(26)および結晶領域(28)を含み、少なくとも一部分が長手軸心(22)に沿った方向に向いたシェルモールド鋳型を用意する工程と、
溶融したMSM合金材料、特に、NiMnGa系合金材料を、別個に核形成結晶を設けることなく前記シェルモールド鋳型内に導入する工程と、
凝固前面を凝固経路に沿って前記核形成領域から前記セレクタ領域を介して前記結晶領域に移動させることによって前記MSM合金材料を凝固させる工程と、
凝固した前記MSM合金材料を複数のMSMアクチュエータエレメントに分割する工程と、
を含み、前記凝固経路は、前記結晶領域において前記長手軸心に沿って延びており、前記前記セレクタ領域において前記長手軸心から偏向した領域を形成しており、この領域の前記長手軸心に対する最大偏位量は前記セレクタ領域の最大断面幅を超えており、かつ、前記第1結晶軸からの前記長手軸心(22)の角度偏差は10°未満であり、好ましくは6°未満であり、より好ましくは3°未満である、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。 - 請求項1に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記セレクタ領域における前記凝固経路が、2つの傾斜部位を有するスパイク状に偏向した領域を形成しており、好ましくは、当該領域の入口側および出口側が前記長手軸心上に同心に配置されていることを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記セレクタ領域における前記凝固経路が、螺旋状またはジグザグ状の領域を形成していることを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記長手軸心を、前記核形成領域に接続された平坦な冷却装置、特に、コールドプレートに対して、垂直に揃えることを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記長手軸心に沿って長く延びる前記結晶領域の、前記凝固前面のための実効断面積が、3cm2より大、特には7cm2より大、より特には12cm2より大であることを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記凝固前面を生成する前記MSN合金材料を、当該凝固前面付近の融液の、前記セレクタ領域で生じる温度勾配が0.3K/mm〜20K/mm、特には1K/mm〜15K/mmとなるように冷却することを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記凝固前面を生成する前記MSM合金材料に対し、特には、前記温度勾配に対する前記シェルモールド鋳型の速度を設定することにより、前記凝固前面が前記セレクタ領域において前記凝固経路に沿って0.1mm/分〜50mm/分の速度、特には0.3mm/分〜5mm/分の速度で移動するように処理を施すことを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記凝固前面を、前記凝固経路に沿って、少なくとも一部の断面が直方形状、特には正方形状であるセレクタ領域および/または結晶領域を通って移動させることを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項8に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記結晶領域の、直方形状の断面を有する内側輪郭が、単結晶の形態で凝固する前記MSM合金材料の、前記第1結晶軸に直交する少なくとも第2結晶軸に沿った結晶方位を決定することを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記合金材料が、少なくともNi、Mn、GaおよびCoを含む、組成式:NiaMnbGacCodFeeCuf(式中、a,b,c,d,e,fは原子%)で表され、次の条件:44≦a≦51;19≦b≦30;18≦c≦24;0.1≦d≦15;0≦e≦14.9;0≦f≦14.9;d+e+f≦15;a+b+c+d+e+f=100;を満足することを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記MSM合金材料の前記凝固工程が、互いに近接しているが離間した複数の凝固経路に沿って生じることを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のMSMアクチュエータエレメントの製造方法において、前記結晶領域で凝固した前記MSM合金材料を前記複数のMSMアクチュエータエレメントに分割する前記分割工程を、当該凝固した前記MSM合金材料の結晶方位を予め計測学的に決定することなく実行することを特徴とする、MSMアクチュエータエレメントの製造方法。
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