JP2541802B2 - 形状記憶ＴｉＮｉＶ合金及びその製造方法 - Google Patents
形状記憶ＴｉＮｉＶ合金及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，低温で作動機能を有する形状記憶バネ，擬
弾性バネ，アクチュエーターバネ当の形状記憶合金であ
って，詳しくはTi,Niを主成分として残部にＶを含有す
る形状記憶TiNiV合金及びその製造方法に関する。
弾性バネ，アクチュエーターバネ当の形状記憶合金であ
って，詳しくはTi,Niを主成分として残部にＶを含有す
る形状記憶TiNiV合金及びその製造方法に関する。
（従来の技術） TiNi合金が熱弾性型マルテンサイト変態の逆変態に付
随して顕著な形状記憶効果，および擬弾性効果を示すこ
とはよく知られている。
随して顕著な形状記憶効果，および擬弾性効果を示すこ
とはよく知られている。
TiNi合金をヒステリシスの小さな形状記憶バネとして
用いる場合，冷間加工後400〜500℃で焼鈍し，冷間の加
工組織を残すことで中間相変態を利用することが知られ
ている。また擬弾性バネについても同様な方法が採られ
ている。
用いる場合，冷間加工後400〜500℃で焼鈍し，冷間の加
工組織を残すことで中間相変態を利用することが知られ
ている。また擬弾性バネについても同様な方法が採られ
ている。
これらは，家電用アクチュエーター，歯列矯正線，ガ
イドワイヤー，ブラジャー等への実用化が進められてい
るが，いずれも体温（約35℃）近傍で使用されるもので
あった。
イドワイヤー，ブラジャー等への実用化が進められてい
るが，いずれも体温（約35℃）近傍で使用されるもので
あった。
（発明が解決しようとする問題点） 形状記憶合金を用いて室温（約20℃以下）とりわけ０
℃前後で作動するバネを得ようとする場合,TiNi2元合金
は500〜550℃の温度で短時間処理（５〜10分間）を必要
とする。この場合，処理時間が短いために，スプリング
・バックを無視できず，成型性に難点を有していた。ま
た,500℃を越えた熱処理条件では，冷間加工で与えられ
た加工組織が消えるために，ヒステリシスが大きくなる
難点を有している。
℃前後で作動するバネを得ようとする場合,TiNi2元合金
は500〜550℃の温度で短時間処理（５〜10分間）を必要
とする。この場合，処理時間が短いために，スプリング
・バックを無視できず，成型性に難点を有していた。ま
た,500℃を越えた熱処理条件では，冷間加工で与えられ
た加工組織が消えるために，ヒステリシスが大きくなる
難点を有している。
また０℃前後から擬弾性を示すバネは,400〜450℃で
短時間（５〜10分間）の処理によって得られる。しかし
前記と同様スプリングバックが大きくコイルバネの成型
は困難であった。
短時間（５〜10分間）の処理によって得られる。しかし
前記と同様スプリングバックが大きくコイルバネの成型
は困難であった。
これらの難点を克服し，室温以下で作動する素子の製
造を可能にすることは，冷蔵庫，住宅用換気口，等のア
クチュエーター，自動車，衣料，医療等への擬弾性バネ
への実用化にとって極めて重要なことである。
造を可能にすることは，冷蔵庫，住宅用換気口，等のア
クチュエーター，自動車，衣料，医療等への擬弾性バネ
への実用化にとって極めて重要なことである。
本発明の目的は，室温（約20℃）以下特に０℃前後の
温度で作動する形状記憶TiNiV合金及びその製造方法を
提供することにある。
温度で作動する形状記憶TiNiV合金及びその製造方法を
提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば，主成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パー
セントの比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部として
Ｖを0.25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有するTiN
iV合金であって，温度20℃以下で超弾性が発現或いは形
状回復すると共に，変態温度ヒステリシスが５℃以下で
ある形状記憶TiNiV合金が得られる。
セントの比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部として
Ｖを0.25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有するTiN
iV合金であって，温度20℃以下で超弾性が発現或いは形
状回復すると共に，変態温度ヒステリシスが５℃以下で
ある形状記憶TiNiV合金が得られる。
又，本発明によれば，主成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子
パーセントの比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部と
してＶを0.25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有す
るTiNiV合金材料を得る材料取得工程と,TiNiV合金材料
を熱間加工，冷間加工する熱間・冷間工程と，冷間加工
後にTiNiV合金材料を温度条件425〜525［℃］で10〜60
分間熱処理する熱処理工程とを含む形状記憶TiNiV合金
の製造方法が得られる。
パーセントの比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部と
してＶを0.25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有す
るTiNiV合金材料を得る材料取得工程と,TiNiV合金材料
を熱間加工，冷間加工する熱間・冷間工程と，冷間加工
後にTiNiV合金材料を温度条件425〜525［℃］で10〜60
分間熱処理する熱処理工程とを含む形状記憶TiNiV合金
の製造方法が得られる。
（実施例） 以下に実施例を挙げ，本発明の形状記憶TiNiV合金及
びその製造方法について，図面を参照して詳細に説明す
る。
びその製造方法について，図面を参照して詳細に説明す
る。
最初に，本発明の形状記憶TiNiV合金の基本的性質に
おいて簡単に説明する。この形状記憶TiNiV合金は，主
成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パーセントの比が1.02〜1.
06の範囲にあり，且つ残部としてＶを0.25〜2.0［原子
パーセント］の範囲で含有するTiNiV合金であって，温
度20℃以下で超弾性が発現或いは形状回復すると共に，
変態温度ヒステリシスが５℃以下のものとなっている。
おいて簡単に説明する。この形状記憶TiNiV合金は，主
成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パーセントの比が1.02〜1.
06の範囲にあり，且つ残部としてＶを0.25〜2.0［原子
パーセント］の範囲で含有するTiNiV合金であって，温
度20℃以下で超弾性が発現或いは形状回復すると共に，
変態温度ヒステリシスが５℃以下のものとなっている。
このような形状記憶TiNiV合金を製造する場合，その
製造方法として，主成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パーセ
ントの比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部としてＶ
を0.25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有するTiNiV
合金材料を得る材料取得工程と,TiNiV合金材料を熱間加
工，冷間加工する熱間・冷間工程と，冷間加工後にTiNi
V合金材料を温度条件425〜525［℃］で10〜60分間熱処
理する熱処理工程とを実施すれば良い。
製造方法として，主成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パーセ
ントの比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部としてＶ
を0.25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有するTiNiV
合金材料を得る材料取得工程と,TiNiV合金材料を熱間加
工，冷間加工する熱間・冷間工程と，冷間加工後にTiNi
V合金材料を温度条件425〜525［℃］で10〜60分間熱処
理する熱処理工程とを実施すれば良い。
そこで、以下は形状記憶TiNiV合金の製造工程を比較
試料を含めて具体的に説明する。
試料を含めて具体的に説明する。
先ず，材料取得工程では高周波真空溶解により幾つか
の組成が異なるTiNiV合金材料を得て，これらのTiNiV合
金材料を温度900℃で２時間均一化処理した。この後，
熱間・冷間工程において，熱間加工では熱間ハンマー，
熱間ロール，及び冷間伸線を施して線径1.3mmまでの合
金線試料とし，冷間加工では焼鈍無しで加工率40％にて
線径1.0mmまでの合金線試料とした。
の組成が異なるTiNiV合金材料を得て，これらのTiNiV合
金材料を温度900℃で２時間均一化処理した。この後，
熱間・冷間工程において，熱間加工では熱間ハンマー，
熱間ロール，及び冷間伸線を施して線径1.3mmまでの合
金線試料とし，冷間加工では焼鈍無しで加工率40％にて
線径1.0mmまでの合金線試料とした。
表１は，ここでの各組成のTiNiV合金材料に関する熱
間・冷間加工性を調べた結果を示したものである。
間・冷間加工性を調べた結果を示したものである。
次に，熱処理工程として，得られた合金線のうちのひ
とつであるTi48.75Ni50.75V0.5合金線（No.6）を温度40
0℃,450℃，および500℃でそれぞれ30分間熱処理を施し
た。これらの形状記憶特性を調べるために−20℃から＋
50℃まで温度を変化させた時の応力対ひずみ曲線を求め
た。０℃および20℃に於ける結果を第１図に示す。参考
として20℃に於けるTi49−Ni51合金線（No.15）の応力
対ひずみ曲線を併せて示す。この結果からTi48.75Ni
50.75V0.5合金線はいずれの熱処理についても20℃で良
好な擬弾性特性を示し，特に400℃,450℃熱処理につい
ては０℃でも顕著な擬弾性特性を示していることがわか
る。一方，Ti49−Ni51合金線は０℃での擬弾性特性は得
難く,500℃熱処理では20℃での擬弾性特性も得られな
い。
とつであるTi48.75Ni50.75V0.5合金線（No.6）を温度40
0℃,450℃，および500℃でそれぞれ30分間熱処理を施し
た。これらの形状記憶特性を調べるために−20℃から＋
50℃まで温度を変化させた時の応力対ひずみ曲線を求め
た。０℃および20℃に於ける結果を第１図に示す。参考
として20℃に於けるTi49−Ni51合金線（No.15）の応力
対ひずみ曲線を併せて示す。この結果からTi48.75Ni
50.75V0.5合金線はいずれの熱処理についても20℃で良
好な擬弾性特性を示し，特に400℃,450℃熱処理につい
ては０℃でも顕著な擬弾性特性を示していることがわか
る。一方，Ti49−Ni51合金線は０℃での擬弾性特性は得
難く,500℃熱処理では20℃での擬弾性特性も得られな
い。
第２図に前記合金線の応力対温度曲線を示している
が,400℃および450℃熱処理については−10℃から前記
特性が得られている。
が,400℃および450℃熱処理については−10℃から前記
特性が得られている。
次に成型性を調べるために，冷間加工によって得られ
た1mmφ素線を6mmφのコイルに加工し,400℃,450℃およ
び500℃で30分間熱処理を施した。その結果,450℃，お
よび500℃熱処理材については，加工コイル（径6mm）の
バネが得られたが,400℃熱処理材についてはスプリング
バックによってコイル径は8mmに拡がった。この傾向は
比較として行ったTi49Ni51合金線にも認められた。また
得られたコイル・バネの特性は第１図と同様の結果を示
した。
た1mmφ素線を6mmφのコイルに加工し,400℃,450℃およ
び500℃で30分間熱処理を施した。その結果,450℃，お
よび500℃熱処理材については，加工コイル（径6mm）の
バネが得られたが,400℃熱処理材についてはスプリング
バックによってコイル径は8mmに拡がった。この傾向は
比較として行ったTi49Ni51合金線にも認められた。また
得られたコイル・バネの特性は第１図と同様の結果を示
した。
500℃で30分間熱処理コイルバネの定荷重下に於ける
温度−変位について調べた。一例としてNo.6およびNo.1
5の合金線によるものを第３図に示す。（図中には荷重2
50gr下におけるバネの加熱・冷却による変位を示してい
るが，低温域でのバネの変位に対しストッパーを設けて
いる。）この結果より本発明による合金（No.6）のコイ
ルバネのマルテンサイト変態開始温度（Ms点）および逆
変態完了温度（Af点）はそれぞれ４℃と７℃であった。
一方，比較としてのTi49Ni51合金（No.15）のコイルバ
ネのMs点およびAf点はそれぞれ26℃と35℃であった。す
なわち本発明による合金は変態温度ヒステリシス（Af−
Ms）の小さい且つ，作動温度（Ms,およびAf）の低い素
子の製作を可能にした。
温度−変位について調べた。一例としてNo.6およびNo.1
5の合金線によるものを第３図に示す。（図中には荷重2
50gr下におけるバネの加熱・冷却による変位を示してい
るが，低温域でのバネの変位に対しストッパーを設けて
いる。）この結果より本発明による合金（No.6）のコイ
ルバネのマルテンサイト変態開始温度（Ms点）および逆
変態完了温度（Af点）はそれぞれ４℃と７℃であった。
一方，比較としてのTi49Ni51合金（No.15）のコイルバ
ネのMs点およびAf点はそれぞれ26℃と35℃であった。す
なわち本発明による合金は変態温度ヒステリシス（Af−
Ms）の小さい且つ，作動温度（Ms,およびAf）の低い素
子の製作を可能にした。
表１に示す合金の変態温度を750℃で１時間の熱処理
したものについてそれぞれ調べた結果を第４図に示す。
図中（１）はTi49Ni51-XVXなる形でＢを添加した時のMs
点と添加量（ｘ）の関係，（２）はTi49-XNi51VX，
（３）はTi49-X/2Ni51-X/2VXなる形で添加した時のそれ
ぞれの関係を示している。この結果より,V添加量の増加
とともにMs点はいずれの添加系についても低下する。こ
のことより低変態点材を製作するために,Vを多く添加す
ることが期待されるが，冷間加工性は添加量の増加とと
もに悪くなり，特に表に示すように2at％を越えると殆
ど加工できなかった。一方，添加量が0.25at％未満では
添加による効果は認められなかった。合金組成限定理由
はNiとTiの原子パーセント比が1.02未満，例えばTi49.5
Ni49.5V1.0，Ti49.5Ni50V0.5，等の合金組成では，変態
温度低下の顕著な効果が認め難い。また同原子パーセン
ト比が1.06を越える，例えばTi47.5Ni52V0.5，Ti47.75N
i51.75V0.5等の合金組成では変態温度の顕著な低下は認
められるものの，加工が殆ど出来ない。本発明のＶ添加
最適範囲は,0.5〜1.0at％であり，添加に供される母合
金（TiNi合金）のNi濃度は良好な形状記憶特性を示す50
〜51at％である。
したものについてそれぞれ調べた結果を第４図に示す。
図中（１）はTi49Ni51-XVXなる形でＢを添加した時のMs
点と添加量（ｘ）の関係，（２）はTi49-XNi51VX，
（３）はTi49-X/2Ni51-X/2VXなる形で添加した時のそれ
ぞれの関係を示している。この結果より,V添加量の増加
とともにMs点はいずれの添加系についても低下する。こ
のことより低変態点材を製作するために,Vを多く添加す
ることが期待されるが，冷間加工性は添加量の増加とと
もに悪くなり，特に表に示すように2at％を越えると殆
ど加工できなかった。一方，添加量が0.25at％未満では
添加による効果は認められなかった。合金組成限定理由
はNiとTiの原子パーセント比が1.02未満，例えばTi49.5
Ni49.5V1.0，Ti49.5Ni50V0.5，等の合金組成では，変態
温度低下の顕著な効果が認め難い。また同原子パーセン
ト比が1.06を越える，例えばTi47.5Ni52V0.5，Ti47.75N
i51.75V0.5等の合金組成では変態温度の顕著な低下は認
められるものの，加工が殆ど出来ない。本発明のＶ添加
最適範囲は,0.5〜1.0at％であり，添加に供される母合
金（TiNi合金）のNi濃度は良好な形状記憶特性を示す50
〜51at％である。
（発明の効果） 以上説明したように，本発明による形状記憶合金によ
れば，形状記憶効果および超弾性効果の作動温度を低温
側へ移動させられるため，常温（約20℃）以下，特に０
℃前後において顕著な擬弾性特性を示すとともに，変態
温度ヒステリシスの小さい形状記憶特性を示すという効
果があり，冷蔵庫，医療，衣料関連への応用が期待でき
る。
れば，形状記憶効果および超弾性効果の作動温度を低温
側へ移動させられるため，常温（約20℃）以下，特に０
℃前後において顕著な擬弾性特性を示すとともに，変態
温度ヒステリシスの小さい形状記憶特性を示すという効
果があり，冷蔵庫，医療，衣料関連への応用が期待でき
る。
第１図は本文表中の合金No.6（Ti48.75Ni50.75V0.5合
金）、No.15（Ti49Ni51合金）を500℃,450℃および400
℃でそれぞれ30分間熱処理したものの０℃,20℃に於け
る応力対ひずみ線図。第２図は，第１図中合金No.6を50
0,450,400℃でそれぞれ30分間熱処理したものの，降伏
応力と温度関係を示す図（図中，破線部は形状記憶特性
温度域，実線は擬弾性特性温度域を示している。），第
３図は本文表１中合金No.6およびNo.6の素線をコイルバ
ネに500℃で30分間の熱処理で成型したものの250gr荷重
下での温度と変位の関係を示す図（コイル径:6.0mmφ．
線径1.0），第４図は本試験に用いられた合金を750℃で
１時間熱処理したもののMs点とＶ添加量の関係を示す図
（図中，〜は本文表中の合金番号，（１）はTi49Ni
51-XVX，（２）はTi49-XNi51-XVX，（３）はTi49-X/2Ni
51-X/2VXの添加系を示している。）である。
金）、No.15（Ti49Ni51合金）を500℃,450℃および400
℃でそれぞれ30分間熱処理したものの０℃,20℃に於け
る応力対ひずみ線図。第２図は，第１図中合金No.6を50
0,450,400℃でそれぞれ30分間熱処理したものの，降伏
応力と温度関係を示す図（図中，破線部は形状記憶特性
温度域，実線は擬弾性特性温度域を示している。），第
３図は本文表１中合金No.6およびNo.6の素線をコイルバ
ネに500℃で30分間の熱処理で成型したものの250gr荷重
下での温度と変位の関係を示す図（コイル径:6.0mmφ．
線径1.0），第４図は本試験に用いられた合金を750℃で
１時間熱処理したもののMs点とＶ添加量の関係を示す図
（図中，〜は本文表中の合金番号，（１）はTi49Ni
51-XVX，（２）はTi49-XNi51-XVX，（３）はTi49-X/2Ni
51-X/2VXの添加系を示している。）である。
Claims (2)
- 【請求項１】主成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パーセント
の比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部としてＶを0.
25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有するTiNiV合金
であって，温度20℃以下で超弾性が発現或いは形状回復
すると共に，変態温度ヒステリシスが５℃以下であるこ
とを特徴とする形状記憶TiNiV合金。 - 【請求項２】主成分Ni,TiにおけるNi/Ti原子パーセント
の比が1.02〜1.06の範囲にあり，且つ残部としてＶを0.
25〜2.0［原子パーセント］の範囲で含有するTiNiV合金
材料を得る材料取得工程と，前記TiNiV合金材料を熱間
加工，冷間加工する熱間・冷間工程と，前記冷間加工後
に前記TiNiV合金材料を温度条件425〜525［℃］で10〜6
0分間熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする
形状記憶TiNiV合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157787A JP2541802B2 (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | 形状記憶ＴｉＮｉＶ合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157787A JP2541802B2 (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | 形状記憶ＴｉＮｉＶ合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314834A JPS6314834A (ja) | 1988-01-22 |
| JP2541802B2 true JP2541802B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=15657283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61157787A Expired - Lifetime JP2541802B2 (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | 形状記憶ＴｉＮｉＶ合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541802B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0665742B2 (ja) * | 1987-01-08 | 1994-08-24 | 株式会社ト−キン | 形状記憶ＴｉＮｉＶ合金の製造方法 |
| JP4351560B2 (ja) | 2004-03-05 | 2009-10-28 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | バルーン拡張超弾性ステント |
| JP5143342B2 (ja) | 2005-05-23 | 2013-02-13 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 自律機能性ステント |
| JP4737518B2 (ja) | 2005-05-23 | 2011-08-03 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | Ｔｉ−Ｎｉ−Ｎｂ合金素子 |
| CN103658224B (zh) * | 2013-11-25 | 2016-01-20 | 西安思维金属材料有限公司 | 一种高超弹性直线型TiNiV合金丝材加工方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161746A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 精密鋳造用ニツケル−チタン系合金 |
| JPS5928548A (ja) * | 1982-08-06 | 1984-02-15 | Kazuhiro Otsuka | 超弾性、非可逆形状記憶性Ｎｉ−Ｔｉ基合金材とその製造方法 |
| JPS6026648A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 形状記憶ＮｉＴｉ系合金板の製造法 |
| JPS60121247A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-06-28 | レイケム・コ−ポレイシヨン | 形状記憶合金 |
-
1986
- 1986-07-07 JP JP61157787A patent/JP2541802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161746A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 精密鋳造用ニツケル−チタン系合金 |
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| JPS60121247A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-06-28 | レイケム・コ−ポレイシヨン | 形状記憶合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6314834A (ja) | 1988-01-22 |
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