JP2691567B2 - 超弾性素子 - Google Patents
超弾性素子Info
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- JP2691567B2 JP2691567B2 JP63170862A JP17086288A JP2691567B2 JP 2691567 B2 JP2691567 B2 JP 2691567B2 JP 63170862 A JP63170862 A JP 63170862A JP 17086288 A JP17086288 A JP 17086288A JP 2691567 B2 JP2691567 B2 JP 2691567B2
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- Japan
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- alloy
- superelastic
- temperature
- present
- heat
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はCr及びVを添加したTiNi系形状記憶合金に関
し、特に低温での作動機能を有する超弾性バネ材等の超
弾性素子に関するものである。
し、特に低温での作動機能を有する超弾性バネ材等の超
弾性素子に関するものである。
[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超弾性効果を示すこ
とはよく知られている。
付随して顕著な形状記憶効果および超弾性効果を示すこ
とはよく知られている。
またTiNi合金を添加したTiNiX合金(X=Cr,V,Mn,Al,
Fe…)が、TiNi合金同様の形状記憶効果を示すことも知
られている。V,Cr,Mn…を添加した3元合金ではその作
動温度(変態温度)が低下し、FeもしくはAlを添加した
ものでは変態温度は二段になることが知られている。
Fe…)が、TiNi合金同様の形状記憶効果を示すことも知
られている。V,Cr,Mn…を添加した3元合金ではその作
動温度(変態温度)が低下し、FeもしくはAlを添加した
ものでは変態温度は二段になることが知られている。
TiNi合金の形状記憶特性を最も良く引き出す方法とし
て、冷間加工後500℃程度の温度で短時間処理すること
がBuheler等によって見出されているが、現在では形状
記憶効果のみならず超弾性効果も400〜500℃で短時間処
理することで最も良い効果が得られることが知られてい
る。
て、冷間加工後500℃程度の温度で短時間処理すること
がBuheler等によって見出されているが、現在では形状
記憶効果のみならず超弾性効果も400〜500℃で短時間処
理することで最も良い効果が得られることが知られてい
る。
[発明が解決しようとする課題] TiNi合金を前記した方法によって熱処理すると、作動
温度はほぼ20〜50℃に収束する傾向を示す。室温(約20
℃)以下とりわけ0℃前後で作動するバネを得るために
400〜550℃で5〜10分間の処理を行うと、処理時間が短
かいためにスプリングバックが大きく、成型性が悪くな
り所要のバネを得ることが困難となる。
温度はほぼ20〜50℃に収束する傾向を示す。室温(約20
℃)以下とりわけ0℃前後で作動するバネを得るために
400〜550℃で5〜10分間の処理を行うと、処理時間が短
かいためにスプリングバックが大きく、成型性が悪くな
り所要のバネを得ることが困難となる。
本発明者らは、TiNi合金にVを添加することで、この
難点を克服する方法を見出しているが、これによれば超
弾性範囲を0℃近傍まで下げることは可能であったが、
降伏応力の著しい増加は認められていない。(特願昭61
-157787) そこで、本発明の技術課題は、超弾性開始温度が低下
し、かつ低温時(例えば−20℃)における降伏応力が上
昇した超弾性素子を提供することである。
難点を克服する方法を見出しているが、これによれば超
弾性範囲を0℃近傍まで下げることは可能であったが、
降伏応力の著しい増加は認められていない。(特願昭61
-157787) そこで、本発明の技術課題は、超弾性開始温度が低下
し、かつ低温時(例えば−20℃)における降伏応力が上
昇した超弾性素子を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば,Ni50.0〜52.0原子パーセント,残部T
iよりなる合金を0〜0.5原子パーセント(0は含まず)
のVで置換したNiTiV合金を主成分とし,添加物として
0〜1.0原子パーセント(0は含まず)のCrを含有する
合金を,最終形状に冷間加工後,300〜600℃で1〜120分
間熱処理してなることを特徴とする超弾性素子が得られ
る。
iよりなる合金を0〜0.5原子パーセント(0は含まず)
のVで置換したNiTiV合金を主成分とし,添加物として
0〜1.0原子パーセント(0は含まず)のCrを含有する
合金を,最終形状に冷間加工後,300〜600℃で1〜120分
間熱処理してなることを特徴とする超弾性素子が得られ
る。
本発明によれば、TiNiVCr合金であって、降伏応力が
少なくとも40kgf/mm2を示し、少なくとも−20〜40℃の
範囲内で超弾性特性を示すことを特徴とする超弾性素子
が得られる。
少なくとも40kgf/mm2を示し、少なくとも−20〜40℃の
範囲内で超弾性特性を示すことを特徴とする超弾性素子
が得られる。
本発明中、Ni50.0〜52.0原子パーセント残部Tiよりな
る合金のV置換量を0〜2.5原子パーセント(以下at%
と呼ぶ)とした理由は2.5at%を越えると、熱間・冷間
加工性が悪くなり実用材として供し難いためである。一
方、添加物として、Crを0〜1.0at%とした理由は、Cr
添加量の増加とともに超弾性特性をより低温側にシフト
させることは可能であるが反面熱間・冷間加工性は悪く
なる傾向を示すからである。この傾向はCr添加量が1.0a
t%を越えると顕著となり、本発明の特性は過剰にCrを
増す必要はなく1.0at%以下で充分であり、最適量は0.5
at%である。
る合金のV置換量を0〜2.5原子パーセント(以下at%
と呼ぶ)とした理由は2.5at%を越えると、熱間・冷間
加工性が悪くなり実用材として供し難いためである。一
方、添加物として、Crを0〜1.0at%とした理由は、Cr
添加量の増加とともに超弾性特性をより低温側にシフト
させることは可能であるが反面熱間・冷間加工性は悪く
なる傾向を示すからである。この傾向はCr添加量が1.0a
t%を越えると顕著となり、本発明の特性は過剰にCrを
増す必要はなく1.0at%以下で充分であり、最適量は0.5
at%である。
そこで、本発明による最適条件はTi49〜50at%、Ni50
〜51at%、V0.5at%、Cr0.5at%の合金組成で、約40%
の冷間加工の素線を400〜500℃で30分間熱処理されたも
のである。VおよびCrを0.25at%より少なくすることは
超弾性開始温度が高くなり添加の効果を薄れさせるので
好ましくはV0.25〜2.5at%、Cr0.25〜1.0at%が効果的
である。
〜51at%、V0.5at%、Cr0.5at%の合金組成で、約40%
の冷間加工の素線を400〜500℃で30分間熱処理されたも
のである。VおよびCrを0.25at%より少なくすることは
超弾性開始温度が高くなり添加の効果を薄れさせるので
好ましくはV0.25〜2.5at%、Cr0.25〜1.0at%が効果的
である。
一方、Ni,Ti,V,Crよりなる合金を、均一化処理後、熱
間及び冷間加工し、再び冷間加工して、熱処理を施し
て、超弾性素子となる。この熱処理の熱処理条件は超弾
性特性については300℃未満でも得ることはできる。し
かしその場合熱処理時間は3時間以上とする必要があ
る。また熱処理温度が600℃を越えても短時間(例え
ば、数10秒)処理で所定の特性を得ることは可能であ
る。しかしその場合はコントロールが難しいため、再現
性等実用上問題がある。
間及び冷間加工し、再び冷間加工して、熱処理を施し
て、超弾性素子となる。この熱処理の熱処理条件は超弾
性特性については300℃未満でも得ることはできる。し
かしその場合熱処理時間は3時間以上とする必要があ
る。また熱処理温度が600℃を越えても短時間(例え
ば、数10秒)処理で所定の特性を得ることは可能であ
る。しかしその場合はコントロールが難しいため、再現
性等実用上問題がある。
[実施例] 本発明の実施例について説明する。
第1表に示す塑性のTiNiVCr合金を高周波真空溶解に
よって作製し、温度900℃で2時間の均一化処理後、熱
間ロールおよび冷間加工により、径1.3mmまで加工し
た。
よって作製し、温度900℃で2時間の均一化処理後、熱
間ロールおよび冷間加工により、径1.3mmまで加工し
た。
その後、焼鈍をしないで、径1.0mmまで加工率40%に
て冷間加工に供試用素線を得た。これらの素線は300〜6
00℃で熱処理され、超弾性特性を調べられた。第1表は
熱間冷間の加工性の調査結果及び超弾性特性を示す。
て冷間加工に供試用素線を得た。これらの素線は300〜6
00℃で熱処理され、超弾性特性を調べられた。第1表は
熱間冷間の加工性の調査結果及び超弾性特性を示す。
超弾性特性は、−20℃から40℃の恒温浴槽下で5%の
伸びひずみを合金線に加え、その後、荷重を除くことに
よって調べられた。降伏応力とは第1図に示すように伸
びの増加に伴って応力が増加せず平坦となる点を示して
いる。
伸びひずみを合金線に加え、その後、荷重を除くことに
よって調べられた。降伏応力とは第1図に示すように伸
びの増加に伴って応力が増加せず平坦となる点を示して
いる。
第1図は400℃で30分間熱処理した第1表に示された
合金中、本発明による合金に係るNo.1と比較合金No.2お
よびNo.3の−20℃での応力−ひずみ測定結果を示してい
る。この図から明らかなように本合金No.1は顕著な応力
の増加、および超弾性特性の改善が認められた。第2図
は400℃で30分間熱処理された合金線の−20℃〜40℃お
ける降伏応力の変化を示しているが本発明合金No.1,No.
4,No.5いずれも−20℃において降伏応力で40kgf/mm2を
越えているのに対し、比較合金No.2,No.3,No.6は40kgf/
mm2を下廻っている。
合金中、本発明による合金に係るNo.1と比較合金No.2お
よびNo.3の−20℃での応力−ひずみ測定結果を示してい
る。この図から明らかなように本合金No.1は顕著な応力
の増加、および超弾性特性の改善が認められた。第2図
は400℃で30分間熱処理された合金線の−20℃〜40℃お
ける降伏応力の変化を示しているが本発明合金No.1,No.
4,No.5いずれも−20℃において降伏応力で40kgf/mm2を
越えているのに対し、比較合金No.2,No.3,No.6は40kgf/
mm2を下廻っている。
第1表より、Vが2.5at%以下においては、熱間加工
性・冷間加工性がともにすぐれている。一方、Cr添加量
の増加とともに、超弾性特性は低温側に移動し、熱間加
工性・冷間加工性はともに劣化した。
性・冷間加工性がともにすぐれている。一方、Cr添加量
の増加とともに、超弾性特性は低温側に移動し、熱間加
工性・冷間加工性はともに劣化した。
また、熱処理条件は本実施例では400℃で30分間の例
のみ示したが、超弾性特性は300℃未満でも得ることが
できる。しかし、その場合熱処理時間は3時間以上とす
る必要がある。また熱処理温度が600℃を超えても短時
間(例えば、数10秒)処理で所望の特性を得ることは可
能ではあるが、コントロールが難しいため再現性等実用
上問題があり、400℃〜500℃で30分熱処理されることが
望ましい。
のみ示したが、超弾性特性は300℃未満でも得ることが
できる。しかし、その場合熱処理時間は3時間以上とす
る必要がある。また熱処理温度が600℃を超えても短時
間(例えば、数10秒)処理で所望の特性を得ることは可
能ではあるが、コントロールが難しいため再現性等実用
上問題があり、400℃〜500℃で30分熱処理されることが
望ましい。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、例えば−20℃の
低温時で降伏応力及び弾性係数を大きくし、軽量化をは
かることができる。更に、本発明によれば−20〜40℃の
実用温度前後で良好な超弾性素子の提供が可能となりメ
ガネフレーム等への応用が期待される。
低温時で降伏応力及び弾性係数を大きくし、軽量化をは
かることができる。更に、本発明によれば−20〜40℃の
実用温度前後で良好な超弾性素子の提供が可能となりメ
ガネフレーム等への応用が期待される。
第1図は第1表中の合金No.1,No.2,No.3を400℃で30分
間熱処理したものの−20℃における応力−ひずみ曲線を
示す図、 第2図は第1表の合金No.1〜No.6を400℃で30分間熱処
理したものを−20〜40℃における降伏応力変化を示す図
である。
間熱処理したものの−20℃における応力−ひずみ曲線を
示す図、 第2図は第1表の合金No.1〜No.6を400℃で30分間熱処
理したものを−20〜40℃における降伏応力変化を示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22F 1/00 691 8719−4K C22F 1/00 691C
Claims (2)
- 【請求項1】Ni50.0〜52.0原子パーセント,残部Tiより
なる合金を0〜0.5原子パーセント(0は含まず)のV
で置換したNiTiV合金を主成分とし,添加物として0〜
1.0原子パーセント(0は含まず)のCrを含有する合金
を,最終形状に冷間加工後,300〜600℃で1〜120分間熱
処理してなることを特徴とする超弾性素子。 - 【請求項2】TiNiVCr合金であって降伏応力が少なくと
も40kgf/mm2を示し,少なくとも−20〜40℃の範囲内で
超弾性特性を示すことを特徴とする超弾性素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63170862A JP2691567B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 超弾性素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63170862A JP2691567B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 超弾性素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0222437A JPH0222437A (ja) | 1990-01-25 |
JP2691567B2 true JP2691567B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=15912691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63170862A Expired - Lifetime JP2691567B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 超弾性素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2691567B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2603463B2 (ja) * | 1986-07-01 | 1997-04-23 | 形状記憶合金技術研究組合 | 低温可逆形状記憶合金 |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP63170862A patent/JP2691567B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0222437A (ja) | 1990-01-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |