JPH01162738A - 形状記憶合金及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、３０℃以下の範囲の温度で作動し、且つ高温
時と低温時の荷重差の大きな形状記憶バネに用いられる
形状記憶合金に関するものである。

［従来の技術］ Ｔ１Ｎｉ合金が、熱弾性型マルテンサイト変態の逆変態
に附随して顕著な形状記憶効果を示すことは良く知られ
ている。また、Ｔ１Ｎｉ合金に第３元素を添加した３元
合金もＴ１Ｎｉ合金と同様に、形状記憶効果を示すこと
が知られている。とりわけ、Ｃｕ添添加３含 存性かＴ　ｉ　Ｎ　ｉ合金に比べて小さく、工業的製造
パラメータの範囲内で再現が容易で経済的製造か可能と
なることが、特公昭６１−５４８５０号公報に提案され
ている。Ｔ１Ｎｉ合金の形状記・１．”　’ｌ’？性を
最もよく引出す方法として、冷間加工後５００′Ｃ程度
の温度で短時間処理することが、Ｂｕｈｅｌｅｒらによ
って見出されており、現在ではこの方法を基本にして各
種形状記憶バネが作られ、アクチュエータとして使用さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、Ｃｕ添添加３金 Ｕを添加することにより、そのマルテンサイト相の構造
は、Ｃｕ添加量の増加とともに単斜晶から斜方晶に変わ
り、それに伴い、マルテンサイト相と母相のそれぞれが
現れる温度は序々に近接し、温度ヒステリシスが小さく
なる．一方、Ｃｕ添加量が増加すると、作動温度の組織
依存性が小さくなるので、作動温度を３０℃以下とする
ためには主成分のＴｉを化学量論値から大きくずらさな
ければならない，しかし、Ｔｉ−Ｎｉ合金の加工性（熱
間、冷間）は、組成が化学量論からずれるにつれ、序々
に悪くなり、Ｔ　ｉ　４８Ｎ　ｉ　５２合金、Ｔｉ５２
Ｎ　ｉ　４８合金などは、殆ど加工ができなくなってし
まう。更に、Ｃｕ添添加３金 加量の増加とともにＴ１Ｃｕ相が析出しはじめ、加工性
に悪影響を及ぼすため、作動温度をシフトさせる目的で
、Ｔｉ濃度を化学量論値からずらしても、加工は殆どで
きない。

Ｔ１Ｎｉ合金で、ヒステリシスの小さいバネを作る方法
は、前記Ｂｕｈｅｌｅｒらのほぼ５００℃での短時間処
理が一般化しているが、この方法によれば、冷間加工に
よる加工歪みは殆ど解消されず、低温時にバネを変形さ
せるに必要な荷重は、溶体化処理しく７００℃以上で３
０分間）されたものに比べ、極めて大きく高温時（作動
時）と低温時のバネの変形荷重差が小さい。このため、
Ｔ１Ｎｉ　２元合金の出力（高温時のカー低温時の力）
は小さく、バネ製造及び設計上問題を残している。

本発明の目的は、上記難点を解消し、加工性のすぐれた
３０℃以下の範囲の温度で作動し、この時の出力の大き
な形状記憶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、Ｔ　ｉ　Ｎ　ｉ　Ｃ　ｕ系形状記憶合
金において、４９〜５０原子パーセントの範囲内のＴｉ
、５〜２０原子パーセントの範囲内のＣｕ、及び０．１
〜３．０原子パーセントの範囲内のＶ、残部Ｎｉからな
ることを特徴とする形状記憶合金が得られる。

更に、本発明によれば、ＴｉＮｉＣｕ合金インゴットか
ら、９００℃の温度で２時間均一化処理をする均一化処
理工程と、熱間加工工程と、冷間加工工程とを有する形
状記憶合金の製造方法において、上記冷間加工工程後に
、実質的に４２５℃の温度で実質的に１時間の熱処理工
程を設けることを特徴とする形状記憶合金の製造方法が
得られる。

ここで、本発明の形状記憶合金において、その最適組成
は、Ｔｉ４９．５原子パ一セント程度。

Ｃｕ１Ｏ原子パ一セント程度，Ｖｏ．５乃至１．０原子
パーセントである。Ｔｉを４９．５原子パ一セント程度
としたのは、所要のバネにより合金組成は調整されるた
めである。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

高周波真空溶解によって得られた表１に示すような化学
組成の第１乃至第１６の番号で示されるＴ１Ｎｉ系合金
を温度９００℃で２時間の均一化処理後，熱間ハンマー
、熱間ロール、及び冷間加工を行い、加工性についてし
らべた。それらの結果を表１にしめす。

表中０は加工性良好、△は加工性普通×は加工性不可を
表す．また、作動温度の＊印は、ヒステリシスの大なる
ことを示す。表において熱間加工は、１回で３０パーセ
ントの加工率で行われた。

その結果、比較例に係わる第４の合金は、加工中クラッ
クが発生し、やや加工性に難点が在ったのに対し、実施
例に係わる第７の合金は、スムーズに加工された（第４
と第７の合金は主元素のＴｉは同じ量である。）。また
、冷間加工は直径３ＩｌｌＩ１１から１＋ｎまで、温度
７５０℃の焼きなましを繰返しながら行われ、最終焼鈍
を直径１・３１Ｉｌｌで行い、その後直径１、Ｏｍｍま
で加工された。その結果、表１ 前記第４及び第７間れぞれの合金において、加工性に顕
著な差を生じ、実施例に係る第７の合金が、比較例に係
る第４に比べて、加工性に優れることが判った。

冷間加工が可能であった表中の合金線は、夫々４２５℃
で３０分間の処理を施され、０．２５パーセントの伸び
、歪みの下での温度荷重曲線が測定された。実施例に係
る第６の合金についての測定結果を第１図に示す。比較
例に係る第１及び第３の合金の測定曲線を第２図、及び
第３図に夫々示す。各曲線１１．１３及び１６ともにヒ
ステリシスループを描く、また表中に示されている作動
温度は、第１図乃至第３図においては、各曲線１１．１
３．１６上に示されるＡ　ｆｌｌ、Ａ　ｆｌ３．Ａ　ｆ
ｌ。

を示し、これらの温度は、合金線が加熱され、形状回復
が完了したときの温度Ａｆを示している。

比較例に係る第２及び第３の合金は、合金中のＴｉ濃度
を減少させて、作動温度を下げたものであるが、Ｃｕ添
加効果が大きく４０℃が限界である。更に、Ｔｉ濃度を
減少させると加工が困難と９なる。　それに対して実施
例に係る第５乃至第７の合金は、比較例に比べてＣｕ添
加効果を小さくし、作動温度は顕著に下がっている。ま
た加工性も悪くなっていない、また、低温時と高温時の
荷重差をみると、比較例に係る第１が、約３ｋｇを示す
に対してＣｕ添加合金第３及び第６は夫々的７ｋｇを示
している。この結果から、実施例に係る第６の合金の出
力効果即ち低温時と高温時の荷重差を失わずに、作動温
度を低温側にシフトさせることを可能としている。（Ｃ
ｕ添加によって出力効果が生じることはよく知られてい
る。）表中の合金第５乃至１３は、本実施例に係り、第
５、第７及び第８の合金は、Ｔｉが５０原子パーセント
を越えると所要の作動温度３０℃が得難く、４つ原子パ
ーセントを下回ると加工性に難点がある。また、第１３
乃至第１５の合金は、Ｃｕが２０原子パーセントを越え
ると加工性が極めて悪くなり、５原子パ一セン１〜未満
の添加は、効果が薄い。

（Ｃｕが５原子パーセントでは、効果が薄いことは知ら
れている。）更に第９の様に、■が０，１原子パーセン
ト未満では、効果は薄く、第１０の様に３原子パーセン
トを越えると、加工が困薙である。従って、Ｉ＆適組成
は、Ｔｉ４９．５原子パ一セント程度、Ｃｕ１Ｏ原子パ
ーセント、ＶＯ。

５〜１．０原子パーセントである。

［発明の効果］ 以上述べた通り本発明によれば、加工性にすぐれた、３
０℃以下の温度で作動可能でかつ出力の大きい形状記憶
バネを得ることが可能であり、さらにバネのみならずク
ランプ、固定用部材など、種々の工業製品への適用を可
能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る形状記憶合金の荷重温
度曲線を示す図、第２図は、比較例に係る形状記憶合金
の荷重温度曲線を示す図、第３図は、他の比較例に係る
形状記憶合金の荷重温度曲線を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＴｉＮｉＣｕ系形状記憶合金において、４９〜５０
   原子パーセントの範囲内のＴｉ、５〜２０原子パーセン
   トの範囲内のＣｕ、及び０．１〜３．０原子パーセント
   の範囲内のＶ、残部Ｎｉを有することを特徴とする形状
   記憶合金。 ２、ＴｉＮｉＣｕ合金インゴットから、９００℃の温度
   で２時間均一化処理する均一化処理工程と、熱間加工工
   程と、冷間加工工程とを有する形状記憶合金の製造方法
   において、上記冷間加工工程後に、実質的に４２５℃の
   温度で実質的に１時間の熱処理工程を設けることを特徴
   とする形状記憶合金の製造方法。 ３、上記インゴットは、４９〜５０原子パーセントの範
   囲内のＴｉ、５〜２０原子パーセントの範囲内のＣｕ、
   及び０．１〜３．０原子パーセントの範囲内のＶ、残部
   Ｎｉを有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の形状記憶合金の製造方法。