JPH01215948A - Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金およびその製造方法 - Google Patents
Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金およびその製造方法Info
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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。
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Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金およびその製造
方法に関し、特にコイルばね或いは直線状ワイヤー等の
動作アクチュエーターにおいて、通電加熱方式により動
作させる場合に優れた疲労特性を示すＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ
合金ならびにその製造方法に関するものである。
方法に関し、特にコイルばね或いは直線状ワイヤー等の
動作アクチュエーターにおいて、通電加熱方式により動
作させる場合に優れた疲労特性を示すＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ
合金ならびにその製造方法に関するものである。
一般に熱弾性型マルテンサイト変態を示す材料は、形状
記憶効果を示すことが知られており、この形状記憶効果
は、加熱、冷却時に生じるマルテンサイト逆変態および
マルテンサイト変態によるものである。Ｎｉ−Ｔｉが原
子比で１対１近傍のＮｉ−Ｔｉ合金、またはこれにＣｒ
、Ｖ、Ａｆｆｉ。
記憶効果を示すことが知られており、この形状記憶効果
は、加熱、冷却時に生じるマルテンサイト逆変態および
マルテンサイト変態によるものである。Ｎｉ−Ｔｉが原
子比で１対１近傍のＮｉ−Ｔｉ合金、またはこれにＣｒ
、Ｖ、Ａｆｆｉ。
Ｓｉ等の何れか１種または２種以上を添加した合金は、
熱弾性型マルテンサイト変態を示し、これに伴って形状
記憶効果を示すことが知られており、温度センサーやア
クチュエーター等に応用されている。これら第３元素を
微量（５ａｔ％以下）を添加したＮｉ−Ｔｉ系合金の記
憶熱処理は疲労特性を向上させるため３００〜４２５℃
の低めの温度域で行なわれていた。これは疲労特性の悪
いマルテンサイト相を出現させず、疲労特性の良好なＲ
相の並態を起こさせるための適正温度である。
熱弾性型マルテンサイト変態を示し、これに伴って形状
記憶効果を示すことが知られており、温度センサーやア
クチュエーター等に応用されている。これら第３元素を
微量（５ａｔ％以下）を添加したＮｉ−Ｔｉ系合金の記
憶熱処理は疲労特性を向上させるため３００〜４２５℃
の低めの温度域で行なわれていた。これは疲労特性の悪
いマルテンサイト相を出現させず、疲労特性の良好なＲ
相の並態を起こさせるための適正温度である。
一方Ｃｕを５〜１０ａｔ％を含有するＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ
合金はＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の中でも非常に優れた
材料である。高変態温度（５０〜１００℃）を安定して
示し、更には良好な加工性および機械的特性を示す事が
知られている。このＮ ｉ −Ｔ １−Ｃｕ合金は、上
記微量元素を含有したＮｉ−Ｔｉ合金とは異なり、Ｒ相
は出現せず、マルテンサイト相のみの変態を起こすこと
が特徴である。
合金はＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の中でも非常に優れた
材料である。高変態温度（５０〜１００℃）を安定して
示し、更には良好な加工性および機械的特性を示す事が
知られている。このＮ ｉ −Ｔ １−Ｃｕ合金は、上
記微量元素を含有したＮｉ−Ｔｉ合金とは異なり、Ｒ相
は出現せず、マルテンサイト相のみの変態を起こすこと
が特徴である。
上記のＮｉ−Ｔｉ系合金はアクチュエーターとして広く
応用されており好評を博している。しかしＮｉ−Ｔｉ系
合金を通電加熱方式による動作アクチュエーターとして
用いると通電による加熱のため記憶合金自体が高温にな
り、疲労特性が劣化する。
応用されており好評を博している。しかしＮｉ−Ｔｉ系
合金を通電加熱方式による動作アクチュエーターとして
用いると通電による加熱のため記憶合金自体が高温にな
り、疲労特性が劣化する。
このような条件下において、Ｎｉ−Ｔｉ合金を動作アク
チュエーターとして、ロボットなどに応用すると言う要
求は増加している。したがって通電加熱サイクルにおい
て、疲労特性の良好な信軌性の高い形状記憶合金材が必
要となってきた。
チュエーターとして、ロボットなどに応用すると言う要
求は増加している。したがって通電加熱サイクルにおい
て、疲労特性の良好な信軌性の高い形状記憶合金材が必
要となってきた。
ところでＮｉ−Ｔｉ −Ｃｕ合金は前記したように５０
〜１００℃において安定な特性を示すが、繰り返し温度
サイクルにおいて発生力が十分ではない。
〜１００℃において安定な特性を示すが、繰り返し温度
サイクルにおいて発生力が十分ではない。
或いは、形状記憶合金自体に電流を流す通電サイクルに
より繰り返し動作を行なう通電加熱方式による動作アク
チュエーターとして使用した場合に疲労特性が低下する
問題があった。
より繰り返し動作を行なう通電加熱方式による動作アク
チュエーターとして使用した場合に疲労特性が低下する
問題があった。
したがってＮ ｉ −’Ｔ １−Ｃｕ合金を通常のアク
チュエーターとして使用する場合、繰り返し温度サイク
ルにおける発生力の大きいものが必要とされ、また通電
加熱方式の用途においては発生力と共に疲労特性の良好
なことが要望されている。
チュエーターとして使用する場合、繰り返し温度サイク
ルにおける発生力の大きいものが必要とされ、また通電
加熱方式の用途においては発生力と共に疲労特性の良好
なことが要望されている。
本発明は上記の問題について検討の結果通常のアクチュ
エーターとして使用したとき繰り返し温度サイクルにお
ける発生力の大きい。したがって記憶特性が優れたもの
、また通電加熱方式の用途については発生力が大きく、
かつ疲労特性が優れたＮｉ−Ｔｉ −Ｃｕの形状記憶合
金およびその製造方法を開発したものである。
エーターとして使用したとき繰り返し温度サイクルにお
ける発生力の大きい。したがって記憶特性が優れたもの
、また通電加熱方式の用途については発生力が大きく、
かつ疲労特性が優れたＮｉ−Ｔｉ −Ｃｕの形状記憶合
金およびその製造方法を開発したものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、Ｃ
ｕ３〜１０ａｔ％、Ｎ ｉ ３７〜４４ａｔ％、残部Ｔ
１からなるＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金であり、また
Ｃｕ−３〜１０ａｔ％、Ｎｉ３７−４４ａｔ％、残部Ｔ
ｉからなるＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金を冷間加工した後３５
０〜４７５℃の温度で加熱処理することを特徴とするＮ
ｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金の製造方法であり、更にＣ
ｕ −３〜１０ａｔ％、Ｎｉ３７〜４４ａ ｔ％、残部
Ｔ＋からなる通電加熱方式による動作アクチュエーター
用のＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金である。
ｕ３〜１０ａｔ％、Ｎ ｉ ３７〜４４ａｔ％、残部Ｔ
１からなるＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金であり、また
Ｃｕ−３〜１０ａｔ％、Ｎｉ３７−４４ａｔ％、残部Ｔ
ｉからなるＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金を冷間加工した後３５
０〜４７５℃の温度で加熱処理することを特徴とするＮ
ｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金の製造方法であり、更にＣ
ｕ −３〜１０ａｔ％、Ｎｉ３７〜４４ａ ｔ％、残部
Ｔ＋からなる通電加熱方式による動作アクチュエーター
用のＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金である。
すなわち本発明はＮｉ−Ｔｉ合金の主としてＮｉの３〜
１０ａｔ％をＣｕと置換することによって、繰り返し温
度サイクルにおける発生力が大きく、また特に通電加熱
サイクルにおいて疲労特性が優れた合金が得られるもの
である。
１０ａｔ％をＣｕと置換することによって、繰り返し温
度サイクルにおける発生力が大きく、また特に通電加熱
サイクルにおいて疲労特性が優れた合金が得られるもの
である。
本発明においてＣｕの含有量を３〜１０ａｔ％と限定し
たのは、３０ａｔ％未満では十分な疲労特性が得られず
、１０ａｔ％越えると製造時における加工性が劣化する
からである。
たのは、３０ａｔ％未満では十分な疲労特性が得られず
、１０ａｔ％越えると製造時における加工性が劣化する
からである。
本発明は上記組成のＮｉ−Ｔｉ −Ｃｕ合金において所
期の特性を発揮するものであるが、これにＦｅ、Ｃｒ、
Ｖ、ＡＩ！、、Ｓｉなどの１種または２種以上を５ａｔ
％以下の範囲で添加しても特性上差し支えはない。しか
して本発明は上記組成のＮｉ−Ｔｉ−”Ｃｕ合金を冷間
加工した後３５０〜４７５℃の温度で加熱処理するもの
であるが、これは最終的に冷間加工により高密度の転位
を導入すると共に所望サイズに仕上げ、これを３５０〜
４７５℃の温度で加熱処理することにより不完全な転位
の再配列を行なわせて合金内部に残留する内部応力場に
より、発生力および疲労特性を向上せしめるものである
。上記の冷間加工は２０〜５０％程度の減面加工がよ＜
、３５０〜４７５℃において０．５〜２時間の加熱処理
が好ましい。３５０’Ｃ未満では長時間加熱しても良好
な形状記憶性が得られず、４７５℃を越えると疲労特性
が劣化する。
期の特性を発揮するものであるが、これにＦｅ、Ｃｒ、
Ｖ、ＡＩ！、、Ｓｉなどの１種または２種以上を５ａｔ
％以下の範囲で添加しても特性上差し支えはない。しか
して本発明は上記組成のＮｉ−Ｔｉ−”Ｃｕ合金を冷間
加工した後３５０〜４７５℃の温度で加熱処理するもの
であるが、これは最終的に冷間加工により高密度の転位
を導入すると共に所望サイズに仕上げ、これを３５０〜
４７５℃の温度で加熱処理することにより不完全な転位
の再配列を行なわせて合金内部に残留する内部応力場に
より、発生力および疲労特性を向上せしめるものである
。上記の冷間加工は２０〜５０％程度の減面加工がよ＜
、３５０〜４７５℃において０．５〜２時間の加熱処理
が好ましい。３５０’Ｃ未満では長時間加熱しても良好
な形状記憶性が得られず、４７５℃を越えると疲労特性
が劣化する。
〔実施例）
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例Ｉ
Ｎ ｉ ５０．１ａｔ％、Ｔ ｉ ４９．９ａｔ％（以
下％は全てａｔ％を意味する）、Ｎｉ４７％、Ｔｉ５０
％、Ｃ’ｕ３％、Ｎ ｉ ４４．７％、Ｔｉ５０．２％
、Ｃｕ５％、Ｎｉ４２．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ７
％、Ｎｉ３９．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ１０％、Ｎ
ｉ３６．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ１３％合金を通常
の熱間加工、冷間加工により１．０ｍｍの線を作成した
。このときの加工性を第１表に示す。
下％は全てａｔ％を意味する）、Ｎｉ４７％、Ｔｉ５０
％、Ｃ’ｕ３％、Ｎ ｉ ４４．７％、Ｔｉ５０．２％
、Ｃｕ５％、Ｎｉ４２．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ７
％、Ｎｉ３９．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ１０％、Ｎ
ｉ３６．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ１３％合金を通常
の熱間加工、冷間加工により１．０ｍｍの線を作成した
。このときの加工性を第１表に示す。
Ｎｉ３６．７％、Ｔｉ５０．３％、Ｃｕ１３％合金は熱
間、冷間加工工程において加工性が劣り、線を作成でき
なかった。
間、冷間加工工程において加工性が劣り、線を作成でき
なかった。
この線を所定の温度で直線形状に固定したまま１時間処
理し、直線状のサンプルとした。このサンプルを引っ張
り試験機において、３．０％一定の歪を負荷した状態で
、一定の電流をパルスでＯｎ、ｏｆｆを繰り返し、加熱
サイクルを行なった。サイクルの間中、連続的に、ロー
ドセルにより荷重を記録した。
理し、直線状のサンプルとした。このサンプルを引っ張
り試験機において、３．０％一定の歪を負荷した状態で
、一定の電流をパルスでＯｎ、ｏｆｆを繰り返し、加熱
サイクルを行なった。サイクルの間中、連続的に、ロー
ドセルにより荷重を記録した。
加工性と、疲労特性を第１表にまた通電加熱サイクルに
おける疲労特性を第１図に示した。
おける疲労特性を第１図に示した。
第１表から明らかなようにＣｕ １３ａｔ％のものは加
工性が悪く線材にならなかった。また疲労特性はＣｕ３
ａｔ％からＣｕが多くなる程向上することが判る。
工性が悪く線材にならなかった。また疲労特性はＣｕ３
ａｔ％からＣｕが多くなる程向上することが判る。
また第２図から明らかなように通電加熱による疲労特性
はＣｕ含有量が多くなるにつれて向上する。したがって
、Ｃｕを３〜１０ａｔ％含有したＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金
は、通電加熱サイクルにおいて、Ｎｉ−Ｔｉ２元合金に
比べ、疲労特性を飛躍的に向上させることが判った。
はＣｕ含有量が多くなるにつれて向上する。したがって
、Ｃｕを３〜１０ａｔ％含有したＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金
は、通電加熱サイクルにおいて、Ｎｉ−Ｔｉ２元合金に
比べ、疲労特性を飛躍的に向上させることが判った。
実施例２
Ｎ ｉ ４５．Ｏａｔ％−Ｔ ｉ５０．Ｏａｔ％−Ｃｕ
５．Ｏａｔ％の合金およびＮ Ｉ ４ｏ、 ｏａｔ％
−Ｔ ｉ 、６．６ａｔ％−Ｃｕ１゜、。ａｔ％合金を
通常の熱間加工、冷間加工により１．０ｍｍの線を作成
した。次にこの線を用いて巻径１０．０−のヘリカルコ
イルばねを作成し、３００．３５０．４００．４２５．
４５０．４７５．５００．５５０’ＣＩ時間の形状記憶
処理を施してばね試料とした。このコイルばねに７００
ｇの１電荷重を負荷し、２５℃〜９５℃で変位−温度曲
線を測定した。このばねは低温時には負荷により密着状
態にあり、高温時になると力を発生し重りを持！上げそ
の変位を測定した。
５．Ｏａｔ％の合金およびＮ Ｉ ４ｏ、 ｏａｔ％
−Ｔ ｉ 、６．６ａｔ％−Ｃｕ１゜、。ａｔ％合金を
通常の熱間加工、冷間加工により１．０ｍｍの線を作成
した。次にこの線を用いて巻径１０．０−のヘリカルコ
イルばねを作成し、３００．３５０．４００．４２５．
４５０．４７５．５００．５５０’ＣＩ時間の形状記憶
処理を施してばね試料とした。このコイルばねに７００
ｇの１電荷重を負荷し、２５℃〜９５℃で変位−温度曲
線を測定した。このばねは低温時には負荷により密着状
態にあり、高温時になると力を発生し重りを持！上げそ
の変位を測定した。
更にせん断歪１．Ｏ％にて拘束した状態で、１０４サイ
クルまでの温度サイクル（２５〜９５℃）を加えた場合
の疲労特性を測定した。この結果を第２表に示す。
クルまでの温度サイクル（２５〜９５℃）を加えた場合
の疲労特性を測定した。この結果を第２表に示す。
第２表から明らかなように３００．５５０℃の熱処理で
は形状回復は非常に劣化する。１００℃における発生歪
は５００℃を越えると極端に劣化する。
は形状回復は非常に劣化する。１００℃における発生歪
は５００℃を越えると極端に劣化する。
疲労特性は１サイクルめの９５“Ｃにおける発生力を“
１°“とじたときの発生力比を示した。熱処理温度が高
くなるにしたがって疲労特性は僅かに下がる傾向にある
が、５００℃になると急に劣化することが判る。
１°“とじたときの発生力比を示した。熱処理温度が高
くなるにしたがって疲労特性は僅かに下がる傾向にある
が、５００℃になると急に劣化することが判る。
したがってＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金を冷間加工後、３５０
〜４７５℃の温度で加熱処理した記憶合金材は、優れた
記憶特性および疲労特性を向上することができる。
〜４７５℃の温度で加熱処理した記憶合金材は、優れた
記憶特性および疲労特性を向上することができる。
このように本発明によれば、Ｃｕを３〜１０ａｔ％含ん
だＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金は、特に通電加熱サイ
クルにおける疲労特性を向上させ、形状記憶合金を用い
た動作アクチュエーターの寿命を著しく向上させること
ができると共にＮｉ −Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金の記憶
特性および疲労特性を向上させ、これを用いた温度セン
サーやアクチュエーター等の寿命を著しく向上させるこ
とができるなど顕著な効果を奏するものである。
だＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金は、特に通電加熱サイ
クルにおける疲労特性を向上させ、形状記憶合金を用い
た動作アクチュエーターの寿命を著しく向上させること
ができると共にＮｉ −Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金の記憶
特性および疲労特性を向上させ、これを用いた温度セン
サーやアクチュエーター等の寿命を著しく向上させるこ
とができるなど顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明の一実施例に係るＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕワイ
ヤーの通電加熱サイクルにおける疲労特性を示す図であ
る。
ヤーの通電加熱サイクルにおける疲労特性を示す図であ
る。
Claims (3)
- （１）Ｃｕ３−１０ａｔ％、Ｎｉ３７〜４４ａｔ％、残
部ＴｉからなるＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金。 - （２）Ｃｕ３〜１０ａｔ％、Ｎｉ３７〜４４ａｔ％、残
部ＴｉからなるＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金を冷間加工した後
３５０〜４７５℃の温度で加熱処理することを特徴とす
るＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金の製造方法。 - （３）Ｃｕ３〜１０ａｔ％、Ｎｉ３７〜４４ａｔ％残部
Ｔｉからなる通電加熱方式による動作アクチュエーター
用の請求項１記載の記憶合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3930488A JPH01215948A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3930488A JPH01215948A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215948A true JPH01215948A (ja) | 1989-08-29 |
Family
ID=12549379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3930488A Pending JPH01215948A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01215948A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107008905A (zh) * | 2017-02-25 | 2017-08-04 | 河北工业大学 | TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58164745A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-29 | レイケム・コーポレイション | ニッケル／チタン／銅形状記憶合金の製造方法 |
| JPS61153249A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-11 | Tohoku Metal Ind Ltd | ＴｉＮｉＣｕ形状記憶合金 |
| JPH01156455A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 形状記憶合金の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP3930488A patent/JPH01215948A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58164745A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-29 | レイケム・コーポレイション | ニッケル／チタン／銅形状記憶合金の製造方法 |
| JPS61153249A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-11 | Tohoku Metal Ind Ltd | ＴｉＮｉＣｕ形状記憶合金 |
| JPH01156455A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 形状記憶合金の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107008905A (zh) * | 2017-02-25 | 2017-08-04 | 河北工业大学 | TiNiCu形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法 |
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