JPH0317238A - Cu―Al―Mn系形状記憶合金、および、その製造方法 - Google Patents
Cu―Al―Mn系形状記憶合金、および、その製造方法Info
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
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
この発明は、強磁性を有するCu−Al −Mn系形状
記憶合金、および、その製造方法に関する。
記憶合金、および、その製造方法に関する。
合金の形状記憶効果といわれる現象は、マルテンサイト
変態、それも特に熱弾性型マルテンサイト変態に伴う現
象であって、熱弾性型マルテンサイト変態を起こす系に
特徴的に現れるもので、マルテンサイト変態終了温度C
Mf点)以下の温度で材料に変形を与え、これを逆変態
終了l品度(Af点)以上の温度に加熱すると変形前の
形状を回復する現象である。 この性質を利用して様々な工業的用途が開発されている
。 銅基合金では、C u − Z n − A I系、C
u−A1−Ni系、Cu−Al−Mn系、Cu−ZnS
i系、Cu−Zn−Ga系のものなどが形状記憶効果を
示すことがよく知られている。
変態、それも特に熱弾性型マルテンサイト変態に伴う現
象であって、熱弾性型マルテンサイト変態を起こす系に
特徴的に現れるもので、マルテンサイト変態終了温度C
Mf点)以下の温度で材料に変形を与え、これを逆変態
終了l品度(Af点)以上の温度に加熱すると変形前の
形状を回復する現象である。 この性質を利用して様々な工業的用途が開発されている
。 銅基合金では、C u − Z n − A I系、C
u−A1−Ni系、Cu−Al−Mn系、Cu−ZnS
i系、Cu−Zn−Ga系のものなどが形状記憶効果を
示すことがよく知られている。
ところで、上記形状記憶効果を示す銅基合金のうち、C
u−Al−Mn系のものは機能的に問題があり、実用的
には殆ど使用されず、強磁性などの機能を有するものが
望まれている。 この発明は、上記事情に鑑みて、強磁性を有するCu−
Al −Mn系形状記憶合金およびその製造方法を提供
することを目的としている.
u−Al−Mn系のものは機能的に問題があり、実用的
には殆ど使用されず、強磁性などの機能を有するものが
望まれている。 この発明は、上記事情に鑑みて、強磁性を有するCu−
Al −Mn系形状記憶合金およびその製造方法を提供
することを目的としている.
このような目的を達戒するために、この発明者は、Cu
−Al−Mn系の合金として、強磁性を有することで有
名であるHeuster合金(重量比で、Cuが60.
80%,Alが12.91%,Mnが26.29% の
もの)に着目した。しかしながら、Heusler合金
は、マルテンサイト変態を起こさないので、形状記憶効
果を示さないものであった。そこで、発明者は、Heu
s ler合金の強磁性がCu,MnAl規則格子の形
或に基づくものとされていることから、マルテンサイト
変態を起こす組成の合金中に、Cu,IMnAlJJ!
則格子を形成するようにすれば、強磁性を有するCu−
Al −Mn系形状記憶合金ができるのではないかと考
え、さらに、鋭意検討を重ねた結果、この発明を完或す
るに至った。 従って、この発明にかかるCu−Al −Mn系形状記
t9合金は、A1が11.5〜12.5重量%、Mnが
4〜8重量%、残部がCuである合金であって、合金中
にC u z M n A L 規則格子相が形威され
てなることを特徴とし、また、その製造方法は、Alが
11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8重量%、残部
がCuである合金の溶体化物を、初析の析出および共析
分解を起こさない程度の冷却速度で、この合金のマルテ
ンサイト変態開始温度以上で、且つ、200℃以下の温
度範囲まで冷却し、その温度で時効処理すること、ある
いは、Alが11.5 〜12.5重量%、Mnが4〜
8重景%、残部がCuである合金の溶体化物が0℃以下
で焼き入れされたものを、逆変態終了温度以上で、且つ
、200℃以下の温度に加熱した後、その温度で時効処
理することを特徴としている。
−Al−Mn系の合金として、強磁性を有することで有
名であるHeuster合金(重量比で、Cuが60.
80%,Alが12.91%,Mnが26.29% の
もの)に着目した。しかしながら、Heusler合金
は、マルテンサイト変態を起こさないので、形状記憶効
果を示さないものであった。そこで、発明者は、Heu
s ler合金の強磁性がCu,MnAl規則格子の形
或に基づくものとされていることから、マルテンサイト
変態を起こす組成の合金中に、Cu,IMnAlJJ!
則格子を形成するようにすれば、強磁性を有するCu−
Al −Mn系形状記憶合金ができるのではないかと考
え、さらに、鋭意検討を重ねた結果、この発明を完或す
るに至った。 従って、この発明にかかるCu−Al −Mn系形状記
t9合金は、A1が11.5〜12.5重量%、Mnが
4〜8重量%、残部がCuである合金であって、合金中
にC u z M n A L 規則格子相が形威され
てなることを特徴とし、また、その製造方法は、Alが
11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8重量%、残部
がCuである合金の溶体化物を、初析の析出および共析
分解を起こさない程度の冷却速度で、この合金のマルテ
ンサイト変態開始温度以上で、且つ、200℃以下の温
度範囲まで冷却し、その温度で時効処理すること、ある
いは、Alが11.5 〜12.5重量%、Mnが4〜
8重景%、残部がCuである合金の溶体化物が0℃以下
で焼き入れされたものを、逆変態終了温度以上で、且つ
、200℃以下の温度に加熱した後、その温度で時効処
理することを特徴としている。
この発明にかかるCu−Al −Mn系合金は、上記構
戒により、形状記憶効果を示すことは、勿論、強磁性を
有するようになる. また、上記製造方法によれば、時効処理により合金中に
、C uz Mn A l規則格子構造が生じ、合金が
強磁性を示すようになる.
戒により、形状記憶効果を示すことは、勿論、強磁性を
有するようになる. また、上記製造方法によれば、時効処理により合金中に
、C uz Mn A l規則格子構造が生じ、合金が
強磁性を示すようになる.
以下に、この発明を詳しく説明する。
この発明にかかるCu−Al −Mn系合金の第lの製
造方法は、以下のようである。 ■ Alが11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8重
量%、残部がCuである合金を溶体化処理する。 なお、溶体化させる温度は、900℃以上である。 ■ 溶体化処理後、この溶体化物を初析の析出および共
析分解を起こさない程度、すなわち、5〜100℃/分
、好ましくは、lO℃/分前後の冷却速度で、その合金
のマルテンサイト変態開始温度(Ms点)以上で且つ2
00℃以下の時効処理温度まで冷却する。 ■ 冷却されたものを、時効処理温度で長時間保持して
時効処理する。この時効処理により、合金中にC u
z Mn A l規則格子構造が生し、強磁性を呈する
ようになる。 なお、強磁性の強さは、時効処理時間とともに増大し、
組或によって異なるが、略100〜150時間以上で略
一定となる。さらに、強磁性発現に要する時間は、合金
組戒に依存し、特に、Mn量が増大する程短時間の処理
で強磁性を示す。また、時効処理した合金のマルテンサ
イト変態開始温度は、合金組戒,時効温度、および、そ
の時間によって異なるが、略−80℃〜150℃である
。 また、第2の製造方法は、以下のようである。 ■ Alが11.5 〜12.5重量%、Mnが4〜8
重量%、残部がCuである合金を溶体化処理する. なお、溶体化させる温度は、900℃以上である。 ■ 溶体化処理後、この溶体化物を氷水中に投入して焼
き入れする。 ■ この焼き入れ物を、逆変態終了温度(Af点)以上
200℃以下の時効処理温度まで加熱し、その温度で長
時間保持して時効処理する。この時効処理により、第1
の製造方法と同様に合金中にCu,MnAl規則格子構
造が生じ、強磁性を呈するようになる。 なお、合金中の各組成の割合が、上記のようにされる理
由は、以下のとおりである。 すなわち、Alが11.5重量%を下回ると、Cu z
M n A 1規則格子相が形威されない。 Alが12.5重量%を超すと、Ms点が低下して適当
な温度で形状記憶効果を示さなくなる。 Mnが4重量%を下回ると、Cu2MnAl規則格子相
が形或されない。 Mnが8重量%を超すと、Ms点が低下して適当な温度
で形状記憶効果を示さなくなる。 つぎに、実施例を詳しく説明する. (実施例1) Cuが83.1重量%、A】が11.9重量%、Mnが
5. 0重量%のU或割合であるC u A I M
n合金板を900℃で溶体化処理したのち、この溶体化
物を10℃/分の冷却速度で150℃まで冷却し、15
0℃で144時間保持して時効処理を施した。この時効
処理物を氷水中で焼き入れを行って試験片を得た。この
試験片は、強磁性を示した.また、この試験片を常温で
曲げ加工した後、第l図(alのように、支持棒lの先
端に取り付けられた磁石2に試験片3を保持させ、18
0℃の油浴中に浸漬したところ、試験片3は、第l図C
t3)にみるように、元の状態に戻った。しかも、試験
片3は、磁石2に保持されたままで、強磁性が保持され
たままであることが判った。さらに、油浴中から試験片
3を取り出し、0℃氷水中に浸漬して焼き入れしたとこ
ろ、第1図tc>にみるように、試験片3は、再び第1
図(a)のように曲がった状態に戻った。 このことから、この形状記憶合金は、双方向性を示すこ
とが判った。 (実施例2) Cuが80重量%、Alが12重量%、Mnが8重量%
の組戒割合であるCuAlMn合合板を900℃で溶体
化処理したのち、この溶体化物を氷水中に投入して焼き
入れをした。その後、この焼き入れ物を180℃まで加
熱し、その状態で140時間保持して時効処理を施して
試験片を得た。 この試験片は強磁性を示した。 得られた試験片の温度を常温からマルテンサイト変態を
起こす温度以下になるまで徐々に下げていき、再び常温
まで温度上昇させた時の温度と電気比抵抗の関係を表す
グラフを第2図に示す。グラフからマルテンサイト変態
点(M3)が−11℃であることが判った。また、温度
上昇すると、逆変態が起こり、この合金も強磁性を保持
しつつ形状記憶効果を示した。 (実施例3〉 Cuが82.2重量%、Alが11.8重量%、Mnが
6重量%の組成割合であるC u A I M n合金
板を用い、時効処理温度を1 8 0 ’C、処理時間
を90時間とした以外は、実施例1と同様にして強磁性
を有する形状記憶合金を得た. (実施例4) 時効処理時間を54時間にした以外は、実施例2と同様
にして強磁性を有する形状記憶合金を得た。 (実施例5) 時効処理温度を140℃にした以外は、実施例2と同様
にして強磁性を有する形状記憶合金を得た. 上記実施例1,3,4.5で得られた各試験片を実施例
2と同様のグラフをとり、それぞれのマルテンサイト変
態点を計i4+1 Lた。その結果を第1表に示す。 第1表にみるように、実施例の形状記憶合金は、いずれ
もマルテンサイト変態点が−80〜150℃の範囲にあ
り、200℃以下の温度において、強磁性を有するとと
もに、形状記憶効果も示すものであった。 なお、この発明にかかる合金は、約250〜300℃に
加熱することにより、強磁性がただちに消滅し、その後
冷却すると形状記憶効果は依然として存在するが、もは
や強磁性はなくなる。しかし、前記時効処理をすれば、
再び強磁性を発現するようになる。
造方法は、以下のようである。 ■ Alが11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8重
量%、残部がCuである合金を溶体化処理する。 なお、溶体化させる温度は、900℃以上である。 ■ 溶体化処理後、この溶体化物を初析の析出および共
析分解を起こさない程度、すなわち、5〜100℃/分
、好ましくは、lO℃/分前後の冷却速度で、その合金
のマルテンサイト変態開始温度(Ms点)以上で且つ2
00℃以下の時効処理温度まで冷却する。 ■ 冷却されたものを、時効処理温度で長時間保持して
時効処理する。この時効処理により、合金中にC u
z Mn A l規則格子構造が生し、強磁性を呈する
ようになる。 なお、強磁性の強さは、時効処理時間とともに増大し、
組或によって異なるが、略100〜150時間以上で略
一定となる。さらに、強磁性発現に要する時間は、合金
組戒に依存し、特に、Mn量が増大する程短時間の処理
で強磁性を示す。また、時効処理した合金のマルテンサ
イト変態開始温度は、合金組戒,時効温度、および、そ
の時間によって異なるが、略−80℃〜150℃である
。 また、第2の製造方法は、以下のようである。 ■ Alが11.5 〜12.5重量%、Mnが4〜8
重量%、残部がCuである合金を溶体化処理する. なお、溶体化させる温度は、900℃以上である。 ■ 溶体化処理後、この溶体化物を氷水中に投入して焼
き入れする。 ■ この焼き入れ物を、逆変態終了温度(Af点)以上
200℃以下の時効処理温度まで加熱し、その温度で長
時間保持して時効処理する。この時効処理により、第1
の製造方法と同様に合金中にCu,MnAl規則格子構
造が生じ、強磁性を呈するようになる。 なお、合金中の各組成の割合が、上記のようにされる理
由は、以下のとおりである。 すなわち、Alが11.5重量%を下回ると、Cu z
M n A 1規則格子相が形威されない。 Alが12.5重量%を超すと、Ms点が低下して適当
な温度で形状記憶効果を示さなくなる。 Mnが4重量%を下回ると、Cu2MnAl規則格子相
が形或されない。 Mnが8重量%を超すと、Ms点が低下して適当な温度
で形状記憶効果を示さなくなる。 つぎに、実施例を詳しく説明する. (実施例1) Cuが83.1重量%、A】が11.9重量%、Mnが
5. 0重量%のU或割合であるC u A I M
n合金板を900℃で溶体化処理したのち、この溶体化
物を10℃/分の冷却速度で150℃まで冷却し、15
0℃で144時間保持して時効処理を施した。この時効
処理物を氷水中で焼き入れを行って試験片を得た。この
試験片は、強磁性を示した.また、この試験片を常温で
曲げ加工した後、第l図(alのように、支持棒lの先
端に取り付けられた磁石2に試験片3を保持させ、18
0℃の油浴中に浸漬したところ、試験片3は、第l図C
t3)にみるように、元の状態に戻った。しかも、試験
片3は、磁石2に保持されたままで、強磁性が保持され
たままであることが判った。さらに、油浴中から試験片
3を取り出し、0℃氷水中に浸漬して焼き入れしたとこ
ろ、第1図tc>にみるように、試験片3は、再び第1
図(a)のように曲がった状態に戻った。 このことから、この形状記憶合金は、双方向性を示すこ
とが判った。 (実施例2) Cuが80重量%、Alが12重量%、Mnが8重量%
の組戒割合であるCuAlMn合合板を900℃で溶体
化処理したのち、この溶体化物を氷水中に投入して焼き
入れをした。その後、この焼き入れ物を180℃まで加
熱し、その状態で140時間保持して時効処理を施して
試験片を得た。 この試験片は強磁性を示した。 得られた試験片の温度を常温からマルテンサイト変態を
起こす温度以下になるまで徐々に下げていき、再び常温
まで温度上昇させた時の温度と電気比抵抗の関係を表す
グラフを第2図に示す。グラフからマルテンサイト変態
点(M3)が−11℃であることが判った。また、温度
上昇すると、逆変態が起こり、この合金も強磁性を保持
しつつ形状記憶効果を示した。 (実施例3〉 Cuが82.2重量%、Alが11.8重量%、Mnが
6重量%の組成割合であるC u A I M n合金
板を用い、時効処理温度を1 8 0 ’C、処理時間
を90時間とした以外は、実施例1と同様にして強磁性
を有する形状記憶合金を得た. (実施例4) 時効処理時間を54時間にした以外は、実施例2と同様
にして強磁性を有する形状記憶合金を得た。 (実施例5) 時効処理温度を140℃にした以外は、実施例2と同様
にして強磁性を有する形状記憶合金を得た. 上記実施例1,3,4.5で得られた各試験片を実施例
2と同様のグラフをとり、それぞれのマルテンサイト変
態点を計i4+1 Lた。その結果を第1表に示す。 第1表にみるように、実施例の形状記憶合金は、いずれ
もマルテンサイト変態点が−80〜150℃の範囲にあ
り、200℃以下の温度において、強磁性を有するとと
もに、形状記憶効果も示すものであった。 なお、この発明にかかる合金は、約250〜300℃に
加熱することにより、強磁性がただちに消滅し、その後
冷却すると形状記憶効果は依然として存在するが、もは
や強磁性はなくなる。しかし、前記時効処理をすれば、
再び強磁性を発現するようになる。
この発明にがかるCu−Al −Mn系形状記憶合金は
、以上のように構威されているので、形状記憶効果を示
すとともに、強磁性と言う新しい特性をも持ち合わせて
いる。従って、多機能材料として工業的に極めて有用な
ものとなる。 また、この発明にかかるCu−Al −Mn系合金の製
造方法は、以上のように構成されているので、上記強磁
性及び形状記憶効果を備えた合金を得ることができる。
、以上のように構威されているので、形状記憶効果を示
すとともに、強磁性と言う新しい特性をも持ち合わせて
いる。従って、多機能材料として工業的に極めて有用な
ものとなる。 また、この発明にかかるCu−Al −Mn系合金の製
造方法は、以上のように構成されているので、上記強磁
性及び形状記憶効果を備えた合金を得ることができる。
第1図(a)〜(C+はこの発明にかかるCu−Al−
Mn系形状記憶合金の形状記憶性および強磁性の試験方
注を説明する図であって、同図(a)は常温での試験片
の状態をあらわし、同図(′b)は180℃での試験片
の状態をあらわし、同図(C)は180℃から0℃まで
冷却した時の試験片の状態をあらわしている。 第2図はこの発明にかかるCu−Al −Mn系形状記
憶合金の実施例2で得られた試験片の温度を常温からマ
ルテンサイト変態を起こす温度以下になるまで徐々に下
げていき、再び常温まで温度上昇させた時の温度と電気
比抵抗の関係を表すク゛ラフである。
Mn系形状記憶合金の形状記憶性および強磁性の試験方
注を説明する図であって、同図(a)は常温での試験片
の状態をあらわし、同図(′b)は180℃での試験片
の状態をあらわし、同図(C)は180℃から0℃まで
冷却した時の試験片の状態をあらわしている。 第2図はこの発明にかかるCu−Al −Mn系形状記
憶合金の実施例2で得られた試験片の温度を常温からマ
ルテンサイト変態を起こす温度以下になるまで徐々に下
げていき、再び常温まで温度上昇させた時の温度と電気
比抵抗の関係を表すク゛ラフである。
Claims (3)
- (1)Alが11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8
重量%、残部がCuである合金であって、合金中にCu
_2MnAl規則格子相が形成されてなることを特徴と
するCu−Al−Mn系形状記憶合金。 - (2)Alが11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8
重量%、残部がCuである合金の溶体化物を、初析の析
出および共析分解を起こさない程度の冷却速度で、この
合金のマルテンサイト変態開始温度以上で、且つ、20
0℃以下の温度範囲まで冷却し、その温度で時効処理す
ることを特徴とするCu−Al−Mn系形状記憶合金の
製造方法。 - (3)Alが11.5〜12.5重量%、Mnが4〜8
重量%、残部がCuである合金の溶体化物が0℃以下で
焼き入れされたものを、逆変態終了温度以上で、且つ、
200℃以下の温度に加熱した後、その温度で時効処理
することを特徴とするCu−Al−Mn系形状記憶合金
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15118389A JPH0317238A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Cu―Al―Mn系形状記憶合金、および、その製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15118389A JPH0317238A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Cu―Al―Mn系形状記憶合金、および、その製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0317238A true JPH0317238A (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=15513101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15118389A Pending JPH0317238A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Cu―Al―Mn系形状記憶合金、および、その製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0317238A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5803246A (en) * | 1986-11-25 | 1998-09-08 | Hitachi, Ltd. | Surface package type semiconductor package and method of producing semiconductor memory |
CN103421981A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-12-04 | 常熟市东方特种金属材料厂 | 高阻尼形状记忆合金 |
CN105568019A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-11 | 河北工业大学 | 一种CuAlMn形状记忆合金晶粒的细化方法 |
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JPS52116720A (en) * | 1976-03-18 | 1977-09-30 | Raychem Corp | Novel alloy |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP15118389A patent/JPH0317238A/ja active Pending
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