JPH0456084B1 - - Google Patents

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JPH0456084B1
JPH0456084B1 JP59256547A JP25654784A JPH0456084B1 JP H0456084 B1 JPH0456084 B1 JP H0456084B1 JP 59256547 A JP59256547 A JP 59256547A JP 25654784 A JP25654784 A JP 25654784A JP H0456084 B1 JPH0456084 B1 JP H0456084B1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/006Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、記憶形状から変形された形状記憶合
金に形状回復を行わせるために、連続パルスを通
電して該合金を加熱する形状記憶合金の通電加熱
方法に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
形状記憶合金に形状回復を行わせるために該合
金を加熱する方法としては、通電加熱法が従来よ
り最もよく用いられている。
しかしながら、従来の通電加熱法においては、
形状記憶合金が一様に加熱されず、該合金の各部
に大きな温度差が生じたり、該合金が変態点を大
きく越えて加熱されてしまい、該合金の動作寿命
が短くなつたり、該合金が焼損したりするという
欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、形状記憶合金を一様に加熱し
て該合金各部の温度差を小さくすることができ、
かつ、該合金を変態点を大きく越えて加熱して、
該合金の動作寿命を短くしたり、焼損したりする
ことのない形状記憶合金の通電加熱方法を提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による形状記憶合金の通電加熱方法は、
形状記憶合金に形状回復を行わせるために、該合
金に矩形波の連続パルスを通電して該合金を加熱
する形状記憶合金の通電加熱方法であつて、前記
形状記憶合金に適当な大きさの応力を作用させる
ことにより前記形状記憶合金のMs点をAs点とAf
点との間に置くとともに、 θha>−θca および d≦θcc/(θcc−θhb) を満たす電圧およびデユーテイー比d(ただし、
θhaはAs点より下の区間における前記形状記憶合
金の加熱速度、θhbはAs点とAf点との間の区間に
おける前記形状記憶合金の加熱速度、θccはMs
より上の区間における前記形状記憶合金の冷却速
度、θcaはMf点より下の区間における冷却速度と
する)を前記連続パルスに持たせるものである。
〔発明の原理〕
第1図は、形状記憶合金を、適当な大きさの応
力を作用させている状態で、かつマルテンサイト
変態点およびその逆変態点を含む領域で、単位時
間当りの入熱量を一定として加熱、自然冷却した
場合の温度−時間線図を模式的に表したものであ
り、簡単のため、各区間を直線で近似している。
なお、ここでMs点はマルテンサイト変態の開始
温度、Mf点はマルテンサイト変態の終了温度、
As点は母相への逆変態の開始温度、Af点は逆変
態の終了温度を示す。
一般に、形状記憶合金に応力が作用していない
場合には、As−Af間、Ms−Mf間には、それぞれ
20〜30Kの温度差があり、Ms<Asであるが、形
状記憶合金に適当な大きさの応力を作用させた状
態では、第1図のようにこれらの区間の幅が狭く
なり、かつMs点がAs点とAf点との間に位置する
状態になる。
このような状態において、形状記憶合金の時間
−温度線図は次のA〜Eの区間に分けることがで
きる。
A区間……Mf点より下の区間 B区間……Mf点とAs点との間の区間 C区間……As点とMs点との間の区間 D区間……Ms点とAf点との間の区間 E区間……Af点より上の区間 形状記憶合金は、A区間においてはマルテンサ
イト相、E区間においては母相、B,CおよびD
区間においてはマルテンサイト相と母相との混合
相となつていると考えられる。
また、変態区間では、潜熱のため、形状記憶合
金の見掛け上の比熱は大きくなるので、加熱冷却
の速度は小さくなる。そこで、加熱速度(前記時
間−温度線図の加熱曲線の勾配)を逆変態前、逆
変態中、逆変態後の各区間に分けてそれぞれθhA
θhb,θhcとし、また、冷却速度(前記時間−温度
線図の冷却曲線の勾配)もマルテンサイト変態
前、変態中、変態後の各区間に分けてそれぞれ
θcc,θcb,θcaとする。すなわち、θhaはAs点より下
の区間における加熱速度、θhBはAs点とAf点との
間の区間における加熱速度、θhcはAf点より上の
区間における加熱速度、θccはMs点より上の区間
における冷却速度、θcbはMs点とMf点との間の区
間における冷却速度、θcaはMf点より下の区間に
おける冷却速度である。
さて、形状記憶合金に第2図のような周期T、
デユーテイー比dの矩形波のパルスが1個印加さ
れた場合、前記A〜Eの各区間における形状記憶
合金の微小温度変化は次のようになる。
()A区間: 変態以前の加熱区間であるこのA区間では、
θhaの加熱速度で加熱が行われ、θcaの冷却速度で
冷却されるから、 θha>−θca ……(1) ならば、1パルス毎に Δ+tA=T{dθha+(1−d)θca}……(2) の微小温度変化があると考えられる。同様にして
B,C,D,Eの各区間についても、それぞれ次
のような微小温度変化があるものと考えられる。
()B区間: ΔtB=T{dθha+(1−d)θcb} ……(3) ()C区間: ΔtC=T{dθhb+(1−d)θcb} ……(4) ()D区間: ΔtD=T{dθhb+(1−d)θcc} ……(5) ()E区間: ΔtE=T{dθhc+(1−d)θcc} ……(6) また、変態潜熱と自然放熱とを考慮すると、一
般に前記各加熱速度と冷却速度との間には、次の
ような関係が成立する。
θha>θhc>θhb>0 ……(7) θcc>θca>θcb>0 ……(8) また、パルス通電加熱では、通常、通電による
加熱速度の方が自然放熱よる冷却速度よりも大き
いため、 θha+θcc>0 ……(9) であり、Mf点が室温に近い場合は、実験的に θca θcb ……(10) と見做せる。したがつて、これらの関係と(1)〜(6)
式から、A〜Eの各区間における微小温度変化相
互の間には、次のような大小関係が成立する。
ΔtB>ΔtA>ΔtC>ΔtE>ΔtD> ……(11) すなわち、D区間においては、加熱速度θhb
比し冷却速度θccがかなり大きいため、加熱され
にくく、B区間では加熱速度θhaに比し冷却速度
θcbが小さいため、加熱されやすい状態となる。
そしてA,CおよびE区間は、これらの中間の状
態である。
第3図(A)〜(E)は、上述のパルスが1個印加され
たときのA〜Eの各区間における形状記憶合金の
微小温度変化を図示したものである。
次に、以上述べた関係に基づいて、形状記憶合
金を矩形波の連続パルスを通電することにより室
温から徐々に加熱して行く場合を考えてみる。
室温付近のA区間ではΔtAの加熱速度で温度が
上昇する。そして、A区間で温度上昇があれば
(すなわちΔtA>0であれば)、(11)式より、B区
間でも必然的にそれ以上の大きさの温度上昇があ
る。すなわち、B区間に達すると、より大きな加
熱速度ΔtBで温度は上昇する。
したがつて形状記憶合金の温度は、A区間を越
えれば、B区間をすぐに通過し、C区間に至るこ
とになる。C区間はA,B区間に比し、加熱速度
が小さく、温度上昇が鈍る。パルスの電圧やデユ
ーテイー比dが小さな場合、ここで平衡すること
もあり得る。しかし、ここでは、さらに加熱され
てD区間に至る場合を考える。
D区間で温度上昇を続けるためには、(5)式に
ΔtD>0を代入して得られるdに関する式 d>θcc/(θcc−θhb) ……(12) を満足する必要がある。
しかし、dがここで示す値より小さいとき、す
なわち、 d≦θcc/(θcc−θhb) ……(13) のときは、D区間における1パルスに対応した微
小温度変化ΔtDは、 ΔtD≦0 ……(14) となる。これは、A,B,CおよびE区間では、
パルス通電によつて温度が上昇する場合でも、D
区間では温度変化がないか、逆に温度が下降する
ことを示し、この場合には、パルス通電を続けて
も、形状記憶合金全体が母相に変わるまで温度上
昇は停止することになる。
言い換えれば、形状記憶合金を(1),(13)式を満
たす電圧およびデユーテイー比dを持つ連続パル
ス通電によつて加熱すれば、その温度はC区間内
で安定することになり、形状記憶合金が偏つた温
度分布を持ちやすい形状でも、各部の温度差を小
さくして、変態点付近に安定させることができ
る。
なお、上述の条件が満足される状態で形状記憶
合金が加熱される場合には、パルスの1周期毎に
形状記憶合金の形状回復および変形が部分的に繰
り返されることになるため、パルスの周期に対応
した周波数の音が発生する。したがつて、この音
の発生を上述の条件が満足されているか否かの目
安とすることもできる。
他方、dが式(12)を満たす場合には、形状記憶
合金の温度が急激に上昇し、最初に述べたように
該合金が変態点を大きく越えて加熱されてしま
い、該合金の寿命が短くなつたり、該合金が焼損
したりするものと考えられる。
また、本発明による形状記憶合金の加熱方法に
おいては、前記θha,θhb,θca,θccの値は、実験的
に求めることになるが、見掛け上の加熱速度が同
じならば、高い電圧、小さなデユーテイー比をと
り、形状記憶合金の形を冷却速度の大きな形状に
した方がより良い効果が得られることが経験的に
言える。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第4図および5図は本発明の一実施例を示し、
この実施例においては、形状記憶合金1として
Ti−Ni合金(50−50%at、古河電気工業(株)製)
の直径0.2mm、長さ200mmのワイヤを使用してい
る。第4図において、前記形状記憶合金1の一端
はチヤツク2を介して固定部材3に固定されてい
る。また、前記形状記憶合金1の他端は、プーリ
ー4に巻き掛けられたステンレス鋼製のワイヤ5
の一端にチヤツク6を介して接続されている。前
記ワイヤ5の他端には、適当な重さの錘7が取り
付けられている。ここにおいて、本実施例におい
ては、前記錘7によつて形状記憶合金1に引つ張
り応力が作用されることにより、形状記憶合金1
のMs点がAs点とAf点との間に位置されるように
なつている(なお、本実施例では、通電加熱前に
錘7によつて形状記憶合金1に作用される初期応
力は、75Mpaとされている)。
8はパルス印加装置であり、矩形波の連続パル
スをチヤツク2および6を介して形状記憶合金1
に印加するようになつている。
第5図は、第4図の装置により、形状記憶合金
1に適当な大きさの応力を作用させ、該合金1の
Ms点をAs点とAf点との間に位置させた状態にお
いて、該合金1に2Vの直流電流を通電して(こ
の直流電流は、パルス印加装置8とは別個の直流
電源によつて行つた)、Af点より高く加熱し、し
かる後に自然放冷することにより、実際に求めた
形状記憶合金1の時間−温度曲線である。
この第5図に見られるように、実際の形状記憶
合金1の時間−温度曲線も、As点、Af点、Ms
およびMf点付近において湾曲部が生じるが、そ
の他の部分においては、ほぼ直線となり、第1図
の模式的に示した時間−温度曲線とほぼ同じパタ
ーンになる。
この第5図の時間−温度曲線からθhb,θccを求
めると、次のようになつた。
θhb=60K/sec θcc=−25K/sec そして、このθhb,θccの値を式(13)に代入する
と、 d≦0.71 ……(13′) が得られる。
電圧2Vで、(13′)式を満足するデユーテイー比
dを有する矩形波の連続パルスをパルス印加装置
8により形状記憶合金1に通電して、該合金1を
加熱したところ(このときθha>−θcaも満足され
る)、形状記憶合金1を一様に加熱し、該合金1
の各部の温度差を小さくし、変態点付近に安定さ
せることができることが実際に確認された。
〔発明の効果〕 以上のように本発明にる形状記憶合金の通電加
熱方法は、形状記憶合金を一様に加熱して該合金
各部の温度差を小さくすることができ、かつ、該
合金を変態点を大きく越えて加熱し、該合金の動
作寿命を短くしたり、焼損したりすることがない
という優れた効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は形状記憶合金を、単位時間当たりの入
熱量を一定としてマルテンサイト変態とその逆変
態区間で加熱、冷却したときの温度変化を示す時
間−温度線図の模式図、第2図は本発明における
連続パルスの一例を示す波形図、第3図AはMf
点より下の区間においてパルスを1個印加した場
合の形状記憶合金の微小温度変化を示す時間−温
度線図、第3図BはMf点とAs点との間の区間に
おいてパルスを1個印加した場合の形状記憶合金
の微小温度変化を示す時間−温度線図、第3図C
はAs点とMs点との間の区間においてパルスを1
個印加した場合の形状記憶合金の微小温度変化を
示す時間−温度線図、第3図DはMs点とAf点と
の間の区間においてパルスを1個印加した場合の
形状記憶合金の微小温度変化を示す時間−温度線
図、第3図EはAf点より上の区間においてパル
スを1個印加した場合の形状記憶合金の微小温度
変化を示す時間−温度線図、第4図は本発明によ
る形状記憶合金の通電加熱方法の一実施例に用い
られた装置を示す側面図、第5図は実際に形状記
憶合金をマルテンサイト変態とその逆変態区間で
加熱、冷却したときの温度変化を示す時間−温度
線図である。 1……形状記憶合金、7……錘、8……パルス
印加装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 形状記憶合金に形状回復を行わせるために、
    該合金に矩形波の連続パルスを通電して該合金を
    加熱する形状記憶合金の通電加熱方法であつて、
    前記形状記憶合金に適当な大きさの応力を作用さ
    せることにより前記形状記憶合金のMs点をAs
    とAf点との間に置くとともに、 θha>−θca および d≦θcc/(θcc−θhb) を満たす電圧およびデユーテイー比d(ただし、
    θhaはAs点より下の区間における前記形状記憶合
    金の加熱速度、θhbはAs点とAf点との間の区間に
    おける前記形状記憶合金の加熱速度、θccはMs
    より上の区間における前記形状記憶合金の冷却速
    度、θcaはMf点より下の区間における冷却速度と
    する)を前記連続パルスに持たせることを特徴と
    する形状記憶合金の通電加熱方法。
JP59256547A 1984-12-06 1984-12-06 形状記憶合金の通電加熱方法 Withdrawn JPS61136617A (ja)

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2769616B2 (ja) * 1987-03-30 1998-06-25 時枝 直満 多結晶体の結晶方位再配列方法
US5275885A (en) * 1988-12-19 1994-01-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Piezoelectric cable
US5160917A (en) * 1990-06-14 1992-11-03 Iowa State University Research Foundation, Inc. Energy beam position detector
US5275219A (en) * 1991-12-12 1994-01-04 Giacomel Jeffrey A Environmentally interactive automatic closing system for blinds and other louvered window coverings
US5818182A (en) * 1993-08-13 1998-10-06 Apple Computer, Inc. Removable media ejection system
US5637984A (en) * 1994-10-20 1997-06-10 Nanotechnology, Inc. Pseudo-mechanical system incorporating ohmic electromechanical transducer and electrical generator
US5567660A (en) * 1995-09-13 1996-10-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd Spin-on-glass planarization by a new stagnant coating method
US6019113A (en) * 1998-10-26 2000-02-01 General Motors Corporation Method and apparatus for controlling a shape memory alloy fuel injector
US20060145016A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 The Boeing Company Mating of spacecraft components using shape memory materials
US8572895B2 (en) * 2008-07-29 2013-11-05 GM Global Technology Operations LLC Receiver/emitter cover utilizing active material actuation
CN112124007B (zh) * 2019-06-25 2022-03-11 北汽福田汽车股份有限公司 一种用于车辆的轮胎及车辆
CN113416869B (zh) * 2021-07-05 2022-03-11 四川大学 基于激光增材及电脉冲处理的异构钴铬合金及制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883885A (en) * 1973-12-04 1975-05-13 Carl Orlando High-speed shutter
US3948688A (en) * 1975-02-28 1976-04-06 Texas Instruments Incorporated Martensitic alloy conditioning

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JPS61136617A (ja) 1986-06-24

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