JPH0639648B2 - 形状記憶合金材料およびその製造方法 - Google Patents
形状記憶合金材料およびその製造方法Info
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- JPH0639648B2 JPH0639648B2 JP61011066A JP1106686A JPH0639648B2 JP H0639648 B2 JPH0639648 B2 JP H0639648B2 JP 61011066 A JP61011066 A JP 61011066A JP 1106686 A JP1106686 A JP 1106686A JP H0639648 B2 JPH0639648 B2 JP H0639648B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、各種機械装置，住宅設備，医療器材などに
利用される形状記憶合金材料およびその製造方法に関す
るものである。
利用される形状記憶合金材料およびその製造方法に関す
るものである。
（従来の技術） 近年、可逆性もしくは非可逆性の形状記憶合金材料への
関心が高まっており、産業上の広い分野で形状記憶合金
材料自体およびそれらの用途の開発が進められている。
関心が高まっており、産業上の広い分野で形状記憶合金
材料自体およびそれらの用途の開発が進められている。
この種の形状記憶合金材料としては、Ｎｉ−Ｔｉおよび
Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系，Ｃｕ−ＺｎおよびＣｕ−Ｚｎ−Ｘ
系，Ｃｕ−Ｓｎ系，Ｎｉ−Ａｌ系等々の数多くの種類の
ものが開発されている。
Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系，Ｃｕ−ＺｎおよびＣｕ−Ｚｎ−Ｘ
系，Ｃｕ−Ｓｎ系，Ｎｉ−Ａｌ系等々の数多くの種類の
ものが開発されている。
これらのうち、化学量論的に１：１の組成に近いＮｉ−
Ｔｉ合金についても種々の研究がなされており、Ｎｉ濃
度と形状記憶効果を示す変態点（Ａｆ）との間にはほぼ
直線的な関係があり、Ｎｉ量が０．１重量％変化するこ
とによって変態点（Ａｆ）が１０〜１５℃変化すること
が知られている（日本国特許第８６３２４５号）。
Ｔｉ合金についても種々の研究がなされており、Ｎｉ濃
度と形状記憶効果を示す変態点（Ａｆ）との間にはほぼ
直線的な関係があり、Ｎｉ量が０．１重量％変化するこ
とによって変態点（Ａｆ）が１０〜１５℃変化すること
が知られている（日本国特許第８６３２４５号）。
また、Ｎｉ−Ｔｉ合金に形状記憶効果を持たせるために
は、通常の場合、冷間加工した材料を３００〜５００℃
の中温度で熱処理する方法がとられている。例えば、Ｎ
ｉ−Ｔｉ合金に対して５００℃で形状記憶処理を行った
場合のＮｉ濃度と変態点（Ａｆ）との関係を示すと第１
図のとおりである。
は、通常の場合、冷間加工した材料を３００〜５００℃
の中温度で熱処理する方法がとられている。例えば、Ｎ
ｉ−Ｔｉ合金に対して５００℃で形状記憶処理を行った
場合のＮｉ濃度と変態点（Ａｆ）との関係を示すと第１
図のとおりである。
第１図に示すように、Ｎｉ濃度が約５５．２重量％以上
では変態点（Ａｆ）は一定値となる。
では変態点（Ａｆ）は一定値となる。
（発明が解決しようとする問題点） 第１図に示したように、Ｎｉ−Ｔｉ合金の変態点（Ａ
ｆ）はＮｉ濃度が約５５．２重量％以上で一定値となる
が、このＮｉ−Ｔｉ合金において上記変態点（Ａｆ）を
さらに低下させることが要望されていた。また、変態点
（Ａｆ）の低下と同時に熱間加工性や冷間加工性につい
ても良好なものにできるようにすることが要望されてい
た。
ｆ）はＮｉ濃度が約５５．２重量％以上で一定値となる
が、このＮｉ−Ｔｉ合金において上記変態点（Ａｆ）を
さらに低下させることが要望されていた。また、変態点
（Ａｆ）の低下と同時に熱間加工性や冷間加工性につい
ても良好なものにできるようにすることが要望されてい
た。
この発明は、上述した従来の要望に着目してなされたも
ので、かなりの研究実績をもっているＮｉ−Ｔｉ系の形
状記憶合金材料において、変態点（Ａｆ）のコントロー
ルをしやすくし、変態点（Ａｆ）が３０℃以下の低い材
料を工業的に提供することを目的としている。
ので、かなりの研究実績をもっているＮｉ−Ｔｉ系の形
状記憶合金材料において、変態点（Ａｆ）のコントロー
ルをしやすくし、変態点（Ａｆ）が３０℃以下の低い材
料を工業的に提供することを目的としている。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明による形状記憶合金材料は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系
合金において、Ｎｉ／Ｔｉが重量比で１．２０以上１．
３０以下であり、ＸがＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの
１種または２種以上の合計で５．０重量％以下であるこ
とを特徴としている。
合金において、Ｎｉ／Ｔｉが重量比で１．２０以上１．
３０以下であり、ＸがＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの
１種または２種以上の合計で５．０重量％以下であるこ
とを特徴としている。
また、この発明による形状記憶合金材料の製造方法は、
Ｎｉ／Ｔｉが重量比で１．２０以上１．３０以下であ
り、ＸがＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１種または２
種以上の合計で５．０重量％以下であるＮｉ−Ｔｉ−Ｘ
系合金を、７００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処
理し、次いで５００℃以上７００℃以下の温度で焼なま
し処理を施し、その後冷間加工を行うようにしたことを
特徴としている。
Ｎｉ／Ｔｉが重量比で１．２０以上１．３０以下であ
り、ＸがＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１種または２
種以上の合計で５．０重量％以下であるＮｉ−Ｔｉ−Ｘ
系合金を、７００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処
理し、次いで５００℃以上７００℃以下の温度で焼なま
し処理を施し、その後冷間加工を行うようにしたことを
特徴としている。
この発明による形状記憶合金材料およびその製造方法は
上記の構成からなるものであり、加工性および形状記憶
特性が良好であって、しかも変態点（Ａｆ）が３０℃以
下の形状記憶合金材料を提供することができるものであ
る。
上記の構成からなるものであり、加工性および形状記憶
特性が良好であって、しかも変態点（Ａｆ）が３０℃以
下の形状記憶合金材料を提供することができるものであ
る。
ところで、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系合金としては、従来すでに
数多くの合金が公知となっている。例えば、Ｎｉ１−Ｘ
ＴｉＣｕＸ（日本国特許第９５９３４８号），ＴｉＮｉ
ＸＭ１−Ｘ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ）（日本国特許第８６３２
４５号），Ｔｉ１−ＸＮｉＭＸ（Ｍ＝Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ）
（特開昭５１−１２５６２３号）などがある。これらの
合金はＮｉあるいはＴｉの一部を第三元素で置換した合
金であり、ごく少量置換の場合は別として一般に加工性
が悪く、工業的製造に適さないこと、また、通常の製造
方法、すなわち溶解−鋳造−鍛造−圧延−伸線−焼鈍−
伸線の工程によっては変態点（Ａｆ）を低下させること
が不可能であること、が確認された。
数多くの合金が公知となっている。例えば、Ｎｉ１−Ｘ
ＴｉＣｕＸ（日本国特許第９５９３４８号），ＴｉＮｉ
ＸＭ１−Ｘ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ）（日本国特許第８６３２
４５号），Ｔｉ１−ＸＮｉＭＸ（Ｍ＝Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ）
（特開昭５１−１２５６２３号）などがある。これらの
合金はＮｉあるいはＴｉの一部を第三元素で置換した合
金であり、ごく少量置換の場合は別として一般に加工性
が悪く、工業的製造に適さないこと、また、通常の製造
方法、すなわち溶解−鋳造−鍛造−圧延−伸線−焼鈍−
伸線の工程によっては変態点（Ａｆ）を低下させること
が不可能であること、が確認された。
そして、特に熱間における加工性について種々検討した
結果、Ｎｉ／Ｔｉの重量比を１．２０以上１．３０以下
にし、かつまたＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎの添加量を合計
で５重量％以下とすることによって熱間加工性が改善さ
れることを確かめた。すなわち、Ｎｉ／Ｔｉの重量比が
１．２０よりも値が低くなると熱間加工性が低下すると
共に、変態点（Ａｆ）が高くなり、目標とする変態点
（Ａｆ）約３０℃以下を得ることができなくなり、反対
に１．３０よりも値が大きくなると同様に熱間加工性が
低下する。また、Ｘ元素であるＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎ
は変態点（Ａｆ）を下げ、温度の低いところでも形状記
憶効果を発揮させるのに有効であるが、多すぎると前述
のように熱間加工性を低下させるので５重量％以下とし
た。
結果、Ｎｉ／Ｔｉの重量比を１．２０以上１．３０以下
にし、かつまたＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎの添加量を合計
で５重量％以下とすることによって熱間加工性が改善さ
れることを確かめた。すなわち、Ｎｉ／Ｔｉの重量比が
１．２０よりも値が低くなると熱間加工性が低下すると
共に、変態点（Ａｆ）が高くなり、目標とする変態点
（Ａｆ）約３０℃以下を得ることができなくなり、反対
に１．３０よりも値が大きくなると同様に熱間加工性が
低下する。また、Ｘ元素であるＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎ
は変態点（Ａｆ）を下げ、温度の低いところでも形状記
憶効果を発揮させるのに有効であるが、多すぎると前述
のように熱間加工性を低下させるので５重量％以下とし
た。
そして、上記の形状記憶合金材料を製造するに際し、７
００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処理することに
よって変態点（Ａｆ）を低下させることができる。この
場合、７００℃未満では溶体化処理が不十分であり、９
００℃を超えると合金の酸化が激しくなり、工業的生産
に不向きとなる。さらに、溶体化処理後は５００℃以上
７００℃以下の温度で焼なまし処理を施すことにより、
冷間加工性を著しく改善することができ、冷間加工が容
易に可能となる。
００℃以上９００℃以下の温度で溶体化処理することに
よって変態点（Ａｆ）を低下させることができる。この
場合、７００℃未満では溶体化処理が不十分であり、９
００℃を超えると合金の酸化が激しくなり、工業的生産
に不向きとなる。さらに、溶体化処理後は５００℃以上
７００℃以下の温度で焼なまし処理を施すことにより、
冷間加工性を著しく改善することができ、冷間加工が容
易に可能となる。
このように、この発明による形状記憶合金材料は、工業
的製造性に優れており、しかも変態点（Ａｆ）が中温処
理でおよそ＋３０℃〜−３０℃まで任意の温度にコント
ロールできることを特徴としており、きわめて実用性の
高い合金である。
的製造性に優れており、しかも変態点（Ａｆ）が中温処
理でおよそ＋３０℃〜−３０℃まで任意の温度にコント
ロールできることを特徴としており、きわめて実用性の
高い合金である。
（実施例） 第１表に示す組成の合金（試料No.１〜１１の合金は本
発明の合金組成を満足し、試料No.１２の合金はＮｉ／
Ｔｉが低すぎ、試料No.１３の合金はＮｉ／Ｔｉが高す
ぎ、試料No.１４の合金はＸ元素を含まない。）が得ら
れるように各々原料を秤量し、カルシアるつぼ中で高周
波誘導炉によって溶解した。次いで、溶解材を鋳造し
て、直径６０ｍｍ，長さ１８０ｍｍの鋳塊（重さ約３．
５ｋｇ）をそれぞれ作製した。次いで、各鋳塊の表面を
旋削し、９００℃に加熱して鍛造を行って直径３０ｍｍ
の棒状体を得た。次に各棒状体を再び９００℃に加熱し
て圧延を行うことにより直径８．５ｍｍの棒材を得た。
続いて、前記各棒材に対してダイスによる伸線および熱
処理を繰り返し、最終段では直径１．２ｍｍの線材を得
た。次いで、この線材に対して８００℃×３０分の溶体
化処理（ただし、試料No.８，１１は除く。）を施した
のち、６５０℃×３０ｍｉｎの焼なまし処理（ただし、
試料No.９，１０は除く。）を施し、その後再び伸線を
行って（ただし、試料No.１２，１３は除く。）直径
１．０ｍｍのコイルを得た。そして、各々製造されたコ
イルより試料を切り出し、５００℃×３０分の形状記憶
処理を行ったのち、示差走査型熱量計によって各試料の
変態点測定を行った（ただし、試料No.１２，１３を除
く。）。これらの結果を同じく第１表に示す。
発明の合金組成を満足し、試料No.１２の合金はＮｉ／
Ｔｉが低すぎ、試料No.１３の合金はＮｉ／Ｔｉが高す
ぎ、試料No.１４の合金はＸ元素を含まない。）が得ら
れるように各々原料を秤量し、カルシアるつぼ中で高周
波誘導炉によって溶解した。次いで、溶解材を鋳造し
て、直径６０ｍｍ，長さ１８０ｍｍの鋳塊（重さ約３．
５ｋｇ）をそれぞれ作製した。次いで、各鋳塊の表面を
旋削し、９００℃に加熱して鍛造を行って直径３０ｍｍ
の棒状体を得た。次に各棒状体を再び９００℃に加熱し
て圧延を行うことにより直径８．５ｍｍの棒材を得た。
続いて、前記各棒材に対してダイスによる伸線および熱
処理を繰り返し、最終段では直径１．２ｍｍの線材を得
た。次いで、この線材に対して８００℃×３０分の溶体
化処理（ただし、試料No.８，１１は除く。）を施した
のち、６５０℃×３０ｍｉｎの焼なまし処理（ただし、
試料No.９，１０は除く。）を施し、その後再び伸線を
行って（ただし、試料No.１２，１３は除く。）直径
１．０ｍｍのコイルを得た。そして、各々製造されたコ
イルより試料を切り出し、５００℃×３０分の形状記憶
処理を行ったのち、示差走査型熱量計によって各試料の
変態点測定を行った（ただし、試料No.１２，１３を除
く。）。これらの結果を同じく第１表に示す。
なお、第１表において、熱間加工性の○は良好であった
こと、×は良好でなかったことを示し、冷間加工性の○
は冷間加工度３０％以上、△は同じく１０〜３０％、×
は同じく１０％以下であったことを示している。
こと、×は良好でなかったことを示し、冷間加工性の○
は冷間加工度３０％以上、△は同じく１０〜３０％、×
は同じく１０％以下であったことを示している。
第１表に示すように、本発明の合金組成を満足する試料
No.１〜１１ではいずれも変態点（Ａｆ）が３０℃以下
と低く、熱間加工性にも優れていることが明らかであ
る。そして、特に溶体化処理および焼なまし処理を施し
た試料No.１〜７では、変態点（Ａｆ）がかなり低くな
っていると共に、熱間加工性および冷間加工性にも優れ
たものとなっている。しかし、溶体化処理を省略したN
o.８，１１では熱間加工性および冷間加工性は良好であ
るものの変態点（Ａｆ）が高目となっているため、用途
等に応じて溶体化処理を施すことがより望ましいことが
明らかであり、焼なまし処理を省略したNo.９，１０で
は変態点（Ａｆ）温度がかなり低くかつ熱間加工性は良
好であるものの冷間加工性があまり良くないものとなっ
ているため、冷間加工を行う場合には焼なまし処理を施
すことがより望ましいことが明らかである。
No.１〜１１ではいずれも変態点（Ａｆ）が３０℃以下
と低く、熱間加工性にも優れていることが明らかであ
る。そして、特に溶体化処理および焼なまし処理を施し
た試料No.１〜７では、変態点（Ａｆ）がかなり低くな
っていると共に、熱間加工性および冷間加工性にも優れ
たものとなっている。しかし、溶体化処理を省略したN
o.８，１１では熱間加工性および冷間加工性は良好であ
るものの変態点（Ａｆ）が高目となっているため、用途
等に応じて溶体化処理を施すことがより望ましいことが
明らかであり、焼なまし処理を省略したNo.９，１０で
は変態点（Ａｆ）温度がかなり低くかつ熱間加工性は良
好であるものの冷間加工性があまり良くないものとなっ
ているため、冷間加工を行う場合には焼なまし処理を施
すことがより望ましいことが明らかである。
これに対して、Ｎｉ／Ｔｉが低いNo.１２では熱間加工
性が低下し、Ｎｉ／Ｔｉが高いNo.１３においても熱間
加工性が低下し、Ｘ元素を含まないNo.１４では変態点
（Ａｆ）が高くなるので好ましくないことが確かめられ
た。
性が低下し、Ｎｉ／Ｔｉが高いNo.１３においても熱間
加工性が低下し、Ｘ元素を含まないNo.１４では変態点
（Ａｆ）が高くなるので好ましくないことが確かめられ
た。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明による形状記憶合金
材料は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系合金において、Ｎｉ／Ｔｉが
重量比で１．２０以上１．３０以下であり、ＸがＦｅ，
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１種または２種以上の合計で
５．０重量％以下であるものであるから、変態点（Ａ
ｆ）を例えば３０℃以下の低い値にすることができ、温
度の低い環境下においても形状記憶効果を発揮させるこ
とができるようになり、また、熱間加工性も良好である
ため工業的製造性にも著しく優れたものであるという効
果がもたらされ、この発明による形状記憶合金材料の製
造方法では、上記のＮｉ−Ｔｉ−Ｘ系合金を７００℃以
上９００℃以下の温度で溶体化処理し、次いで５００℃
以上７００℃以下の温度で焼なまし処理を施すようにし
たから、溶体化処理を行うことによって変態点（Ａｆ）
をさらに低下させることが可能になると共に、焼なまし
処理を行うことによって冷間加工性が著しく改善された
冷間加工可能な形状記憶合金材料を提供することができ
るようになるという非常に優れた効果がもたらされる。
材料は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系合金において、Ｎｉ／Ｔｉが
重量比で１．２０以上１．３０以下であり、ＸがＦｅ，
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１種または２種以上の合計で
５．０重量％以下であるものであるから、変態点（Ａ
ｆ）を例えば３０℃以下の低い値にすることができ、温
度の低い環境下においても形状記憶効果を発揮させるこ
とができるようになり、また、熱間加工性も良好である
ため工業的製造性にも著しく優れたものであるという効
果がもたらされ、この発明による形状記憶合金材料の製
造方法では、上記のＮｉ−Ｔｉ−Ｘ系合金を７００℃以
上９００℃以下の温度で溶体化処理し、次いで５００℃
以上７００℃以下の温度で焼なまし処理を施すようにし
たから、溶体化処理を行うことによって変態点（Ａｆ）
をさらに低下させることが可能になると共に、焼なまし
処理を行うことによって冷間加工性が著しく改善された
冷間加工可能な形状記憶合金材料を提供することができ
るようになるという非常に優れた効果がもたらされる。
第１図はＮｉ−Ｔｉ合金を５００℃で形状記憶処理した
場合のＮｉ濃度と変態点（Ａｆ）との関係を示すグラフ
である。
場合のＮｉ濃度と変態点（Ａｆ）との関係を示すグラフ
である。
Claims (2)
- 【請求項１】Ｎｉ−Ｔｉ−Ｘ系合金において、Ｎｉ／Ｔ
ｉが重量比で１．２０以上１．３０以下であり、ＸがＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１種または２種以上の合
計で５．０重量％以下であることを特徴とする形状記憶
合金材料。 - 【請求項２】Ｎｉ／Ｔｉが重量比で１．２０以上１．３
０以下であり、ＸがＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１
種または２種以上の合計で５．０重量％以下であるＮｉ
−Ｔｉ−Ｘ系合金を、７００℃以上９００℃以下の温度
で溶体化処理し、次いで５００℃以上７００℃以下の温
度で焼なまし処理し、その後冷間加工することを特徴と
する形状記憶合金材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011066A JPH0639648B2 (ja) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | 形状記憶合金材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011066A JPH0639648B2 (ja) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | 形状記憶合金材料およびその製造方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13078695A Division JPH07300638A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 形状記憶合金材料およびその製造方法 |
| JP21154596A Division JPH09104936A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 形状記憶合金材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62170443A JPS62170443A (ja) | 1987-07-27 |
| JPH0639648B2 true JPH0639648B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=11767612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61011066A Expired - Lifetime JPH0639648B2 (ja) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | 形状記憶合金材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639648B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01172540A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-07 | Showa Denko Kk | 形状記憶合金の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5122618A (ja) * | 1974-08-20 | 1976-02-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nitsukeruchitangokinno seizokakohoho |
| JPS5928548A (ja) * | 1982-08-06 | 1984-02-15 | Kazuhiro Otsuka | 超弾性、非可逆形状記憶性Ｎｉ−Ｔｉ基合金材とその製造方法 |
| JPS59150069A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-28 | Hitachi Metals Ltd | 形状記憶合金製造方法 |
-
1986
- 1986-01-23 JP JP61011066A patent/JPH0639648B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5122618A (ja) * | 1974-08-20 | 1976-02-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nitsukeruchitangokinno seizokakohoho |
| JPS5928548A (ja) * | 1982-08-06 | 1984-02-15 | Kazuhiro Otsuka | 超弾性、非可逆形状記憶性Ｎｉ−Ｔｉ基合金材とその製造方法 |
| JPS59150069A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-28 | Hitachi Metals Ltd | 形状記憶合金製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62170443A (ja) | 1987-07-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |