JPH0672285B2 - 形状記憶合金 - Google Patents
形状記憶合金Info
- Publication number
- JPH0672285B2 JPH0672285B2 JP22751691A JP22751691A JPH0672285B2 JP H0672285 B2 JPH0672285 B2 JP H0672285B2 JP 22751691 A JP22751691 A JP 22751691A JP 22751691 A JP22751691 A JP 22751691A JP H0672285 B2 JPH0672285 B2 JP H0672285B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape memory
- alloy
- less
- memory alloy
- corrosion resistance
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- Conductive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度高靱性で形状記憶
効果にすぐれ、必要な場合には耐食性、熱間加工性を有
するFe−Mn−Si系形状記憶合金に関するものである。
効果にすぐれ、必要な場合には耐食性、熱間加工性を有
するFe−Mn−Si系形状記憶合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶現象を示す合金は、Ti−Ni合金
を始め、銅基合金、鉄基合金など数多く知られている
（例えば「金属」1983年３月号３８頁）。これらのうち
例えば本出願人の出願に係る特願昭59-187403 号に示さ
れるFe−Mn−Si合金は、通常の溶解圧延方法によって製
造してもすぐれた形状記憶特性を示す。しかし１００％
の形状記憶効果を示すには至っていない。
を始め、銅基合金、鉄基合金など数多く知られている
（例えば「金属」1983年３月号３８頁）。これらのうち
例えば本出願人の出願に係る特願昭59-187403 号に示さ
れるFe−Mn−Si合金は、通常の溶解圧延方法によって製
造してもすぐれた形状記憶特性を示す。しかし１００％
の形状記憶効果を示すには至っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】さてFe−Mn−Si系合金
は加工によってマルテンサイトが生じる温度（Md点）以
下、例えば室温で変形すると面心立方構造のオーステナ
イト（γ）母相が稠密六方構造のマルテンサイト（ε）
に変態する。この後逆変態終了温度（Af点）以上に加熱
すると、このεマルテンサイトがもとのγ母相に逆変態
し形状記憶効果を示す。この際変形によってεマルテン
サイトのみが生じればよいが、γ母相のすべり変形も同
時に生じる。このγのすべりは加熱によっては回復不可
能なひずみの原因となり、Fe−Mn−Si系合金で形状回復
率が１００％とならない一因と考えられる。またFe−Mn
−Si系合金では実用材料として用いる場合には耐食性、
耐熱性、靱性に問題がある。
は加工によってマルテンサイトが生じる温度（Md点）以
下、例えば室温で変形すると面心立方構造のオーステナ
イト（γ）母相が稠密六方構造のマルテンサイト（ε）
に変態する。この後逆変態終了温度（Af点）以上に加熱
すると、このεマルテンサイトがもとのγ母相に逆変態
し形状記憶効果を示す。この際変形によってεマルテン
サイトのみが生じればよいが、γ母相のすべり変形も同
時に生じる。このγのすべりは加熱によっては回復不可
能なひずみの原因となり、Fe−Mn−Si系合金で形状回復
率が１００％とならない一因と考えられる。またFe−Mn
−Si系合金では実用材料として用いる場合には耐食性、
耐熱性、靱性に問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】Fe−Mn−Si系合金の形状
記憶効果を高めるためにはγ→ε変態の生じる応力を、
γのすべり変形の生じる応力よりも相対的に低くなるよ
うにすればよい。γとεはともに最稠密構造であり、そ
の構造のちがいは積層のちがいである。そこで積層欠陥
エネルギーを低くすればγ→ε変態が起こりやすくなる
と考えられる。
記憶効果を高めるためにはγ→ε変態の生じる応力を、
γのすべり変形の生じる応力よりも相対的に低くなるよ
うにすればよい。γとεはともに最稠密構造であり、そ
の構造のちがいは積層のちがいである。そこで積層欠陥
エネルギーを低くすればγ→ε変態が起こりやすくなる
と考えられる。
【０００５】積層欠陥エネルギーは合金元素添加の影響
を大きくうけ、γ鉄合金の場合、Crの添加でその値の低
くなることが知られている。そこで本発明者等はCrを添
加したところγ→ε変態が容易となり、形状記憶特性が
向上することを見出した。またCuを少量添加すると形状
記憶特性を劣化させずに耐食性を向上させることが可能
であり、さらにNiは形状記憶特性を劣化させずに靱性を
向上させる等々の知見を得た。
を大きくうけ、γ鉄合金の場合、Crの添加でその値の低
くなることが知られている。そこで本発明者等はCrを添
加したところγ→ε変態が容易となり、形状記憶特性が
向上することを見出した。またCuを少量添加すると形状
記憶特性を劣化させずに耐食性を向上させることが可能
であり、さらにNiは形状記憶特性を劣化させずに靱性を
向上させる等々の知見を得た。
【０００６】本発明はこのような知見に基づくものであ
って、重量パーセントとして、Mn２０〜４０％およびSi
３．５〜８％に加えて、１０％以下のCr、Ni、１％以下
のCuの１種または２種以上を含有し、残部は実質的にFe
よりなることを特徴とする形状記憶合金を要旨とするも
のである。すなわち本発明はFe−Mn−Si系形状記憶合金
に種々の合金元素を添加することにより形状記憶特性の
改善と、耐食性、耐熱性、高靱性を付与したことを特徴
とするものである。
って、重量パーセントとして、Mn２０〜４０％およびSi
３．５〜８％に加えて、１０％以下のCr、Ni、１％以下
のCuの１種または２種以上を含有し、残部は実質的にFe
よりなることを特徴とする形状記憶合金を要旨とするも
のである。すなわち本発明はFe−Mn−Si系形状記憶合金
に種々の合金元素を添加することにより形状記憶特性の
改善と、耐食性、耐熱性、高靱性を付与したことを特徴
とするものである。
【０００７】本発明では、前述のMn、Siを含む基本成分
に、形状記憶特性の改善のためにCrを、耐食性を向上さ
せるためにCr、Cuを、また靱性などを付与するためにNi
を添加したものである。これらの合金元素の添加効果
は、主要な効果をもとに分類したものであり、個々の元
素によっては、後述するように複数の効果を認めること
もできる。
に、形状記憶特性の改善のためにCrを、耐食性を向上さ
せるためにCr、Cuを、また靱性などを付与するためにNi
を添加したものである。これらの合金元素の添加効果
は、主要な効果をもとに分類したものであり、個々の元
素によっては、後述するように複数の効果を認めること
もできる。
【０００８】すなわち、本発明は、以下に示すような組
成を有することを特徴とする形状記憶合金である。 （１） 重量パーセントとしてMn２０〜４０％、Si３．
５〜８％に加えて、１０％以下のCr、１％以下のCuの１
種または２種を含有し、残部が実質的にFeよりなること
を特徴とする形状記憶合金。
成を有することを特徴とする形状記憶合金である。 （１） 重量パーセントとしてMn２０〜４０％、Si３．
５〜８％に加えて、１０％以下のCr、１％以下のCuの１
種または２種を含有し、残部が実質的にFeよりなること
を特徴とする形状記憶合金。
【０００９】（２） 重量パーセントとしてMn２０〜４
０％、Si３．５〜８％に加えて、１０％以下のCr、１％
以下のCuの１種または２種と、１０％以下のNiを含有
し、残部が実質的にFeよりなることを特徴とする形状記
憶合金。 ここで本発明合金が含有する合金元素の量の限定理由に
ついて説明する。Mnは２０％未満では応力誘起によって
ε相の生成とともにα′相も導入され形状記憶効果が低
下する。また逆にMnが４０％を越えるとγが安定化さ
れ、γ→ε変態よりもγのすべり変形が優先的に生じる
ようになる。
０％、Si３．５〜８％に加えて、１０％以下のCr、１％
以下のCuの１種または２種と、１０％以下のNiを含有
し、残部が実質的にFeよりなることを特徴とする形状記
憶合金。 ここで本発明合金が含有する合金元素の量の限定理由に
ついて説明する。Mnは２０％未満では応力誘起によって
ε相の生成とともにα′相も導入され形状記憶効果が低
下する。また逆にMnが４０％を越えるとγが安定化さ
れ、γ→ε変態よりもγのすべり変形が優先的に生じる
ようになる。
【００１０】Siはγ→ε変態を促進させる元素である
が、その充分な効果は３．５％以上の添加によって得ら
れる。しかし、Siを８％を越えて添加すると、合金の加
工性および成形性が損なわれてしまう。Crは耐食性の向
上に役立つが、１０％を越えて添加すると、Siと低融点
の金属間化合物を形成し、合金の溶製が困難となる。ま
たCrはγ→ε変態を容易にし、形状記憶特性を向上させ
るうえでも効果的である。
が、その充分な効果は３．５％以上の添加によって得ら
れる。しかし、Siを８％を越えて添加すると、合金の加
工性および成形性が損なわれてしまう。Crは耐食性の向
上に役立つが、１０％を越えて添加すると、Siと低融点
の金属間化合物を形成し、合金の溶製が困難となる。ま
たCrはγ→ε変態を容易にし、形状記憶特性を向上させ
るうえでも効果的である。
【００１１】Niは形状記憶特性を劣化させることなく靱
性の向上に寄与するが、これもまた１０％を越えて添加
すると熱間加工性が悪くなる。Cuは形状記憶効果を劣化
させることなく、耐食性を向上させるが、その添加は上
限１％で十分である。
性の向上に寄与するが、これもまた１０％を越えて添加
すると熱間加工性が悪くなる。Cuは形状記憶効果を劣化
させることなく、耐食性を向上させるが、その添加は上
限１％で十分である。
【００１２】
【実施例】以下に実施例を示す。 実施例 表１に高周波加熱大気炉を用いて溶製した合金の成分を
示す。これらは造塊後すべて１２５０〜１０５０℃で１
時間保持し、圧延により１３mm厚の板材として、０．５
×１．５×３０mmの板材を切り出し、室温で〜４５°の
曲げ変形を加え、Af点以上に加熱した際の回復角度を曲
げ角度で除した値で形状記憶効果の度合を判定し表示し
た。また熱間成形性については1200℃で１時間加熱後、
１３mm迄圧延したスラブの表面性状などから判断し、全
く問題がない場合には○、やや難がある場合には△、割
れなどが発生した場合には×で示した。また耐食性につ
いては２×１００×１００mmの形状の試験片を大気暴露
を１年間行ない、Fe−３０Mn−６Si合金の腐食量を１０
０として、５０〜１５０の場合には△、２０〜５０の場
合には○、２０以下の場合には◎とした。一部について
は塩水噴霧テスト（JISZ2371) により耐食性を評価し、
２４hr噴霧後の赤錆発生率が２０％未満を◎、２０％以
上５０％未満を○、５０％以上を△で示した。
示す。これらは造塊後すべて１２５０〜１０５０℃で１
時間保持し、圧延により１３mm厚の板材として、０．５
×１．５×３０mmの板材を切り出し、室温で〜４５°の
曲げ変形を加え、Af点以上に加熱した際の回復角度を曲
げ角度で除した値で形状記憶効果の度合を判定し表示し
た。また熱間成形性については1200℃で１時間加熱後、
１３mm迄圧延したスラブの表面性状などから判断し、全
く問題がない場合には○、やや難がある場合には△、割
れなどが発生した場合には×で示した。また耐食性につ
いては２×１００×１００mmの形状の試験片を大気暴露
を１年間行ない、Fe−３０Mn−６Si合金の腐食量を１０
０として、５０〜１５０の場合には△、２０〜５０の場
合には○、２０以下の場合には◎とした。一部について
は塩水噴霧テスト（JISZ2371) により耐食性を評価し、
２４hr噴霧後の赤錆発生率が２０％未満を◎、２０％以
上５０％未満を○、５０％以上を△で示した。
【００１３】この結果から、本発明合金は形状記憶特性
がすぐれているのみでなく、必要に応じては耐食性を付
与することも可能であることが判る。表２に、上記と同
様の方法で溶製したNiを添加した合金の衝撃試験の結果
を示す。Niを添加した合金では、室温における吸収エネ
ルギーが向上していることが判る。
がすぐれているのみでなく、必要に応じては耐食性を付
与することも可能であることが判る。表２に、上記と同
様の方法で溶製したNiを添加した合金の衝撃試験の結果
を示す。Niを添加した合金では、室温における吸収エネ
ルギーが向上していることが判る。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は比較的安価
な合金成分系を用い、形状記憶性、耐食性、熱間加工性
のすぐれた形状記憶合金を得ることができる。
な合金成分系を用い、形状記憶性、耐食性、熱間加工性
のすぐれた形状記憶合金を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 泰 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐡株式会社 第１技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−76647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−76043（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】重量パーセントとしてMn２０〜４０％、Si
３．５〜８％に加えて、１０％以下のCr、１％以下のCu
の１種または２種を含有し、残部が実質的にFeよりなる
ことを特徴とする形状記憶合金。 - 【請求項２】重量パーセントとしてMn２０〜４０％、Si
３．５〜８％に加えて、１０％以下のCr、１％以下のCu
の１種または２種と、１０％以下のNiを含有し、残部が
実質的にFeよりなることを特徴とする形状記憶合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22751691A JPH0672285B2 (ja) | 1991-09-07 | 1991-09-07 | 形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22751691A JPH0672285B2 (ja) | 1991-09-07 | 1991-09-07 | 形状記憶合金 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4056185A Division JPS61201761A (ja) | 1984-09-07 | 1985-03-01 | 形状記憶合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365837A JPH04365837A (ja) | 1992-12-17 |
| JPH0672285B2 true JPH0672285B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16862128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22751691A Expired - Lifetime JPH0672285B2 (ja) | 1991-09-07 | 1991-09-07 | 形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672285B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016076466A1 (ko) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 경상대학교 산학협력단 | Ｔｉ,Ｎｉ및 Ｓｉ로 구성된 형상기억합금 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010156041A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-07-15 | Daido Steel Co Ltd | 双方向形状回復合金 |
| JP6103746B2 (ja) * | 2012-08-23 | 2017-03-29 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 快削鉄系形状記憶合金 |
-
1991
- 1991-09-07 JP JP22751691A patent/JPH0672285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016076466A1 (ko) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 경상대학교 산학협력단 | Ｔｉ,Ｎｉ및 Ｓｉ로 구성된 형상기억합금 |
| US10196714B2 (en) | 2014-11-14 | 2019-02-05 | Industry-Academic Cooperation Foundation Gyeongsang National University | Shape memory alloy comprising Ti, Ni and Si |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04365837A (ja) | 1992-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |