JPH0693358A - Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金 - Google Patents
Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金Info
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- JPH0693358A JPH0693358A JP27170291A JP27170291A JPH0693358A JP H0693358 A JPH0693358 A JP H0693358A JP 27170291 A JP27170291 A JP 27170291A JP 27170291 A JP27170291 A JP 27170291A JP H0693358 A JPH0693358 A JP H0693358A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超弾性及び防振（振動吸収）性に優れるのみ
ならず、繰り返し使用中に超弾性効果の低下を生じず極
く強い酸性・アルカリ性極限環境下や生体内部での長期
使用によっても生体毒物の発生がないＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ
系機能性合金を提供する。 【構成】 Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金溶湯を、高純度Ａｒ雰
囲気中で、試料誘導加熱用コイルが巻回された石英ノズ
ルから直接回転双ロールに溶射して、溶湯接触部におい
て急速に冷却凝固させて急冷凝固リボンを得た。その
際、ロール（直径＝２００ｍｍ）回転速度を１００〜１
０００ｒｐｍとした。得られたＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能
性合金リボンの寸法は、板厚が０．０６〜０．３ｍｍ、
幅が５．０ｍｍ、長さが１００ｍｍであった。
ならず、繰り返し使用中に超弾性効果の低下を生じず極
く強い酸性・アルカリ性極限環境下や生体内部での長期
使用によっても生体毒物の発生がないＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ
系機能性合金を提供する。 【構成】 Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金溶湯を、高純度Ａｒ雰
囲気中で、試料誘導加熱用コイルが巻回された石英ノズ
ルから直接回転双ロールに溶射して、溶湯接触部におい
て急速に冷却凝固させて急冷凝固リボンを得た。その
際、ロール（直径＝２００ｍｍ）回転速度を１００〜１
０００ｒｐｍとした。得られたＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能
性合金リボンの寸法は、板厚が０．０６〜０．３ｍｍ、
幅が５．０ｍｍ、長さが１００ｍｍであった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、急冷凝固法により作
製したＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金に関するものであ
り、特にＣｕ含有量および急冷速度を最適に調整したＴ
ｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金に関するものである。
製したＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金に関するものであ
り、特にＣｕ含有量および急冷速度を最適に調整したＴ
ｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ機能性合金は、
溶解・熱間加工プロセスにより最終形状の製品素材を得
るのが一般的であった。この溶解・熱間加工プロセスに
よれば、高周波真空溶解、又はプラズマ溶解法等によっ
て作られた鋳塊をプレス、圧延、鍛造等の熱間加工手段
により所要の形状に加工して用いるものであった。
溶解・熱間加工プロセスにより最終形状の製品素材を得
るのが一般的であった。この溶解・熱間加工プロセスに
よれば、高周波真空溶解、又はプラズマ溶解法等によっ
て作られた鋳塊をプレス、圧延、鍛造等の熱間加工手段
により所要の形状に加工して用いるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この溶解・熱
間加工プロセスによりＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金を
得る場合には、Ｔｉ−Ｎｉ合金は難加工性ゆえに、生体
などに使用するにあたって、細線（ワイヤー）や薄板等
に加工するのは困難であった。また、溶解加工材料は、
それを構成する結晶粒径が最小でも１０ミクロン内外の
粗粒で、その方位もランダムのため、材料強度が低く、
材料全体にわたる、材料全体にわたる変態時期が場所に
よりずれたり、局所部分で塑性ひずみを生じ、その結
果、変態点が不明瞭になり、超弾性特性が低下し、材料
使用規格化に不都合が生じることとなる。
間加工プロセスによりＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金を
得る場合には、Ｔｉ−Ｎｉ合金は難加工性ゆえに、生体
などに使用するにあたって、細線（ワイヤー）や薄板等
に加工するのは困難であった。また、溶解加工材料は、
それを構成する結晶粒径が最小でも１０ミクロン内外の
粗粒で、その方位もランダムのため、材料強度が低く、
材料全体にわたる、材料全体にわたる変態時期が場所に
よりずれたり、局所部分で塑性ひずみを生じ、その結
果、変態点が不明瞭になり、超弾性特性が低下し、材料
使用規格化に不都合が生じることとなる。
【０００４】しかも、結晶組織が粗粒で、基地の転移密
度が小さいために、降伏応力が低く、繰り返し使用中に
材料中に塑性ひずみ（転移等の欠陥）を生じ、超弾性効
果の低下や変態点の変化が起こり、以上のことから機能
性合金の応用範囲を狭めていた。
度が小さいために、降伏応力が低く、繰り返し使用中に
材料中に塑性ひずみ（転移等の欠陥）を生じ、超弾性効
果の低下や変態点の変化が起こり、以上のことから機能
性合金の応用範囲を狭めていた。
【０００５】また、耐食性についても、本来、ＴｉＮｉ
系は良いのであるが、加工材料の粗結晶粒や表面不均質
のため極く強い酸性・アルカリ性極限環境下での長期使
用には問題が残され、生体中でのＮｉイオンの溶出によ
る生体毒性（発ガン性等）も危惧され応用範囲が狭くな
っていた。従って、この発明は以上の従来のＴｉ−Ｎｉ
−Ｃｕ系機能性合金の有する問題を解消し、細線等の最
終製品を容易に得ることができ、繰り返し使用中に超弾
性効果の低下を生じるようなことはなく、しかも極く強
い酸性・アルカリ性極限環境下や生体内部での長期使用
によっても生体毒物の発生がないＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機
能性合金を提供することを目的とする。
系は良いのであるが、加工材料の粗結晶粒や表面不均質
のため極く強い酸性・アルカリ性極限環境下での長期使
用には問題が残され、生体中でのＮｉイオンの溶出によ
る生体毒性（発ガン性等）も危惧され応用範囲が狭くな
っていた。従って、この発明は以上の従来のＴｉ−Ｎｉ
−Ｃｕ系機能性合金の有する問題を解消し、細線等の最
終製品を容易に得ることができ、繰り返し使用中に超弾
性効果の低下を生じるようなことはなく、しかも極く強
い酸性・アルカリ性極限環境下や生体内部での長期使用
によっても生体毒物の発生がないＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機
能性合金を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従来の溶解加工機能性合
金（主としてＴｉ−Ｎｉ系）の欠点をできるだけ少なく
するためには、その材料組織自体の改善が必要なことが
解る。即ち、基地組織を急冷凝固処理により微細化・均
質化させ、降伏強度レベルを上げて、材料変形に伴い発
生する基地の塑性ひずみ（不可逆永久変形）をできるだ
け抑え、繰り返し使用に対する疲労劣化も抑制させるよ
うな金属組織変化を与える必要がある。また、できれば
その材料を構成する結晶の方位をできるだけ特定の方向
に揃えた方が大きな超弾性ひずみや完全な結晶変態を起
こさせるのに都合がよい。また、これらの金属組織改変
により、材料の防振性（内耗、各周波数振動に対する動
的減衰性など）の向上が期待できる。また、材料形状も
バルク複合材料化を考えて応用範囲を拡大させるために
は、より薄くしたり細いワイヤー状にして、よりしなや
かさを出す必要がある。
金（主としてＴｉ−Ｎｉ系）の欠点をできるだけ少なく
するためには、その材料組織自体の改善が必要なことが
解る。即ち、基地組織を急冷凝固処理により微細化・均
質化させ、降伏強度レベルを上げて、材料変形に伴い発
生する基地の塑性ひずみ（不可逆永久変形）をできるだ
け抑え、繰り返し使用に対する疲労劣化も抑制させるよ
うな金属組織変化を与える必要がある。また、できれば
その材料を構成する結晶の方位をできるだけ特定の方向
に揃えた方が大きな超弾性ひずみや完全な結晶変態を起
こさせるのに都合がよい。また、これらの金属組織改変
により、材料の防振性（内耗、各周波数振動に対する動
的減衰性など）の向上が期待できる。また、材料形状も
バルク複合材料化を考えて応用範囲を拡大させるために
は、より薄くしたり細いワイヤー状にして、よりしなや
かさを出す必要がある。
【０００７】以上の諸条件を充たす新素材開発のため
に、本発明者らはＴｉＮｉＣｕ溶湯をノズルから直接Ｃ
ｕ冷却ロールに射出して、最終ＴｉＮｉＣｕ薄板（約２
０〜３００ミクロン厚さ）を得る回転急冷凝固法（Ｍｅ
ｌｔ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を採用
し試みた。その結果、かかる回転急冷凝固法による急冷
効果により、均質で極く微細な異方性（数ミクロン以下
の柱状結晶）組織を得ることができ、さらに、下部組織
は高転位密度となっているため、降伏による塑性ひずみ
が生じ難く、材料特性、超弾性、防振特性等の機械的特
性の向上および長期使用中の機能特性の劣化も抑制さ
れ、耐食性の向上もはかられることを知見し、本発明を
なすに至った。
に、本発明者らはＴｉＮｉＣｕ溶湯をノズルから直接Ｃ
ｕ冷却ロールに射出して、最終ＴｉＮｉＣｕ薄板（約２
０〜３００ミクロン厚さ）を得る回転急冷凝固法（Ｍｅ
ｌｔ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を採用
し試みた。その結果、かかる回転急冷凝固法による急冷
効果により、均質で極く微細な異方性（数ミクロン以下
の柱状結晶）組織を得ることができ、さらに、下部組織
は高転位密度となっているため、降伏による塑性ひずみ
が生じ難く、材料特性、超弾性、防振特性等の機械的特
性の向上および長期使用中の機能特性の劣化も抑制さ
れ、耐食性の向上もはかられることを知見し、本発明を
なすに至った。
【０００８】すなわちこの発明によれば、Ｔｉ（５０±
ｙａｔ％）−Ｎｉ（５０−ｙ−ｘ）−Ｃｕｘ（０≦ｙ≦
２ａｔ％、０≦ｘ≦１０ａｔ％）系合金溶湯を急冷凝固
させて得られるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金が提供さ
れる。
ｙａｔ％）−Ｎｉ（５０−ｙ−ｘ）−Ｃｕｘ（０≦ｙ≦
２ａｔ％、０≦ｘ≦１０ａｔ％）系合金溶湯を急冷凝固
させて得られるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金が提供さ
れる。
【０００９】またこの発明によれば、Ｔｉ（５０±ｙａ
ｔ％）−Ｎｉ（５０−ｙ−ｘ）−Ｃｕｘ（０≦ｙ≦２ａ
ｔ％、０≦ｘ≦１０ａｔ％）系合金溶湯を回転ロールに
より急冷凝固させるにあたりそのロール回転速度（冷却
速度）を１ｍ／ｓｅｃ（１×１０２゜Ｃ／ｓｅｃ）〜２
０ｍ／ｓｅｃ （１×１０４℃／ｓｅｃ）とするＴｉ−
Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金が提供される。
ｔ％）−Ｎｉ（５０−ｙ−ｘ）−Ｃｕｘ（０≦ｙ≦２ａ
ｔ％、０≦ｘ≦１０ａｔ％）系合金溶湯を回転ロールに
より急冷凝固させるにあたりそのロール回転速度（冷却
速度）を１ｍ／ｓｅｃ（１×１０２゜Ｃ／ｓｅｃ）〜２
０ｍ／ｓｅｃ （１×１０４℃／ｓｅｃ）とするＴｉ−
Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金が提供される。
【００１０】この発明において用いられる急冷凝固法と
しては例えば溶湯を直接Ｃｕ冷却板などに吹き付け急冷
し小試験片を作成するガン法、連続薄板作成用の回転ロ
ール（単、双ロール）法、細線作製に適する回転液中紡
糸法、急冷粉末を作るスプレー法がある。
しては例えば溶湯を直接Ｃｕ冷却板などに吹き付け急冷
し小試験片を作成するガン法、連続薄板作成用の回転ロ
ール（単、双ロール）法、細線作製に適する回転液中紡
糸法、急冷粉末を作るスプレー法がある。
【００１１】以上の各急冷法によって急冷凝固を行うと
きには、その冷却速度は１×１０２〜１×１０４℃／ｓ
ｅｃとするのが良い。冷却速度が１×１０２℃／ｓｅｃ
未満である場合には急冷金属組織（特に、結晶粒径）が
粗大化し、かつランダム方位化し超弾性効果の低下を生
じ、多結晶の様に超弾性効果、耐疲労劣化性、耐腐食性
が低下してしまう。逆に冷却速度が１×１０４℃／ｓｅ
ｃを越えるようになると、材料強度・延性は向上するも
のの動的周波数に対する材料減衰能が低下し始める。
きには、その冷却速度は１×１０２〜１×１０４℃／ｓ
ｅｃとするのが良い。冷却速度が１×１０２℃／ｓｅｃ
未満である場合には急冷金属組織（特に、結晶粒径）が
粗大化し、かつランダム方位化し超弾性効果の低下を生
じ、多結晶の様に超弾性効果、耐疲労劣化性、耐腐食性
が低下してしまう。逆に冷却速度が１×１０４℃／ｓｅ
ｃを越えるようになると、材料強度・延性は向上するも
のの動的周波数に対する材料減衰能が低下し始める。
【００１２】この発明において、Ｃｕの含有量ｘは０≦
ｘ≦１０ａｔ％とするのが良い。ｘが１０ａｔ％を越え
ると、急冷材料はできるが、一般にその強度は、飽和、
低下してしまい、超弾性材料などとして不都合な場合が
生じる。
ｘ≦１０ａｔ％とするのが良い。ｘが１０ａｔ％を越え
ると、急冷材料はできるが、一般にその強度は、飽和、
低下してしまい、超弾性材料などとして不都合な場合が
生じる。
【００１３】
【作用】一般に溶湯急冷凝固法により金属溶湯を急冷凝
固させる場合、冷却速度（ロール回転速度）を早くする
に従って、金属組織はデンドライト相から微細結晶化さ
れ、等軸柱状結晶をへて超急冷速度（１×１０６℃／ｓ
ｅｃ以上程度）でアモルファスに変化する。Ｔｉ−Ｎｉ
−Ｃｕ溶湯の急冷速度を大きくすると、例えばロール速
度を１ｍ／ｓｅｃ〜１０ｍ／ｓｅｃと変えた場合が図１
〜図２に示される様に、その金属組織は次第に微細化
し、板厚方向に結晶軸が揃った微細柱状晶（結晶粒径＝
２〜１０ミクロン）組織となる。この点につきＸ線結晶
構造解析を行っても結晶方向がそろっていることが確認
される。従ってこの急冷速度で冷却したＴｉ−Ｎｉ−Ｃ
ｕ系機能性合金は、このような金属組織を有することか
ら、次のような機能上特性を有するに至る。
固させる場合、冷却速度（ロール回転速度）を早くする
に従って、金属組織はデンドライト相から微細結晶化さ
れ、等軸柱状結晶をへて超急冷速度（１×１０６℃／ｓ
ｅｃ以上程度）でアモルファスに変化する。Ｔｉ−Ｎｉ
−Ｃｕ溶湯の急冷速度を大きくすると、例えばロール速
度を１ｍ／ｓｅｃ〜１０ｍ／ｓｅｃと変えた場合が図１
〜図２に示される様に、その金属組織は次第に微細化
し、板厚方向に結晶軸が揃った微細柱状晶（結晶粒径＝
２〜１０ミクロン）組織となる。この点につきＸ線結晶
構造解析を行っても結晶方向がそろっていることが確認
される。従ってこの急冷速度で冷却したＴｉ−Ｎｉ−Ｃ
ｕ系機能性合金は、このような金属組織を有することか
ら、次のような機能上特性を有するに至る。
【００１４】柱状晶形成により、結晶方位がそろってい
るために、かかるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金では、
全体として同時に均一な変態が生じる。従って、急冷凝
固法により、変態ひずみの大きい結晶方位を材料長手方
向に揃えることにより、全体として超弾性及び防振機能
を大きくすることができる。また、微細柱状結晶のた
め、素材全体として変態が同時に起こり、その結果、変
態温度を明確に規定できることになる。また微細結晶組
織であるため、材料降伏応力が高くなり、負荷応力安定
性が向上する。さらに微細結晶で降伏応力が高く、かつ
結晶方位がそろっている結果として、繰り返し使用に対
して、塑性ひずみ・転位が導入されにくく、繰り返し機
能劣化しにくくなる。
るために、かかるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金では、
全体として同時に均一な変態が生じる。従って、急冷凝
固法により、変態ひずみの大きい結晶方位を材料長手方
向に揃えることにより、全体として超弾性及び防振機能
を大きくすることができる。また、微細柱状結晶のた
め、素材全体として変態が同時に起こり、その結果、変
態温度を明確に規定できることになる。また微細結晶組
織であるため、材料降伏応力が高くなり、負荷応力安定
性が向上する。さらに微細結晶で降伏応力が高く、かつ
結晶方位がそろっている結果として、繰り返し使用に対
して、塑性ひずみ・転位が導入されにくく、繰り返し機
能劣化しにくくなる。
【００１５】
【実施例】以下にこの発明の実施例を説明する。表１
（Ｃｕ＝０，１０ａｔ％の２種類）に示す組成のＴｉ−
Ｎｉ−Ｃｕ合金溶湯を、高純度Ａｒ雰囲気中で、試料誘
導加熱用コイルが巻回された石英ノズルから直接回転双
ロールに溶射して、溶湯接触部において急速に冷却凝固
させて急冷凝固リボンを得た。その際、ロール（直径＝
２００ｍｍ）回転速度を１００〜１０００ｒｐｍとし
た。得られたＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金リボンの寸
法は、板厚が０．０６〜０．３ｍｍ、幅が５．０ｍｍ、
長さが１００ｍｍであった。かかる合金リボンにつき諸
特性を評価した。また、比較例として従来の溶解加工プ
ロセス材料についてもその機能特性を評価するために実
施例と同一組成の９００℃熱間圧延試料を用意した。さ
らに、以上の実施例、比較例のサンプルに真空中、６５
０℃、０．５時間の焼鈍後氷水焼き入れして低温マルテ
ンサイト相とする熱処理を施した。
（Ｃｕ＝０，１０ａｔ％の２種類）に示す組成のＴｉ−
Ｎｉ−Ｃｕ合金溶湯を、高純度Ａｒ雰囲気中で、試料誘
導加熱用コイルが巻回された石英ノズルから直接回転双
ロールに溶射して、溶湯接触部において急速に冷却凝固
させて急冷凝固リボンを得た。その際、ロール（直径＝
２００ｍｍ）回転速度を１００〜１０００ｒｐｍとし
た。得られたＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金リボンの寸
法は、板厚が０．０６〜０．３ｍｍ、幅が５．０ｍｍ、
長さが１００ｍｍであった。かかる合金リボンにつき諸
特性を評価した。また、比較例として従来の溶解加工プ
ロセス材料についてもその機能特性を評価するために実
施例と同一組成の９００℃熱間圧延試料を用意した。さ
らに、以上の実施例、比較例のサンプルに真空中、６５
０℃、０．５時間の焼鈍後氷水焼き入れして低温マルテ
ンサイト相とする熱処理を施した。
【００１６】
【表１】
【００１７】以上の回転急冷凝固法により得られたＴｉ
ＮｉＣｕ合金が有する機能特性のうち、超弾性及び防振
・減衰特性を調べた。超弾性については、材料の熱弾性
マルテンサイト変態温度上下にわたる各温度での引張り
応力〜ひずみヒステリシス曲線を求め、そのヒステリシ
ス面積以外の領域から定義されるひずみエネルギー貯蔵
性により評価した。防振・減衰特性については、準静的
範囲での防振性はヒステリシスの面積（＝ひずみエネル
ギー吸収能）で評価し、動的減衰能については、１１Ｈ
ｚの引っ張り振動型内耗試験機、高周波音波吸収能につ
いては、超音波顕微鏡により測定した。なお、準静的範
囲での引っ張り応力〜ひずみヒステリシス曲線から定義
されるひずみエネルギー吸収能（防振性）Ｅｄと貯蔵性
（超弾性）Ｅｒの定義を図３に示す。
ＮｉＣｕ合金が有する機能特性のうち、超弾性及び防振
・減衰特性を調べた。超弾性については、材料の熱弾性
マルテンサイト変態温度上下にわたる各温度での引張り
応力〜ひずみヒステリシス曲線を求め、そのヒステリシ
ス面積以外の領域から定義されるひずみエネルギー貯蔵
性により評価した。防振・減衰特性については、準静的
範囲での防振性はヒステリシスの面積（＝ひずみエネル
ギー吸収能）で評価し、動的減衰能については、１１Ｈ
ｚの引っ張り振動型内耗試験機、高周波音波吸収能につ
いては、超音波顕微鏡により測定した。なお、準静的範
囲での引っ張り応力〜ひずみヒステリシス曲線から定義
されるひずみエネルギー吸収能（防振性）Ｅｄと貯蔵性
（超弾性）Ｅｒの定義を図３に示す。
【００１８】図４は実施例及び比較例の各温度における
応力〜ヒステリシスループを示す。この図４の各温度の
応力〜ひずみヒステリシスループに示されるように、従
来の加工・圧延材では低温マルテンサイト相（Ｍｆ以
下、３０３Ｋ＝３０℃）と高温安定相で応力・ひずみヒ
ステリシス曲線は変化が小さく、ＲＱよりも低応力側で
降伏が起こり、高温側でのヒステリシスが残り、超弾性
特性は低い。これに対し実施例のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機
能性合金では低温マルテンサイト側では、大きなヒステ
リシスが現れ、この面積の広さで定義される準静的範囲
での材料防振性は大いに向上した。かかる傾向は特に急
冷速度が大きいほどその傾向が強い。また、高温（オー
ステナイト相、Ａｆ以上）以上での超弾性特性も実施例
の方が高応力側までヒステリシスはほとんど現れず、こ
の傾向も急冷速度の増加と共に上昇する。以上から図５
に示されるように実施例のものは比較例のものよりも良
好な超弾性（＝ひずみエネルギー貯蔵性）及び防振性
（ひずみエネルギー貯蔵性）が認められた。
応力〜ヒステリシスループを示す。この図４の各温度の
応力〜ひずみヒステリシスループに示されるように、従
来の加工・圧延材では低温マルテンサイト相（Ｍｆ以
下、３０３Ｋ＝３０℃）と高温安定相で応力・ひずみヒ
ステリシス曲線は変化が小さく、ＲＱよりも低応力側で
降伏が起こり、高温側でのヒステリシスが残り、超弾性
特性は低い。これに対し実施例のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機
能性合金では低温マルテンサイト側では、大きなヒステ
リシスが現れ、この面積の広さで定義される準静的範囲
での材料防振性は大いに向上した。かかる傾向は特に急
冷速度が大きいほどその傾向が強い。また、高温（オー
ステナイト相、Ａｆ以上）以上での超弾性特性も実施例
の方が高応力側までヒステリシスはほとんど現れず、こ
の傾向も急冷速度の増加と共に上昇する。以上から図５
に示されるように実施例のものは比較例のものよりも良
好な超弾性（＝ひずみエネルギー貯蔵性）及び防振性
（ひずみエネルギー貯蔵性）が認められた。
【００１９】次に図６に実施例及び比較例の１１Ｈｚ縦
振動に対する材料減衰係数（内耗Ｑ−１＝ｔａｎδ）を
比較して示した。変態点（Ｍｓ）以下の低温マルテンサ
イト相において、急冷凝固材料（ＲＱ）は２から３倍程
度の上昇がみられ、低周波数側での動的材料減衰能（防
振性）の向上が認められた。
振動に対する材料減衰係数（内耗Ｑ−１＝ｔａｎδ）を
比較して示した。変態点（Ｍｓ）以下の低温マルテンサ
イト相において、急冷凝固材料（ＲＱ）は２から３倍程
度の上昇がみられ、低周波数側での動的材料減衰能（防
振性）の向上が認められた。
【００２０】また、図７に超音波顕微鏡（基本周波数＝
２１５ＭＨｚ）を用いて実施例及び比較例の急冷Ｔｉ
（５０）−Ｎｉ（４０）−Ｃｕ（１０ａｔ％）試料薄板
に集束レンズにより表面波をたて、そのＶ（起電力）〜
Ｚ（深さ）波形から計算された高周波減衰能を示す。や
はり、急冷凝固速度の上昇にともなって減衰係数αは増
加しており、急冷に伴う形状記憶変態ひずみの増加との
良い対応関係が認められる。この実施例では２１５ＭＨ
ｚであったが、さらに急冷速度を上昇させれば、さらに
金属組織は微細化するのでさらに高周波側までの減衰能
の向上が期待できる。
２１５ＭＨｚ）を用いて実施例及び比較例の急冷Ｔｉ
（５０）−Ｎｉ（４０）−Ｃｕ（１０ａｔ％）試料薄板
に集束レンズにより表面波をたて、そのＶ（起電力）〜
Ｚ（深さ）波形から計算された高周波減衰能を示す。や
はり、急冷凝固速度の上昇にともなって減衰係数αは増
加しており、急冷に伴う形状記憶変態ひずみの増加との
良い対応関係が認められる。この実施例では２１５ＭＨ
ｚであったが、さらに急冷速度を上昇させれば、さらに
金属組織は微細化するのでさらに高周波側までの減衰能
の向上が期待できる。
【００２１】
【発明の効果】以上のようにこの発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃ
ｕ系機能性合金によれば、均質で極く微細な異方性（数
ミクロン以下の柱状結晶）組織であるため、また、下部
組織は高転位密度となっているため、降伏による塑性ひ
ずみが生じ難く、材料特性、超弾性、防振特性等の機械
的特性の向上および長期使用中の機能特性の劣化も抑制
され、耐食性の向上もはかられるという優れた効果が奏
される。この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金は以
上のような優れた特性を有することから次のような適用
例がある。 １．この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金の高温安
定相（Ａｆ点以上領域、オーステナイト相）での超弾性
（擬弾性）機能を生かして、しなやかに人体に適合する
服飾材料（メガネフレーム、ブラジャー、肩パッド等）
及び生体医療用材料（例えば歯科矯正用ワイヤー、脊椎
矯正用棒など）に適用することができる。このような用
途に適用する場合、生体環境との適合毒性の有無（耐食
性）、長期使用に伴う材料特性・機能の劣化防止が重要
となり、この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金では
これらの特性が極めて良好であり、その点からも有利で
ある。 ２．防振合金 低温マルテンサイト相（Ｍｆ点以下）での変態ひずみ〜
温度ヒステリシス曲線の掃く面積から定義される準静的
ひずみエネルギー吸収性が従来の溶解加工材料に比べて
最大２倍程度大きく数Ｈｚ〜数十Ｈｚの動的振動に対す
る内耗（内部摩擦、振動減衰性）が最大３倍程度大きい
こと、さらに、超音波域での数百ＭＨｚの高周波振動減
衰能も向上していることから、この発明のＴｉ−Ｎｉ−
Ｃｕ系機能性合金は防振合金や超音波吸収材料、さらに
は電磁波吸収材料として適用することができる。すなわ
ち、この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金を他の金
属材料やポリマー、セラミックス中に複合材料化させる
ことにより、機械振動・騒音抑制、耐震材料・マット等
機械構造部品や超音波、電磁波吸収機能性建材等に適用
することができる。
ｕ系機能性合金によれば、均質で極く微細な異方性（数
ミクロン以下の柱状結晶）組織であるため、また、下部
組織は高転位密度となっているため、降伏による塑性ひ
ずみが生じ難く、材料特性、超弾性、防振特性等の機械
的特性の向上および長期使用中の機能特性の劣化も抑制
され、耐食性の向上もはかられるという優れた効果が奏
される。この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金は以
上のような優れた特性を有することから次のような適用
例がある。 １．この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金の高温安
定相（Ａｆ点以上領域、オーステナイト相）での超弾性
（擬弾性）機能を生かして、しなやかに人体に適合する
服飾材料（メガネフレーム、ブラジャー、肩パッド等）
及び生体医療用材料（例えば歯科矯正用ワイヤー、脊椎
矯正用棒など）に適用することができる。このような用
途に適用する場合、生体環境との適合毒性の有無（耐食
性）、長期使用に伴う材料特性・機能の劣化防止が重要
となり、この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金では
これらの特性が極めて良好であり、その点からも有利で
ある。 ２．防振合金 低温マルテンサイト相（Ｍｆ点以下）での変態ひずみ〜
温度ヒステリシス曲線の掃く面積から定義される準静的
ひずみエネルギー吸収性が従来の溶解加工材料に比べて
最大２倍程度大きく数Ｈｚ〜数十Ｈｚの動的振動に対す
る内耗（内部摩擦、振動減衰性）が最大３倍程度大きい
こと、さらに、超音波域での数百ＭＨｚの高周波振動減
衰能も向上していることから、この発明のＴｉ−Ｎｉ−
Ｃｕ系機能性合金は防振合金や超音波吸収材料、さらに
は電磁波吸収材料として適用することができる。すなわ
ち、この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金を他の金
属材料やポリマー、セラミックス中に複合材料化させる
ことにより、機械振動・騒音抑制、耐震材料・マット等
機械構造部品や超音波、電磁波吸収機能性建材等に適用
することができる。
【図１】 この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金の
急冷凝固組織（回転ロール速度：１ｍ／ｓｅｃ）の走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
急冷凝固組織（回転ロール速度：１ｍ／ｓｅｃ）の走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】 この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金の
急冷凝固組織（回転ロール速度：１０ｍ／ｓｅｃ）の走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
急冷凝固組織（回転ロール速度：１０ｍ／ｓｅｃ）の走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図３】 準静的範囲での引張り応力〜ひずみヒステリ
シス曲線から定義されるひずみエネルギー吸収能（防振
性）Ｅｄ及び貯蔵性（超弾性）Ｅｒの説明図である。
シス曲線から定義されるひずみエネルギー吸収能（防振
性）Ｅｄ及び貯蔵性（超弾性）Ｅｒの説明図である。
【図４】 実施例の急冷凝固材料と比較例の圧延・加工
材の各温度での応力〜ひずみヒステリシス曲線を示す。
材の各温度での応力〜ひずみヒステリシス曲線を示す。
【図５】 各温度での応力〜ひずみヒステリシス曲線か
ら定義される超弾性（Ｅｒ／Ｅｔ）と防振性（Ｅｄ／Ｅ
ｔ）の変化を示す図である。
ら定義される超弾性（Ｅｒ／Ｅｔ）と防振性（Ｅｄ／Ｅ
ｔ）の変化を示す図である。
【図６】 振動数１１Ｈｚにおける急冷凝固Ｔｉ５０Ｎ
ｉ５０（ａｔ％）の動的減衰性（内耗）の向上を示す図
である。
ｉ５０（ａｔ％）の動的減衰性（内耗）の向上を示す図
である。
【図７】 冷却速度（ロール回転速度）と動的減衰能α
（２１５ＭＨｚ）と熱弾性的変態ひずみ幅ΔεＳＭＥの
関係を示す図である。
（２１５ＭＨｚ）と熱弾性的変態ひずみ幅ΔεＳＭＥの
関係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月３０日
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金の
急冷凝固組織（回転ロール速度：１ｍ／ｓｅｃ）の走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた金属組織写真である。
急冷凝固組織（回転ロール速度：１ｍ／ｓｅｃ）の走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた金属組織写真である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】 この発明のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金の
急冷凝固組織（回転ロール速度：１０ｍ／ｓｅｃ）の走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた金属組織写真である。
急冷凝固組織（回転ロール速度：１０ｍ／ｓｅｃ）の走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた金属組織写真である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｔｉ（５０±ｙａｔ％）−Ｎｉ（５０−
ｙ−ｘ）−Ｃｕｘ（０≦ｙ≦２ａｔ％、０≦Ｘ≦１０ａ
ｔ％）系合金溶湯を急冷凝固させて得られることを特徴
とするＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金。 - 【請求項２】 Ｔｉ（５０±ｙａｔ％）−Ｎｉ（５０−
ｙ−ｘ）−Ｃｕｘ（０≦ｙ≦２ａｔ％、０≦ｘ≦１０ａ
ｔ％）系合金溶湯を回転ロールにより急冷凝固させるに
あたりそのロール回転速度（冷却速度）を１ｍ／ｓｅｃ
（１×１０２゜Ｃ／ｓｅｃ）〜２０ｍ／ｓｅｃ（１×１
０４℃／ｓｅｃ）とすることを特徴とするＴｉ−Ｎｉ−
Ｃｕ系機能性合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27170291A JP3338464B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27170291A JP3338464B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693358A true JPH0693358A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3338464B2 JP3338464B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=17503658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27170291A Expired - Fee Related JP3338464B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系機能性合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338464B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-17 JP JP27170291A patent/JP3338464B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3338464B2 (ja) | 2002-10-28 |
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