JPH09104936A - 形状記憶合金材料 - Google Patents
形状記憶合金材料Info
- Publication number
- JPH09104936A JPH09104936A JP21154596A JP21154596A JPH09104936A JP H09104936 A JPH09104936 A JP H09104936A JP 21154596 A JP21154596 A JP 21154596A JP 21154596 A JP21154596 A JP 21154596A JP H09104936 A JPH09104936 A JP H09104936A
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- Japan
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- shape memory
- transformation point
- memory alloy
- alloy material
- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変態点（Ａｆ）が３０℃以下の形状記憶合金
材料を提供する。 【構成】 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，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくともＣｏを含む
１種または２種以上の合計で５．０重量％以下である形
状記憶合金材料。
材料を提供する。 【構成】 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，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくともＣｏを含む
１種または２種以上の合計で５．０重量％以下である形
状記憶合金材料。
Description
【０００１】
【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に関
するものである。
設備、医療器材などに利用される形状記憶合金材料に関
するものである。
【０００２】
【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。
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。
【０００３】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。
−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。
【０００４】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８６３２４
５号）。
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８６３２４
５号）。
【０００５】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３０
０〜５００℃の中温度で熱処理する方法がとられてい
る。例えば、Ｎｉ−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
係を示すと図１のとおりである。
たせるためには、通常の場合、冷間加工した材料を３０
０〜５００℃の中温度で熱処理する方法がとられてい
る。例えば、Ｎｉ−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
係を示すと図１のとおりである。
【０００６】図１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。
重量％以上では変態点（Ａｆ）は一定値となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１に示したように、
Ｎｉ−Ｔｉ合金の変態点（Ａｆ）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。
Ｎｉ−Ｔｉ合金の変態点（Ａｆ）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。
【０００８】この発明は、上述した従来の課題に着目し
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。
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。
【０００９】
【課題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／Ｔ
ｉが重量比で１．２０以上１．３０以下であり、ＸがＦ
ｅ，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくともＣｏを含む
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。
合金材料は、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，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくともＣｏを含む
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。
【００１０】この発明による形状記憶合金材料は上記の
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。
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。
【００１１】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−ｘＴｉＣｕｘ（日本国特許第９５９３４８
号）、ＴｉＮｉｘＭ１−ｘ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ）（日本国
特許第８６３２４５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。
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−ｘＴｉＣｕｘ（日本国特許第９５９３４８
号）、ＴｉＮｉｘＭ１−ｘ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ）（日本国
特許第８６３２４５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。
【００１２】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５．０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，Ｃ
ｏ，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
５．０重量％以下とした。
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５．０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，Ｃ
ｏ，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
５．０重量％以下とした。
【００１３】そして、上記の形状記憶合金材料を製造す
るに際し、７００℃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、９００℃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。
るに際し、７００℃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、９００℃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。
【００１４】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（Ａ
ｆ）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。
材料は、工業的製造性に優れており、しかも変態点（Ａ
ｆ）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。
【００１５】
【実施例】表１に示す組成の合金（試料Ｎｏ．１〜４の
合金は本発明の合金組成を満足し、試料Ｎｏ．１１の合
金はＮｉ／Ｔｉが低すぎ、試料Ｎｏ．１２の合金はＮｉ
／Ｔｉが高すぎ、試料Ｎｏ．１３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９０
０℃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１．２ｍ
ｍ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．３，４は除
く。）を施したのち、６５０℃×３０分の焼なまし処理
を施し、その後再び伸線を行って（ただし、試料Ｎｏ．
１１，１２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、５
００℃×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．１１，１２を除く。）。これらの結果を
同じく表１に示す。
合金は本発明の合金組成を満足し、試料Ｎｏ．１１の合
金はＮｉ／Ｔｉが低すぎ、試料Ｎｏ．１２の合金はＮｉ
／Ｔｉが高すぎ、試料Ｎｏ．１３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９０
０℃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１．２ｍ
ｍ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．３，４は除
く。）を施したのち、６５０℃×３０分の焼なまし処理
を施し、その後再び伸線を行って（ただし、試料Ｎｏ．
１１，１２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、５
００℃×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．１１，１２を除く。）。これらの結果を
同じく表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】なお、表１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。
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。
【００１８】表１に示すように、本発明の合金組成を満
足する試料Ｎｏ．１〜４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．１，２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Ｎｏ．３，４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る。
足する試料Ｎｏ．１〜４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．１，２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Ｎｏ．３，４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る。
【００１９】これに対して、Ｎｉ／Ｔｉが低いＮｏ．１
１では熱間加工性が低下し、Ｎｉ／Ｔｉが高いＮｏ．１
２においても熱間加工性が低下し、Ｘ元素を含まないＮ
ｏ．１３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。
１では熱間加工性が低下し、Ｎｉ／Ｔｉが高いＮｏ．１
２においても熱間加工性が低下し、Ｘ元素を含まないＮ
ｏ．１３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。
【００２０】
【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，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくと
もＣｏを含む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（Ａｆ）を例えば３
０℃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非常に優れた効果
がもたらされる。
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，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくと
もＣｏを含む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（Ａｆ）を例えば３
０℃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非常に優れた効果
がもたらされる。
【図１】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 (1)
- 【請求項１】 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，Ｃｒ，ＭｎおよびＣｏのうち少なくともＣｏを含
む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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21154596A JPH09104936A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 形状記憶合金材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21154596A JPH09104936A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 形状記憶合金材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61011066A Division 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09104936A true JPH09104936A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=16607608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21154596A Pending JPH09104936A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 形状記憶合金材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09104936A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP21154596A patent/JPH09104936A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
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