JPH10237572A - High strength anelasticity titanium-nickel series alloy and its production - Google Patents

High strength anelasticity titanium-nickel series alloy and its production

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JPH10237572A
JPH10237572A JP4034097A JP4034097A JPH10237572A JP H10237572 A JPH10237572 A JP H10237572A JP 4034097 A JP4034097 A JP 4034097A JP 4034097 A JP4034097 A JP 4034097A JP H10237572 A JPH10237572 A JP H10237572A
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JP
Japan
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alloy
stress
tensile
tensile strength
heat treatment
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JP4034097A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuji Ueno
修司 上埜
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To impart excellent pseudoelasticity in the vicinity of room temps. to an alloy by annealing an Ti-Ni series alloy showing thermoelastic type martensitic transformation, thereafter subjecting it to cold working to form into a high tensile strength alloy having a specified value or above and furthermore executing heat treatment recovering working strain therein. SOLUTION: As for the compsn. of the alloy, limitation is not particularly put, but, a Ti-Ni alloy showing thermoelastic type martensitic transformation in a state of being annealed at >=700 deg.C such as Ti 30 to 50 at%-Ni, Ti 48 to 53 at%-Ni, Ti 49.5 to 51.5 at%-Ni or the like is preferably used. This alloy is annealed in a temp. range in which it is not perfectly recrystallizad and is thereafter treated so as to obtain >=8% fracture elongation. Next, suitable cold working is executed to regulates its tensile strength to >=170kg/mm<2> and is thereafter subjected to heat treatment at 200 to 400 deg.C to recover working strain therein. In this way, even in the case 80kg/mm<2> tensile strength is applied, residual strain after stress relieving can substantially be regulated to zero.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、室温近傍で優れた
擬弾性特性を有するTi−Ni系合金及びその製造方法
に関するものであり、特に、高応力が付与された場合で
も優れた擬弾性特性を有する高強度擬弾性Ti−Ni系
合金及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Ti-Ni-based alloy having excellent pseudoelastic properties near room temperature and a method for producing the same, and more particularly, to an excellent pseudoelastic property even when a high stress is applied. And a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱弾性型マルテンサイト変態を示すTi
−Ni系合金は、形状記憶特性とともに超弾性特性を有
する超弾性合金としても広く知られている。超弾性特性
とは、応力負荷を行うと、見かけ上数%〜10%の塑性
変形を起こすが、応力除去と同時に完全にもとの形状に
戻る性質のことである。一般に、Ti−Ni系超弾性合
金の製造においては、特公平2−51976号公報に開
示されているごとく、Ti−Ni系合金を加工率20%
以上の冷間加工によりすべり変形の起きにくい加工組織
とした後、250℃以上の温度で再結晶させないで加熱
処理する方法が広く用いられている。現在までに、多く
のTi−Ni系合金において超弾性特性を有するものが
報告されている。そして近年では、その超弾性特性を利
用して、Ti−Ni系合金はつり糸や携帯電話用のアン
テナ等に広く用いられている。
2. Description of the Related Art Ti showing thermoelastic martensitic transformation
-Ni-based alloys are widely known as superelastic alloys having superelastic properties as well as shape memory properties. The superelastic property is a property in which, when a stress is applied, plastic deformation of apparently several% to 10% is caused, but at the same time as the stress is removed, the shape completely returns to the original shape. In general, in the production of a Ti-Ni-based superelastic alloy, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-51976, a Ti-Ni-based alloy is processed at a processing rate of 20%.
A method of performing a heat treatment without causing recrystallization at a temperature of 250 ° C. or higher after a working structure in which slip deformation is unlikely to occur by the above cold working is widely used. To date, many Ti-Ni alloys have been reported to have superelastic properties. In recent years, by utilizing its superelastic properties, Ti-Ni-based alloys have been widely used for hanging strings, antennas for mobile phones, and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者がTi−Ni系合金の超弾性合金の力学特性を検討し
たところ、種々の加工熱処理方法により作製された超弾
性合金は、いずれも応力負荷量を増加させるにしたが
い、応力除去後に残留歪みが残ることが判明した。特
に、80kg/mm2 以上の引張応力を負荷した場合に
は、応力除去後に残留歪みが顕著になることが判明し、
高応力が負荷される環境下において使用する場合に問題
となっていた。したがって、高応力が負荷される環境下
においても、応力除去後に歪みを残さない合金の開発や
その製造方法の開発が望まれていた。本発明は、引張強
度が170kg/mm2 以上と高強度で、かつ80kg
/mm2 以上の引張強度を負荷した場合においても、応
力除去後に残留歪みが実質的に0である高強度擬弾性T
i−Ni系合金及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。
However, the inventors of the present invention have studied the mechanical properties of a superelastic Ti-Ni alloy and found that all of the superelastic alloys produced by various thermomechanical treatment methods have been subjected to stress loading. It was found that as the amount was increased, residual strain remained after stress relief. In particular, when a tensile stress of 80 kg / mm 2 or more was applied, it was found that the residual strain became significant after the stress was removed,
This has been a problem when used in an environment where high stress is applied. Therefore, there has been a demand for the development of an alloy that does not leave strain after the stress is removed even under an environment where a high stress is applied, and the development of a manufacturing method thereof. The present invention has a high tensile strength of 170 kg / mm 2 or more and a tensile strength of 80 kg / mm 2 or more.
/ Mm 2 or more, a high-strength pseudoelastic T having a residual strain of substantially 0 after the stress is removed.
An object of the present invention is to provide an i-Ni-based alloy and a method for producing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題を解決するために鋭意検討の結果、熱弾性型マルテ
ンサイト変態を示すTi−Ni系合金に適切な加工熱処
理を加えることにより、新しいタイプの擬弾性特性を有
する高強度Ti−Ni系合金を見出し、本発明に到達し
た。すなわち、第1の発明は、170kg/mm2 以上
の引張強度を有し、かつ80kg/mm2 以上の引張応
力を負荷した場合においても、応力除去後に残留歪みが
実質的に0であることを特徴とする高強度擬弾性Ti−
Ni系合金を要旨とするものである。また、第2の発明
は、熱弾性型マルテンサイト変態を示すTi−Ni系合
金を焼鈍処理した後、冷間加工を加えて170kg/m
2 以上の引張強度を有する合金とし、さらに、その合
金を200〜400℃の温度で熱処理することを特徴と
する上記の高強度擬弾性Ti−Ni系合金の製造方法を
要旨とするものである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by applying an appropriate working heat treatment to a Ti—Ni alloy showing thermoelastic martensitic transformation. The present inventors have found a new type of high-strength Ti-Ni alloy having pseudoelastic properties, and have reached the present invention. That is, the first invention has a tensile strength of 170 kg / mm 2 or more, and even when a tensile stress of 80 kg / mm 2 or more is applied, the residual strain is substantially zero after the stress is removed. High strength pseudoelastic Ti-
The gist is a Ni-based alloy. In the second invention, a Ti—Ni-based alloy exhibiting a thermoelastic martensitic transformation is subjected to an annealing treatment, and then subjected to cold working to 170 kg / m 2.
An alloy having a tensile strength of at least m 2 and a method for producing a high-strength pseudoelastic Ti-Ni-based alloy as described above, further comprising heat-treating the alloy at a temperature of 200 to 400 ° C. is there.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のTi−Ni系合金は、170kg/mm2 以上
の引張強度を有することが必要であり、さらに、180
kg/mm2 以上の引張強度を有することが好ましく、
185kg/mm2 以上の引張強度を有することがより
好ましい。本発明においては、合金の引張強度が170
kg/mm2 以上である場合に初めて、80kg/mm
2 以上の引張応力を負荷した場合においても、応力除去
後に残留歪みが実質的に0であるものが得られる。な
お、本発明において、残留歪みが実質的に0とは、残留
歪みが0.02%以下であることをいう。残留歪みは、
引張試験機を用いて、長さ5〜40cmのTi−Ni系
合金材料に歪み速度10-3〜10-6/秒において室温8
0kg/mm2 以上の引張応力を与えた後、応力除去後
の残留長さを計測することにより、次式で求められる。 {(残留長さ)/(試験長さ)}×100=(残留歪
み)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The Ti—Ni-based alloy of the present invention needs to have a tensile strength of 170 kg / mm 2 or more.
It preferably has a tensile strength of at least kg / mm 2 ,
More preferably, it has a tensile strength of 185 kg / mm 2 or more. In the present invention, the tensile strength of the alloy is 170
80 kg / mm 2 for the first time
Even when two or more tensile stresses are applied, a resin having a residual strain of substantially zero after the stress is removed is obtained. In the present invention, the term “residual strain is substantially 0” means that the residual strain is 0.02% or less. The residual strain is
Using a tensile tester, a Ti—Ni-based alloy material having a length of 5 to 40 cm was subjected to a room temperature of 8 at a strain rate of 10 −3 to 10 −6 / sec.
After applying a tensile stress of 0 kg / mm 2 or more, the residual length after the removal of the stress is measured to obtain the following formula. {(Residual length) / (test length)} × 100 = (residual strain)

【0006】合金の引張強度が170kg/mm2 未満
の場合には、80kg/mm2 の引張応力を負荷した場
合において、応力除去後に残留歪みを示す、擬弾性特性
の劣る材料になる。なお、本発明のTi−Ni系合金に
おける引張強度とは、通常の引張試験で得られる破断強
度(破断応力)のことであり、本発明のTi−Ni系合
金においては、破断伸びが7〜13%の範囲であること
が好ましい。また、本発明のTi−Ni系合金は、明確
なマルテンサイトへの変態応力(ほぼ一定の変態応力
値)を示さず、いわゆる超弾性特性は有していない。
When the tensile strength of the alloy is less than 170 kg / mm 2 , when a tensile stress of 80 kg / mm 2 is applied, the alloy exhibits inferior elasticity and exhibits residual strain after the stress is removed. In addition, the tensile strength in the Ti-Ni-based alloy of the present invention refers to the breaking strength (rupture stress) obtained in a normal tensile test, and in the Ti-Ni-based alloy of the present invention, the elongation at break is 7 to 10. It is preferably in the range of 13%. Further, the Ti—Ni-based alloy of the present invention does not show a clear transformation stress to martensite (substantially constant transformation stress value) and does not have a so-called superelastic property.

【0007】本発明のTi−Ni系合金は、前記したよ
うに、80kg/mm2 以上の引張応力を負荷した場合
においても、応力除去後に残留歪みが実質的に0である
ことが必要である。さらに、高応力が負荷される環境下
での使用を考えると、100kg/mm以上の引張応
力を負荷した場合においても、応力除去後に残留歪みが
実質的に0である優れた擬弾性特性を有することが望ま
しい。また、本発明のTi−Ni系合金は、残留歪みが
実質的に0である、最高の負荷応力を負荷した際の伸
び、すなわち、応力除去後に回復する伸び(擬弾性伸
び)が5〜7%を示すものであり、比較的大きな擬弾性
変形にも耐えることができる。
As described above, the Ti—Ni-based alloy of the present invention needs to have a residual strain of substantially 0 after the stress is removed even when a tensile stress of 80 kg / mm 2 or more is applied. . Further, considering use in an environment where a high stress is applied, even when a tensile stress of 100 kg / mm 2 or more is applied, the excellent pseudoelastic property in which the residual strain is substantially zero after the stress is removed is obtained. It is desirable to have. Further, the Ti—Ni-based alloy of the present invention has an elongation at the time of applying the highest applied stress, that is, a residual strain of substantially 0, that is, an elongation that recovers after the stress is removed (pseudoelastic elongation) is 5 to 7. %, And can withstand relatively large pseudoelastic deformation.

【0008】本発明の合金としては、Ti−Ni系合金
であることが必要であり、700℃以上の温度で十分に
焼鈍(熱処理)された状態で熱弾性型マルテンサイト変
態を示すTi−Ni系合金であることが好ましい。そし
て、本発明に用いられる合金の組成としては、特に限定
されるものではないが、Ti−48〜53at%Ni合
金又はこれにFe、Co、Mn、Cr、V、Zr、Al
の群から選ばれる1種又は2種以上の元素を合計で5a
t%以下含有する合金や、Ti−30〜50at%Ni
−0〜20at%Cu合金又はこれにFe、Co、M
n、Cr、V、Zr、Alの群から選ばれる1種又は2
種以上の元素を合計で5at%以下含有する合金である
ことが好ましく、Ti−49.5〜51.5at%Ni
合金又はこれにFe、Co、Mn、Cr、V、Zr、A
lの群から選ばれる1種又は2種以上の元素を合計で2
at%以下含有する合金や、Ti−35〜50at%N
i−0〜15at%Cu合金又はこれにFe、Co、M
n、Cr、V、Zr、Alの群から選ばれる1種又は2
種以上の元素を合計で2at%以下含有する合金を用い
ることがさらに好ましい。
[0008] The alloy of the present invention must be a Ti-Ni-based alloy, and exhibits a thermoelastic martensitic transformation when sufficiently annealed (heat treated) at a temperature of 700 ° C or higher. It is preferably a system alloy. The composition of the alloy used in the present invention is not particularly limited, but may be a Ti-48 to 53 at% Ni alloy or Fe, Co, Mn, Cr, V, Zr, Al
5a in total from one or more elements selected from the group
alloy containing at most t% or less, Ti-30 to 50 at% Ni
−0 to 20 at% Cu alloy or Fe, Co, M
one or two selected from the group consisting of n, Cr, V, Zr, and Al
It is preferable that the alloy contains 5 at% or less in total of at least one kind of element, and Ti-49.5 to 51.5 at% Ni
Alloy or Fe, Co, Mn, Cr, V, Zr, A
1 or two or more elements selected from the group
at% or less, Ti-35 to 50 at% N
i-0 to 15 at% Cu alloy or Fe, Co, M
one or two selected from the group consisting of n, Cr, V, Zr, and Al
It is more preferable to use an alloy containing 2 at% or less in total of at least one kind of element.

【0009】次に、本発明の高強度擬弾性Ti−Ni系
合金の製造方法について説明する。本発明のTi−Ni
系合金を得るためには、まず、前記の熱弾性型マルテン
サイト変態を示すTi−Ni系合金を焼鈍処理すること
が必要である。そして、焼鈍処理した後、適切な冷間加
工及び熱処理を加えることにより製造される。本発明に
おける焼鈍処理は、最終の冷間加工工程が行えるよう
に、Ti−Ni系合金の加工歪みやその他の歪みの一部
を除去するためのもので、焼鈍後に8%以上の破断伸び
を示すように焼鈍処理することが好ましい。また、焼鈍
温度及び保持時間は、合金の形状やそれまでの加工履歴
により適宜選択すればよい。例えば、冷間加工が30%
程度のTi−Ni系合金に対しては、600〜650℃
で15分間焼鈍すれば十分である。ここで、本発明のT
i−Ni系合金を製造するためには、完全に再結晶させ
ない範囲において焼鈍処理を行うことが望ましい。ここ
で、完全に再結晶させない範囲とは、焼鈍後に引張試験
を行った場合に30%以下の破断伸びを示す材料特性が
得られる場合である。なお、焼鈍前のTi−Ni系合金
を得る方法としては、高周波真空誘導溶解やアーク溶解
などにより鋳塊を作製した後、その鋳塊を熱間加工や冷
間加工、中間焼鈍、切削加工などを繰り返し行って最終
仕上げ前の形状にする方法や、回転液中紡糸法に代表さ
れる溶融状態から急冷凝固させる方法により作製した
後、冷間加工を行って最終仕上げ前の形状にする方法な
ど、様々な方法を用いることができる。
Next, a method for producing the high-strength pseudoelastic Ti-Ni alloy of the present invention will be described. Ti-Ni of the present invention
In order to obtain a system alloy, first, it is necessary to perform an annealing treatment on the Ti-Ni system alloy exhibiting the thermoelastic martensitic transformation. And after an annealing process, it is manufactured by adding appropriate cold working and heat treatment. The annealing treatment in the present invention is for removing a part of the processing strain and other distortion of the Ti—Ni-based alloy so that the final cold working step can be performed. As shown, it is preferable to perform an annealing treatment. The annealing temperature and the holding time may be appropriately selected depending on the shape of the alloy and the processing history up to that time. For example, cold working is 30%
600-650 ° C for Ti-Ni alloy
For 15 minutes is sufficient. Here, T of the present invention
In order to produce an i-Ni-based alloy, it is desirable to perform an annealing treatment within a range that does not completely recrystallize. Here, the range that does not completely recrystallize is a case where a material property showing a breaking elongation of 30% or less is obtained when a tensile test is performed after annealing. In addition, as a method of obtaining a Ti-Ni-based alloy before annealing, after producing an ingot by high-frequency vacuum induction melting or arc melting, the ingot is subjected to hot working, cold working, intermediate annealing, cutting, or the like. To a shape before final finishing, or a method of rapidly solidifying from a molten state typified by spinning in liquid spinning, and then performing cold working to obtain a shape before final finishing, etc. , Various methods can be used.

【0010】また、本発明においては、焼鈍処理後に冷
間加工を加えて170kg/mm2以上の引張強度を有
する合金とすることが必要である。また、100kg/
mm2 以上の引張応力を負荷した場合においても、応力
除去後に残留歪みが実質的に0であるという優れた擬弾
性特性を有する高強度合金を得るためには、冷間加工に
より180kg/mm2 以上の引張強度を有する合金と
することが好ましく、さらには、185kg/mm2
上の引張強度を有する合金とすることが好ましい。ここ
で、本発明の合金を製造する際の冷間加工工程におい
て、170kg/mm2 以上の引張強度を得るために
は、減面率が30%以上であることが好ましいが、75
%以上の高減面率では材料中に強度欠陥(引張強度が1
50kg/mm2 より低い部分)が発生するようになる
ため好ましくない。なお、冷間加工の方法としては、通
常の金属材料の加工法である圧延、伸線など種々の方法
を用いることができる。
Further, in the present invention, it is necessary to perform cold working after the annealing treatment to obtain an alloy having a tensile strength of 170 kg / mm 2 or more. In addition, 100kg /
Even when a tensile stress of not less than 2 mm 2 is applied, in order to obtain a high-strength alloy having excellent pseudoelastic properties in which the residual strain is substantially 0 after the stress is removed, it is necessary to perform cold working at 180 kg / mm 2. An alloy having the above tensile strength is preferable, and an alloy having a tensile strength of 185 kg / mm 2 or more is more preferable. Here, in order to obtain a tensile strength of 170 kg / mm 2 or more in the cold working step when producing the alloy of the present invention, the area reduction rate is preferably 30% or more,
% Or more, the material has a strength defect (with a tensile strength of 1%).
(A portion lower than 50 kg / mm 2 ) is not preferable. In addition, as a method of the cold working, various methods such as rolling and drawing, which are ordinary methods for processing a metal material, can be used.

【0011】さらに、本発明の合金を製造するために
は、冷間加工後に200〜400℃の温度で熱処理を行
うことが必要であり、特に、200〜300℃の温度で
熱処理を行うことが好ましい。本発明においては、冷間
加工後、200〜400℃の温度で熱処理することによ
り、明確なマルテンサイトへの変態応力が観察されない
範囲において、加工歪みを回復させることが必要であ
る。熱処理後の材料特性として、合金の引張強度が17
0kg/mm2 以上であることが必要であり、7〜13
%の破断伸びを示すことが好ましい。なお、熱処理時間
は合金の最終形状により、適宜選択すればよい。例え
ば、直径が1mm以下の細線の場合には、200〜40
0℃において、1〜10000分間の熱処理を行えばよ
い。ここで、熱処理温度が400℃を越えると、歪みの
回復が短時間に生じるため、本発明の優れた擬弾性特性
を有する高強度Ti−Ni系合金が得られ難くなる。ま
た、熱処理温度が200℃未満の場合には、非常に長時
間の熱処理を行っても歪みが回復せず、7%以上の破断
伸びを示す合金が得られなくなる。本発明の熱処理方法
としては、大気、真空、不活性ガス中などの雰囲気の中
で種々の加熱方法を用いて行うことができ、また、塩浴
等の液体熱媒からの熱伝導や加熱された固体からの熱伝
導を利用した加熱方法を用いることもできる。
Further, in order to produce the alloy of the present invention, it is necessary to perform a heat treatment at a temperature of 200 to 400 ° C. after cold working, and in particular, it is necessary to perform a heat treatment at a temperature of 200 to 300 ° C. preferable. In the present invention, it is necessary to recover the working strain by performing a heat treatment at a temperature of 200 to 400 ° C. after the cold working in a range where no clear transformation stress to martensite is observed. As a material property after the heat treatment, the tensile strength of the alloy is 17
0 kg / mm 2 or more;
%. Note that the heat treatment time may be appropriately selected depending on the final shape of the alloy. For example, in the case of a thin wire having a diameter of 1 mm or less, 200 to 40
The heat treatment may be performed at 0 ° C. for 1 to 10,000 minutes. Here, if the heat treatment temperature exceeds 400 ° C., since the recovery of strain occurs in a short time, it is difficult to obtain a high-strength Ti—Ni-based alloy having excellent pseudoelastic properties of the present invention. On the other hand, if the heat treatment temperature is lower than 200 ° C., the strain does not recover even after a very long heat treatment, and an alloy having a breaking elongation of 7% or more cannot be obtained. The heat treatment method of the present invention can be performed using various heating methods in an atmosphere such as air, vacuum, or an inert gas, and heat conduction or heating from a liquid heating medium such as a salt bath. A heating method utilizing heat conduction from a solid that has been used can also be used.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。 実施例1〜4 表1に示す組成を有する各合金を合計3kgになるよう
に秤量し、黒鉛ルツボを用いて高周波真空溶解炉(周波
数3kHz、真空度1×10-4Torr)により溶解
し、鋳鉄製鋳型(内径50mm)に鋳造した。溶解に際
しては温度が1450℃を越えないように制御した。次
に、得られた鋳塊を旋盤により外削した後、熱間鍛造に
より直径20mmの丸棒とし、再び外削した後、溝ロー
ルを用いた熱間圧延により直径6mmの線材とし、さら
に、これを冷間伸線により直径1mmの線材とした。
The present invention will be described below in detail with reference to examples and comparative examples. Examples 1 to 4 Each alloy having the composition shown in Table 1 was weighed to a total of 3 kg, and melted in a high-frequency vacuum melting furnace (frequency: 3 kHz, degree of vacuum: 1 × 10 −4 Torr) using a graphite crucible. It was cast in a cast iron mold (inner diameter 50 mm). During dissolution, the temperature was controlled so as not to exceed 1450 ° C. Next, after the obtained ingot was externally cut by a lathe, it was made into a round bar having a diameter of 20 mm by hot forging, and after external cutting again, a wire having a diameter of 6 mm was obtained by hot rolling using a groove roll. This was made into a wire having a diameter of 1 mm by cold drawing.

【0013】この線材に対して、650℃で15分間焼
鈍処理を行い、直径1mmの焼鈍材を作製した。なお、
この線材は熱弾性型マルテンサイト変態を示した。次
に、各焼鈍材を用い、冷間伸線加工により減面率51%
の加工を加え、直径0.7mmの伸線材を得た。なお、
冷間伸線ではダイス間の減面率が9〜11%になるよう
に行った。さらに、得られた伸線材を用いて240℃で
600分間の熱処理を行って熱処理材を得た。このよう
にして得られた焼鈍材(1mm径)、冷間伸線材(0.
7mm径)及び熱処理材(0.7mm径)に対して引張
試験を行い、得られた機械特性を表1に示す。ここで、
引張試験は試験長20cm、引張速度5mm/minの
条件で引張試験機(インストロン社製)により室温23
℃で行った。
The wire was annealed at 650 ° C. for 15 minutes to produce an annealed material having a diameter of 1 mm. In addition,
This wire showed thermoelastic martensitic transformation. Next, using each annealed material, the area reduction rate was 51% by cold drawing.
Was obtained to obtain a drawn wire having a diameter of 0.7 mm. In addition,
The cold drawing was performed such that the area reduction between dies was 9 to 11%. Further, a heat treatment was performed at 240 ° C. for 600 minutes using the obtained drawn wire to obtain a heat-treated material. The thus obtained annealed material (1 mm diameter), cold drawn material (0.
A tensile test was performed on the heat-treated material (diameter 7 mm) and the heat-treated material (diameter 0.7 mm), and the obtained mechanical properties are shown in Table 1. here,
The tensile test was performed at room temperature 23 with a tensile tester (manufactured by Instron) under the conditions of a test length of 20 cm and a tensile speed of 5 mm / min.
C. was performed.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】また、表1中の各熱処理材(0.7mm
径)については、試験長20cmの合金に対して、引張
試験機により引張応力を50〜150kg/mm2 の範
囲で負荷し、応力除去後の残留歪みを計測することによ
り、残留歪みが実質的に0である最高の負荷応力を求め
た。その結果を表2に示す。なお、最高の負荷応力を負
荷した際の伸び、すなわち、応力除去後に回復する伸び
も擬弾性伸びとして表2に示している。
Further, each heat-treated material (0.7 mm
With respect to the diameter), the tensile stress was applied to an alloy having a test length of 20 cm by a tensile tester in the range of 50 to 150 kg / mm 2 , and the residual strain after the stress was removed was measured. Was determined to be the highest applied stress. Table 2 shows the results. Table 2 also shows the elongation when the highest applied stress is applied, that is, the elongation recovered after the stress is removed, as pseudoelastic elongation.

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】表1及び表2から明らかなように、本発明
のTi−Ni系合金(実施例1〜4の熱処理材)は、い
ずれも180kg/mm2 以上の引張強度を有し、かつ
100kg/mm2 以上の引張応力を負荷した場合にお
いても、応力除去後に残留歪みが実質的に0である優れ
た擬弾性特性を有することが分かる。また、観察される
擬弾性伸びも6%以上を有する優れたものである。な
お、本発明のTi−Ni系合金の引張試験より得られる
応力−伸び曲線には、図1に示すごとく、明確なマルテ
ンサイトへの変態応力(ほぼ一定の変態応力値)は観察
されず、超弾性特性は有していないことが確認された。
As is clear from Tables 1 and 2, the Ti—Ni-based alloys of the present invention (heat-treated materials of Examples 1 to 4) all have a tensile strength of 180 kg / mm 2 or more, and It can be seen that even when a tensile stress of / mm 2 or more is applied, the resin has excellent pseudoelastic properties in which the residual strain is substantially zero after the stress is removed. Also, the observed pseudoelastic elongation is excellent, having 6% or more. In the stress-elongation curve obtained from the tensile test of the Ti—Ni-based alloy of the present invention, as shown in FIG. 1, no clear transformation stress to martensite (almost constant transformation stress value) was observed. It was confirmed that it did not have superelastic properties.

【0018】実施例5〜8 最終熱処理工程における条件を300℃、30分とした
以外は、実施例1〜4と同様の方法にて各熱処理材を作
製した。そして、焼鈍材(1mm径)、冷間伸線材
(0.7mm径)及び熱処理材(0.7mm径)の引張
試験を実施例1と同様に行った。その結果を表3に示
す。また、各熱処理材(0.7mm径)について、試験
長20cmの合金に対して、引張試験機により引張応力
を50〜150kg/mm2 の範囲で負荷し、応力除去
後の残留歪みを計測することにより、残留歪みが実質的
に0である最高の負荷応力及び擬弾性伸びを求めた。そ
の結果を表4に示す。
Examples 5-8 Each heat-treated material was produced in the same manner as in Examples 1-4, except that the conditions in the final heat treatment step were 300 ° C. and 30 minutes. Then, a tensile test was performed on the annealed material (1 mm diameter), the cold drawn wire (0.7 mm diameter), and the heat-treated material (0.7 mm diameter) in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results. Further, for each heat-treated material (0.7 mm diameter), a tensile stress is applied to an alloy having a test length of 20 cm in a range of 50 to 150 kg / mm 2 by a tensile tester, and the residual strain after the stress is removed is measured. Thereby, the highest applied stress and pseudoelastic elongation at which the residual strain was substantially 0 were obtained. Table 4 shows the results.

【0019】[0019]

【表3】 [Table 3]

【0020】[0020]

【表4】 [Table 4]

【0021】表3及び表4から明らかなように、本発明
のTi−Ni系合金(実施例5〜8の熱処理材)は、い
ずれも180kg/mm2 以上の引張強度を有し、かつ
100kg/mm2 以上の引張応力を負荷した場合にお
いても、応力除去後に残留歪みが実質的に0である優れ
た擬弾性特性を有することが分かる。また、観察される
擬弾性伸びも6%以上を示す優れたものである。なお、
本発明の合金の引張試験より得られる応力−伸び曲線に
は、図1に示すごとく、明確なマルテンサイトへの変態
応力(ほぼ一定の変態応力値)は観察されず、超弾性特
性は有していないことが確認された。
As is clear from Tables 3 and 4, each of the Ti—Ni-based alloys (heat-treated materials of Examples 5 to 8) of the present invention has a tensile strength of 180 kg / mm 2 or more and 100 kg / mm 2. It can be seen that even when a tensile stress of / mm 2 or more is applied, the resin has excellent pseudoelastic properties in which the residual strain is substantially zero after the stress is removed. Also, the observed pseudoelastic elongation is excellent, showing 6% or more. In addition,
As shown in FIG. 1, no clear transformation stress to martensite (almost constant transformation stress value) was observed in the stress-elongation curve obtained from the tensile test of the alloy of the present invention, and the alloy had superelastic properties. Not confirmed.

【0022】比較例1〜4 冷間伸線工程における減面率を27.75%とした以外
は、実施例1〜4と同様の方法にて各熱処理材を作製し
た。そして、焼鈍材(1mm径)、冷間伸線材(0.8
5mm径)及び熱処理材(0.85mm径)の引張試験
を行った。その結果を表5に示す。また、各熱処理材
(0.85mm径)については、引張試験機により引張
応力を80kg/mm2 負荷し、応力除去後の残留歪み
を計測した。その結果を表6に示す。
Comparative Examples 1-4 Each heat-treated material was produced in the same manner as in Examples 1-4, except that the area reduction in the cold drawing step was 27.75%. And annealed material (1 mm diameter), cold drawn wire (0.8 mm
(5 mm diameter) and a heat-treated material (0.85 mm diameter) were subjected to a tensile test. Table 5 shows the results. For each heat-treated material (0.85 mm diameter), a tensile stress of 80 kg / mm 2 was applied by a tensile tester, and the residual strain after the stress was removed was measured. Table 6 shows the results.

【0023】[0023]

【表5】 [Table 5]

【0024】[0024]

【表6】 [Table 6]

【0025】表5及び表6に示されているように、比較
例1〜4の伸線材の引張強度はいずれも170kg/m
2 未満であり、そのため、熱処理材の引張強度がいず
れも170kg/mm2 未満と弱いものであり、また、
80kg/mm2 の負荷応力を除去した後も、残留歪み
を生じる特性の悪いものであった。
As shown in Tables 5 and 6, the tensile strengths of the drawn materials of Comparative Examples 1 to 4 were all 170 kg / m.
m 2 , and therefore, the tensile strength of each of the heat-treated materials is as weak as less than 170 kg / mm 2 ,
Even after the removal of the applied stress of 80 kg / mm 2, the characteristics of causing the residual strain were poor.

【0026】比較例5〜8 最終熱処理工程における条件を450℃、60分とした
以外は、実施例1〜4と同様の方法にて各熱処理材を作
製した。そして、焼鈍材(1mm径)、冷間伸線材
(0.7mm径)及び熱処理材(0.7mm径)の引張
試験を行った。その結果を表7に示す。また、熱処理材
(0.7mm径)については、引張試験機により引張応
力を80kg/mm2 負荷し、応力除去後の残留歪みを
計測した。その結果を表8に示す。
Comparative Examples 5 to 8 Each heat-treated material was produced in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the conditions in the final heat treatment step were 450 ° C. and 60 minutes. Then, a tensile test was performed on the annealed material (1 mm diameter), the cold drawn wire (0.7 mm diameter), and the heat-treated material (0.7 mm diameter). Table 7 shows the results. For the heat-treated material (0.7 mm diameter), a tensile stress of 80 kg / mm 2 was applied by a tensile tester, and the residual strain after the stress was removed was measured. Table 8 shows the results.

【0027】[0027]

【表7】 [Table 7]

【0028】[0028]

【表8】 [Table 8]

【0029】表7及び表8に示されているように、比較
例5〜8の熱処理は熱処理温度が高いため、熱処理材の
引張強度がいずれも170kg/mm2 未満と弱いもの
である。また、80kg/mm2 の負荷応力を除去した
後も、残留歪みを生じる特性の悪いものである。なお、
比較例5〜8については、引張試験より得られる応力−
伸び曲線上に明確なマルテンサイトへの変態応力(ほぼ
一定の変態応力値)が観察され、超弾性特性を有するも
のであった。
As shown in Tables 7 and 8, since the heat treatments of Comparative Examples 5 to 8 have high heat treatment temperatures, the tensile strengths of the heat-treated materials are all low, less than 170 kg / mm 2 . In addition, even after removing the applied stress of 80 kg / mm 2 , it has poor characteristics of causing residual strain. In addition,
For Comparative Examples 5 to 8, the stress obtained from the tensile test was −
A clear transformation stress to martensite (almost constant transformation stress value) was observed on the elongation curve, and the material had superelastic properties.

【0030】比較例9〜12 最終熱処理工程における条件を150℃、6000分と
した以外は、実施例1〜4と同様の方法にて表1に示す
各合金から熱処理材を作製した。そして、焼鈍材(1m
m径)、冷間伸線材(0.7mm径)及び熱処理材
(0.7mm径)の引張試験を行った。その結果を表9
に示す。
Comparative Examples 9 to 12 Heat-treated materials were prepared from the alloys shown in Table 1 in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the conditions in the final heat treatment step were 150 ° C. and 6000 minutes. And annealed material (1m
m diameter), a cold drawn wire (0.7 mm diameter) and a heat-treated material (0.7 mm diameter) were subjected to a tensile test. Table 9 shows the results.
Shown in

【0031】[0031]

【表9】 [Table 9]

【0032】表9に示されているように、比較例9〜1
2の合金は、熱処理温度が低いため、非常に長時間の熱
処理を行っても熱処理材の破断伸びは4%未満と低く、
たとえ負荷応力80kg/mm2 において擬弾性を示し
たとしても、擬弾性伸びが2.5%程度であり、変形量
が小さいため実用性の低いものであった。
As shown in Table 9, Comparative Examples 9-1
Since the alloy No. 2 has a low heat treatment temperature, the elongation at break of the heat-treated material is as low as less than 4% even after a very long heat treatment.
Even if pseudo-elasticity was exhibited at a load stress of 80 kg / mm 2 , the pseudo-elastic elongation was about 2.5%, and the amount of deformation was small, so that the practicability was low.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のTi−Ni系合金は、170k
g/mm2 以上の引張強度を有する高強度材料であり、
かつ80kg/mm2 以上の引張応力を負荷した場合に
おいても、応力除去後に残留歪みが実質的に0である優
れた擬弾性特性を有している。そのため、高負荷応力に
曝される環境で使用される擬弾性合金として、つり糸や
携帯電話用アンテナなどに広く用いることが可能であ
る。また、応力に強い素材としてメガネフレームなどに
も利用することが可能であり、工業的価値の高いもので
ある。また、本発明の製造方法によれば、優れた擬弾性
特性を有する高強度合金を容易に製造することが可能と
なる。
The Ti-Ni alloy of the present invention has a
g / mm 2 or higher tensile strength material,
Also, even when a tensile stress of 80 kg / mm 2 or more is applied, it has excellent pseudoelastic properties in which the residual strain is substantially zero after the stress is removed. Therefore, as a pseudoelastic alloy used in an environment exposed to a high load stress, it can be widely used for a hanging string, a mobile phone antenna, and the like. Further, it can be used as a material resistant to stress in eyeglass frames and the like, and has high industrial value. Further, according to the production method of the present invention, a high-strength alloy having excellent pseudoelastic properties can be easily produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高強度擬弾性Ti−Ni系合金の応力
−伸び曲線の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a stress-elongation curve of a high-strength pseudoelastic Ti—Ni-based alloy of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 630 C22F 1/00 630Z 673 673 675 675 686 686A 691 691A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C22F 1/00 630 C22F 1/00 630Z 673 673 675 675 686 686 686A 691 691A

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 170kg/mm2 以上の引張強度を有
し、かつ80kg/mm2 以上の引張応力を負荷した場
合においても、応力除去後に残留歪みが実質的に0であ
ることを特徴とする高強度擬弾性Ti−Ni系合金。
1. Even when a tensile strength of 170 kg / mm 2 or more is applied and a tensile stress of 80 kg / mm 2 or more is applied, the residual strain is substantially zero after the stress is removed. High strength pseudoelastic Ti-Ni alloy.
【請求項2】 熱弾性型マルテンサイト変態を示すTi
−Ni系合金を焼鈍処理した後、冷間加工を加えて17
0kg/mm2 以上の引張強度を有する合金とし、さら
に、その合金を200〜400℃の温度で熱処理するこ
とを特徴とする請求項1記載の高強度擬弾性Ti−Ni
系合金の製造方法。
2. Ti showing thermoelastic martensitic transformation
After annealing the Ni-based alloy, cold working
And alloys with 0 kg / mm 2 or more tensile strength, further, high strength pseudoelastic Ti-Ni according to claim 1, wherein the heat treating the alloy at a temperature of 200 to 400 ° C.
Production method of base alloy.
JP4034097A 1997-02-25 1997-02-25 High strength anelasticity titanium-nickel series alloy and its production Pending JPH10237572A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114908265A (en) * 2022-06-02 2022-08-16 西安斯塔克材料科技有限公司 Preparation method of TiNiAlV quaternary alloy filament
CN114908265B (en) * 2022-06-02 2023-10-27 西安斯塔克材料科技有限公司 Preparation method of TiNiAlV quaternary alloy filament

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