JPH108168A - 加工性の改善されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金 - Google Patents
加工性の改善されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金Info
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- JPH108168A JPH108168A JP16261596A JP16261596A JPH108168A JP H108168 A JPH108168 A JP H108168A JP 16261596 A JP16261596 A JP 16261596A JP 16261596 A JP16261596 A JP 16261596A JP H108168 A JPH108168 A JP H108168A
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- memory alloy
- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の逆変態開始温度
Ａｓ点を高くした形状記憶合金であるＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ
（Ｈｆ）三元系合金において、加工性を改善したものを
提供する。 【解決手段】 Ｎｉ：４５〜５０原子％、ＺｒおよびＨ
ｆの１種または２種：９〜１６原子％、Ｂ：３原子％以
下およびＴｉ：残部からなる四元系形状記憶合金。 １
００℃以上のＡｓ点を確保し、高い圧下率の熱間加工が
可能である。
Ａｓ点を高くした形状記憶合金であるＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ
（Ｈｆ）三元系合金において、加工性を改善したものを
提供する。 【解決手段】 Ｎｉ：４５〜５０原子％、ＺｒおよびＨ
ｆの１種または２種：９〜１６原子％、Ｂ：３原子％以
下およびＴｉ：残部からなる四元系形状記憶合金。 １
００℃以上のＡｓ点を確保し、高い圧下率の熱間加工が
可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系形状
記憶合金の逆変態開始温度（Ａｓ点）を１００℃以上に
高めたものにおいて、加工性の改善された合金に関す
る。
記憶合金の逆変態開始温度（Ａｓ点）を１００℃以上に
高めたものにおいて、加工性の改善された合金に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶合金の逆変態すなわちＭ（マル
テンサイト）相からＡ（オーステナイト）相への変態
は、合金を加熱してその温度を低温側から高温側へ高め
て行くときに生じ、この逆変態（Ａ変態）が開始する温
度をＡｓ点、終了する温度をＡｆ点と呼んでいる。 Ａ
ｓ点およびＡｆ点は、変態（Ｍ変態）の開始および終了
の温度であるＭｓ点およびＭｆ点とともに、形状記憶合
金の挙動を特徴づける物性値として重要である。
テンサイト）相からＡ（オーステナイト）相への変態
は、合金を加熱してその温度を低温側から高温側へ高め
て行くときに生じ、この逆変態（Ａ変態）が開始する温
度をＡｓ点、終了する温度をＡｆ点と呼んでいる。 Ａ
ｓ点およびＡｆ点は、変態（Ｍ変態）の開始および終了
の温度であるＭｓ点およびＭｆ点とともに、形状記憶合
金の挙動を特徴づける物性値として重要である。
【０００３】よく知られているように、形状記憶合金の
特徴は超弾性と形状記憶効果であるが、これまで行なわ
れて来た形状記憶合金の応用は主として超弾性を利用す
るものであって、形状記憶効果を利用した用途は、あま
り開発されていない。 形状記憶効果の利用とは、合金
をＭｆ点以下の温度で変形しておき、これをＡｆ点以上
の温度に加熱して変形前の形状に戻してやり、そのとき
の変位量や回復力を利用することである。
特徴は超弾性と形状記憶効果であるが、これまで行なわ
れて来た形状記憶合金の応用は主として超弾性を利用す
るものであって、形状記憶効果を利用した用途は、あま
り開発されていない。 形状記憶効果の利用とは、合金
をＭｆ点以下の温度で変形しておき、これをＡｆ点以上
の温度に加熱して変形前の形状に戻してやり、そのとき
の変位量や回復力を利用することである。
【０００４】Ｎｉ−Ｔｉ二元系形状記憶合金は、Ａｆ点
が高くても６０℃程度と、低い温度領域にある。 形状
記憶効果の利用例として火災のときに作動する機器類を
考えたとき、日常起り得るような１００℃以下の温度で
は作動せず、異常な、つまりより高い温度ではじめて作
動することが望まれるから、使用する形状記憶合金の逆
変態が、既知の二元系合金のそれより高温で生じる材料
が要求される。
が高くても６０℃程度と、低い温度領域にある。 形状
記憶効果の利用例として火災のときに作動する機器類を
考えたとき、日常起り得るような１００℃以下の温度で
は作動せず、異常な、つまりより高い温度ではじめて作
動することが望まれるから、使用する形状記憶合金の逆
変態が、既知の二元系合金のそれより高温で生じる材料
が要求される。
【０００５】この要求にこたえてＮｉ−Ｔｉ系形状記憶
合金のＡｓ点を高める努力がなされ、これまでに、Ｐ
ｄ，ＺｒまたはＨｆを適量添加した三元系合金が有用で
あることがわかっている。 しかし、Ｐｄは高価な金属
であるから、形状記憶効果を利用するバネのようにある
程度の大きさをもつ部品の材料として使用することに
は、困難がある。 第三成分がＺｒまたはＨｆならばコ
スト的に実現可能であるが、残念なことに、これら第三
成分ＭをＡｓ点が１００℃を超える程度まで、具体的に
は１０原子％またはそれ以上添加すると、Ｎｉ−Ｔｉ−
Ｍ系三元合金の加工性が著しく低下してしまい、所望の
形状の合金素材を得ることが困難になる。いうまでもな
く、形状記憶合金からたとえばコイルバネをつくろうと
すれば、まず合金の線材を用意する必要がある。
合金のＡｓ点を高める努力がなされ、これまでに、Ｐ
ｄ，ＺｒまたはＨｆを適量添加した三元系合金が有用で
あることがわかっている。 しかし、Ｐｄは高価な金属
であるから、形状記憶効果を利用するバネのようにある
程度の大きさをもつ部品の材料として使用することに
は、困難がある。 第三成分がＺｒまたはＨｆならばコ
スト的に実現可能であるが、残念なことに、これら第三
成分ＭをＡｓ点が１００℃を超える程度まで、具体的に
は１０原子％またはそれ以上添加すると、Ｎｉ−Ｔｉ−
Ｍ系三元合金の加工性が著しく低下してしまい、所望の
形状の合金素材を得ることが困難になる。いうまでもな
く、形状記憶合金からたとえばコイルバネをつくろうと
すれば、まず合金の線材を用意する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｎｉ
−Ｔｉ−Ｍ（ＭはＺｒまたはＨｆ）系三元形状記憶合金
において、所望の合金素材を得るに足りる加工性をそな
えたものを提供すること、またそれによって、コイルバ
ネ、板バネなど所望の形状をもち、温度が上昇して一定
値を超えたとき形状が変化する形状記憶合金の作動素子
を製作可能にすることにある。
−Ｔｉ−Ｍ（ＭはＺｒまたはＨｆ）系三元形状記憶合金
において、所望の合金素材を得るに足りる加工性をそな
えたものを提供すること、またそれによって、コイルバ
ネ、板バネなど所望の形状をもち、温度が上昇して一定
値を超えたとき形状が変化する形状記憶合金の作動素子
を製作可能にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の、加工性の改善
されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金は、Ｎ
ｉ：４５〜５０原子％、ＺｒおよびＨｆの１種または２
種（２種の場合は合計量）：９〜１６原子％、Ｂ：３原
子％以下およびＴｉ：残部からなる合金組成を有し、逆
変態開始温度（Ａｓ点）が１００℃以上のものである。
されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金は、Ｎ
ｉ：４５〜５０原子％、ＺｒおよびＨｆの１種または２
種（２種の場合は合計量）：９〜１６原子％、Ｂ：３原
子％以下およびＴｉ：残部からなる合金組成を有し、逆
変態開始温度（Ａｓ点）が１００℃以上のものである。
【０００８】本発明には、上記の形状記憶合金から製作
した、バネ形状を有する作動素子が含まれる。
した、バネ形状を有する作動素子が含まれる。
【０００９】
【作用】本発明において、形状記憶合金の合金組成を上
記のように定めた理由は、つぎのとおりである。
記のように定めた理由は、つぎのとおりである。
【００１０】Ｎｉ：４５〜５０原子％ Ｎｉ−Ｔｉ系合金において形状記憶効果を確保するため
には、Ｎｉ量が最低４５原子％あることが必要である。
第三成分であるＺｒまたはＨｆは、周期律表で同じ族
にあるＴｉを置き換える形で添加することが、金属組織
の安定性の面から好ましく、その観点からＮｉ量の上限
は５０原子％となる。 また、Ｎｉ量が５０原子％を超
えると、ＺｒまたはＨｆの添加によるＡｓ点上昇の効果
が急激に小さくなる。
には、Ｎｉ量が最低４５原子％あることが必要である。
第三成分であるＺｒまたはＨｆは、周期律表で同じ族
にあるＴｉを置き換える形で添加することが、金属組織
の安定性の面から好ましく、その観点からＮｉ量の上限
は５０原子％となる。 また、Ｎｉ量が５０原子％を超
えると、ＺｒまたはＨｆの添加によるＡｓ点上昇の効果
が急激に小さくなる。
【００１１】ＺｒまたはＨｆ：９〜１６原子％ これら元素の添加によりＡｓ点を１００℃以上に高める
ためには、少なくとも９原子％の添加が必要である。
一方、１６％を超える大量の添加は、合金を極端に脆く
して、本発明の目的とする加工性の改善を妨げる。
ためには、少なくとも９原子％の添加が必要である。
一方、１６％を超える大量の添加は、合金を極端に脆く
して、本発明の目的とする加工性の改善を妨げる。
【００１２】Ｂ：３原子％以下 Ｎｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系三元形状記憶合金に適量の
Ｂを添加することにより、加工性が向上する。 この効
果は、０．１原子％程度の少量から認められ、０．５な
いし１．０原子％程度で十分得られる。 １％を超える
領域では添加効果が次第に飽和する。 ３原子％を超え
る添加は逆変態温度上昇の効果を減殺し、Ａｓ点が１０
０℃を超える合金を与えるという目的に沿わなくなる。
Ｂを添加することにより、加工性が向上する。 この効
果は、０．１原子％程度の少量から認められ、０．５な
いし１．０原子％程度で十分得られる。 １％を超える
領域では添加効果が次第に飽和する。 ３原子％を超え
る添加は逆変態温度上昇の効果を減殺し、Ａｓ点が１０
０℃を超える合金を与えるという目的に沿わなくなる。
【００１３】
【実施例】以下の実施例および比較例において、形状記
憶合金の溶製は真空誘導炉で行ない、直径２０mm×長さ
５０mmの円柱状のインゴットに鋳造した。 各サンプル
を７５０℃に１時間加熱する形状記憶処理を行なって、
ＤＳＣ法によりＭｓ点、Ｍｆ点、Ａｓ点およびＡｆ点を
測定した。 加工性は、加熱温度１０００℃で圧下率１
０％の熱間プレス鍛造を行ない、これを再加熱して鍛造
することを４回繰り返したのち、最後に圧下率４０％の
プレス鍛造を行なって、ワレの有無をしらべることによ
り評価した。
憶合金の溶製は真空誘導炉で行ない、直径２０mm×長さ
５０mmの円柱状のインゴットに鋳造した。 各サンプル
を７５０℃に１時間加熱する形状記憶処理を行なって、
ＤＳＣ法によりＭｓ点、Ｍｆ点、Ａｓ点およびＡｆ点を
測定した。 加工性は、加熱温度１０００℃で圧下率１
０％の熱間プレス鍛造を行ない、これを再加熱して鍛造
することを４回繰り返したのち、最後に圧下率４０％の
プレス鍛造を行なって、ワレの有無をしらべることによ
り評価した。
【００１４】〔比較例〕表１に示す合金組成（原子％）
のＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ三元系合金を溶製した。上記した形
状記憶処理ののち、変態開始および終了の温度（℃）を
測定した。その値を、加工性試験の結果とともに、表１
にあわせて示す。 表１に見るとおり、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｚ
ｒ系合金は熱間プレス鍛造において、すべて割れが生じ
た。
のＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ三元系合金を溶製した。上記した形
状記憶処理ののち、変態開始および終了の温度（℃）を
測定した。その値を、加工性試験の結果とともに、表１
にあわせて示す。 表１に見るとおり、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｚ
ｒ系合金は熱間プレス鍛造において、すべて割れが生じ
た。
【００１５】 表１ No． 合金組成（原子％） 変態開始・終了温度（℃） 鍛造 Ｎｉ Ｔｉ Ｚｒ Ｍｓ Ｍｆ Ａｓ Ａｆ 割れ １ 48.5 40.5 11.0 107 86 146 168 発生 ２ 49.0 40.0 11.0 115 83 150 177 発生 ３ 49.5 39.5 11.0 94 36 109 159 発生 ４ 49.0 41.0 10.0 133 57 116 193 発生 ５ 49.0 37.0 14.0 175 119 189 219 発生 〔実施例〕表２に示す合金組成のＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈ
ｆ）−Ｂ四元系合金を溶製し、上記のように鋳造、形状
記憶処理した。 各変態開始および終了の温度と加工性
とを、合金組成とあわせて表２に示す。
ｆ）−Ｂ四元系合金を溶製し、上記のように鋳造、形状
記憶処理した。 各変態開始および終了の温度と加工性
とを、合金組成とあわせて表２に示す。
【００１６】 表２ No. 合金組成（原子％） 変態開始・終了温度（℃） 鍛造 Ｎｉ Ｔｉ Ｚｒ/Ｈｆ Ｂ Ｍｓ Ｍｆ Ａｓ Ａｆ 割れ １ 48.9 40.0 Ｚｒ 11.0 0.1 105 80 148 169 なし ２ 48.5 40.0 Ｚｒ 11.0 0.5 100 55 104 173 なし ３ 49.0 39.5 Ｚｒ 11.0 0.5 109 90 144 170 なし ４ 48.5 39.5 Ｚｒ 11.0 1.0 129 115 162 185 なし ５ 48.0 39.0 Ｈｆ 11.0 2.0 133 122 166 190 なし ６ 48.5 39.5 Ｈｆ 4.0 1.0 118 109 151 173 なし Ｚｒ 8.0 ７ 49.0 36.0 Ｚｒ 11.5 3.5 90 85 95 143 なし 表２に見るように、Ｎｉ−Ｔｉ−ＺｒにＢを添加した本
発明の合金は、熱間プレス鍛造において割れの発生は皆
無であり、加工性は良好である。 熱間鍛造に続いて熱
間で線材圧延したのち冷間伸線して、直径１mmの線材と
することもできた。
発明の合金は、熱間プレス鍛造において割れの発生は皆
無であり、加工性は良好である。 熱間鍛造に続いて熱
間で線材圧延したのち冷間伸線して、直径１mmの線材と
することもできた。
【００１７】
【発明の効果】本発明に従うＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）
−Ｂ四元系形状記憶合金により、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の逆
変態開始温度Ａｓ点を１００℃以上に高め、かつ加工性
を改善することができた。
−Ｂ四元系形状記憶合金により、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の逆
変態開始温度Ａｓ点を１００℃以上に高め、かつ加工性
を改善することができた。
【００１８】これにより、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金を
その形状記憶効果を利用する用途に向けることが容易に
なった。 すなわち、本発明の形状記憶合金は、日常生
活では通常起らないような温度の上昇により作動するよ
う設計した各種の機器に使用する、作動素子の材料とし
て有用である。
その形状記憶効果を利用する用途に向けることが容易に
なった。 すなわち、本発明の形状記憶合金は、日常生
活では通常起らないような温度の上昇により作動するよ
う設計した各種の機器に使用する、作動素子の材料とし
て有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎｉ：４５〜５０原子％、ＺｒおよびＨ
ｆの１種または２種（２種の場合は合計量）：９〜１６
原子％、Ｂ：３原子％以下およびＴｉ：残部からなる合
金組成を有し、逆変態開始温度（Ａｓ点）が１００℃以
上である、加工性の改善されたＴｉ−Ｎｉ−Ｚｒ（Ｈ
ｆ）系形状記憶合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16261596A JPH108168A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 加工性の改善されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16261596A JPH108168A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 加工性の改善されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108168A true JPH108168A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=15757975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16261596A Pending JPH108168A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 加工性の改善されたＮｉ−Ｔｉ−Ｚｒ（Ｈｆ）系形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH108168A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108180A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | University Of Tsukuba | 高温形状記憶合金、アクチュエータおよび発動機 |
| US8007604B2 (en) | 2006-03-17 | 2011-08-30 | University Of Tsukuba | Titanium-tantalum base shape memory alloys, actuator and engine |
| JP2013510955A (ja) * | 2009-11-17 | 2013-03-28 | クック メディカル テクノロジーズ エルエルシー | ニッケル−チタン−希土類元素合金および合金の処理方法 |
| US20220065233A1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-03-03 | Smarter Alloys Inc. | Shape memory actuator and method of making same |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP16261596A patent/JPH108168A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8007604B2 (en) | 2006-03-17 | 2011-08-30 | University Of Tsukuba | Titanium-tantalum base shape memory alloys, actuator and engine |
| WO2007108180A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | University Of Tsukuba | 高温形状記憶合金、アクチュエータおよび発動機 |
| JP4910156B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2012-04-04 | 国立大学法人 筑波大学 | 高温形状記憶合金、アクチュエータおよび発動機 |
| JP2013510955A (ja) * | 2009-11-17 | 2013-03-28 | クック メディカル テクノロジーズ エルエルシー | ニッケル−チタン−希土類元素合金および合金の処理方法 |
| JP2017014623A (ja) * | 2009-11-17 | 2017-01-19 | クック・メディカル・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＣｏｏｋ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｌｃ | ニッケル−チタン−希土類元素合金および合金の処理方法 |
| US20220065233A1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-03-03 | Smarter Alloys Inc. | Shape memory actuator and method of making same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040830 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060829 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070417 |