JPS59150069A - 形状記憶合金製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金に０．０５〜１０重
量％以下のＳｉ、Ｍｎ、　　Ｏｒ、１Ｍｏ、　　Ｗ、　
　■、Ｎｂ、Ｏｕ、Ｏｏ、Ｚｒ、ＴａＳｎ、　Ｂｅ、　
Ｏｅ、　Ａｔおよび鉄を１種または２種以上含有せしめ
た合金を、記憶させるべき所定の形状に拘束した状態あ
るいは拘束しない状態で溶体化処理した後急冷処理を施
し、次に記憶させるべき所定の形状に拘束した状態で時
効処理を施すことにより高温相＝低温相の変態とくに高
温相→低温相の変態ヒステリシスか小さく且つ二方向性
を有する形状記憶合金を得ることを特徴とする形状記憶
合金の製造方法に関するものである。

高温で０６０を型の体心立方構造を有し熱弾性型のマル
テンサイト変態を生ずる合金はけとんと形状記憶効果を
示すことか知られており、これまでにＴＩ　　Ｍ’糸金
合金はじめ０ｕ−Ｚｎ　　Ａｔ、　Ｏｕ　−Ａｔ−Ｎｉ
、０ｕ−Ｚｎ　−Ａｕ、　Ｃ！ｕ−Ｚｎ−Ｇａ、　０ｕ
−Ｚｎ−６ｎ、　０ｕ−Ｚｎ　−Ｓｎ、　０ｕ−Ｓｎ、
Ａｕ　−Ｃｄ　、　Ａｇ　−Ｃｄ等の合金か見い出され
ている。

一般に形状記憶合金は単結晶でないと形状記憶効果を示
さないことか知られているか、Ｔｉ−Ｎｉ系合金は例外
であり、多結晶体で形状記憶効果を有しており、極めて
実用的であり前記合金の中では最も広範囲な検討か成さ
れているものである。

形状記憶効果は低温でマルテンサイト状態にある材料を
変形後加熱するとその材料か変形前の元の形に戻るもの
であり、こうした効果を生ずる温度は通常合金の逆変態
開始温度（Ａｓ点）、逆変態終了温度（Ａｆ点〕マルテ
ンサイト変態開始温度（ＭＳ点）およびマルテンサイト
変態終了温度（Ｍｆ点）によって決定され、Ａｓ点にお
いて形状記憶効果が開始されＡｔ点で終了するものであ
る。

この形状記憶効果を生ずる際の回復力は５０〜６０ｋｇ
　／　禦Ｎに及ぶものであり、この回復力を種々の応用
品へ利用する検討かなされている。

その応用の代表例に第１図に示すような形状記憶効果を
可逆的に繰り返し生じさせることを利用したアクチュエ
ーターかある。

このアクチュエーターはパイアスカとじての通常のコイ
ルバネ（バイアスバネ）と形状記憶合金コイルバネとか
組み合わされたものであり、低温においては形状記憶合
金かバイアスバネよりも降伏応力の小さなマルテンサイ
ト相の状態であるためにバイアスバネの方か強く、形状
記憶合金を層形するように動作し、逆に高温においては
形状記憶合金がバイアスバネよりも降伏応力の大きなβ
相の状態となり形状記憶合金かバイアスバネを変−形す
るように動作する。この場合、高温相、低温相の変態ヒ
ステリシスが小さい程また二方向性を有している程小さ
な温度範囲においてアクチュエーターとしての動作か容
易に得られる。

しかし、従来のＴｉ−Ｎｉ系合金においては一方向性の
形状記憶効果しか得られず、また高温相＝低温相の変態
とくに高温相→低温相の変態ヒステリシスが約３０Ｃ１
４度と大きく、このため低温相、高温相を可逆的に得て
アクチュエーターを動作させる。温度範囲か大きくなら
ざるを得す、動作温度範囲が限定されることおよび形状
記憶合金と組み合わせるバイアスバネも寸法の大きな強
度の高いものか必要となる欠点があった。

本発明者はこうした欠点を改善するために、合金を記憶
させるべき所定の形状に拘束した状態でマトリックス中
に微細な析出物を分散させ高温相→低温相変態の際のマ
ルテンサイトの生成方位を限定することにより二方向性
を得ると同時に中間相を生成させ変態ヒステリシスを減
少させることを検討した。

下のＳｌ、Ｍｎ、　、Ｏｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　　ｖ、　
Ｎｂ、　Ｏｕ、　Ｃｏ、　Ｚｒ。

Ｔａ、　Ｓｎ、　Ｂｅ、　Ｏ，ｅ、　Ａｔおよび鉄を１
種または２種以上含有せしめた合金を７００Ｃ〜１１０
０　Ｕ、の温度範囲において記憶させるべき所定の形状
に拘束した状態あるいは拘束しない状態で溶体化処理し
た後急冷処理を施し、次に２００Ｃ〜７００Ｃの温度範
囲において記憶させるべき所定の形状に拘束した状態で
時効処理を施したところ有益な効果をもたらす事を発見
したものである。

次に本発明における添加元素の含有量の範１囲および溶
体化処理・時効処理温度範囲の限定理由について述べる
。

本発明における添加元素はいずれもＴｉあるいはＮ１に
対して高温での固溶度は大きいが低温では小さいもので
あり、従って高温での溶体化処理および次の時効処理を
施すことにより、Ｔｉ化合物、Ｎｉ化合物あるいは添加
元素間の金桃間化合物を形成するものである。

しかし、１０重量％を越えると熱間加工性および冷間加
工性が顕著に劣化し、加工が極めて困難と分に析出させ
ることができないために、二方向性および小ヒステリシ
スが得られなくなる。尚、形状記憶特性、熱間および冷
間加工性等の兼ね合い次に溶体化処理７２！度について
は、７００［以下においては十分な固溶度が得られず、
また１ｌｏｏ　０以上においては酸化によるＴ１元素の
滅失が問題となる。

以上の観点から７００Ｃ〜工１ｏｏｔｒの温度範囲に限
定した。尚、この場合、合金を記憶させるべき所定の形
状に拘束しても拘束しなくても同様な効果が認められる
。

また、時効処理温度については２００Ｃ未満においては
十分な析出が起らず、また７ｏｏｃを越えると形状記憶
特性（回復率、回復力）が劣化し、また中間相の生成か
困難となり高温相→低温相（中間相）の際の小ヒステリ
シスが得られなくなる。以上の観点から２００Ｃ〜７０
０Ｃの温度範囲に限定した。尚この場合、合金に所定の
形状を記憶させる点から、合金を所定の形状に拘束する
必要がある。

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１表に示すような種々の合金をアルゴン中にてアーク
溶解した後１０００　Ｃにて２時間真空焼鈍を行なって
均一化処理を施し、その後Ｂ　ＯＣ１−９０００にて熱
間圧延を行ない０６筋厚さの板とした。

この板を７００Ｃ〜１１００Ｃの範囲の神々の温度にて
３時間溶体化処理を行なった後水冷した。表中試料扁１
〜＆１６は本発明合金である。

次に第２図に示すように内径４０φのステンレスバイブ
の内面にサンプルをＮｉ線にて巻きつけ拘束し２０００
〜７００Ｃ（７）範囲の種々の温度にて１０時間時効処
理を施した後者サンプルの二方向性のに！および示差走
査熱量計（ＤＳＯ）を用いた変態点の測定による高温相
→低温相（中間孔）の変態ヒステリシスを確認した。

その結果を従来のＴｉ−Ｎｉ糸金合金比較して第１表に
示す。

尚、二方向性の程度は第３図に示すようにサンプルが加
熱時に拘束形状となり冷却時に自発的に直呻形状になろ
うとする変化の度合より判定した。

第１表より本発明合金か二方向性に唆れていることおよ
び高温相→低温相（中間相）の変態ヒステリシスか極め
て小さいことか明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は形状記憶合金を用いたアクチュエーターを示す
。図中１は通常のコイルバネを、２は形状記憶合金コイ
ルバネを示す。 第２図はサンプルの拘束状態を示す。図中１は内径４０
φのステンレスパイプを、２は形状記憶合金を、３はサ
ンプルを拘束するために巻きつけたＮｉ線を示す。 第３図（ａ）はサンプルの拘束形状を示し、（ｂ）およ
び（、）は、冷却時に自発的に直沖形状となる状態を示
したものである。 席　　ｌ　　図 第２図 第　３　図 ↓ （Ｃ） 事件の表示 昭和５８で１′、」旨’１：））ｊｉ第　２３３２１　
　；、１発　１すｊ　　の　名　わ・　　ノど状記憶合
金＃造方法ｒ由１巨をする者 補正命令の日付　　　　昭和５８年５月３１日（発送日
）補正の月数 手続補正書（自発） １１７＋１ｌ１５’Ｅ％　７．さ９，１’４’、ｉ許庁
Ｊρ１゛Ｉ゛毀 ・Ｉ￥ｆ’ｌの表示 昭　和５８ｆ１１ｉ１ｊ１．′１）・、１１１倉−２３
３１］　　　ぢ発１１ＪＩ　ノ’ｌ＋　４１’　　形状
記憶合金の製造方法ｒ山１［−をする者 １ｉｆ’ｌとの１ν則　　　１１１１１′１　　出　１
９〔１八　　　二１１１・１１　　　　東車都千代Ｉｌ
１区丸の内塾１’　ｌＩ］　Ｋｉ２　’＝：明細誉の特
許晶ぶのｆＩｉｌ］囲 補正の内容 ｈＦｊＡ細書の特許請求の範囲を次のように補正する０ ［１，Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金に０．０５−１０重量
％のＳｌＭｎ、　Ｏｒ、　Ｂａａ、ｗ、　ｖ、Ｎｂ、　
Ｏｕ、　Ｏｏ、Ｚｒ、　Ｔａ、　ＳｎＢθ、Ｏｅ、Ａｔ
および鉄を１種または２種以上含有゛せしめた形状記憶
合金を５００℃〜ｚｌｏｏｏＯの濡ｉ範囲において記憶
させるべき所定の形状に拘束した状態あるいは拘束しな
い状態で溶体化処理した後急冷処理を施し、次に２００
℃〜７００°Ｃの温度範囲において記憶させるべき所定
の形状に拘束した状態で時効処理を施すことを特徴とＴ
る形状記憶合金の製造方法。」 ｚ　同第１頁第１５行の 「以下」を削除する。 ３　同第２頁第１０行〜第１１行の 「Ｑｕ−Ｚｎ−５ｎＪを「ｏｕ−２２１−Ｓ、ｉＪと補
正する。 ４　同第４頁第９行〜第１０行の［゛動作させる。温度
範囲が〜」を「動作させる温度勅、囲か〜」と補正する
。 ５、　同第５頁第１行〜第２行の「以下」を削除する０ ６、　同第５頁第４行の １７００℃〜１１００ｃＯ」を「５００℃〜１１００℃
」と補正する。 ７、　同第６頁第８行の「７００宅以下□」を「５００
°Ｏ未満」と補正する。 ａ　同第６頁第１１行の 「７００°Ｃ〜１１０００ｃの温度範囲に限定した。」
を１ｆｏｏｏｏ〜１ｌｏｏ’ｏの温度範囲に限定したか
、好ましくは７００も９１００℃の温度範囲である。」
と補正する。 ９、　同第７頁第８行の 「７００°’０−１１００宅」を「５００℃〜１１００
°Ｃ」と補正する０　　　　　　　　　〈側周 １α　同第８頁第１表を次表と差し喬える。 ＩＬ　　明細書第１頁２行目発明の名称を「形状記憶合
金の製造方法」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金に０．０５〜１０重量％
   のＳｉ、Ｍｎ、、　Ｏｒ、　Ｍｏ、Ｗ、　Ｖ、　Ｎｂ、
   　Ｏｕ、　Ｏｏ、Ｚｒ、　Ｔａｓ　５ｎ−ｉＢθ、Ｏｅ
   、Ａｔおよび鉄を１種または２種以上含有せしめた形状
   記憶合金を７ｏＯＣ〜１１００　Ｕの温度範囲において
   記憶させるべき所定の形状に拘束した状態あるいは拘束
   しない状態で溶体化処理した後急冷処理を施し、次に２
   ００−’７００’Ｃの温度範囲において記憶させるべき
   所定の形状に拘束した状態で時効処理を施すことを特徴
   とする形状記憶合金の製造方法。