JPS5967332A - 形状記憶合金の溶製法 - Google Patents
形状記憶合金の溶製法Info
- Publication number
- JPS5967332A JPS5967332A JP17673782A JP17673782A JPS5967332A JP S5967332 A JPS5967332 A JP S5967332A JP 17673782 A JP17673782 A JP 17673782A JP 17673782 A JP17673782 A JP 17673782A JP S5967332 A JPS5967332 A JP S5967332A
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- Japan
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- alloy
- melting
- furnace
- cao
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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。
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、チタン−ニッケル系形状記憶合金の溶製法に
関する。
関する。
最近、形状記憶金属の７種として、チタンとニッケルと
から成る合金が注目されている。従来、このようなチタ
ンを含有する合金は、チタンが融点が高く、且つ、活性
であるために、特殊な溶解技術によって製造されていた
。すなわち、真空下スポンジチタンを圧縮成形した電極
と、他の合金成分が装入された水冷銅鋳型との間に電圧
を印加してアークを発生させて電極を溶解することによ
って所望の合金を得ている。
から成る合金が注目されている。従来、このようなチタ
ンを含有する合金は、チタンが融点が高く、且つ、活性
であるために、特殊な溶解技術によって製造されていた
。すなわち、真空下スポンジチタンを圧縮成形した電極
と、他の合金成分が装入された水冷銅鋳型との間に電圧
を印加してアークを発生させて電極を溶解することによ
って所望の合金を得ている。
このようなアーク溶解法は、電力を多量に消費するため
に経済的に不利である。しかも、チタン−ニッケル系合
金の場合においては、チタンの比重が’１．！； ０で
あるのにニッケルの比重がと、９０であり、比重差が大
きく凝固温度範囲が広いために、λ段階の溶解操作が必
要となる。すなわち、／段階の溶解によっては、合金成
分を全体的に均一に溶解させることはできず、偏析を生
じさせたり鋳型の底部に未溶解の部分を残存させたりす
るので、これを防止するために、第１段階の溶解操作後
の溶解品を上下を逆にして再度溶解操作に供しなければ
ならない。このように、本発明が対象とするようなチタ
ン−ニッケル系形状合金をアーク溶解法によって製造す
るには、煩雑な操作を要し、月つ、経済的にも一層不利
である。更に、形状記憶合金は、後に所定の形に加工す
ることを必要とするので、任意の大きさのインゴットと
して製造されることが重要である。しかしながら、アー
ク溶解法は、インゴットを任意の形状に製造することは
本質的に不可能である。
に経済的に不利である。しかも、チタン−ニッケル系合
金の場合においては、チタンの比重が’１．！； ０で
あるのにニッケルの比重がと、９０であり、比重差が大
きく凝固温度範囲が広いために、λ段階の溶解操作が必
要となる。すなわち、／段階の溶解によっては、合金成
分を全体的に均一に溶解させることはできず、偏析を生
じさせたり鋳型の底部に未溶解の部分を残存させたりす
るので、これを防止するために、第１段階の溶解操作後
の溶解品を上下を逆にして再度溶解操作に供しなければ
ならない。このように、本発明が対象とするようなチタ
ン−ニッケル系形状合金をアーク溶解法によって製造す
るには、煩雑な操作を要し、月つ、経済的にも一層不利
である。更に、形状記憶合金は、後に所定の形に加工す
ることを必要とするので、任意の大きさのインゴットと
して製造されることが重要である。しかしながら、アー
ク溶解法は、インゴットを任意の形状に製造することは
本質的に不可能である。
上記のごとき欠点をなくすためには、高周波炉などを使
用して合金原料を全体的に溶解して所望の組成を得る方
法が考えられる。しかしながら、そのような溶解法は、
前述のチタンの活性に起因して炉材料による合金の汚染
等が生じるために、形状記憶合金のごとき合金組成の厳
密な調整が必要とされる合金の製造には不適当であると
考えられていた。例えば、溶解炉の材料として従来より
使用されているマグネシア質やグラファイト質の耐火材
料を用いてチタン合金を溶製する場合には、次のごとき
式で表わされるような耐火材料の解離に原因するものと
解される幾つかの問題が認められている。
用して合金原料を全体的に溶解して所望の組成を得る方
法が考えられる。しかしながら、そのような溶解法は、
前述のチタンの活性に起因して炉材料による合金の汚染
等が生じるために、形状記憶合金のごとき合金組成の厳
密な調整が必要とされる合金の製造には不適当であると
考えられていた。例えば、溶解炉の材料として従来より
使用されているマグネシア質やグラファイト質の耐火材
料を用いてチタン合金を溶製する場合には、次のごとき
式で表わされるような耐火材料の解離に原因するものと
解される幾つかの問題が認められている。
Ｍｙｏ （炉材）→ｖｙ（ガス）十旦（溶湯中）・・・
・ （１）Ｃ（炉材）→Ｃ（溶湯中）
・・・・・ （２）すなわち、上記のごとき耐火材
料を使用して溶製されたチタン−ニッケル系合金は所望
の形状記憶性を発揮しない場合があるが、これは、上記
（１）式に従って生じた溶存酸素が合金の凝固に際して
全屈酸化物を生成したり、（２）式に従って生成した炭
素とチタンの間でカー・マイトが生成されること等によ
り、所望の合金組成が得られないためと解される。更に
、」二記のごとき耐火材料は、溶解操作の進行に従って
損耗が著しいことも認められている。
・ （１）Ｃ（炉材）→Ｃ（溶湯中）
・・・・・ （２）すなわち、上記のごとき耐火材
料を使用して溶製されたチタン−ニッケル系合金は所望
の形状記憶性を発揮しない場合があるが、これは、上記
（１）式に従って生じた溶存酸素が合金の凝固に際して
全屈酸化物を生成したり、（２）式に従って生成した炭
素とチタンの間でカー・マイトが生成されること等によ
り、所望の合金組成が得られないためと解される。更に
、」二記のごとき耐火材料は、溶解操作の進行に従って
損耗が著しいことも認められている。
以上のごとき状況に鑑み、本発明の目的は、優れた形状
記憶性を有するチタン−ニッケル系合金を加工に容易な
インゴットとして安価に製造する方法を梯供することに
ある。
記憶性を有するチタン−ニッケル系合金を加工に容易な
インゴットとして安価に製造する方法を梯供することに
ある。
本発明者は、上記目的を達成するために研究を重ねた結
果、従来の知見に反し、酸化物炉材から構成されろ高周
波炉を用いて溶製を行なう場合においても、溶湯と接触
する個所の炉祠として特定の酸化物、すなわち、ＣａＯ
質を原料とずろ耐火材料を使用して不活性ガス零囲気下
に合金原料を溶解して鋳造を行なえば、所望の形状記憶
性を有するチタン−ニッケル合金が任意の大きさのイン
ゴットとして得られることを見出した。かくして、本発
明に、従えば、少なくとも溶湯と接する個所の炉材とし
てＣａＯ質を原料とする耐火材料を使用した高周波誘導
溶解炉において、不活性ガス零四気に、合金原料を合金
の融点＋２００℃以下の温度で溶解して任意の大きさの
インボッ）Ｋ鋳造することを特徴とするチタン−ニッケ
ル系形状記憶合金の溶製法が提供される。
果、従来の知見に反し、酸化物炉材から構成されろ高周
波炉を用いて溶製を行なう場合においても、溶湯と接触
する個所の炉祠として特定の酸化物、すなわち、ＣａＯ
質を原料とずろ耐火材料を使用して不活性ガス零囲気下
に合金原料を溶解して鋳造を行なえば、所望の形状記憶
性を有するチタン−ニッケル合金が任意の大きさのイン
ゴットとして得られることを見出した。かくして、本発
明に、従えば、少なくとも溶湯と接する個所の炉材とし
てＣａＯ質を原料とする耐火材料を使用した高周波誘導
溶解炉において、不活性ガス零四気に、合金原料を合金
の融点＋２００℃以下の温度で溶解して任意の大きさの
インボッ）Ｋ鋳造することを特徴とするチタン−ニッケ
ル系形状記憶合金の溶製法が提供される。
本発明に於（・てＣａＯ質を原料とする耐火材料として
は、生石灰、石灰石、炭酸カルシウム、胡粉、水酸化カ
ルシウム等を原料として高温に焼成して得られる種々の
耐火材料が使用され得る。特に好ましいのは、築炉が容
易で化学的安定性が太きい等の理由により、電融カルシ
ア、すなわち上記のごときＣａＯ質原料を電気炉内で、
２に００〜３０００℃に加シ、溶融して得られる気孔の
極めて少ない酸化カルシウムから本質的になる耐火材料
である。
は、生石灰、石灰石、炭酸カルシウム、胡粉、水酸化カ
ルシウム等を原料として高温に焼成して得られる種々の
耐火材料が使用され得る。特に好ましいのは、築炉が容
易で化学的安定性が太きい等の理由により、電融カルシ
ア、すなわち上記のごときＣａＯ質原料を電気炉内で、
２に００〜３０００℃に加シ、溶融して得られる気孔の
極めて少ない酸化カルシウムから本質的になる耐火材料
である。
電融カルシアに一部に仙のカルシア、例えば生石灰を混
合して使用しても電融カルシアだけの場合と大差ない効
果が得られる。
合して使用しても電融カルシアだけの場合と大差ない効
果が得られる。
本発明に従し・、ＣａＯ質の耐火材料で構成される高周
波炉を用いて溶製を行なうことによって、所望の形状記
憶性を有するチタン−ニッケル系合金が得られる理由は
必ずしも明らかでない。一つの理由としては、ＣａＯ質
を原料とする耐火材料は、上述のごときマグネシア質や
グラファイト質の耐火材料に比べて、溶解条件下におい
て安定であり合金組成の汚染や変動を起こさないことが
考えられる。あるいは、ＣａＯ質が解離することがあっ
ても、合金成分であるニッケルおよび（または）チタン
に何らかの好影響を与えていることも考えられる。
波炉を用いて溶製を行なうことによって、所望の形状記
憶性を有するチタン−ニッケル系合金が得られる理由は
必ずしも明らかでない。一つの理由としては、ＣａＯ質
を原料とする耐火材料は、上述のごときマグネシア質や
グラファイト質の耐火材料に比べて、溶解条件下におい
て安定であり合金組成の汚染や変動を起こさないことが
考えられる。あるいは、ＣａＯ質が解離することがあっ
ても、合金成分であるニッケルおよび（または）チタン
に何らかの好影響を与えていることも考えられる。
本発明の方法によって製造されるチタン−ニッケル系合
金どは、一般的に、Ｔ１Ｎｉ で表わされる合金、す
なわち、チタンとニッケルのモル比が／：／となるよう
な合金である。しかしながら、チタンとニッケルのモル
比がこの割合がら若干ずれて℃・る形状記憶合金や、少
計の第３成分を含む形状記憶合金も本発明の方法によっ
て製造されるチタン−ニッケル系合金に含まれる。いず
れにしても、所望の合金組成に応じて合金原料の割合を
調整し、ＣａＯ質耐火材料を使用した高周波誘導溶解炉
において、真空、アルゴンのごとき不活性ガス零囲気下
に合金の融点に、２００ ℃を加えた温度以下の温度で
上記合金原料を溶解し、該溶解物を所望の大きさの鋳型
に鋳込むことによって任意の大きさのインゴットが得ら
れる。
金どは、一般的に、Ｔ１Ｎｉ で表わされる合金、す
なわち、チタンとニッケルのモル比が／：／となるよう
な合金である。しかしながら、チタンとニッケルのモル
比がこの割合がら若干ずれて℃・る形状記憶合金や、少
計の第３成分を含む形状記憶合金も本発明の方法によっ
て製造されるチタン−ニッケル系合金に含まれる。いず
れにしても、所望の合金組成に応じて合金原料の割合を
調整し、ＣａＯ質耐火材料を使用した高周波誘導溶解炉
において、真空、アルゴンのごとき不活性ガス零囲気下
に合金の融点に、２００ ℃を加えた温度以下の温度で
上記合金原料を溶解し、該溶解物を所望の大きさの鋳型
に鋳込むことによって任意の大きさのインゴットが得ら
れる。
溶解温度を合金の融点＋、２００ ℃以下としたのは、
それ以上になると合金成分が急激に炉材中へ浸透し、目
標とする成分が得られず好ま（−＜ないからである。ま
た、この時、溶解終了後の炉側を調べろと溶湯と接する
部分が完全に黒色化しその浸透厚さもＪ？、 ＜なって
おり、炉材の寿命からみても上記の範囲を超える高温下
の溶解は好ましくない。本発明の好ましい態様に従爽ば
、溶解は合金の融点＠−／ ００℃以下の温度で行なわ
れる。
それ以上になると合金成分が急激に炉材中へ浸透し、目
標とする成分が得られず好ま（−＜ないからである。ま
た、この時、溶解終了後の炉側を調べろと溶湯と接する
部分が完全に黒色化しその浸透厚さもＪ？、 ＜なって
おり、炉材の寿命からみても上記の範囲を超える高温下
の溶解は好ましくない。本発明の好ましい態様に従爽ば
、溶解は合金の融点＠−／ ００℃以下の温度で行なわ
れる。
か（して、本発明に従えば、高周波誘導炉にお℃・て合
金成分が全体として／段階の溶解工程で溶解されるので
、アーク溶解法に比べて操作が簡単で安価にチタン−ニ
ッケル系合金を製造することができる。更に、本発明に
従えば、溶解した状態から面接大量に合金を鋳造するこ
とができるので、形状記憶合金として好適なように大塊
のインゴットとじて入手できる。しかも、従来の溶製炉
における炉ｓ ｘｍ＋による合金の汚染や炉材料の損失
の問題は激減され、得られるチタン−ニッケル合金は、
適当な後処理を受けることによって所望の形状記憶合金
としての性質を発揮する。
金成分が全体として／段階の溶解工程で溶解されるので
、アーク溶解法に比べて操作が簡単で安価にチタン−ニ
ッケル系合金を製造することができる。更に、本発明に
従えば、溶解した状態から面接大量に合金を鋳造するこ
とができるので、形状記憶合金として好適なように大塊
のインゴットとじて入手できる。しかも、従来の溶製炉
における炉ｓ ｘｍ＋による合金の汚染や炉材料の損失
の問題は激減され、得られるチタン−ニッケル合金は、
適当な後処理を受けることによって所望の形状記憶合金
としての性質を発揮する。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例／
電融カルシアで築炉した高周波誘導溶解炉にスポンジチ
タン。２２ダ７２及び電＠ＮＩ ２７３３グを入れ、炉
内な１０ｍｍＨ？ 以下の真空に排気したのち、アルコ
ンガスを充満させ、／３．２０°Ｃで溶角イして約３に
２のインコゞットを製造した。このインク８ツトを９０
０℃で２時間真空焼鈍した後、高温鍛造によって直径１
０ｍｍの丸棒に成形し、さらにスエーノ加工により直径
／ ｍ、ｍの針金状に成形した。
タン。２２ダ７２及び電＠ＮＩ ２７３３グを入れ、炉
内な１０ｍｍＨ？ 以下の真空に排気したのち、アルコ
ンガスを充満させ、／３．２０°Ｃで溶角イして約３に
２のインコゞットを製造した。このインク８ツトを９０
０℃で２時間真空焼鈍した後、高温鍛造によって直径１
０ｍｍの丸棒に成形し、さらにスエーノ加工により直径
／ ｍ、ｍの針金状に成形した。
成形後、３００°Ｃで乙時間アルゴン零四気下で保持後
、水中で急冷した。できたＴ１Ｎｉ 系合金の形状を
変形させた後、ｇθ℃の湯に入れたところ、元の成形体
に戻り、元の形状を完全に記憶していることが認められ
た。これは、従来のアーク溶解法によるものと同等の性
能であった。
、水中で急冷した。できたＴ１Ｎｉ 系合金の形状を
変形させた後、ｇθ℃の湯に入れたところ、元の成形体
に戻り、元の形状を完全に記憶していることが認められ
た。これは、従来のアーク溶解法によるものと同等の性
能であった。
実施例λ
実施例／と同様の溶解操作を行なった。但し、溶解炉と
して、電融カルシアの破砕品を重量で７０Ａ−セントと
工業用生石灰の破砕品３０パーセントとを混合ｌ−１つ
き固めて築炉した高周波誘導溶解炉を用いた。スポンソ
チタン及び電解Ｎ＋を目標組成に混合し、炉内を１０ｍ
ｍＨ５ｌ’ 以下の真空に排気したのち、アルコンガス
を充満させ溶解してインゴットを製造した。このインゴ
ットより幅１０ｍｍ’Ａ長さ１００ｍｍ×厚さ１０關の
合金片を切出し、９００℃で２時間真空焼鈍した後、圧
延加工し、厚さ／７７苗の板状に成形した。成形後３０
０℃で乙時間アルゴン零四気下で保持後、水中で急冷し
た。できたＴ１Ｎｉ 系合金の形状を変形させた後、
ｇθ℃の湯に入れたところ、元の成形体に戻り、元の形
状を完全に憶えているものができた。
して、電融カルシアの破砕品を重量で７０Ａ−セントと
工業用生石灰の破砕品３０パーセントとを混合ｌ−１つ
き固めて築炉した高周波誘導溶解炉を用いた。スポンソ
チタン及び電解Ｎ＋を目標組成に混合し、炉内を１０ｍ
ｍＨ５ｌ’ 以下の真空に排気したのち、アルコンガス
を充満させ溶解してインゴットを製造した。このインゴ
ットより幅１０ｍｍ’Ａ長さ１００ｍｍ×厚さ１０關の
合金片を切出し、９００℃で２時間真空焼鈍した後、圧
延加工し、厚さ／７７苗の板状に成形した。成形後３０
０℃で乙時間アルゴン零四気下で保持後、水中で急冷し
た。できたＴ１Ｎｉ 系合金の形状を変形させた後、
ｇθ℃の湯に入れたところ、元の成形体に戻り、元の形
状を完全に憶えているものができた。
これは、従来のアーク溶解法によるものと同等の性能で
あった。
あった。
Claims (1)
- （１） 少なくとも溶湯と接する個所の炉材としてＣ
ａＯ質を原石とする耐火材料を使用した高周波誘導溶解
炉において、不活性ガス零囲気に、合金原刺を合金の融
点−１−２００℃す、下の温度で溶解して任意の大きさ
のインゴットに鋳造することを特徴とするチタン−ニッ
ケル系形状記憶合金の溶製法。 （２１ＣａＯ質を原料とする耐火材料が電融カルシアで
ある特許請求の範囲第（１）項に配船の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17673782A JPS5967332A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 形状記憶合金の溶製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17673782A JPS5967332A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 形状記憶合金の溶製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967332A true JPS5967332A (ja) | 1984-04-17 |
Family
ID=16018909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17673782A Pending JPS5967332A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 形状記憶合金の溶製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967332A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63227728A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 溶解ルツボおよび溶解法 |
| JPH01100229A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-18 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 低酸素ＴｉＮｉ系合金の製造方法 |
| CN104232982A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 | 一种提高机械循环下超弹性滞回耗能的铜锌铝记忆合金 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS575831A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-12 | Chuo Denki Kogyo Kk | Refining method for titanium alloy useful for hydrogenation |
-
1982
- 1982-10-07 JP JP17673782A patent/JPS5967332A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS575831A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-12 | Chuo Denki Kogyo Kk | Refining method for titanium alloy useful for hydrogenation |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63227728A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 溶解ルツボおよび溶解法 |
| JPH01100229A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-18 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 低酸素ＴｉＮｉ系合金の製造方法 |
| CN104232982A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 | 一种提高机械循环下超弹性滞回耗能的铜锌铝记忆合金 |
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