JPS60110833A - 遅れ破壊の生じ難い銅基機能合金 - 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、遅れ破壊の生じ難い銅基機能合金に係り、１
ｈに形状記憶効果、超弾性、防振効果等の１戊能を自゛
４るＣ　ｕ　−Ｚ　ｎ〜ＡＮ系機能合金の遅れ破壊を防
１１・するようにした技術、すなわち遅れ破壊の牛し５
ＩｆいＣ，ＩＪ　−Ｚ　ｎ−Ａ　、ｅ光機能合金を提供
するごとにある。

近年、６！！ｔ　Ｉα変化にイ゛１：って元の配位させ
られた形成に形状変化する、形状記憶効果を有する形状
記憶合金が注目をｔｉ？びＣいるが、Ｃｕ−Ｚｎ−へｌ
系β相合金も、他の形状記憶合金と同様にマルテンサイ
ト変態を生じ、形状記憶効果を有しており、また超弾性
、防振効果等の特性も有し、ていることは、よく知られ
ているとごろである。

しかしながら、かかるＣ　、ｕ−Ｚ　ｎ−Ａβ系合金を
応力下で、つまり歪下で使用した場合においては、ある
期間が経過した後に、該合金に割れが発生することがあ
ることが認められており、そしてそのような割れの発生
が、かかる合金材料の有意な特性を利用した製品の開発
ないしは実用化を妨げているのである。なお、このよう
な割れ現象は、一般に金属材料に認められている「遅れ
破壊」の一種とみなすことが出来るものであって、ここ
では、かかる割れ現象を、以下において「遅れ破壊」と
呼ぶこととする。

ところで、従来、かかる遅れ破壊現象そのものがよく知
られていなかったこともあって、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ！系
合金におけるこの現象を防止する効果的な対策は、未だ
見い出されていないのである。

そして、このことが、本Ｃｕ−Ｚｎ−Δβ系の槻能合金
を実用化するに際して、重大な支障となっているのであ
る。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたちゃであって、そのＬ１的とするところは、遅れ破
壊を／ｌ　シないＣｕ−Ｚ　ｎ−Ａβ系機１ｊピ合金を
提供するごとにある。

そしＣ１、二のために、本発明は、Ｚ’ｎ及び八βをそ
れぞれ１５〜３５車量％及び１〜９重量％の範囲て含ゐ
、月°′ン価電子濃度：　ｅ　／　ａが１．４１〜１．
４８の範囲内にあるＣ　ＩＩ　−Ｚ　ｎ　−Ａ　Ｉ！三
元合金において、Ｃｕの一部を（１，５〜４．０重量％
の′Ｆｉで置き換えたことを特徴とするものである。

このように、本発明合金は、ｃｕ−ｚｎ−Ａｌを基本組
成とし、これに１゛ｉが添加されたものであツー（、Ｚ
　ｒ＋　、Ｆｌｌ：はＩ！’＋〜３５市川％、Ａｌ量は
１へ・９１０：１９％、１゛ｉ量は０．５〜４．０車量
％であり、且つ残部がＣｕからなるものであるが、重要
なことは、ＣＩＩの一部を゛「ｉで置き換える前のＣｕ
−Ｚ　ｎ　−Ａｌ二元合金において、次式で６１算され
るそれの価電ｒ濃度：　（４／　ａが１．４１−１．４
８の範囲内にあるように、Ｃｕに添加されるＺｎ量及び
Ａｌ量を規制することである。

ｅ’／ａ”　［Ｃｕ）Ｘ　１−Ｉ　−（Ｚｎ）ｘ　２（
−〔Ａβ〕×３ 但し、（Ｃｕ）：Ｃｕの原子分率（原子％）（Ｚｎ）：
Ｚｎの原子分率（原子％） 〔Δβ）：Ａ７！の原子分率（原子％）である。

なお、かかる価電子濃度：　ｅ　／　ａが１．４１未満
では、形状記憶効果等の機能性が充分でない問題を生じ
る。尤も、ここでは、ｖ■能性の代表として形状記憶効
果を主として採り」二げるが、形状記１ａ効果を有する
合金は、使用温度によっては超弾性や防振効果を有する
ものであるとごろから、それは単に本発明合金におりる
主たる９Ｊノ果として挙げられたに過ぎないものであっ
て、本発明に従う合金の特性が、特にそのような形状記
憶す１果に限定して解釈されることを、意図するもので
はないのである。

また、かかる価電７−濃度：　ｃ　／　ａが１．４８を
越えるような割合において、Ｃｕ　−Ｚ　ｎ−Ａｌ三元
合金が構成された場合には、最早ＣＩＪの一部が所定子
の′１゛ｉで置き換えられノこところで、その遅れ１波
壊現象を充う１に防１１することが円外となるのである
。

そＬ７゛（、ごのよ・）なＩ＋Ｉｌｉ電子濃度真３／ａ
が所定の範囲内にある（／　ｕ　Ｚ　ｎ−△ｌ三元合金
におい“（、その（”、　ＩＪの一部が０．５〜４．０
重量％のＴｉで置きｊｌ−ら１１．るごとにより、換言
すればＺｎ量、Δρｉｌｌは・ｆ−のＦＪ発にし゛乙Ｃ
ｕｍを減少ゼしめ、そのｊｌに］Ｉ／　；！、’　６＋
二見合）ｉ”　ｉ量を添加−ｌしめることに、１、す、
１ノし１℃からに　ＩＩ　−Ｚ　ｔ＋−Δβ系合金に認
められ゛（も専酉遅れ破壊１現象、ずなゎぢ割れ現象を
りＪ果的４．ｉ　ｌ！／月１．することが出来ることと
なったのでル）す、以て（、：　ＩＪ　−Ｚ　ｒ＋−Δ
ｒ系機能合金の実用化−１の道に開くこととな、ったの
である。

なお、ごのよ）なｃ（１に置換される′「重量としては
、それが０．５％未ｆ茜の場合にあっては、目的とする
遅れ破壊現象を有効に防止出来ず、またがかるＣ　ｕ置
換量が４．０％を越えるようになると、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａ
７！系合金の機能性、例えば形状記１、ａ効果を損なう
ようになる。従っ°Ｃ１本発明にあっては、１−は０．
５〜４．０車量％の範囲内において、Ｃｕと置換される
ようにすることが必要となるのである。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために本発明
の実施例を示すが、本発明が、かがる実施例の記載によ
って、何等制限的に解釈されるものでないこと、言うま
でもないところである。なお、実施例中の杏金成分の含
有割合は、何れも重量％にて示されている。

実施例 下記第１表〜第４表に示された各種合゛金組成のＣｕ’
−Ｚｎ−Ａ７！系合金を、高周波溶解炉により溶解し、
それぞれの溶湯がら常法に従って棒状鋳塊を得た。

なお、第１表に示す合金は、Ｍｓ点（フルテンサイ１〜
変態開始温度）が０へ・−１５０℃の合金であり、価電
子濃度：　（３／　ａを１．４８と一定にして、Ｔｉ量
を変えたものである。また、第２表の合金は、Ｍｓ点が
０〜−１５０　”ｃであり、価電子濃度：　ｅ　／　；
ｒを１．４（１〜１．５０の範囲で変えたものである。

さＣ）に、第３表の合金は、ＭＳ点が０〜１００℃で、
ｉ’　１１を変えたものであり、第４表の合金は、Ｍｓ
点が０〜１００　’Ｃであって、価電子濃度：　Ｃ／；
ｉを変えたものζある。

第　１　表 第　２　表 第　３　表 第　４　表 ＊：第１〜第４左におい’（’、Ｔｉを添加したときの
ｅ　／　ａは、−ｒ　ｉの含有量をＣｕの含有量に加え
て、Ｃｕ−Ｚｎ−Δｌ三元合金としてＩ１１算したもの
である。

次いで、このようにして得られた各種の鋳塊から、熱間
押出により直径３開の棒を作製した。丁にた、一部のも
のについては、直ｆ！　４龍の棒を押し出し、その後、
冷間抽伸と焼鈍を繰り返して、直径３１１１１とした。

そして、この３龍の棒を８００℃又は８５０°Ｃに十分
間加；）Ｊ４せしめた後、Ｍｓ点が０〜−１５０°Ｃの
合金については液体チッ素（−１９６℃）中へ、またＭ
Ｓ点が０〜１００°（：の合金については氷水（０℃）
中へ、それぞれ焼き入れした。

そして、この焼入れ祠について、形状記憶テストと遅れ
破壊テストを行なった。なお、形状記憶テストにおいて
は、長さ３００　ｍ１１の試オ′−［を、焼き入れた＾
１ｈ度（Ｍｓ＜（ｌの場合ニー１９Ｇ℃、ＭＳ〉０の場
合：０℃）で直径３０ａｍの棒の回りにＵ字状に巻き付
＆Ｊて変形−ｕしめた後、温度を２００°Ｃまで上ｑｉ
ｌさせた。この際、温度上昇の前後に、試れ１の曲げ半
径（曲げ内周側の半径）１７を測定し、試料の表面歪を
計算して、その歪の温度上Ｗによる回復量・夕求めた。

なお、表面歪の６１算４ｊ、次式にノ古づいゾこ。

ε　−１００ｒ　／　（Ｒ１ｒ　） 但し、ε：表面歪（％） 「：試料の半径（１，５１＋ｌ） Ｉン：曲げ半径（−ｍ） °Ｃある。

また、遅れ破１′Ａテストにおいては、長さ３００Ｉの
試オ′１タ曲げて、直線長さ２　（１（ｌ　龍の収具に
固定Ｌ７、ｎｌい′１に表面歪３％をイ」与し°（、放
置した。

そして、Ｉ　！ｉ　（１（ｌ　１１．’ｊ間までのうｌ
）に試料に割れが２　’４’シ人二か、と・うかを測定
した。なお、実際には、：’ｊ！Ｉれが牛しる場合、何
れも０．１〜７９１時間の間で全゛（発生ずることが認
められた。

、これらのテストの結果を第５表〜第８表に示すが、そ
れらの表の結果を見れば自ずから明らかなように、本発
明合金は充分に大きい回復量を有し、すなわぢ形状記憶
９）“性に優れたものであり、且つ遅れ破壊を生じない
ものであることが認められるのである。また、第５表、
第（１表、第７表によれば、Ｔｉ含グイ１量０．５％未
バー（合金１’ｉ、６．７，１６．１７．１Ｂ、１９，
２４．２５）の場合、形状記憶特性は良好であるが、遅
れ破壊を生しることが認められ、−力′ｌ’　ｉ含イ１
量が４％を越えるようになると（合金Ｎｏ、８．２６）
、そのような遅れ破壊は生じないものの、形状記１意特
性が不良となることが理ん゛されるのである。そして、
第６表及び第８表によれば、価電子濃度：　ｅ　／　ａ
が１．４１未満では（合金ｔｂ、１５．３２）、遅れ破
壊は生しないが、形状記憶特性が不良となり、−力価電
子濃度：　ｃ　／　ａが１．４８を越えると（合金ｈｔ
　１４　。

１６．３１）、遅れ破壊が生じるようになることが、明
らかである。

第　５　表 第　６　表 第　７　表 第　８　表 ＊１　変形時に試１′１が折れて測定不能＊２０：割れ
発生せず、×：割れ発生

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｎ及び八〇を、それぞれ１５〜３５重量％及びｌ−・
   ９重１■％の範囲内で含み、且つ価電子濃度：Ｃ／；３
   か１．４Ｊ　〜１．４８の範囲内にあるＣｕ　−７、ｎ
   −Δ１．三元合金において、Ｃｕの一部を０．５〜４．
   ０重ｆｆｉ％のＴ　＋で置き換えたことを特徴とするｔ
   Ｓ基機能合金。