JPS6214217B2 - - Google Patents

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JPS6214217B2
JPS6214217B2 JP4149583A JP4149583A JPS6214217B2 JP S6214217 B2 JPS6214217 B2 JP S6214217B2 JP 4149583 A JP4149583 A JP 4149583A JP 4149583 A JP4149583 A JP 4149583A JP S6214217 B2 JPS6214217 B2 JP S6214217B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
temperature
alloy
tini
shape memory
Prior art date
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Expired
Application number
JP4149583A
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English (en)
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JPS59170246A (ja
Inventor
Toshio Honma
Kyoshi Yamauchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tohoku Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku Metal Industries Ltd filed Critical Tohoku Metal Industries Ltd
Priority to JP4149583A priority Critical patent/JPS59170246A/ja
Publication of JPS59170246A publication Critical patent/JPS59170246A/ja
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  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可逆形状記憶効果を有するパイプ、
リング等の部品の製造方法に関する。
TiNi、TiNiX(X=Fe、Cu等)合金は、熱弾
性マルテンサイト変態の逆変態に付随して顕著な
形状記憶効果を示すことが知られている(「金
属」1966年2月13日号、P.P44〜48、「日本金属
学会会報」第12巻第3号(1973)P.P157〜171、
「日本金属学会誌」第30巻第2号(1975)P.P175
〜181その他)。
これらの形状記憶合金は、溶解法によつて
TiNi合金材を得た後、熱間加工、または冷間加
工により所定の形状、寸法に加工後、例えば700
℃で1時間の歪除去熱処理を行なつた後、500〜
700℃1時間の熱処理によりTiNi単相化処理を行
なつて製造される。歪除去、単相化処理は同時に
実施する場合もある。
TiNi合金に、二段変態の原理を利用して形状
変化の度合の大きな可逆形状記憶効果を付与させ
る方法は、本願出願人により出願された「可逆形
状記憶効果を有するチタン・ニツケル合金および
その製造方法」(特開昭58−151445号)に記載さ
れている。その内容は、600℃以上の温度で単相
処理後、600℃以下の温度で拘束時効処理により
複相化することにより、可逆形状記憶効果を導出
するものである。
従来の形状記憶効果を有するパイプ、例えば継
手に見られる機能は、接続すべきパイプの外径よ
りやや小さい径をもつ継手をマルテンサイト相の
温度化(例えば液体窒素雰囲気下)で接続すべき
パイプの外径よりやや大きめに機械的に拡げ、こ
れに接続すべきパイプをセツトして温度を上昇さ
せてオーステナイト相の温度下で収縮せしめて結
合を完了させるものであつた。(特公昭52−
5458、特公昭54−4898)しかし、この継手は、接
続作業を実施する作業現場で液体窒素浸漬下で継
手の拡張加工を行ない、拡張加工後室温に戻して
再び液体窒素に入れる作業が必要となり、接合作
業に煩雑さを生じさせる原因となつていた。
本発明は、これらの欠点を除去するために形状
記憶合金によるパイプやリング等の部品(例えば
継手)に可逆形状記憶効果を付与させることによ
り、継手の接合、脱着を容易にしたものであり、
継手のみならず、プラグ、弁等の多分野に応用可
能な可逆形状記憶合金部品を提供することを目的
としたものである。
2つ以上の管を接続する継手の加工は、まず
TiおよびNiをNi過剰側合金(Ni過剰側合金は室
温以下の変態温度を示す。)となるように配合、
溶解し、その後、熱間加工、冷間加工によりパイ
プの形状を得る。ここで従来は、最終形状を得る
直前、もしくは最終形状を得た後、熱処理、すな
わちNiTi単相化処理(例えば950℃で30分間)を
行なつて継手を得ている。この方法によると、マ
ルテンサイト相で変形したパイプは、高温に於け
るオーステナイト相に合金が変態することでパイ
プの形状は元に戻り、継手に見られるようにパイ
プの接合は完了する。しかし、接合が完了した継
手の脱離のために、接合部位を合金のマルテンサ
イト変態温度以下に冷却しても継手は自発的には
拡がらず、脱離は機械的な方法によらなければな
らない。すなわち、この種の形状記憶合金は、可
逆性のない形状記憶合金である。なお強加工によ
る可逆性の付与は可能であるが、形状温度制御が
困難である。
本発明はこれらの欠点を除去するために拘束時
効処理を施すことにより、顕著な可逆性を有し、
形状制御、温度制御が容易な形状記憶合金の製造
方法を提供するものである。
本発明は、原子パーセントでNi50.3〜53.0、残
部実質上Tiよりなる合金を加工して得たパイプ
あるいはリングを、700℃以上の温度で熱処理を
施して、TiNi単相化処理を行ない、その後、上
記パイプあるいはリングを機械的に圧縮あるいは
拡張しそのまま機械的拘束下で600℃以下の温度
で時効処理を施すことにより、加熱、冷却の熱サ
イクルに応じて上記パイプあるいはリングが収
縮、膨張を可逆的に繰り返す可逆形状記憶効果を
有するチタンニツケル合金部品の製造方法であ
る。
以下に本発明の実施例を説明する。
第1図、第2図は本発明の第1の実施例を示
す。ここではまず原子パーセントでNi50.8、残り
Tiよりなる合金で第1図に示す如きパイプ10
をつくるが、これは熱間加工により棒状体をつく
り、次に冷間切削加工によりパイプ10をつく
る。このパイプ10を700℃以上で熱処理して歪
除去及びTiNi単相化の記憶処理を施す。次に第
2図に示す如く、パイプ10の内径よりやや大き
な外径(外径/内径は1.08を越えない)を有する
拡張部材12を用い、パイプ10を液体窒素中で
拡張してパイプ10′とし、そのままの状態、す
なわち歪みを加えたままの機械的拘束状態にて
400℃で100時間時効処理を施す。時効処理完了
後、オーステナイト相の状態(本実施例では60℃
以上)で拡張部材12よりパイプ10′を取り外
す。
その結果、第3図に示すように、加熱、冷却の
温度サイクルに対してパイプ10′は可逆的に膨
張、収縮を繰り返すようになる。第3図の場合、
冷却は30℃で収縮し、加熱は60℃で膨張を完了す
る。すなわち上記した700℃以上での単相化処理
時のパイプ10の直径と、拘束時効処理時の直径
との間で膨張、収縮する。このようなパイプ1
0′は管を外側から接続する継手として用いるこ
とができ、上記した作用で接合、脱着は従来例に
比べて非常に容易である。勿論、この継手は温度
変化の少ない場所で使用される。
ところで、Ni濃度を原子パーセントで50.3〜
53.0%としたのは、Ni濃度が50.3%未満のTiNi合
金では時効によつてNi過剰の析出物が生成され
ないためであり、またNi濃度が53.0%を越える
TiNi合金は時効による前記析出物は顕著に観察
されるものの、実用材として供されるには問題が
あるためである。すなわち、TiNi合金の熱間お
よび冷間の加工性は合金中Ni濃度の増加ととも
に悪くなる傾向を示し、53.0%を越えると殆んど
加工できないことによつている。一方、熱処理条
件について言えば、単相化処理のための熱処理温
度を700℃以上としたが、50.3%Niの如き化学量
論TiNi合金に近い合金では600〜700℃の温度で
もTiNi単相を得ることは可能である。また、時
効処理のための熱処理温度を600℃以下としたの
は、前記化学量論に近い合金では得られ難いが、
51.0%Niの如きNi過剰なTiNi合金では600℃でも
5ないし10分間の保持により可逆形状記憶効果は
得られるためである。
第4図、第5図は本発明の他の実施例を示し、
上記実施例と逆に作用するようにしたものであ
る。
すなわちパイプ13の製造工程、歪除去及び
TiNi単相化の処理は上記実施例とは同じである
が、このようにして得られたパイプ13をこの外
径よりやや小さな内径を有する圧縮部材15に圧
入するようにしている。このようにして歪みを加
えたままの機械的拘束状態にて上記実施例同様の
時効処理を施す。
このようにして得たパイプ13′は、第6図に
示すように、上記実施例とは逆に冷却では膨張
し、加熱では収縮するように作用する。このため
継手として使用する場合は、管を内面側から接続
するように利用される。
膨張、収縮の温度サイクルは、上記同様の熱処
理によれば、30℃および60℃であり、その直径の
変化は単相化処理時の径と、拘束時効処理時の径
との間である。
本実施例では一例のみであつたが、パイプに供
する合金のNi量、時効処理条件を選ぶことによ
り、膨張、収縮の温度は任意に選定することが可
能である。例えば原子パーセントでNi51.5残部Ti
よりなる合金では、600℃の時効処理では−32℃
と−57℃の間で上記可逆性が発揮できる。
またTiNi合金のみならず、上記した既に出願
済みの発明中に示されているように、母相中間
相の二段変態を時効処理によつて有する他の
TiNi系合金についても本発明の効果は認められ
るものである。
本発明によれば、継手用のパイプのみならず、
応急措置に用いる脱、着可能なグリツプあるいは
コネクター等のリングへの適用も可能であり、そ
の適用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の第1の実施例を製造
工程順に示し、第3図はこの製造方法による合金
パイプの加熱、冷却による直径変化を示す端面
図、第4図、第5図は本発明の他の実施例を製造
工程順に示し、第6図はこの製造方法による合金
パイプの加熱、冷却による直径変化を示す端面図
である。 図中、10,10′,13,13′はTiNi合金
パイプ、12は拡張部材、13は圧縮部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 原子パーセントでNi50.3〜53.0、残部実質上
    Tiよりなる合金を加工して得たパイプあるいは
    リングを、700℃以上の温度で熱処理を施して、
    TiNi単相化処理を行ない、その後、上記パイプ
    あるいはリングを機械的に圧縮あるいは拡張しそ
    のまま機械的拘束下で600℃以下の温度で時効処
    理を施すことにより、加熱、冷却の熱サイクルに
    応じて上記パイプあるいはリングが収縮、膨張を
    可逆的に繰り返す可逆形状記憶効果を有するチタ
    ンニツケル合金部品の製造方法。
JP4149583A 1983-03-15 1983-03-15 可逆形状記憶効果を有するチタンニツケル合金部品の製造方法 Granted JPS59170246A (ja)

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JPS59170246A JPS59170246A (ja) 1984-09-26
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