JPS62188735A

JPS62188735A - ＴｉＮｉ系合金線材又は板材の製造法

Info

Publication number: JPS62188735A
Application number: JP61030112A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Kishida; 光正岸田; Jun Deura; 出浦　純
Original assignee: Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-02-14
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1987-08-18

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、Ｔ１Ｎｉ系粉末焼結素材からＴｉｌ系合金線
材又は板材を製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、Ｔ１Ｎｉ系合金は、（１）アーク溶解法、（２）
電子ビーム溶解法、及び（３）高周波真空誘導溶解法等
の溶解／鋳造法によって製造されて来ており、また最近
では一部でアトマイズ粉をＨＩＰ（熱間静水圧プレス）
処理する方法によって製造されている。

また、Ｔ１Ｎｉ系合金は、粉末混合焼結法によって製造
されており、この粉末混合焼結法は次の様な利点を有す
る。

■原料粉末混合の段階で組成成分制御が完結することか
ら、前記＋ｌｌ〜（３）の溶解／鋳造法と比較して合金
組成管理が容易である。

■不定形粉・末が用いられるため、通常の冷間における
圧粉成形法で強度の高い圧粉体を容易に成形できる。

■合金化点度は９００℃〜合金の融点以下であり、アト
マイズ粉を用いる場合より低い。このため、合金成分の
揮発散失、不純物の混入等の防止が可能であり、また偏
析による成分の変動が小さい。

■結晶粒径が溶解／鋳造法で得られた合金と比較して均
一微細である。゛ ■製造工程は、例えば、「原料粉末−混合一冷間合型成
形一焼結一焼結素材」の如くであり、工程が簡略で、コ
スト的に有利である。

而して、Ｔ１Ｎｉ系合金線材又は板材は、前記＋１１〜
（３）の溶解／鋳造法で得られたＴ１Ｎｉ系合金を、通
常のスェージ加工、熱間溝ロール加工、線引加工或いは
熱間フラノトロール加工等して製造されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記（１）の方法は、均一な組成のインゴットを得るこ
とが難しく、均一な組成とするためには溶解を何度も繰
り返す必要がある上、一度に溶解できる量が限られてい
る欠点があり、また前記（２）の方法は、比較的良質な
インゴットを得ることができるものの、設備が大規模と
なる等、経費がかさむ欠点がある。また、前記（３）の
方法は、最も実用的であるが、Ｔｉが活性且つ高温のた
め、原料、炉材等のガス、その他と反応し、酸化物、窒
化物、炭化物等を形成し、Ｎｉと化合すべきＴｉ量が減
少し、正確な組成管理が困難となると共に、インゴット
への鋳造に際して、冷却速度の相違に起因するマクロ的
偏析が生ずる。この偏析は次工程の鍛造によっても消失
せず、従って、厳密な組成管理が困難であり、バッチ当
りの収率が悪い。

一方、Ｔ１Ｎｉ系合金を形状記憶合金或いは超弾性合金
として使用する場合には合金組成管理が極めて重要であ
り、例えば、ｌａｔ％の組成変動で変態温度が１００℃
も変動するのである。しかし、前記＋１１〜（３）の方
法においては、これ程精確な合金組成管理をすることは
容易ではない。

さらに、前記のアトマイズ粉のＨＩＰ処理によるＴ１Ｎ
ｉ系合金の製造法は、「原料−電気炉溶解−プレアロイ
インゴット−アトマイズ装Ｔｌ内での再溶解−不活性ガ
ス噴霧−カプセル中への粉末封入−ＨＩＰ処理−説カプ
セルー焼結素材」の如き工程からなるもので、基本的に
溶解工程を含むため、装置コストとメンテナンスコスト
がかさむ上に、偏析、不純物の混入等の問題が生じやす
い。また、アトマイズ粉製造工程におけるエアータイト
策（アトマイズ装置の空気からの遮断策）、不活性ガス
アトマイズ等の酸化防止策が不可欠で、この点もコスト
押上げの要因になっている。さらに、ガスアトマイズす
ることにより原料粉は球形粉となり成形性が悪く、その
ため通常の冷間における圧粉成形・焼結法では焼結素材
を得ることが難しいことからＨＩＰ処理によらざるを得
す、この点もコスト押上げの要因となっているのが実情
である。

また、前記の粉末混合焼結法は前記の様な利点を有する
が、現在迄の所、前記の粉末混合焼結法の長所を最大限
に引き出し、低コストでＴ１Ｎｉ系合金線材又は板材を
製造する方法は見出されていない。その最大の要因は、
Ｔｉ粉末とＮｉ粉末との混合粉末の圧粉体を真空若しく
は不活性ガス中で焼結するのみではＴｉとＮｉの拡散速
度の違いによってＮｉとＮｉＴｉ１等の界面に空溜が生
ずるため、低密度品しか得られないことによる。このた
め、前記の粉末混合焼結法により得られた焼結素材を、
通常の熱間溝ロール加工、線引加工、或いは熱間フラッ
トロール加工等を酸化性雰囲下で行う強加工では亀裂が
生じ製品に到らないのである。

従って、本発明の目的は、粉末混合焼結法の長所を最大
限に引き出し、低コストでＴ１Ｎｉ系合金線材又は板材
を製造する方法を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者等は、鋭意検討した結果、混合粉末焼結法によ
り得られたＴ１Ｎｉ系粉末焼結素材を、冷間若しくは熱
間スェージ加工、冷間若しくは熱間溝ロール加工、又は
冷間若しくは熱間フラットロール加工等によって空孔を
あらかじめ閉塞し、真密度比を８５％以上とすれば、キ
ャニング及び脱キャニングを要さないＨＩＰ処理が可能
となり、これにより高密度の焼結素材が得られることを
知見し、且つこのようにして得られた焼結素材は、通常
のスェージ加工、熱間溝ロール加工、線引加工或いは熱
間フラットロール加工等が溶解／鋳造インゴットと同様
に可能であり、しかも成分組成のバラツキが少なく、均
一微細結晶ｍ織の線材又は板材が得られることを知見し
、本発明に到達した。

即ち、本発明は、Ｔｉ粉末とＮｉ粉末を主原料とする混
合粉末を成形、焼結し、次いで焼結素材を塑性加工して
真密度比８５％以上とした後、ＨＩ　Ｐ処理を行うこと
により高密度な合金素材を得、然る後該合金素材を常法
により線材又は板材となすことを特徴とするＴ１Ｎｉ系
合金線材又は板材の製造法を提供するものである。

本発明の製造法の好ましい製造プロセスの一例を示すと
、「原車４粉末−混 −焼結素材」の如くであり、本発明の製造法は、アトマ
イズ粉のＨ　Ｉ　Ｐ処理による製法と比較して工程が簡
略であり、且つ粉末混合焼結法の長所を併せ持つ従来に
ない優れた製造法である。

以下に本発明のＴ１Ｎｉ系合金線材又は板材の製造法に
ついて詳述する。

本発明で用いられる主原料であるＴｉ粉末としては、ス
ポンジチタン粉末及び／又は水素化チタン粉末を挙げる
ことができ、また、Ｎｉ粉末としては、還元Ｎ１粉末及
び／又はカーボニルＮｉ粉末を挙げることができる。こ
れらはいずれも不定形粉末が用いられる。

而して、本発明を実施するに際しては、先ず、上記のＴ
１粉末とＮｉ粉末とを十分に混合し、該混合粉末を成形
した後、焼結してＴｉｌ系焼結素材を得上記のＴｉ粉末
とＮｉ粉末との混合割合は、目的とする合金組成に合わ
せて適宜調整され、その際、必要に応して、下記（＋）
〜（ＩＶ）の粉末を適宜添加することができる。

（　１　）　ＡＩ，　Ｓｎ，　Ｚｒ．　Ｍｏ，　Ｖ，　
Ｎｂ，　Ｔａ．　Ｂｅ，　Ｍｎ，　Ｃｒ。

Ｆｅ，　Ｃｏ，　Ｃｕ，　ｓｉ＋及びＷの粉末（ｎ）上
記（１）の元素から選ばれる２種以上の元素の合金粉末（ＩＩＩ）　Ｎｉ又ハＴｉと、上記（＋）の元素から選
ばれる１種以上の元素との合金粉末（ＩＶ）上記の（１）、（１１）及び（ＩＩＩ）の粉末
がら選ばれる２種以上の粉末を混合した混合粉末上記混
合粉末の成形は、通常の冷間合型成形法等の方法により
行われる。

また、上記の成形体の焼結は、真空若しくは不活性ガス
中で９００℃〜合金の融点以下の温度で行われる。

次いで、上記の如くして得られたＴ１Ｎｉ系焼結素材を
、冷間又は熱間において、スェージ加工、溝ロール加工
、又はフラントロール加工し、焼結素材の真密度比を８
５％以上とする。

この工程における加工は、その後のＨＩＰ処理工程にお
ける圧力を置去を防止し、１００％の真密度比を得るこ
と、及び材料の内部酸化防止が第一目標である。従って
、上記加工の加工率は、焼結素材の真密度比が８５％以
上となるように、焼結空孔密度との兼ね合いで決定され
るが、通常１０〜５０％であることが好ましい。１０％
以下では閉塞の効果が充分でなく、また５０％以上では
いたずらに加工工程数が増すのみで経済的ではなくなる
。

次いで、上記の如くして真密度比を高めた焼結素材を直
接（即ち、カプセル封入及び脱カプセル工程を必要とせ
ず）　Ｈ　Ｉ　Ｐ処理し、高密度な合金素材を得る。

然る後、上記合金素材を、常法、例えば、通常のスェー
ジ加工、熱間溝ロール加工、線引加工或いは熱間フラッ
トロール加工等、溶解／鋳造インゴットと同様の通常の
線材又は板材の製造工程により、本発明に係るＴ１Ｎｉ
系合金線材又は板材を得ることができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１水素化Ｔｉ粉末（３２５メソシユ以下）とカーボニルＮ
ｉ粉末（平均粒径５μｍ）を、Ｔｉ対Ｎｉ原子比が１：
１となるように秤量し、十分混合した後、冷間合型成形
により１　０ｍｍＸ　１　５ｍｍＸ　５　０ｍｍの大き
さのブロックを成形した。

このブロックを１　０−’Ｔｏｒｒの真空度で１０００
℃の温度下に２時間焼結した後、冷間フラットロール加
工で加工率２０％まで加工し、さらに真空焼鈍後、加工
率４０％まで冷間加工した。この素材の真密度比は９７
％であった。これを９００”Ｃ。

１　２　０　０Ｋｇ／ｃｄの条件下に１時間ＨＩＰ処理
したところ、６−５ｇ／ｃｃの密度（真密度比１００％
）の合金素材が得られた。この合金素材の結晶粒径は平
均２０μｍであり、溶解／鋳造法で得られた合金と比較
して１１５であった。この合金素材を熱間フラットロー
ル加工し、厚さ０．２’ｍｍの板材を得た。この板材は
良好な形状記憶効果を示し、Ｍｓ（マルテンサイト変態
開始温度）は３８°Ｃであった。また、引張り強さは溶
解／鋳造法で製造した板材と同等の引張り強さを有して
いた。

実施例２スポンジＴｉ粉末（１００メソシユ以下）とカーボニル
Ｎｉ粉末（平均粒径５μｍ）を、Ｔｉ対Ｎｉ原子比が１
：１となるように秤量し、十分混合後、室温においてラ
バープレス（プレス圧１５００ｋｇ／ｃ％）で直径２５
１．長さ３５０ｍｍの丸棒を成形した。

この丸棒を１０−’Ｔｏｒｒの真空度で１１００℃の温
度下に２時間焼結し、熱間溝ロール加工で総断面収縮率
４０％まで加工した。この素材の密度は６．２　ｇ　／
ｃｃであり、真密度比は９５％以上であった。これを実
施例１と同様の条件下でＨＩＰ処理したところ、６．５
　ｇ　／ｃｃの密度（真密度比１００％）の合金素材が
得られた。この合金素材を熱間溝ロールカ■工及び冷間
線引ｊ３ｔｌ工をし、直径０．５＋ｖｎの線材を得た。

この線材は良好な形状記憶効果を示し、Ｍｓは３５°Ｃ
であった。また、引張り強さは７容解／Ｓ）？造法で製
造した線材と同等の引張り強さを存していた。

実施例３水素化Ｔｉ粉末（３２５メソシユ以下）と還元Ｎｉ粉末
（３５０−メノンユ以下）をＴｉ対Ｎｉ原子比が１：１
となるように秤量し、十分混合した後、ラバープレス（
プレス圧１５００Ｋｇ／ＣＩＡ）で直径２５　ｍｍ、長
さ３５０ｍｍの丸棒を成形した。

この丸棒を１０−５Ｔｏｒｒの真空中で１２００℃の温
度下に２時間焼結し、冷間スェージ加工で総断面収縮率
２０％まで加工した。この素材の真密度比は８９％であ
った。これを実施例１と同様の条件下でＨＩＰ処理した
ところ、６．５　ｇ　／ｃｃの密度（真密度比１００％
）の合金素材が得られた。この合金素材を熱間溝ロール
加工及び冷間線引加工をし、直径０．５ｍｍの線材を得
た。この線材は良好な形状記憶効果を示し、Ｍｓは４５
℃であった。また、引張り強さは溶解／鋳造法で製造し
た線材と同等の引張り強さを有していた。

〔発明の効果〕

本発明のＴ１Ｎｉ系合金線材又は板材の製造法によれば
、粉末混合焼結法の長所を最大限に引き出し、低コスト
でＴ１Ｎｉ系合金線材又は板材を製造することができる
。

Claims

【特許請求の範囲】

Ｔｉ粉末とＮｉ粉末を主原料とする混合粉末を成形、焼
結し、次いで焼結素材を塑性加工して真密度比８５％以
上とした後、ＨＩＰ処理を行うことにより高密度な合金
素材を得、然る後該合金素材を常法により線材又は板材
となすことを特徴とするＴｉＮｉ系合金線材又は板材の
製造法。