JPS62297447A - ＮｉＴｉ系機能合金用複合材料 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔技術分野〕 本発明は、例えば、形状記憶合金、超弾性合金、防振合
金などのＮｉＴｉ系機能合金用の複合材に係わる。

〔従来の技術〕

所定の組成比を有するＮ１Ｔｔ系合金は、形状記憶効果
、超弾性挙動、防振効果など種々の機能を有することが
見出されており、従来では、主として次ぎのような方法
で製造されてきた。その一方法は、所定量のＴｉとＮｉ
とを溶解することによって得た鋳塊に、熱間や冷間での
加工を施し、また場合によっては、熱処理加工も付！子
されながら定められた寸法の製品？、−得る方法である
。

又他の製造方法としては、例えば、所定量のＴｉ粉末と
Ｎｔ粉末とを混合した後、熱処理拡散によって一体なＮ
ｉＴｉ合金を得るという方法も行なわれている。

しかしながら、これらの方法によって得られた複合材に
あっては、該ＮｉＴ１合金の品質面並びに経済性を考え
た場合、解決されなければならない多数の問題点を残し
ている。

即ち、前者の溶解法においては、 （１）　　一般的にＴｉ材は酸化しやすい性質を有し、
熔解法では前記Ｔｉ材をさらに溶解することによって、
前記Ｔｉ材はその一部が酸化物となり、従ってＮｉ材と
合金化しうるＴｉ絶対量に不足が生じ、当初予定した組
成化の合金が得られ難い。

（２）又前記熔解時においては、酸素、炭素その他のガ
ス不純物などの混入も多く見られ、例えば第５．６図に
示されるように、その内部には多数の黒点状の酸化物が
内存する。

このような不都合は、製品の特性に種々の悪影響を及ぼ
すこととなる。その−例として例えば形状記憶合金にお
いては、Ｎ１組成をわずか０．１ａｔ％変えただけでも
得られる製品の変態点は士数度と太き（変化し、さらに
該変態点に伴って動作温度も変化するなど、前記酸化に
よる組成比の変動は大きな問題となる。

（３）　　又その加工に際しても、ＮｉＴｉ合金は難加
工材であるため、−回の縮径当りの加工度をあまり大き
く設定することができず、その結果、太さ数ミリ程度の
細線を得る場合にも多くの工程が必要となり、従って生
産性に劣り高価格となる。

（４）　　さらに溶解設備を利用するこの方法では、少
量生産には不向きである。

他方、後者の粉末冶金法では、一般的に粉末は表面積が
大きく、またＴｉ粉末ではその表面酸化層が発生し、こ
れは拡散後にＴ１４Ｎ１２０なる酸化物を形成する為、
変態点の異常低下や残留する内部空孔が強度、寿命を低
下させるという問題があった。

さらに特開昭５９−１１６３４０号公報ではＴｉ材とＮ
ｉ材とを圧接して密着させるとともに、それらを加熱し
てＮｉＴｉ相を得ることも提案されてはいるが、この方
法では拡散速度は、非常に緩やかであるため、大径品の
生産には長時間を要すこととなる。

例えば形状記憶合金などとして比較的需要の多い直径０
．３〜１．５　ｗ程度の線条材を得るにも、１００時間
をこえる長時間の拡散処理が必要となり、従って、この
方法も結局実用的とはいい難い。

〔発明の目的〕

本発明は、所定ｍのＮｉ材中に複数本のＴ１基部材を均
一に分散することを基本として、生産性と均質性に優れ
かつコスト低減化可能なＮｉＴｉ系機能合金の製造に好
適に使用しうる中間製品としての複合材の提供を目的と
している。

〔発明の開示〕

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図において複合材料１は、その内部にその一端ＩＡ
から他端ＩＢにまで連続する複数本のＴｉ基部材２の各
々が所定量の＋Ｊｉ材３によって隔離され、かつ均一に
分散されるとともに、Ｔｉ基部材２・・・と、Ｎｉ材３
とが一体化している。

前記Ｔｉ基部材２は、中央に位置するＴｉ材５と、該Ｔ
ｉ材５の外表面を任意な厚さで覆うＴｉと旧との拡散層
４とを含んでいる。

拡散層４は、その両側に位置する前記Ｔｉ材５と、Ｎｉ
材３との相互拡散によって生じる金属間化合物であって
、一般的には、例えば第２図に見られるように、Ｔｉ材
５に隣合うＴｉ２Ｎｉ相４ＡとＴ１Ｎｉ相４ＢとＴｉＮ
ｉ３相４Ｃとを含んで形成される。

しかし前記Ｔ　ｉ　２　Ｎ　を相４Ａ及びＴ　ｉ　Ｎ　
ｉ　３相４ＣはＴ　ｉ　Ｎ　ｉ相４Ｂに比べ中挟である
場合が多く、また該拡散層４自体の巾も拡散処理の程度
によって増加するため、該拡散処理の初期においては、
例えば数μ程度と非常にせまい場合もある。

従って実質的に前記Ｔｉ２Ｎｉ相４ＡとＴｉＮｉ３相４
Ｃの存在が認め虻Ｉいこともあるが、本発明の複合材料
１にあっては、このような状態のものであってもかまわ
ない。

又前記Ｔｉ基部材２は、その最終製品である機能合金の
生産性向上という点からは、より微細なもの、例えば５
０本以上、より好ましくはｔ　ｔｌ　Ｏ０本以上の多数
本のＴｉ基部材２−・を配置すること、即ちＴｉ基部材
２を狭い間隔で設けることが好ましく、例えば横断面面
積０．０３ｍｍ２以下の繊維状にまで微細化したものを
、所定量のＮｉ材３中に均一に分散させることが、最終
での拡散反応時間の短縮という面から特に好ましい。も
ちろんこれらは、製品の状態（形状、寸法など）によっ
ても種々変化する。

本発明の複合材料１では、最終用途が形状記憶合金、超
弾性合金、防振合金などの機能合金としており、これら
は、Ｎ１４Ｂ〜６０ａｔ％とＴｉとを少なくとも含み、
しかもそれらが均一に拡散したＴ１Ｎｉ相４Ｂの発生に
よって得られるものである。

従って前記Ｔｉ基部材２及び旧材３は、このような組成
比になるよう予め調整されておく必要があＬｉなお前記
Ｔｉ材５やＮｉ材３については、各々純Ｔｉ材あるいは
純Ｎｉ材を使用できる他、その最終での変態点や機械的
性質、加工性などの諸性性を改善させる必要がある場合
においては、さらにＣｕ、■、ＭＯｌＣｒ　−、Ａ　ｊ
！　、Ｆ　ｅの内、少なくとも１種以上の第３元素を前
記Ｔｉ材５もしくはＮｉ材３のいづれか一方もしくは両
方に含有させておくこともできる。

この場合においては、前記拡散層４内部にも、前記第３
元素が含有されていてもよい。

またこれら第３元素は、複合材料１の全組成の５ａｔ％
以下とする。

第３図は第１図Ａ−Ａ断面におけるＴｉ基部材２の均一
分散性を示す２００倍拡大の金層組成の顕微鏡写真であ
り、各Ｔｉ基部材２は、Ｎｉ材３中に均一に分散してい
るとともに、Ｔｉ材５及び拡散層４がほぼ同等に存在す
る。

この写真は、ＴＩ線条材０．３ｍｍの表面に４０μ厚ざ
のＮｉメッキを施したものを４００本収束し、加工率７
５％での伸線加工を行った複合材にさらに温度９００℃
、１時間での拡散処理を施した状態が示され、そして前
記Ｎｉ旧材志はお互いに接合し、実質的にＴｉ基部材を
隔離している６本発明の複合材料１は、また種々の形態
に変形させることができ、例えば第１図のように、各Ｔ
ｉ基部材２を該複合材料１と平行に配向させる他、ラセ
ン状に形成させ、あるいは、その形状も丸断面に限らず
非円形にしたものも利用できる。また複合材料１自体に
ついても、線条材の他、板状、パイプ状など種々の形状
に変化させることも可能である。

又前記複合材料１を得るためには、例えば特願昭６０−
２６８４４号が開示するように、Ｔｉ細線条の表面に、
所定量のＮｉ材をメッキあるいは蒸着、クラフトなどの
方法で被覆し、その複数本をパイプ材などの外装材中に
挿入して一本の複合線体を形成した後、さらに該複合線
体を微細化し、かつ内部隙間を除去する為の縮減加工と
前記ＮｉとＴｉとの界面に拡散層４を形成させる拡散熱
処理を行うことによって得ることができる。

前記拡散熱処理は、７００〜１１００°Ｃ程度の温度に
短時間加熱することによって可能であり、又このような
処理によって前記複数本のＴｉ材５を含む被３線同士が
その表面のＮｔ材同士の拡散によって一体化し、その取
扱いが容易になるとともに、前記外装のパイプ材を除去
することもできる。さらにその表面は、比較的軟質かつ
潤滑性に優れたＮｉ材３で覆われているため、最終製品
によって規定される形状や寸法に達するまで、そのまま
加工することもでき、従って表面性に優れた機能材料が
得られる。

又このような複合材料１を使用し、最終の機能合金を得
るためには、さらに前記の温度範囲での拡散熱処理を、
例えば真空中などの無酸化雰囲気中で十分に行うことに
より、希望するＮｉＴｉ相を有する合金が得られる。

〔発明の効果〕

叙上のごとく、本発明の複合材料は、予め所定の組成比
になるように制御されたＮｉ材によって複数本のＴｉ基
部材を分散させ、しかもそれらが、一部拡散によって一
体化されているため、組成のバラツキを大きく抑制でき
、均一な特性の製品を得ることができる。

しかも本発明の複合材料では、Ｎｉ材とＴｉ材との境界
面のみが拡散されている程度であり、その表面は加工性
にも優れたＮｒ材で覆われ、さらに、中央に残留したＴ
ｉ材も比較的軟質であることから、一般的なＮｉＴｉ合
金に比べ容易に加工することができる。

さらに該加工に伴って前記Ｔｉ基部材やＴｉ材を、より
微細化できるため、その後の拡散での処理時間短縮が可
能となり、又該複合材料は、種々の形状や寸法に自由に
設定するこもできるため、直接最終寸法にまでいつきに
加工できる。従って、機能合金のコストダウンに大きく
寄与することができる。

又本発明の複合材料は、熔解の段階を終えずして形成し
うるため、第４図に示すように、酸化物などの混入も非
常に少なく、極めて清浄な組織とヒステリシスの非常に
小さいものを得ることができるなど多くの効果を奏しう
る。

【図面の簡単な説明】

築１図は本発明の一実施例を示す部分断面斜視図、第２
図はＴＩ基部け２を示す金属組織の写真、第３図はＴｉ
基部材２の均一分散性を示す金属組織の写真、第４図は
本発明の複合材料を用いたＮＬＴｉ系機能合金を示す金
属組繊の写真、第５．６図は従来の熔解法により得られ
たＮｉＴｉ機能合金を示す金属組織の写真である。 １−・−複合材料、　２−・Ｔｉ基部材、　３−Ｎ　ｉ
材、４−・−拡散層、　４Ａ−・Ｔｉ２Ｎｉ相、４Ｂ−
・−ＴｉＮｉ相、　４Ｃ・−ＴｉＮｉ、３相５−Ｔ　Ｉ
材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉが４８〜６０ａｔ％とＴｉとを少なくとも含
   有するＮｉＴｉ系機能合金のための複合材料であって、
   該複合材料は、Ｔｉ材の外面をＴｉとＮｉとの拡散層で
   覆ってなる複数本のＴｉ基部材と、前記Ｔｉ基部材を隔
   離しかつ均一に分散させたＮｉ材とが一体化しているＮ
   ｉＴｉ系機能合金用複合材料。
2. （２）前記拡散層は、Ｔｉ＿２Ｎｉ相、ＴｉＮｉ相及び
   ＴｉＮｉ＿３相を夫々前記Ｔｉ材から外方に向かって形
   成させていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の複合材料。
3. （３）前記Ｔｉ基部材は、繊維状に微化していることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の複合材料。
4. （４）前記Ｔｉ基部材及び／又はＮｉ材は、内部にＣｕ
   、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅのいづれか１種もしくは
   ２種以上の第３元素を５ａｔ％以下含有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の複合材料。