JPS6260836A - 形状記憶合金 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、形状記憶合金、詳しくは形状記憶効果を有す
るＴｉ−Ｎｉ合金において、Ｎｉの一部又は全部をＰｄ
で置換した形状記憶合金に関するものである。

従来の技術 等原子比すなわち５０−５０モル％又はその近傍組成の
Ｔｉ−Ｎｉ合金は熱弾性型マルテンサイト変態に伴い、
マルテンサイト相状態で本合金に与えた変形が母相域に
昇温することによって瞬時に変形前の形状に回復すると
いう、いわゆる形状記憶効果を示す。この効果はＴｉ　
−４４ｉ合金の伯、Ｃｕ　−ＡＩ　−Ｎｉ　、　Ｃｕ　
−Ｉｎ　−ＡＩ　、Ｆｅ　３−Ｐｔ　、ＡＩ」−Ｃｄ　
、　ＡＵ　−Ｃｄ等の数多くの合金に見い出されている
が、強度、延性、耐疲労特性等の実用的な面からＴｉ　
−Ｎｉ合金及び一部のＣｕＭ合金が現在、利用可能な特
性をもつものとして注目されている。また、Ｔｉ−Ｎｉ
合金とＣｕ基合金を比較した場合、Ｔｉ−Ｎｉ合金の素
材価格が高価であるにもかかわらず、良好な加工性を示
すこと、Ｃｕ基合金よりも耐疲労特性が優れていること
のため、Ｔｉ−Ｎｉ合金は工業材料、医療材料、エネル
ギー変換材料等の分野において、形状記憶合金としての
応用の主流を占めている。

発明が解決しようとする問題点 Ｔｉ−Ｎｉ合金の形状回復温度は、高々３９０Ｋが最高
温度で、形状記憶合金としての応用も形状回復がこの温
度以下での分野に限定されているのが現状である。した
がって、種々の方面での応用に際して、より高温の形状
回復温度を有する形状記憶合金の開発が望まれている。

ところで、Ｔｉ−Ｎｉ合金の形状回復温度は、Ｈ］Ｎｉ
！度、（２）熱処理、（３）第３元素によるＴｉあるい
はＮｉの置換等によって影響を受ける。

例えば１０２３に以上の温度で７．２Ｋ　ｓ焼鈍して水
焼入れ処理を行なった場合において、Ｎｉ溌度が４９．
６モル％以下では該温度は３９０にの一定値を示すが、
４９．６〜５１．０モル％の濃度範囲ではＮｉ１１１度
の増加と共に　１モル％当り９３．９にの割合で直線的
に低下する。また、熱処理の影響をみると、７’１−Ｊ
ｌｉ合金では、焼鈍温度が低下すると、Ｎｉ過剰側では
母相→中間相→マルテンサイト相の２段変態が出現し、
これにより形状口１算温度はＮｉ１１度に依存せずに、
焼鈍温度の低下に従い上界する。しかし前記のとおり、
３９０Ｋを越えることはない。

一方Ｔｉ−Ｎｉ合金のＴｉあるいはＮｉを第３元素で置
換した場合の形状回復温度への影響をみると、３ｄｉ！
ｌ移金属（Ｖ、Ｃｒ　、Ｍｎ　、Ｆｅ、ＣＯ）を置換元
素として選んだ場合、１〜３モル％の置換で形状回復温
度は著しく低下し、ＮｉをＣＬＩで置換した場合は該温
度がほとんど変化しないという結果が１１られている。

そこで、本発明の目的とするところは、Ｔｉ−Ｎｉ合金
の形状回復温度よりも一層高い温度域で、形状回復効果
を秦する、新規の形状記憶合金を提供して、前記問題点
を解決することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、Ｔｉ：４８，５〜５０．４モル％及びＰｄ　
：４９．６〜５１．５モル％から成る形状記憶合金と、
７ｉ：４８．５〜５０．４モル％及びＰｄ：１５モル％
以上５０モル％未満を含み、残部がＮｉである形状記憶
合金であって、両合金によって前記問題点を解決し得た
ものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者らの一部のものは、さきに、 Ｔｉ３ｏ　Ｎｔｊｏ−ｒＰｄＸ（Ｘ　−０〜１２）、合
金を調べ、Ｐｄ′ａ度χＦ、！＝Ｏ〜５モル％では変態
温度がＰｄ′ａ度の増加とともに急激に低下し、Ｐｄ１
度す沃−５〜１２モル％では変態温度がわずかながら上
昇を示すことを明らかにした。

本発明者らは、ＴｉダＯＮ　’Ｉｇ６−×Ｐ　ｄＸ合金
を更に、χ胤＝１５〜５０モル％の組成範囲で詳細に調
べ、この合金の形状回復温度がＰｄ濃度の増加と共に連
続的に、かつ直線的に上昇することを見い出し、また７
７３〜１２７３にの温度範囲での焼成によってもＰｄＨ
；度と形状回復温度との関係が影響を受けないこと、更
にχ、Ｌ＝１５〜５０モル％の組成範囲において、これ
ら組成の合金に形状記憶効用が存在することを確認した
。

Ｔｉｌｅ度については、５０モル％の近傍で、その濃度
が５０．４モル％まで大になると変態温度が低下し、ま
た４８．５モル％まで小になると変態温度が上昇する。

本発明は、上記の知見に基づいて得たものである−０ 次に実施例によって本発明を具体的に述べる。

実施例 試料の原石には、スポンジＴｉ（９９，７％純度）、電
解Ｎ　ｉ　　（９９，９５％Ｕ度）及び板状Ｐｄ〈９９
％純度）を用いた。各原料はＩＩＲガス化をはかるため
、あらかじめ溶解した。作製手順は次のとおりである５
原料のＴｉとＰｄを用いて”；ＯＰ”ｔｏ金合金作って
一方の母材とし、また別に、Ｔ１、Ｎｉ及びＰｄを用い
て Ｔｉ　　Ｎｉ　　Ｐｄ＋ｓ合金を作り他方の母材とした
。この二つの母材を細かく切断し、種子配合し、アルゴ
ン雰囲気アーク炉により溶解してＴ　ｉ　ｙ□　Ｎ　ｉ
ｙ□−ｘＰ　ｄｙ：合金（ｘ＝１５．１７．５．２０．
２２．５．２７．５．３０．３５．４０．４５．５０）
のインゴット（約２０（１）を作製した。これらは１２
７３Ｋ　ｘ１４．４ｋｓの均一化熱処理を行なったのち
、１１７３にの熱間圧延によってｉｍｍ厚にして、各試
料とした。

これら試料から変ＲＷ度を同定するための示差走査熱分
析用試片（約２Ｘ　２Ｘ１ｍｍ　）と形状記憶効果を調
べるための試片（約１０ｘ　１ｘ　Ｏ，５ｍｍ）を切り
出し、６７３〜１２７３にで１４．４ｋｓ焼鈍し、水焼
入れ処理を行ない上記の試験に供した。

試験後、全試料中から、１０７３Ｋ　ｘ　７４．３ｋｓ
焼鈍し水焼入れを行なったものを採択し、測定した。

この試料の変態温度（Ｍｓ　、Ｍｆ　、Ａｓ　、　Ａｆ
　）とＰｄ１１度χ３．の関係を調べた。この関係を第
１図に示す。

ここで、変態温度ＭＳ　、　Ｍｆは降温過程における変
態開始、同終了温度をそれぞれ表わし、Ａｓ　、Ａｆは
昇温過程における逆変態開始、同終了温度をそれぞれ表
わす。なお、形状回復温度はＡ［に対応する。

各々の変態温度は図に示すように、Ｐｄ１度の増加と共
に直線的に上昇する。特に、Ａｆ湿温度なわち形状回復
温度は実験式 ％式％） 連続的に、しかも直線的に上昇することを見い出した。

また、これに対する焼鈍温度の影響をみると、１０７３
Ｋを除＜　６７３に〜１２７３にの温度間開で１４．４
ｋｓ焼鈍し水焼入れ処理した各々の試料のＡ［温度は、
第１図に示した１０７３Ｋ　ｘ　１４，４ｋｓで焼鈍し
、焼入れ処理した各試料とほぼ等しい値を示した。

したがって、Ａｆ湿温度対する焼鈍温度の影響は認めら
れない。

形状記憶効果の試験では、上記試片を室温で曲げ加工し
た後、Ａｒ温度以上に加熱覆ることによって、定性的な
形状回復を調べた。１０７３ＫＸ　１４，４ｋｓで焼鈍
して水焼入れ処理を施した各試料について試験した結果
では、χ、え＝１５〜５０ｍｏ１％のいずれのものも、
形状記憶効果を示した。

以上の試験結果から、Ｔ　ｉ　ｃ；６　Ｎ　ｉり、）−
ＸＰｄｘ（χ−１５〜５０）合金は、形状回復温度が３
２２〜８６１にの温度間開にあるような応用分野におい
て、形状記憶合金として、熱処理に影響を受けずに安定
に使用することが分った。

本実施例に用いた試料の溶解は、アルゴン雰囲気のアー
ク炉によって行なっているが、工業的には黒鉛るつぼを
使用した真空高周波誘導炉溶解によって本発明合金を製
造する方法がある。

この方法は、従来のＴｉ−Ｎｉ合金のＶ　ａに用いられ
ているが、本発明合金を多量にかつ安価に１ｑることが
できる利点がある。ただし、この場合、黒鉛るつぼの炭
素の混入は合金の変態温度を低下させる原因となるため
、溶解に注意を要する。

発明の効果 本発明による形状記憶合金は、そのＰｄｆ１度範囲内に
おいてＰｄ濃度を調整することによって、この合金に形
状回復温度を、Ｔｉ−Ｊｌｉ合金のそれよりも高い温度
すなわち、３２２に〜８６１にの範囲内の任意の温度で
与えることができる。しかもこの形状回復温度は、熱処
理によって影響されない。

したがって、本発明合金は、Ｔｉ−Ｎｉ合金よりも高い
温度域での形状回復を必要とする応用分野に好適に供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金においてＰｄｆ１度が各変！！！
温度に及ぼす影響を示す図表である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉ：４８．５〜５０．４モル％及びＰｄ４９．
   ６〜５１．５モル％から成るＴｉ−Ｐｄ形状記憶合金。
2. （２）Ｔｉ：４８．５〜５０．４モル％及びＰｄ：１５
   モル％以上５０モル％未満を含み、残部がＮｉであるＴ
   ｉ−Ｐｄ−Ｎｉ形状記憶合金。