JPH0288737A - 超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金およびその製造方法 - Google Patents
超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金およびその製造方法Info
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- JPH0288737A JPH0288737A JP24020088A JP24020088A JPH0288737A JP H0288737 A JPH0288737 A JP H0288737A JP 24020088 A JP24020088 A JP 24020088A JP 24020088 A JP24020088 A JP 24020088A JP H0288737 A JPH0288737 A JP H0288737A
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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。
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〕
本発明は超弾性Ｎｉ−Ｔｉ −Ｃｕ系合金に関し、特に
応力ヒステリシスの狭い超弾性特性を有するＮｉ−Ｔｉ
−Ｃｕ−Ｆｅ合金或いはＮｉ−Ｔ１Ｃｕ−Ｃｒ合金およ
びその製造方法に係るものである。
応力ヒステリシスの狭い超弾性特性を有するＮｉ−Ｔｉ
−Ｃｕ−Ｆｅ合金或いはＮｉ−Ｔ１Ｃｕ−Ｃｒ合金およ
びその製造方法に係るものである。
一般に熱弾性型マルテンサイト変態を示す材料は形状記
憶効果を示すことが知られており、この形状記憶効果は
、加熱、冷却時に生じるマルテンサイト逆変態およびマ
ルテンサイト変態によるものである。Ｎｉ−Ｔｉが原子
比でｌ：ｌ近傍のＮｉ−Ｔｉ合金は、熱弾性型マルテン
サイト変態を起こし、変態温度以上の温度において超弾
性を示す。
憶効果を示すことが知られており、この形状記憶効果は
、加熱、冷却時に生じるマルテンサイト逆変態およびマ
ルテンサイト変態によるものである。Ｎｉ−Ｔｉが原子
比でｌ：ｌ近傍のＮｉ−Ｔｉ合金は、熱弾性型マルテン
サイト変態を起こし、変態温度以上の温度において超弾
性を示す。
この超弾性特性を利用して現在種々の素子の実用化され
ている。このＮ ｊ −Ｔ ｉ系合金の応力歪曲線を第
５図に示す。応力を負荷して行くときの応力ステージの
高さと除荷時のステージのヒステリシスが４０ｋｇ／−
以上存在する。このような超弾性の利用には、この応力
ヒスリシスが小さい方がエルギーロスが少なく、超弾性
材料として優れている。さらに除荷後に完全に元の形状
に復帰すること、すなわち残留歪がないことが必要な条
件となっている。したがってＮｉ−Ｔｉ合金では不充分
でありこのような特性を満足するような優れた超弾性合
金の出現と新しい素材に適した製造条件の確立が強く要
望されている。
ている。このＮ ｊ −Ｔ ｉ系合金の応力歪曲線を第
５図に示す。応力を負荷して行くときの応力ステージの
高さと除荷時のステージのヒステリシスが４０ｋｇ／−
以上存在する。このような超弾性の利用には、この応力
ヒスリシスが小さい方がエルギーロスが少なく、超弾性
材料として優れている。さらに除荷後に完全に元の形状
に復帰すること、すなわち残留歪がないことが必要な条
件となっている。したがってＮｉ−Ｔｉ合金では不充分
でありこのような特性を満足するような優れた超弾性合
金の出現と新しい素材に適した製造条件の確立が強く要
望されている。
一方Ｃｕを５〜１０ａｔ％含有するＮｉ−Ｔ１Ｃｕ合金
はＮ ｒ −Ｔ ｊ糸形状記憶合金の中でも非常に優れ
た材料で高変態温度（５０〜１００℃）を安定して示し
良好な形状記憶特性を示す。さらにこれに、ＡＩ！、、
Ｚｒ５Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅなどを少量添加して変態温度を
調整した合金（特公昭６１−５４８５０号）も知られて
いる。
はＮ ｒ −Ｔ ｊ糸形状記憶合金の中でも非常に優れ
た材料で高変態温度（５０〜１００℃）を安定して示し
良好な形状記憶特性を示す。さらにこれに、ＡＩ！、、
Ｚｒ５Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅなどを少量添加して変態温度を
調整した合金（特公昭６１−５４８５０号）も知られて
いる。
しかし、このＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金は第６図に示すよう
に変態温度が高く、体温付近の３６゛Ｃの温度において
は超弾性を示さない。またＮｉ −Ｔｉ−Ｃｕ合金に上
記のＡ２、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅなどを添加した合金
においても変態温度の調整が難しく、また応力ヒステリ
シスが小さく、しかも残留歪のないものは得られなかっ
た。
に変態温度が高く、体温付近の３６゛Ｃの温度において
は超弾性を示さない。またＮｉ −Ｔｉ−Ｃｕ合金に上
記のＡ２、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅなどを添加した合金
においても変態温度の調整が難しく、また応力ヒステリ
シスが小さく、しかも残留歪のないものは得られなかっ
た。
本発明は上記の問題について検討の結果、変態温度を体
温付近の温度から低温まで任意に調整が可能で、かつ応
力ヒステリシスが小さく、しかも残留歪がない優れた超
弾性を示すＮ１−Ｔｉ−ＣＵ系超弾性合金およびその製
造方法を開発したものである。
温付近の温度から低温まで任意に調整が可能で、かつ応
力ヒステリシスが小さく、しかも残留歪がない優れた超
弾性を示すＮ１−Ｔｉ−ＣＵ系超弾性合金およびその製
造方法を開発したものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明はＣｕ
５．０〜Ｉ０．０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５０．０ａｔ
％、Ｆ ｅ ０．３〜２． ０ａｔ％、残部Ｎｊからな
り、Ａｆ湿温度一２７〜３７℃１応カヒステリシスが４
０ｋｇ／ｍシ以下であることを特徴とする超弾性Ｎｊ−
Ｔｉ−Ｃｕ系合金を請求項１とし、Ｃｕ５．０〜Ｉ０．
０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５０．０ａｔ％、Ｃｒ０．２
〜１．５ａｔ％、残部ＮｉからなりＡｆ湿温度一２７〜
３７゛Ｃ１応力ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ２以下で
あることを特徴とする超弾性Ｎｉ−Ｔ１Ｃｕ系合金を請
求項２とし、またＣｕ５、０〜１０．０ａｔ％、Ｔ ｉ
４８．５〜５０．０ａｔ％、Ｆｅ００３〜２．０ａｔ
％、残部Ｎｉからなる合金を加工率１５％以上の冷間加
工を施した後、３００〜４００℃の温度で０，５〜２時
間形状記憶処理することを特徴とするＡｆｉ１１度が一
２７〜３７℃１応力ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ２以
下の超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金の製造方法を請求項
３とし、さらにＣｕ ５゜０〜１０．０ａｔ％、Ｔｉ４
８．５〜５０．０ａｔ％、ＣｒＯ１２〜１．５ａｔ％、
残部Ｎｉからなる合金を加工率１５％以上の冷間加工を
施した後、３００〜４００℃の温度で０．５〜２時間形
状記憶処理することを特徴とするＡ、ｆ温度が一２７〜
３７℃１応力ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ２以下の超
弾性Ｎ１＝ＴｉＣｕ系合金の製造方法を請求項４とする
ものである。
５．０〜Ｉ０．０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５０．０ａｔ
％、Ｆ ｅ ０．３〜２． ０ａｔ％、残部Ｎｊからな
り、Ａｆ湿温度一２７〜３７℃１応カヒステリシスが４
０ｋｇ／ｍシ以下であることを特徴とする超弾性Ｎｊ−
Ｔｉ−Ｃｕ系合金を請求項１とし、Ｃｕ５．０〜Ｉ０．
０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５０．０ａｔ％、Ｃｒ０．２
〜１．５ａｔ％、残部ＮｉからなりＡｆ湿温度一２７〜
３７゛Ｃ１応力ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ２以下で
あることを特徴とする超弾性Ｎｉ−Ｔ１Ｃｕ系合金を請
求項２とし、またＣｕ５、０〜１０．０ａｔ％、Ｔ ｉ
４８．５〜５０．０ａｔ％、Ｆｅ００３〜２．０ａｔ
％、残部Ｎｉからなる合金を加工率１５％以上の冷間加
工を施した後、３００〜４００℃の温度で０，５〜２時
間形状記憶処理することを特徴とするＡｆｉ１１度が一
２７〜３７℃１応力ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ２以
下の超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金の製造方法を請求項
３とし、さらにＣｕ ５゜０〜１０．０ａｔ％、Ｔｉ４
８．５〜５０．０ａｔ％、ＣｒＯ１２〜１．５ａｔ％、
残部Ｎｉからなる合金を加工率１５％以上の冷間加工を
施した後、３００〜４００℃の温度で０．５〜２時間形
状記憶処理することを特徴とするＡ、ｆ温度が一２７〜
３７℃１応力ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ２以下の超
弾性Ｎ１＝ＴｉＣｕ系合金の製造方法を請求項４とする
ものである。
すなわち本発明は、種々研究の結果Ｎ ｉ −Ｔ ｉＣ
ｕ合金が、Ｎｉ−Ｔｉ合金に比べ応力ヒステリシスの狭
いことを知見し、これにＦｅ或いはＣｒを微量添加する
ことにより変態温度（以下Ａｆ湿温度いう）を低下させ
、また特殊な製造方法によりＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金の狭
い応力ヒステリシス特性を保有しながら、常温域での残
留歪のない良好な超弾性特性を有するＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ
系合金を得たものである。
ｕ合金が、Ｎｉ−Ｔｉ合金に比べ応力ヒステリシスの狭
いことを知見し、これにＦｅ或いはＣｒを微量添加する
ことにより変態温度（以下Ａｆ湿温度いう）を低下させ
、また特殊な製造方法によりＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金の狭
い応力ヒステリシス特性を保有しながら、常温域での残
留歪のない良好な超弾性特性を有するＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ
系合金を得たものである。
しかして本発明合金の組成を上記のように限定したのは
、Ｃｕは応力ヒステリシスの巾を狭くする効果を有する
ものであるが５．０ａｔ％未満では、その効果が少なく
、また１０ａｔ％を越えると加工性が低下する。Ｆｅお
よびＣｒの添加はＡｆ湿温度体温または室温以下に下げ
る効果と共に残留歪を小さくする作用をなす元素である
が、Ｆ ｅ ０．３ａｔ％、Ｃｒが０．２ａｔ％未満で
Ａｊ湿温度低下させる効果が少なく、またＦｅが２．０
ａｔ％、Ｃｒが１゜５ａｔ％を越えると冷間加工性が低
下するからである。
、Ｃｕは応力ヒステリシスの巾を狭くする効果を有する
ものであるが５．０ａｔ％未満では、その効果が少なく
、また１０ａｔ％を越えると加工性が低下する。Ｆｅお
よびＣｒの添加はＡｆ湿温度体温または室温以下に下げ
る効果と共に残留歪を小さくする作用をなす元素である
が、Ｆ ｅ ０．３ａｔ％、Ｃｒが０．２ａｔ％未満で
Ａｊ湿温度低下させる効果が少なく、またＦｅが２．０
ａｔ％、Ｃｒが１゜５ａｔ％を越えると冷間加工性が低
下するからである。
また本発明の製造方法において加工率１５％以上で冷間
加工を施すのは、これ未満の加工率では充分な超弾性特
性が得られないからである。さらに形状記憶処理温度の
下限を３００℃としたのは３００℃未満では記憶処理が
不充分であり、超弾性の応力ステージが充分に得られな
い。また４００℃を越えると残留歪が残るためである。
加工を施すのは、これ未満の加工率では充分な超弾性特
性が得られないからである。さらに形状記憶処理温度の
下限を３００℃としたのは３００℃未満では記憶処理が
不充分であり、超弾性の応力ステージが充分に得られな
い。また４００℃を越えると残留歪が残るためである。
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例１
第１表に示す組成のＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる直
径１ｍｍの冷間加工線材を３９０℃の温度で６０分間の
熱処理した後、示差走差熱量計により変態温度を測定し
た。第２表および第１図にはマルテンサイト和から母相
への変態終了温度Ａｆ点を示した。
径１ｍｍの冷間加工線材を３９０℃の温度で６０分間の
熱処理した後、示差走差熱量計により変態温度を測定し
た。第２表および第１図にはマルテンサイト和から母相
への変態終了温度Ａｆ点を示した。
第
表
第２表
実施例２
第１表のＣ１０合金において記憶処理温度を２５０〜５
００℃まで変えたときの引っ張り試験結果を第３表に示
す。熱処理時間は６０分である。
００℃まで変えたときの引っ張り試験結果を第３表に示
す。熱処理時間は６０分である。
引っ張り試験は３６℃の恒温槽中にて行なわれ、４％ま
で歪を与えた後、除荷した。得られた応力歪曲線におい
て、歪２％時の応力ヒステリシス、および残留歪を測定
した。またＮｔｓ＋、。ａ【％−Ｔｊの従来合金を比較
に記載した。
で歪を与えた後、除荷した。得られた応力歪曲線におい
て、歪２％時の応力ヒステリシス、および残留歪を測定
した。またＮｔｓ＋、。ａ【％−Ｔｊの従来合金を比較
に記載した。
第３表
第１表、第２表および第１図から明らかなように、Ｆｅ
、Ｃｒの添加により変態温度が低下し、Ｆｅでは、０．
３ａｔ％未満、Ｃｒでは０．２未満においては変態温度
が体温以下にはならず充分ではない。
、Ｃｒの添加により変態温度が低下し、Ｆｅでは、０．
３ａｔ％未満、Ｃｒでは０．２未満においては変態温度
が体温以下にはならず充分ではない。
なおＬ−Ｑの比較合金は、冷間加工率１５％以上が困難
である応力ヒステリシスが大きい、Ａｆ湯温度高過ぎる
などの欠陥がある。
である応力ヒステリシスが大きい、Ａｆ湯温度高過ぎる
などの欠陥がある。
第３表より本発明合金はＮｉ−Ｔｉ２元合金に比べ、応
力ヒステリシスが狭いことが明らかである。また、本発
明合金において記憶処理温度が４００℃を越えると残留
歪が大きくなり完全な超弾性特性が得られない。さらに
合金Ｃの２５０．３９０．５００℃処理材、およびＮｉ
５１．０ａｔ％−Ｔｉの応力−歪曲線を第２図〜第４図
に示す。
力ヒステリシスが狭いことが明らかである。また、本発
明合金において記憶処理温度が４００℃を越えると残留
歪が大きくなり完全な超弾性特性が得られない。さらに
合金Ｃの２５０．３９０．５００℃処理材、およびＮｉ
５１．０ａｔ％−Ｔｉの応力−歪曲線を第２図〜第４図
に示す。
第２図に示すように３９０℃で記憶処理したものは良好
な超弾性特性を示す。しかし第３図のように５００℃で
記憶処理したものは残留歪が１％と大きくなり好ましく
ない。
な超弾性特性を示す。しかし第３図のように５００℃で
記憶処理したものは残留歪が１％と大きくなり好ましく
ない。
また第４図のように３００℃未満の記憶処理では水平な
応力ステージが見られず良好な超弾性特性は得られない
。
応力ステージが見られず良好な超弾性特性は得られない
。
このように本発明によれば、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ形状記憶
合金の超弾性は応力ヒステリシスが狭く良好な特性を示
し、体温以下の温度で超弾性を得るためにＦｅあるいは
Ｃｒを微量添加し変態温度を下げ、さらに最適な熱処理
条件を組み合わせることにより応力ヒステリシスが狭く
、残留歪の少ない、優れた超弾性特性を得ることが出来
るものであり、超弾性を利用する各種素子の実用化にお
いて顕著な効果を奏するものである。
合金の超弾性は応力ヒステリシスが狭く良好な特性を示
し、体温以下の温度で超弾性を得るためにＦｅあるいは
Ｃｒを微量添加し変態温度を下げ、さらに最適な熱処理
条件を組み合わせることにより応力ヒステリシスが狭く
、残留歪の少ない、優れた超弾性特性を得ることが出来
るものであり、超弾性を利用する各種素子の実用化にお
いて顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明の一実施例に係る合金の添加元素とＡＩ
湿温度関係を示す図、第２図〜第４図は本発明の一実施
例に係る合金の応カー歪の関係を示す図、第５図および
第６図は従来合金の応力歪の関係を示す図である。
湿温度関係を示す図、第２図〜第４図は本発明の一実施
例に係る合金の応カー歪の関係を示す図、第５図および
第６図は従来合金の応力歪の関係を示す図である。
Claims (4)
- （１）Ｃｕ５．０〜１０．０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５
０．０ａｔ％、Ｆｅ０．３〜２．０ａｔ％、残部Ｎｉか
らなり、Ａｆ温度が−２７〜３７℃、応力ヒステリシス
が４０ｋｇ／ｍｍ＾２以下であることを特徴とする超弾
性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金。 - （２）Ｃｕ５．０〜１０．０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５
０．０ａｔ％、Ｃｒ０．２〜１．５ａｔ％、残部Ｎｉか
らなりＡｆ温度が−２７〜３７℃、応力ヒステリシスが
４０ｋｇ／ｍｍ＾２以下であることを特徴とする超弾性
Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金。 - （３）Ｃｕ５．０〜１０．０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５
０．０ａｔ％、Ｆｅ０．３〜２．０ａｔ％、残部Ｎｉか
らなる合金を加工率１５％以上の冷間加工を施した後、
３００〜４００℃の温度で０．５〜２時間形状記憶処理
することを特徴とするＡｆ温度が−２７〜３７℃、応力
ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ＾２以下の超弾性Ｎｉ−
Ｔｉ−Ｃｕ系合金およびその製造方法。 - （４）Ｃｕ５．０〜１０．０ａｔ％、Ｔｉ４８．５〜５
０．０ａｔ％、Ｃｒ０．２〜１．５ａｔ％、残部Ｎｉか
らなる合金を加工率１５％以上の冷間加工を施した後、
３００〜４００℃の温度で０．５〜２時間形状記憶処理
することを特徴とするＡｆ温度が−２７〜３７℃、応力
ヒステリシスが４０ｋｇ／ｍｍ＾２以下の超弾性Ｎｉ−
Ｔｉ−Ｃｕ系合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63240200A JP2706273B2 (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63240200A JP2706273B2 (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0288737A true JPH0288737A (ja) | 1990-03-28 |
| JP2706273B2 JP2706273B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17055947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63240200A Expired - Lifetime JP2706273B2 (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 超弾性Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2706273B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114990411A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-09-02 | 中南大学 | 一种高铜含量的3d打印镍钛铜合金及其制备方法 |
| CN116005035A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-25 | 西安理工大学 | 形状记忆合金及其制备方法 |
| WO2024177015A1 (ja) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ＴｉＮｉ系合金およびそれを含む蓄熱装置、ならびにそのＴｉＮｉ系合金の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170503A (ja) * | 1987-01-10 | 1987-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 合金線装着衣料 |
-
1988
- 1988-09-26 JP JP63240200A patent/JP2706273B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170503A (ja) * | 1987-01-10 | 1987-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 合金線装着衣料 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114990411A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-09-02 | 中南大学 | 一种高铜含量的3d打印镍钛铜合金及其制备方法 |
| CN116005035A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-25 | 西安理工大学 | 形状记忆合金及其制备方法 |
| WO2024177015A1 (ja) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ＴｉＮｉ系合金およびそれを含む蓄熱装置、ならびにそのＴｉＮｉ系合金の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2706273B2 (ja) | 1998-01-28 |
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