JPH03274248A - NiTi系金属間化合物の製造方法 - Google Patents

NiTi系金属間化合物の製造方法

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JPH03274248A
JPH03274248A JP2076472A JP7647290A JPH03274248A JP H03274248 A JPH03274248 A JP H03274248A JP 2076472 A JP2076472 A JP 2076472A JP 7647290 A JP7647290 A JP 7647290A JP H03274248 A JPH03274248 A JP H03274248A
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JP
Japan
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reaction
mixed powder
temperature
vacuum
powder
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Pending
Application number
JP2076472A
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English (en)
Inventor
Hiroo Suzuki
洋夫 鈴木
Makoto Takeuchi
誠 竹内
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〉 本発明は粉末冶金によるNiTi系形状記憶合金の製造
方法に関する。
(従来の技術および発明が解決しようとする課題)従来
燃焼合成法によるNiTi系形状記憶合金の製造方法と
して、例えば特開昭63−307229号公報に開示さ
れているように、チタニウム粉末とニッケル粉末を混合
して原料混合粉末とし、この原料混合粉末を高真空度下
において原料混合粉末の一部に外部から入熱して合成反
応を開始させ、この合成反応によって生じる反応生成熱
によってその合成反応を原料混合粉末全体に渡って伝播
進行させる自己伝播高温合成法により合成してNiTi
金篇間金倉間化合物した後、高密度化処理を行ってNi
Ti金属間化合物のインゴットを製造する形状記憶合金
の製造方法が提案されている。そして上記公報(実施例
1)において、高密度化処理とは融解凝固状態にあるイ
ンゴットを真空対じして、熱間等方圧加圧(HI P)
するか、または真空中で再溶解して金型に鋳造すること
を述べている。
しかし、この熱間等方圧加圧(HIP)は、高密度化の
手段としては好ましい方法であるが、工程そのものが高
価であるとともにバッチ型の非連続処理工程のために生
産性も悪い。また、真空中で再溶解して金型に鋳造する
方法も一旦合金素材を製造した後に再度溶解を行うため
に必然的に製造原価が高くなるという問題点を持ってい
る。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記従来法の問題点を解決するものであって
、すなわち、HIP処理を採用することなく、融解凝固
状態にあるインゴットを真空熱処理あるいは熱間加工法
により直接高密度化することにより、生産性もよくかつ
安価にすぐれた材質をHするNiTi系形状記憶合金を
製造する方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明者は燃焼合成法により製造したままのNiTi系
の素材の相対密度は50〜55%であり、必ずしも高純
度のNiTiが形成されていないが、900℃〜120
0℃の範囲で真空熱処理を施すことにより、100%N
iTiを形成することができること、またこの材料の熱
間加工性は極めて良好で、900℃〜1200℃の範囲
であれば熱間鍛造ないし熱間圧延、熱間押し出しなどの
鉄鋼材料製造に供している熱間加工設備で加工が可能で
、加工時に割れ疵の心配もないことを見出した。本発明
はこの知見に基づいて完成したものであって、その要旨
とするところは、 (1)  N1およびTiをそれぞれ主成分とする粉末
を混合し、得られた混合粉末を真空中、かつ前記混合粉
末の合成反応で生じる反応生成熱により前記混合粉末が
n己燃焼を起こすことのできる温度以上に保持し、前記
混合粉末の一部に外部より入熱して合成反応を開始させ
、前記反応で発生した反応生成熱を未反応粉末に順次伝
播させる燃焼合成法でNiTi系金属間化合物を製造す
る方法において、燃焼合成後の生成物に900℃〜!2
00℃の範囲のfi度で、3〜50時間の真空熱処理を
施すことを特徴とするNiTi系金属間化合物の製造方
法。
(2)  N1およびTiをそれぞれ主成分とする粉末
を混合し、得られた混合粉末を真空中、かつ前記混合粉
末の合成反応で生じる反応生成熱により前記混合粉末が
自己燃焼を起こすことのできる温度以上に保持し、前記
混合粉末の一部に外部より入熱して合成反応を開始させ
、前記反応で発生した反応生成熱を未反応粉末に順次伝
播させる燃焼合成法でNiTi系金属間化合物を製造す
る方法において、燃焼合成後の生成物に900℃〜12
00℃の範囲の温度で、圧下率50%以上の鍛造および
熱間圧延などの機械的な熱間加工を施すことを特徴とす
るNiTi系金属間化合物の製造方法。
(()  NlおよびTiをそれぞれ主成分とする粉末
を混合し、得られた混合粉末を真空中、かっ前記混合粉
末の合成反応で生じる反応生成熱により前記混合粉末が
自己燃焼を起こすことのできる温度以上に保持し、前記
混合粉末の一部に外部より入熱して合成反応を開始させ
、前記反応で発生した反応生成熱を未反応粉末に順次伝
播させる燃焼合成法でNiTi系金属間化合物を製造す
る方法において、燃焼合成後の生成物に900℃〜12
00℃の範囲の温度で、3〜50時間の真空熱処理を施
した後900℃〜1200℃の範囲の温度で、圧下率5
0%以上のm造および熱間圧延などの機械的な熱間加工
を施すことを特徴とするNiTi系金属間化合物の製造
方法にある。
(作  用) 本発明における機械的な熱間加工とは熱間等方圧プレス
(HI P)を含まないいわゆる熱間域での機械的加工
であり、熱間鍛造、熱間圧延などがこれに属する。
燃焼合成後の素材は必ずしも!00%NiTi金属間化
合物を構成しておらず、そのまま熱間加工を施す際の加
工性が悪く、かつその後の機械的性質も悪い。ところが
、900℃〜1200℃の範囲で3ないし5on、’;
間の真空熱処理を施すことにより、上述の欠点が解泪さ
れる。これは均熱溶体化処理効果であり、拡散焼結によ
りより完全な化合物が形成されるためである。900℃
未満ではその効果が少なく、1200℃超では材料が溶
Mするために温度範囲を900℃〜1200℃とした。
また処理時間は最低3時間は反応を起こさせるために必
要で、長時間はど効果はあるが、実用的見地からその上
限を50時間とした。
燃焼合成法によりNiTi系の素材を製造する方法にお
いて燃焼合成後の素材を900℃〜1200℃の範囲で
圧下率50%以上の熱間加工を施すことが高密度化に非
常に有効であるが、900℃未満では変形応力が高すぎ
て本材料を加工するのが困難であり、また1200℃超
では材料が溶解を始めるために上記温度範囲に限定した
。また、圧下率は50%以上としたが、燃焼合成法によ
り製造したままのNiTi系の素材の相対密度は50〜
55%であるため100%に高密度化するためには最低
50%の熱間加工を施す必要がある。圧下率の上限につ
いては高いほどよ<99%もありうるが常識的な上限は
95%で高密度化と同時に材料組織の微細化をも考慮す
ると85%以上の熱間加工が望ましい。
粉体の自己燃焼合成装置の一例を第1図に示す。
すなわち、第1図において、1は高真空容器であり、2
は電気炉であって内壁にヒーター10を有する。電気炉
2内には原料混合粉4を収納し、該混合粉4に点火する
ための電極8に連結している点火用の抵抗加熱線5を備
えた耐火性るつぼ3を設置している。6は真空排気系、
7はシーリング機構、9は温度制御用熱電χ・■である
以下にNiTiの実施例について説明する。
(実施例1) 酸素含h′量はNlI量%で0.08で平均粒度が50
−のTi扮と、酸素含有量0.05%で平均粒度が20
umのN1粉を1:1のモル比で機械的に混合した。
この混合粉末3kgを、第1図に示す自己燃焼合成装置
の耐火性るつは3内に収納して、温度300℃、真空度
2 X 1O−7Torrの条件下で第1図の点火用の
抵抗加熱線5の一例であるタングステンヒーターに電圧
30Vで25Aの電流を4秒間流して点火した。反応後
の化合物をX線回折で調べた結果、95%以上がNiT
iと確認された。また、反応後の化合物を化学分析した
結果、酸素含有量は0.10%、窒素0.015%、炭
素0.06%、水素o、ooe%であった。
反応後の化合物をアルキメデス法で密度測定を行った結
果、相対密度で55%であった。この化合物を2 X 
1O−7Torrの真空度の真空焼粘炉で1100℃x
 tohの均熱処理を行いX線回折で粘晶構造を調べた
結果100%NiTiが形成されていることが確認され
た。
(実施例2) 酸素含有量は重量%で0,08で平均粒度が50−のT
i粉と、酸素3右mo、05%で平均粒度が20−のN
1粉を1:1のモル比で機械的に混合した。
この混合粉末3kgを第1図に示す自己燃焼合成装置に
挿入して、温度300℃、真空度2 X 10−’To
rrの条件下で第1図の点火用の抵抗加熱線の一例であ
るタングステンヒーターに電圧30vで25Aの電流を
4秒間流して点火した。反応後の化合物をX線回折で調
べた結果、95%以上がNiTiと確認された。また、
反応後の化合物を化学分析した結果、酸素含有量は0.
10%、窒素0.015%、炭素0.0B%、水素0.
0013%であった。
反応後の化合物をアルキメデス法で密度測定を行った結
果、相対密度で55%であった。この化合物を2 X 
10”’Torrの真空度の真空焼結炉で1100℃X
10hの均熱処理を行いX線回折で結占晶構造を調べた
結果100%NiTiが形成されていることが確認され
た。
この熱処理後の素形材から40mmφX 200m−の
丸棒を切り出し、ステンレス管内に真空封じ込めを行っ
て、050℃に加熱された加熱炉中で5時間の焼鈍直後
、熱間押し出し装置を用いて10mmφの丸棒を製造し
た(圧下率約94%)。この丸棒の相対密度を測定した
ところ100%あり、光学顕微鏡観察結果からも燃焼合
成時に存在していたミクロポアが解消されていることを
確認した。
この丸棒材料を表面研削後冷延と焼鈍を繰り返し行い0
.8mmの線材とした。この線材のMs湿温度電気抵抗
測定法で測定したところ48℃を示し、形状記憶の戻る
温度AI’温度は71℃であった。この線材を、コイル
状に形状記憶させてバイアスばねと組合せ、形状記憶素
子を作って80℃のお湯と15℃の水に交互に浸漬する
疲労試験結果、105回以上破断しなかった。
(″)!、施例3) 酸素含有量は重量%で0,05で平均粒度が40ttm
のTi粉と、酸素含有Jln0.02%で平均粒度が3
0umのN1粉をl:1のモル比で機械的に混合した。
この混合粉末30kgを第1図に示す自己燃焼合成装置
に挿入して、温度300℃、真空度2 X 1O−6T
orrの条件下で第1図の点火用の抵抗加熱線の一例で
あるタングステンヒーターに電圧30Vで25Aの電流
を4秒間流して点火した。反応後の化合物をX線回折で
調べた結果95%以上がNiTiと確認された。また、
反応後の化合物を化学分析した結果、酸素含有量は0.
09%、窒素0.014%、炭素0.05%、水素0.
0013%であった。
反応後の化合物をアルキメデス法で密度測定を行った結
果、相対密度で56%であった。この化合物を2 X 
to−’Torrの真空度の真空焼結炉で1150℃X
 10hの均熱処理を行いX線回折で結晶横進を調べた
結果100%NiTiが形成されていることが確認され
た。
この熱処理後の素形材から80關φX000m+*の丸
棒を切り出しステンレス前出に真空封じ込めを行い11
50℃に加熱された加熱炉中で5時間焼jItI直後熱
間鍛造装置を用いて4〇−園φまで繰り返し鍛造を行い
、さらに930℃の加熱炉で3時間焼鈍後15■lφの
丸棒に仕上げた(全屈ド率約96.5%)。この丸棒の
相対密度を測定したところ100%あり、光学顕微鏡観
察結果からも燃焼合成時に存在していたミクロボアが解
消されていることを確認した。
この丸棒材料を表面研削後冷延と焼鈍を繰り返し行い1
.0闘の線材とした。この線材のMs湿温度電気抵抗測
定法で測定したところ49℃を示し、形状記憶の戻る温
度Ar温度は70℃であった。この線伺を女性用下着(
ブラジャー)の芯線として使用した製品の洗濯同数寿命
試験を行った結果500回の洗濯に充分耐えることが確
認された。
(発明の効果) このように本発明の形状記憶合金NiTiの製造方法は
構成され作用するものであるから、従来の方法に比較し
て材質の優れた化合物を機械的な熱間加工という安価な
製造工程で製造可能となるなどの効果をHする。
【図面の簡単な説明】
第1図は自己伝播燃焼合成装置の概略断面図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)NiおよびTiをそれぞれ主成分とする粉末を混
    合し、得られた混合粉末を真空中、かつ前記混合粉末の
    合成反応で生じる反応生成熱により前記混合粉末が自己
    燃焼を起こすことのできる温度以上に保持し、前記混合
    粉末の一部に外部より入熱して合成反応を開始させ、前
    記反応で発生した反応生成熱を未反応粉末に順次伝播さ
    せる燃焼合成法でNiTi系金属間化合物を製造する方
    法において、燃焼合成後の生成物に900℃〜1200
    ℃の範囲の温度で、3〜50時間の真空熱処理を施すこ
    とを特徴とするNiTi系金属間化合物の製造方法。
  2. (2)NiおよびTiをそれぞれ主成分とする粉末を混
    合し、得られた混合粉末を真空中、かつ前記混合粉末の
    合成反応で生じる反応生成熱により前記混合粉末が自己
    燃焼を起こすことのできる温度以上に保持し、前記混合
    粉末の一部に外部より入熱して合成反応を開始させ、前
    記反応で発生した反応生成熱を未反応粉末に順次伝播さ
    せる燃焼合成法でNiTi系金属間化合物を製造する方
    法において、燃焼合成後の生成物に900℃〜1200
    ℃の範囲の温度で、圧下率50%以上の機械的な熱間加
    工を施すことを特徴とするNiTi系金属間化合物の製
    造方法。
  3. (3)NiおよびTiをそれぞれ主成分とする粉末を混
    合し、得られた混合粉末を真空中、かつ前記混合粉末の
    合成反応で生じる反応生成熱により前記混合粉末が自己
    燃焼を起こすことのできる温度以上に保持し、前記混合
    粉末の一部に外部より入熱して合成反応を開始させ、前
    記反応で発生した反応生成熱を未反応粉末に順次伝播さ
    せる燃焼合成法でNiTi系金属間化合物を製造する方
    法において、燃焼合成後の生成物に900℃〜1200
    ℃の範囲の温度で、3〜50時間の真空熱処理を施した
    後900℃〜1200℃の範囲の温度で、圧下率50%
    以上の機械的な熱間加工を施すことを特徴とするNiT
    i系金属間化合物の製造方法。
JP2076472A 1990-03-26 1990-03-26 NiTi系金属間化合物の製造方法 Pending JPH03274248A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995008654A1 (en) * 1993-09-24 1995-03-30 The Ishizuka Research Institute, Ltd. Composite material and process for producing the same
JP2004346389A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Yoshimi Seisakusho:Kk 形状記憶合金製鋳造部材およびその製造方法
CN113564423A (zh) * 2021-07-26 2021-10-29 广东省科学院新材料研究所 镍钛金属间化合物轴承材料及其制备方法与应用

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WO1995008654A1 (en) * 1993-09-24 1995-03-30 The Ishizuka Research Institute, Ltd. Composite material and process for producing the same
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