JPH0372046A - 形状記憶合金 - Google Patents

形状記憶合金

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JPH0372046A
JPH0372046A JP2210555A JP21055590A JPH0372046A JP H0372046 A JPH0372046 A JP H0372046A JP 2210555 A JP2210555 A JP 2210555A JP 21055590 A JP21055590 A JP 21055590A JP H0372046 A JPH0372046 A JP H0372046A
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JP
Japan
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shape memory
memory alloy
alloy
content
regulated
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JP2210555A
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English (en)
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Juergen Peterseim
ユルゲン・ペーターザイム
Wolfgang Schlump
ヴオルフガング・シユルンプ
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Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/006—Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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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、貴金属を含有しない繰返し使用のための形状
記憶合金に関する。
〔従来の技術〕
合金成分としての貴金属を不用とする商業利用に対して
は、これまで一般的にＮｉＴｉ系、ＣｕＺｎＡｔ系及び
ＣｕＡＡＮｉ系の形状記憶合金のみが自由に提供されて
いる。
ＮｉＴｉ−形状記憶合金は、周知のように卓越した性質
を有する。該合金は、殆んど化学ｔａ的な組成において
一方向効果及び二方向効果での可逆的変形のとυわけ高
い値、高い引張強さ及び延性並びに実に良好な耐食性金
量す。さらに、この形状記憶合金は、熱処理作業周期に
対して効果の大きさの卓越した安定性を有する。
その上、該合金はＡｆ湿温度オーステナイト形成終了温
度）ｔ−比較的、はるかに超えて加熱することができ、
この場合、形状記憶効果の大きさを減少させるか又は変
１１Ａ温度會予期せずしてずらす有害かつ不可逆的なＭ
ｍの変化が生じることはない。
二方向効果を利用するために、Ａｓ＠度（オーステナイ
ト形成開始温度）は比較的高く、例えば１００℃を上回
る温度であるべきである。
しかしながら、繰返し使用のためのＮ　１Ｔｉ−形状記
憶合金金用いて最大に遅成しつるＡｓ温度は％　１００
°Ｃより低温でめる。この場合、以下、該当するＡｓ温
度と呼称するのは、数回の熱処理作業周期後に生じるへ
８＠度のことである。
文献には、変態温度を高くするためのチタンの代替とす
べき第５の元素としてジルコニウムの添加が記載されて
いる。ニッケルマイヤー（Ｅｃｋｅｌｍｅｙｅｒ　）　
（５ｃｒｉｐｔａ　Ｍｅｔ、　１０　　（１９７６Ｌ６
６７〜６７２頁）は、Ｔｉの代シに添加される２原子ｑ
ｂまでのＺｒの影響について記載している。これによる
と、加熱の際の変態温度は、約り２℃／　Ｚｒ原子優だ
け上昇する。最高のＡｓ温度の測定値は、一方向効果に
対して（Ｚｒ　２鳳子多の場合）約１０５℃であり、こ
の場合、へ〇％　ｋｆ又は平均値が確定されたのかどう
かは明確には確認不可能である。さらに、この刊行物に
は２原子％より高いＺｒ含奮會有する合金についての指
摘がない。
り２インへレンダリング（Ｋｌｅｉｎｈｅｒｅｎｂｒｉ
ｎｋＪ及びバイエル（Ｂｅｙｅｒ　）　（Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ　：　ＴｈｅｍａｒｔｅｎｓＨｌｃ　ｔｒａｎ
ｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　、　Ｂｏｃｈｕｍ　、ドイツ連
邦共和国。
１９８９年３月９日〜１０日）は上記研究に従い、ｉ、
ｓｉ子Ｓ″までのＺｒ　ｔ−含有する形状記憶合金を検
査した。高くなった変態温度は測定されず、即ち、これ
は初めに挙げた刊行物の結果が実証されることができな
かったということである。
現時点で繰返し使用のために商業分野で１００°Ｃ１−
超え；ｂ　Ａｓ温度で、ＣｕＡｔＮ　ｉ系の形状記憶合
金のみが問題となる（　Ｄｕｅｒｉｇ　、　Ａｌｂｒｅ
ｃｈｔ　。
Ｇｅｓａｉｎｇｅｒ　：入５ｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　
ａｌｌｏｙ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ−ｔｅｍ％ｐｅｒａｔｕ
ｒｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、　Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆｍｅｔａｌｓ３４（１９８２）、１４〜２０７Ｍ）
。
該合金を用いて１７５℃筺でのへ８温度が実現可能であ
るが、但しいっそう不利な欠点は計容するものとする。
このように、最大の二方向効果はほんの１．２優でろる
し、破断時の伸ひは５〜７嘩と低く、かつ過熱可能性は
明らかＫ　ＮｉＴｉ−形状記憶合金の場合よりも少ない
のである。
繰返し使用に対して不利であるのは、僅少な効果安定性
であり、可逆的変形の大きさの明らかな減少が数的の１
００℃の作業周期後、早くも生じる。
ＮｉＴｉ　ｔ−基礎として、これまで１００℃を超える
Ａ、温度を有する、商業的に利用できる形状記憶合金は
見い出されえなかったのでろり、しかもこのような合金
の有利な性質のために上記方針を０指した多大な努力が
払れたにも拘らずにである。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、１００℃を超えるＡｓ温度の場合に、
二方向効果、破断時の伸び、過熱可能性及び可逆的変形
に対する良好な値を有する、ＮｉＴｉ　を基礎とした形
状記憶合金を提供することであった。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、１００℃金超えるＡＳ温展乞有する形状記
憶合金により解決され、この場合、核合金はＮｉ　４１
．５〜５４原子蝿、Ｔｉ２４〜４２．５原子肇及びＺｒ
　７．５〜２２原子％を含有する。
〔作用〕
この形状記憶合金は、さらに８．５　ｉ子ＳまでのＣｕ
　（即ちＯ〜８．５鳳子嘩の間のＣｕ　）　ｔ”含有す
ることによシ、有利に後形成されていることができる。
この形状記憶合金は、周知のように適当な開始溶融液又
は前合金から再溶解によシ真空誘導溶解炉（Ｖａｋｕｕ
ｍｉｎｄｕｋｔｉｏｎｓｏｆｅｎ　）　（Ｆ３でアルゴ
ン雰囲気下で黒鉛るつぼ中で得られ、この場合、開始浴
融液又は前合金は、黒鉛るつぼとの反応が著しく抑制さ
れるように構成されている。予想に反して、前記の組成
範囲の形状記憶合金が、二成分のＮｉＴｉ−形状記憶合
金に比べ明らかに高い変態温度含有する形状記憶の性質
を示すことが確認された。
さらに、該形状記憶合金は、組成に基つ＠単相組織を有
する限や、延性であり、かつ室温で変形されることがで
きる。選択した製造条件での金属置棚ＮｉＴｉＺｒない
しはＮｉＴｉＺｒＣｕの濃度範囲は、三成分合金の場合
にはＮｉ　（原子％）−５０，８＋　０．０４５　Ｚｒ
　（Ｉｊｊｊ４．子％）ナイＬ、Ｈ四成分合金の場合に
はＮｉ　＋　Ｃｕ　（原子％）　−５０，８＋　０．０
４５　Ｚｒ　（鳳子％）の法則にほぼ従う。
本発明の範囲内で、有利な性質を有する形状記憶合金は
、請求項１又は２に記載された組成範囲内で、Ｔｉ２４
〜３４原子φ及びＺｒ　１６〜２２原子％（請求項３記
載）ないしはＴｉ２４〜３０原子多及びｚｒ２Ｄ〜２２
ＩＲＬ子ｔｌＡ　（１ｉｉ１求項４記載）を含有するこ
と□よっても形成されることができる。
１６原子φの程度のＺｒ含量の場合、へ８温度は１２０
℃を上回り、２０原子φの程度のＺｒ含量の場合、該温
度は１４５℃を上回る。
請求項１又は２記載の形状記憶合金は、ＮｉとＣｕとの
含量が４７〜５０原子修（請求項５記載）ないしｔｉ４
８〜４９．５原子％（請求′ｇＡ６記載）ないしは４８
．５〜４９似子褒（請求ＩＩＩ　７記載）でｂることに
よジ、有利に後形成されていることができる。
別の場合にも有効な組成範囲（請求項１又は５から７ま
でのいずれか１項記載）内で、ｚｒ含量は、１０〜１９
原子蚤の間（請求項８記（転）ないしは１４〜１８原子
嘩の間＜＊求項９記駒でめるように変更されていること
ができる。
さらに、とりわけ有利な性質を有する形状記憶合金は、
組成範囲が請求項１，７又は９に記載されているように
測定されることにょシ製造されることができる。従って
、この種の形状記憶合金は次の組成乞有する：　Ｎｉ　
４８．５〜４９原子％　；　Ｔｉ　２４〜４２．５原子
優及びＺｒ１４〜ＩＥｌ子優。
元素Ｚｒに対して記載された、Ｎｉ　＆ひＴｉと一緒に
１００”Ｏを上回る高められた変態温度含有する形状記
憶合金を形成する性／Ｘは、Ｚｒに知似する元素％例え
ば殊にＨｆに対しても適合する。従って、本発明による
教示の範囲内で場合によってはＺｒはＨｆ及びこれと類
縁の元素で代替することができる。
次の第１表及び第２表には、例示的に本発明による形状
記憶合金がへ８温度とともに示されている。
さらに、第２表には二成分のＮｉＴｉ−形状記憶合金の
例が示されてかり、この場合、Ａｓ温度は予想通９１０
０℃を下回っている。
第１表及び第２表中の実施的から、Ａｓ温度は、Ｚｒ含
量が増加するのに伴い上昇することが認められ、Ｚｒが
１６原子多を超える場合には、Ａ、温度は１２０°Ｃｔ
上回ｐ％　Ｚｒが２０原子噂を超える場合には、該温度
は１５０℃よシ高温である。
変態温度Ａ５及びｋｆと並んで形状記憶効果の大きさ、
即ち可逆的変形ｔは、別のＭａな特徴を示す。
形状記憶効果がｚｒ＠ｔの増加とともに低下するため、
表中に記載された形状記憶合金は、前記の対向的な性質
の傾向を考慮して専ら部分的に２０掠子嘩だけの値の程
度でのＺｒ含ｔｒ有する。
特許の保護が請求された組成の前合金は、炉（Ｋｎｏｐ
ｆｏｆｅｎ　）内で得られ、かつ真空誘４溶解炉内でア
ルゴン雰囲気下で黒鉛るつぼ中で円筒形試料に再溶解さ
れる。表中に記載された変態温度Ａｓ及びｋｆは、熱量
測定的に試料について鋳造状態で数回の熱処理作業周期
の後に確認された。
形状記憶合金の他の不変の組成において、元素ＺｒがＨ
ｆで代替される場合、必要に応じて２つの表中に記載さ
れたものよシ尚い変態温度Ａ８及びＡｆ　ｋ実現するこ
とができる。この効果は、１４〜１７＊子嘩の値の程度
のＨｆの百分率を有する形状記憶合金のいずれの場合に
も生じる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、１００℃を超えるＡｓ温度を有する形状記憶合金に
    おいて、Ｎｉ４１．５〜５４原子％、Ｔｉ２４〜４２．
    ５原子％及びＺｒ７．５〜２２原子％を含有することを
    特徴とする形状記憶合金。 ２、さらに８．５原子％までのＣｕも含有する請求項１
    記載の形状記憶合金。 ３、Ｔｉ２４〜３４原子％及びＺｒ１６〜２２原子％を
    含有する請求項１又は２記載の形状記憶合金。 ４、Ｔｉ２４〜３０原子％及びＺｒ２０〜２２原子％を
    含有する請求項１又は２記載の形状記憶合金。 ５、ＮｉとＣｕ４７〜５０原子％を含有する請求項１又
    は２記載の形状記憶合金。 ６、ＮｉとＣｕ４８〜４９．５原子％を含有する請求項
    １又は２記載の形状記憶合金。 ７、ＮｉとＣｕ４８．５〜４９原子％含有する請求項１
    又は２記載の形状記憶合金。 ８、Ｚｒ１０〜１９原子％を含有する請求項１又は５か
    ら７までのいずれか１項に記載の形状記憶合金。 ９、Ｚｒ１４〜１８原子％を含有する請求項１又は５か
    ら７までのいずれか１項に記載の形状記憶合金。
JP2210555A 1989-08-12 1990-08-10 形状記憶合金 Pending JPH0372046A (ja)

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