JPH04224643A - 形状記憶合金およびその製造法 - Google Patents
形状記憶合金およびその製造法Info
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- JPH04224643A JPH04224643A JP41360790A JP41360790A JPH04224643A JP H04224643 A JPH04224643 A JP H04224643A JP 41360790 A JP41360790 A JP 41360790A JP 41360790 A JP41360790 A JP 41360790A JP H04224643 A JPH04224643 A JP H04224643A
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- Conductive Materials (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は形状記憶合金およびその
製造法に関し、さらに詳しくは、加工性の優れたＣｕ−
Ａｌ−Ｎｉ系の形状記憶合金およびその製造法に関する
ものである。
製造法に関し、さらに詳しくは、加工性の優れたＣｕ−
Ａｌ−Ｎｉ系の形状記憶合金およびその製造法に関する
ものである。
【０００２】
【従来技術】一般に、形状記憶合金はＴｉ−Ｎｉ系合金
、Ｃｕ系合金およびＦｅ系合金の３種類に大きく分けら
れているが、中でもＴｉ−Ｎｉ系合金が良好な機能特性
から最も広く使用されてきている。
、Ｃｕ系合金およびＦｅ系合金の３種類に大きく分けら
れているが、中でもＴｉ−Ｎｉ系合金が良好な機能特性
から最も広く使用されてきている。
【０００３】しかし、形状記憶合金としてのＴｉ−Ｎｉ
系合金は、加工性が極めて困難であるということと、材
料のコストが高いこと、また、作動可能な温度が−１０
℃〜１００℃の範囲に限定されるという材料的に問題を
有しており、従って、さらに低温側および高温側の温度
においても作動可能であり、かつ、より低コストの形状
記憶合金が益々多用化してくる用途に対応できることが
望まれている。
系合金は、加工性が極めて困難であるということと、材
料のコストが高いこと、また、作動可能な温度が−１０
℃〜１００℃の範囲に限定されるという材料的に問題を
有しており、従って、さらに低温側および高温側の温度
においても作動可能であり、かつ、より低コストの形状
記憶合金が益々多用化してくる用途に対応できることが
望まれている。
【０００４】しかして、Ｃｕ系合金よりなる形状記憶合
金は、上記の要望を満足するように広範囲の作動温度を
調整することが可能となり、低コストでもあることから
注目されている。
金は、上記の要望を満足するように広範囲の作動温度を
調整することが可能となり、低コストでもあることから
注目されている。
【０００５】そして、このＣｕ系合金の形状記憶合金は
、既に実用化段階にあるＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金を初め
として、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ系
合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金等多くのものが提案され
ている。
、既に実用化段階にあるＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金を初め
として、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｂｅ系
合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金等多くのものが提案され
ている。
【０００６】このような、Ｃｕ系合金の形状記憶合金の
中でも、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金は熱的安定性（耐熱性
）および形状記憶性能に優れた特性を有しており、注目
されてきている。
中でも、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金は熱的安定性（耐熱性
）および形状記憶性能に優れた特性を有しており、注目
されてきている。
【０００７】しかし、上記に説明したＣｕ−Ａｌ−Ｎｌ
系合金の系形状記憶合金は結晶粒の粗大化を招来し、加
工性を極めて悪化させるため、実用化には困難性があっ
た。
系合金の系形状記憶合金は結晶粒の粗大化を招来し、加
工性を極めて悪化させるため、実用化には困難性があっ
た。
【０００８】このような、従来のＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合
金の系形状記憶合金の問題点について、本発明者等が研
究を行なった結果、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金にＴｉを含
有させることによって、結晶粒を微細化させて加工性の
改善を行なった形状記憶合金を開発し（特開昭５８−１
６７７３７号公報）、さらに、良好な形状記憶性能を保
持しながら、冷間加工性を改善するためにＭｎを含有さ
せた形状記憶合金を開発した（特開昭６１−０３０６４
３号公報）。これらの形状記憶合金の作動温度は何れも
−１００℃〜２００℃の範囲において調整することがで
きるのである。
金の系形状記憶合金の問題点について、本発明者等が研
究を行なった結果、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金にＴｉを含
有させることによって、結晶粒を微細化させて加工性の
改善を行なった形状記憶合金を開発し（特開昭５８−１
６７７３７号公報）、さらに、良好な形状記憶性能を保
持しながら、冷間加工性を改善するためにＭｎを含有さ
せた形状記憶合金を開発した（特開昭６１−０３０６４
３号公報）。これらの形状記憶合金の作動温度は何れも
−１００℃〜２００℃の範囲において調整することがで
きるのである。
【０００９】しかしながら、上記に説明した２つの発明
に係る形状記憶合金の形状記憶特性は良好ではあるが、
加工率は最大で約２０％程度であり、さらに、多数の焼
鈍作業を繰り返すという工程の煩雑化およびこれに付随
してやはりコスト高となる問題がある。
に係る形状記憶合金の形状記憶特性は良好ではあるが、
加工率は最大で約２０％程度であり、さらに、多数の焼
鈍作業を繰り返すという工程の煩雑化およびこれに付随
してやはりコスト高となる問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来において、提案され、かつ、使用されてきている
種々の形状記憶合金の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研
究を行ない、検討を重ねた結果、形状記憶特性は従来の
形状記憶合金と同等かまたはそれ以上であり、さらに、
優れた冷間加工性を有する形状記憶合金を開発したので
ある。
た従来において、提案され、かつ、使用されてきている
種々の形状記憶合金の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研
究を行ない、検討を重ねた結果、形状記憶特性は従来の
形状記憶合金と同等かまたはそれ以上であり、さらに、
優れた冷間加工性を有する形状記憶合金を開発したので
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る形状記憶合
金は、 Ａｌ １１．５〜１３．５ｗｔ％、Ｍｎ １．
０〜５．０ｗｔ％、 Ｎｎ ６．０〜１０．０ｗｔ
％、Ｔｉ ０．１〜５．０ｗｔ％を含有し、残部Ｃｕ
および不可避不純物からなることを特徴とする形状記憶
合金を第１の発明とし、 Ａｌ １１．５〜１３．
５ｗｔ％、Ｍｎ １．０〜５．０ｗｔ％、 Ｎｉ
６．０〜１０．０ｗｔ％、Ｔｉ ０．１〜５．０ｗ
ｔ％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避不純物からなる形
状記憶合金を、共析点直上の温度において熱処理を行な
った後、冷間加工を行なうことを特徴とする形状記憶合
金の製造法を第２の発明とする２つの発明よりなるもの
である。
金は、 Ａｌ １１．５〜１３．５ｗｔ％、Ｍｎ １．
０〜５．０ｗｔ％、 Ｎｎ ６．０〜１０．０ｗｔ
％、Ｔｉ ０．１〜５．０ｗｔ％を含有し、残部Ｃｕ
および不可避不純物からなることを特徴とする形状記憶
合金を第１の発明とし、 Ａｌ １１．５〜１３．
５ｗｔ％、Ｍｎ １．０〜５．０ｗｔ％、 Ｎｉ
６．０〜１０．０ｗｔ％、Ｔｉ ０．１〜５．０ｗ
ｔ％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避不純物からなる形
状記憶合金を、共析点直上の温度において熱処理を行な
った後、冷間加工を行なうことを特徴とする形状記憶合
金の製造法を第２の発明とする２つの発明よりなるもの
である。
【００１２】本発明に係る形状記憶合金について、以下
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】通常、Ａｌを含有するＣｕ合金においては
、Ａｌ含有量を減少させることにより、加工性が向上す
ることは良く知られている。
、Ａｌ含有量を減少させることにより、加工性が向上す
ることは良く知られている。
【００１４】しかしながら、Ａｌ含有量を減少させると
Ｍｓ点が非常に高くなり、また、形状記憶効果が消失す
るという実用上致命的な欠陥を生じる。
Ｍｓ点が非常に高くなり、また、形状記憶効果が消失す
るという実用上致命的な欠陥を生じる。
【００１５】即ち、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ系５
元合金の硬質形状記憶合金においては、Ａｌ含有量の下
限を１１．５ｗｔ％とするのは、Ｍｓ点の降下作用を有
するＭｎの含有（４５℃／Ｍｎｗｔ％）によっても、こ
の含有量未満ではＭｓ点が３００℃と非常に高くなるた
めであり、また、Ｍｎ含有量にも加工性の点で限界があ
り、実用上Ｍｎ含有量の上限は５．０ｗｔ％とする。
元合金の硬質形状記憶合金においては、Ａｌ含有量の下
限を１１．５ｗｔ％とするのは、Ｍｓ点の降下作用を有
するＭｎの含有（４５℃／Ｍｎｗｔ％）によっても、こ
の含有量未満ではＭｓ点が３００℃と非常に高くなるた
めであり、また、Ｍｎ含有量にも加工性の点で限界があ
り、実用上Ｍｎ含有量の上限は５．０ｗｔ％とする。
【００１６】また、Ｎｉは脆化の原因となるγ２相の析
出を抑制し、組織の安定を図る効果を有しているが、上
記の特開昭６１−０３０６４３号公報においては、Ｎｉ
の過剰な含有はマルテンサイト相を硬化とせ、加工性を
劣化させると考えられていた。しかし、その後の研究の
結果、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ系５元合金におい
て、Ｎｉはγ２相の析出を抑制し、加工性の良好なα相
を安定にする効果を有するため、熱処理によっては、即
ち、熱処理温度が共析点直上の温度では逆に加工性の良
好なα相が析出するので、逆に冷間における加工性が向
上することを見出した。この温度以外では加工性は劣化
するのである。
出を抑制し、組織の安定を図る効果を有しているが、上
記の特開昭６１−０３０６４３号公報においては、Ｎｉ
の過剰な含有はマルテンサイト相を硬化とせ、加工性を
劣化させると考えられていた。しかし、その後の研究の
結果、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ系５元合金におい
て、Ｎｉはγ２相の析出を抑制し、加工性の良好なα相
を安定にする効果を有するため、熱処理によっては、即
ち、熱処理温度が共析点直上の温度では逆に加工性の良
好なα相が析出するので、逆に冷間における加工性が向
上することを見出した。この温度以外では加工性は劣化
するのである。
【００１７】本発明に係る形状記憶合金の含有成分およ
び成分割合について説明する。
び成分割合について説明する。
【００１８】Ａｌは含有量が少ないと形状記憶効果を示
す相が不安定となり、記憶効果を発現しなくなり、さら
に、変態温度はＡｌ含有量に大きく依存し、含有量が少
ないと変態温度は非常に高温（３００℃以上）となるの
で、Ａｌ含有量は１１．５ｗｔ％を下限とし、また、１
３．５ｗｔ％を越えて含有させると加工性を著しく悪化
させる。よって、Ａｌ含有量は１１．５〜１３．５ｗｔ
％とする。
す相が不安定となり、記憶効果を発現しなくなり、さら
に、変態温度はＡｌ含有量に大きく依存し、含有量が少
ないと変態温度は非常に高温（３００℃以上）となるの
で、Ａｌ含有量は１１．５ｗｔ％を下限とし、また、１
３．５ｗｔ％を越えて含有させると加工性を著しく悪化
させる。よって、Ａｌ含有量は１１．５〜１３．５ｗｔ
％とする。
【００１９】Ｍｎはγ２相の析出を抑制し、β相を安定
化させる効果を有し、かつ、Ｎｉを過剰に含有させるた
め変態温度の低下を招くので、この変態温度の減少分を
補う効果を有する元素であり、含有量が１．０ｗｔ％未
満ではこのような効果は期待できず、また、５．０ｗｔ
％を越えて含有させると変態温度が極端に低下（−１０
０℃以下）するので実用的でなくなる。よって、Ｍｎ含
有量は１．０〜５．０ｗｔ％とする。
化させる効果を有し、かつ、Ｎｉを過剰に含有させるた
め変態温度の低下を招くので、この変態温度の減少分を
補う効果を有する元素であり、含有量が１．０ｗｔ％未
満ではこのような効果は期待できず、また、５．０ｗｔ
％を越えて含有させると変態温度が極端に低下（−１０
０℃以下）するので実用的でなくなる。よって、Ｍｎ含
有量は１．０〜５．０ｗｔ％とする。
【００２０】Ｎｉはγ２相の析出をＭｎと同様に抑制し
、組織を安定化させる元素であり、含有量が６．０ｗｔ
％未満では高温においてγ２相が存在し、冷間加工性を
劣化させる原因となり、また、１０．０ｗｔ％を越えて
過剰に含有させるとマルテンサイト相の硬化を招来し、
形状記憶効果も消失するようになる。よって、Ｎｉ含有
量は６．０〜１０．０ｗｔ％とする。
、組織を安定化させる元素であり、含有量が６．０ｗｔ
％未満では高温においてγ２相が存在し、冷間加工性を
劣化させる原因となり、また、１０．０ｗｔ％を越えて
過剰に含有させるとマルテンサイト相の硬化を招来し、
形状記憶効果も消失するようになる。よって、Ｎｉ含有
量は６．０〜１０．０ｗｔ％とする。
【００２１】Ｔｉは結晶粒を微細化させるのに有効な元
素であり、Ｔｉ含有により生成する粒状析出物のχ相
（Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎの高融点化合物）によって微
細化効果が現れるが、含有量が ０．１ｗｔ％未満では
このような効果は発揮されず、熱間鍛造性を損ない、ま
た、５．０ｗｔ％を越えて含有させるとＭｓ点における
可逆的変態を著しく困難にする。よって、Ｔｉ含有量は
０．１〜５．０ｗｔ％とする。 なお、不可避不純物
としては、Ｆｅ、Ｐｂ等が挙げられる。
素であり、Ｔｉ含有により生成する粒状析出物のχ相
（Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎの高融点化合物）によって微
細化効果が現れるが、含有量が ０．１ｗｔ％未満では
このような効果は発揮されず、熱間鍛造性を損ない、ま
た、５．０ｗｔ％を越えて含有させるとＭｓ点における
可逆的変態を著しく困難にする。よって、Ｔｉ含有量は
０．１〜５．０ｗｔ％とする。 なお、不可避不純物
としては、Ｆｅ、Ｐｂ等が挙げられる。
【００２２】
【実 施 例】本発明に係る形状記憶合金の実施例
を説明する。
を説明する。
【００２３】
【実 施 例】表１に示す含有成分および成分割合とな
るように、９９．９ｗｔ％純度のＣｕ、９９．９９ｗｔ
％純度のＡｌ、電解Ｎｉ、電解Ｍｎおよび９９．５ｗｔ
％純度のＴｉを使用して、真空高周波溶解炉により溶製
してから、黒鉛製鋳型に鋳造し、１５ｍｍφの丸棒を作
製し、この丸棒を熱間圧延により２ｍｍ厚の板を作製し
た。
るように、９９．９ｗｔ％純度のＣｕ、９９．９９ｗｔ
％純度のＡｌ、電解Ｎｉ、電解Ｍｎおよび９９．５ｗｔ
％純度のＴｉを使用して、真空高周波溶解炉により溶製
してから、黒鉛製鋳型に鋳造し、１５ｍｍφの丸棒を作
製し、この丸棒を熱間圧延により２ｍｍ厚の板を作製し
た。
【００２４】この板に６００℃の温度における焼鈍を行
なった後、酸洗いをし、さらに、１．５ｍｍ厚の板を冷
間圧延用試験材として使用した。
なった後、酸洗いをし、さらに、１．５ｍｍ厚の板を冷
間圧延用試験材として使用した。
【００２５】この材料を、ワンパス当り２％の圧延率で
繰り返し冷間圧延を行ない、板が耳割れまたは破損する
まで行ない、それまでの圧延率を限界圧延率と定めた。 表２にその結果を示す。表２から、本発明に係る形状記
憶合金は何れも限界圧延率は２５％を越えており、比較
例の限界圧延率１０数％程度が最高であるものと比較し
て、飛躍的に冷間加工性が向上していることがわかる。
繰り返し冷間圧延を行ない、板が耳割れまたは破損する
まで行ない、それまでの圧延率を限界圧延率と定めた。 表２にその結果を示す。表２から、本発明に係る形状記
憶合金は何れも限界圧延率は２５％を越えており、比較
例の限界圧延率１０数％程度が最高であるものと比較し
て、飛躍的に冷間加工性が向上していることがわかる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る形状
記憶合金は上記の構成を有しているから、Ｍｓ点を広い
範囲内に維持することができ、さらに、優れた加工性を
有しているという優れた効果があり、実用的な形状記憶
合金である。
記憶合金は上記の構成を有しているから、Ｍｓ点を広い
範囲内に維持することができ、さらに、優れた加工性を
有しているという優れた効果があり、実用的な形状記憶
合金である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａｌ １１．５〜１３．５ｗｔ％、Ｍｎ １．
０〜５．０ｗｔ％、 Ｎｉ ６．０〜１０．０ｗｔ
％、Ｔｉ ０．１〜５．０ｗｔ％を含有し、残部Ｃｕ
および不可避不純物からなることを特徴とする形状記憶
合金。 - 【請求項２】 Ａｌ １１．５〜１３．５ｗｔ％、Ｍｎ １．
０〜５．０ｗｔ％、 Ｎｉ ６．０〜１０．０ｗｔ
％、Ｔｉ ０．１〜５．０ｗｔ％を含有し、残部Ｃｕ
および不可避不純物からなる形状記憶合金を、共析点直
上の温度において熱処理を行なった後、冷間加工を行な
うことを特徴とする形状記憶合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41360790A JPH04224643A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 形状記憶合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41360790A JPH04224643A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 形状記憶合金およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224643A true JPH04224643A (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=18522207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41360790A Pending JPH04224643A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 形状記憶合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04224643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111112334A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-08 | 镇江市天通新材料科技有限公司 | 一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法 |
| CN114807648A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-29 | 天津理工大学 | 一种高温形状记忆合金及其制备方法 |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP41360790A patent/JPH04224643A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111112334A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-08 | 镇江市天通新材料科技有限公司 | 一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法 |
| CN111112334B (zh) * | 2020-02-24 | 2021-12-10 | 镇江柏思智能材料科技有限公司 | 一种镍钛形状记忆合金冷轧超薄板材的制备方法 |
| CN114807648A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-29 | 天津理工大学 | 一种高温形状记忆合金及其制备方法 |
| CN114807648B (zh) * | 2022-05-27 | 2023-08-18 | 天津理工大学 | 一种高温形状记忆合金及其制备方法 |
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