JPH048494B2 - - Google Patents
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- JPH048494B2 JPH048494B2 JP6421682A JP6421682A JPH048494B2 JP H048494 B2 JPH048494 B2 JP H048494B2 JP 6421682 A JP6421682 A JP 6421682A JP 6421682 A JP6421682 A JP 6421682A JP H048494 B2 JPH048494 B2 JP H048494B2
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- Conductive Materials (AREA)
Description
〈産業上の利用分野〉
この発明は形状記憶効果、超弾性挙動および防
振効果をそれぞれ有する銅系形状記憶合金に関す
るものであり、さらに詳しくは、上記合金の加工
性、疲労特性の改善を図るものである。 〈従来の技術〉 一般に、形状記憶効果および超弾性挙動という
のは、合金のマンテンサイト変態に起因するとさ
れている現象であり、前者は合金の変態温度域を
挾んで高温側での形状と低温側での形状との間に
一方向的もしくは可逆的な形状の復元現象が現出
することを指し、また後者は応力誘起マンテンサ
イトがその温度では熱的に安定でない温度領域で
変形を行つたときに現出するものであり、見掛け
上の大きな塑性ひずみが変形応力除去後に殆んど
完全に回復する現象を指すものである。 また防振効果は、この場合マンテンサイト双晶
境界の移動の寄与により振動エネルギーが吸収さ
れやすい効果である。 上記形状記憶効果と超弾性挙動と防振効果とを
まとめて、以下「機能効果」と称し、この機能効
果を有する合金を、以下「形状記憶効果、超弾性
挙動と防振効果を有する形状記憶合金」と称す
る。 従来、形状記憶効果、超弾性挙動と防振効果を
有する形状記憶合金として、Ni−Ti合金、Au−
Cd合金などのほか、銅合金ではCu−Zn、Cu−
Zn−Al合金などが知られている。 〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記Ni−Ti合金は良好な機能特性
を有するもののその溶製や加工、熱処理が非常に
困難であるほか、原料となる金属も高価であるた
め、合金製品も高価なものとなつて実用できる範
囲も限られたものとならざるを得なかつた。 また、Au−Cd合金は機械的特性も小さく原材
料が高価なほかCdが有害で取扱いが困難なため
実用化には至らず、学術的な研究対象の範囲にと
どまつている。 これに対してCu−Al、Cu−Zn−Al合金などの
銅系形状記憶合金は原料が安価なうえ、溶解作業
性なども比較的容易なため、今後の工業的利用が
大いに期待されている。 しかしながら、これらの銅合金には主として次
のような欠点が指摘されている。 即ち、工業的に容易に製造できる多結晶体で
は、延性などの材料的特性が必ずしも十分でな
く、大きい歪を与えた時に破断しやすい。 また繰返し使用における疲労強度の点でも改善
が望まれている。 これらの多結晶体における問題は、同一組成の
合金であつても単結晶の場合には、機械的特性が
すぐれるため、結晶粒界の脆さや、また上述の形
状記憶効果、超弾性挙動と防振効果を有する形状
記憶合金を得るにはその製造工程において、組成
的に均一にするために高温での均一化焼鈍処理、
熱間加工工程、さらに機能付与のためのβ相構造
からの焼入れ処理（β化処理）など高温加熱処理
が多く、製造工程中結晶粒径が粗大化することが
多いが、等方的特性を得るには微細化しているほ
うが有利であり、このことも原因していると考え
られる。 この発明は、上記従来の課題を解決するために
なされたもので、形状記憶効果、超弾性挙動およ
び防振効果をそれぞれ害することなく、延性や疲
労特性の改善を図ることができる銅系形状記憶合
金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〉 即ち、この発明の銅系形状記憶合金は、まず第
１にはAl8〜18重量％とV0.05〜３重量％、残部
Cuよりなることを特徴とし、第２にはAl2〜18重
量％、V0.05〜３重量％にさらにFe、Co、Ni、
Si、Sn、Ag、Mg、Mn、Sb、Ga、Ge、Inの金
属の何れか１種またはそれ以上を合金がβ相構造
を有しうる範囲内で含有し、残部がCuよりなる
ことを特徴とするものであつて、これによつて形
状記憶効果、超弾性挙動および防振効果の全てを
発揮させんとするものである。 そしてこれらの機能は合金組成と使用温度に依
存して同一組成の合金であつても各種の機能目的
に使用することができる。 〈作用〉 この発明の銅系形状記憶合金において、Al含
有量を２〜18重量％と規定したのはAlが２％未
満であると、強度においても改善の効果が少な
く、また変態温度域が一般に低すぎて室温近傍の
温度（例えば−50〜100℃）において形状記憶の
効果を発揮しがたいためであり、18％を超えて添
加してもいたずらに加工性を害したりするのみ
で、機能的特性の一層の改善効果を有しないため
である。 そしてこのAlの量は、機能合金の組成として
Cu−Alの２元合金の場合には８〜18重量％が好
ましく、それ以外では何れの機能効果も有し難
い。 次にＶの量は0.05〜３重量％と規定したのは、
これが0.05重量％未満では機能性改善効果が十分
ではなく、また３重量％をこえて添加してもいた
ずらに溶解、鋳造の均一性を困難にするのみでよ
り一層の機能特性改善効果が期待し難いためであ
る。 またこの発明においては、Al、Ｖと残部Cuか
らなる合金に変態温度域を調整したり強度を改善
する目的でFe、Co、Ni、Si、Sn、Ag、Mg、
Sb、Ga、Ge、Inの金属の何れか１種またはそれ
以上を合金がβ相構造を有しうる範囲内で含有さ
せることも有効である。 ここで、合金がβ相構造を有しうる範囲として
は、具体的には、Fe：0.1〜4.5重量％、Co：0.1
〜6.0重量％、Ni：0.1〜7.0重量％、Si：0.05〜5.5
重量％、Sn：0.01〜9.0重量％、Ag：0.01〜3.0重
量％、Mg：0.1〜8.0重量％、Mn：0.1〜5.0重量
％、Sb：0.05〜5.0重量％、Ga：0.01〜3.5重量
％、Ge：0.01〜3.0重量％、In：0.01〜5.5重量％
とするのが好ましい。 この発明において添加されるＶは、その含有量
により、合金の変態温度域を殆んど変動させず、
結晶粒界での脆さを改善するほか、製造工程にお
ける種々の加熱処理において、結晶粒径の粗大化
を抑制し、多結晶体合金の延性や疲労強度を改善
し、実用時の特性改善とともに製造時の加工性を
も向上させるものである。 以上のように、この発明は少量のＶの添加によ
つてCu−Al合金の変態温度域を殆んど変動させ
ることなく、鋳造材の結晶粒を微細化し、さらに
均質化、熱間加工、β化処理のための加熱工程時
の結晶粒の成長を抑制することが特徴であり、こ
れによつて合金の使用時または加工時に粒界での
脆性的な破壊が発生することを防止しうるため工
業的に用いて有利な多結晶合金材料の機能特性や
加工性を顕著に改善するのである。 〈実施例〉 以下、実施例によりこの発明を詳細に説明す
る。 実施例 １ 通常の電気用銅地金、純度99.99％のアルミニ
ウム、電気錫、Cu−30％Ｖ母合金およびCu−15
％Mn母合金などを用いてアルゴンガス雰囲気下
で第１表に示すような組成の20mmφの銅合金を溶
解、鋳造した。 これを800℃にて５時間均一化焼鈍したのち、
熱間圧延により１mmtに圧延し、次いでその表面
を軽く機械的に研磨して約100mm長さのテープと
した。 このテープを真直ぐな状態で800℃から水焼入
れして機能効果調査のための試料を得た。この間
に加工性の状況観察も行なつた。 また試料の機能効果についても調べ、これらの
結果を第２表に示した。
振効果をそれぞれ有する銅系形状記憶合金に関す
るものであり、さらに詳しくは、上記合金の加工
性、疲労特性の改善を図るものである。 〈従来の技術〉 一般に、形状記憶効果および超弾性挙動という
のは、合金のマンテンサイト変態に起因するとさ
れている現象であり、前者は合金の変態温度域を
挾んで高温側での形状と低温側での形状との間に
一方向的もしくは可逆的な形状の復元現象が現出
することを指し、また後者は応力誘起マンテンサ
イトがその温度では熱的に安定でない温度領域で
変形を行つたときに現出するものであり、見掛け
上の大きな塑性ひずみが変形応力除去後に殆んど
完全に回復する現象を指すものである。 また防振効果は、この場合マンテンサイト双晶
境界の移動の寄与により振動エネルギーが吸収さ
れやすい効果である。 上記形状記憶効果と超弾性挙動と防振効果とを
まとめて、以下「機能効果」と称し、この機能効
果を有する合金を、以下「形状記憶効果、超弾性
挙動と防振効果を有する形状記憶合金」と称す
る。 従来、形状記憶効果、超弾性挙動と防振効果を
有する形状記憶合金として、Ni−Ti合金、Au−
Cd合金などのほか、銅合金ではCu−Zn、Cu−
Zn−Al合金などが知られている。 〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記Ni−Ti合金は良好な機能特性
を有するもののその溶製や加工、熱処理が非常に
困難であるほか、原料となる金属も高価であるた
め、合金製品も高価なものとなつて実用できる範
囲も限られたものとならざるを得なかつた。 また、Au−Cd合金は機械的特性も小さく原材
料が高価なほかCdが有害で取扱いが困難なため
実用化には至らず、学術的な研究対象の範囲にと
どまつている。 これに対してCu−Al、Cu−Zn−Al合金などの
銅系形状記憶合金は原料が安価なうえ、溶解作業
性なども比較的容易なため、今後の工業的利用が
大いに期待されている。 しかしながら、これらの銅合金には主として次
のような欠点が指摘されている。 即ち、工業的に容易に製造できる多結晶体で
は、延性などの材料的特性が必ずしも十分でな
く、大きい歪を与えた時に破断しやすい。 また繰返し使用における疲労強度の点でも改善
が望まれている。 これらの多結晶体における問題は、同一組成の
合金であつても単結晶の場合には、機械的特性が
すぐれるため、結晶粒界の脆さや、また上述の形
状記憶効果、超弾性挙動と防振効果を有する形状
記憶合金を得るにはその製造工程において、組成
的に均一にするために高温での均一化焼鈍処理、
熱間加工工程、さらに機能付与のためのβ相構造
からの焼入れ処理（β化処理）など高温加熱処理
が多く、製造工程中結晶粒径が粗大化することが
多いが、等方的特性を得るには微細化しているほ
うが有利であり、このことも原因していると考え
られる。 この発明は、上記従来の課題を解決するために
なされたもので、形状記憶効果、超弾性挙動およ
び防振効果をそれぞれ害することなく、延性や疲
労特性の改善を図ることができる銅系形状記憶合
金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〉 即ち、この発明の銅系形状記憶合金は、まず第
１にはAl8〜18重量％とV0.05〜３重量％、残部
Cuよりなることを特徴とし、第２にはAl2〜18重
量％、V0.05〜３重量％にさらにFe、Co、Ni、
Si、Sn、Ag、Mg、Mn、Sb、Ga、Ge、Inの金
属の何れか１種またはそれ以上を合金がβ相構造
を有しうる範囲内で含有し、残部がCuよりなる
ことを特徴とするものであつて、これによつて形
状記憶効果、超弾性挙動および防振効果の全てを
発揮させんとするものである。 そしてこれらの機能は合金組成と使用温度に依
存して同一組成の合金であつても各種の機能目的
に使用することができる。 〈作用〉 この発明の銅系形状記憶合金において、Al含
有量を２〜18重量％と規定したのはAlが２％未
満であると、強度においても改善の効果が少な
く、また変態温度域が一般に低すぎて室温近傍の
温度（例えば−50〜100℃）において形状記憶の
効果を発揮しがたいためであり、18％を超えて添
加してもいたずらに加工性を害したりするのみ
で、機能的特性の一層の改善効果を有しないため
である。 そしてこのAlの量は、機能合金の組成として
Cu−Alの２元合金の場合には８〜18重量％が好
ましく、それ以外では何れの機能効果も有し難
い。 次にＶの量は0.05〜３重量％と規定したのは、
これが0.05重量％未満では機能性改善効果が十分
ではなく、また３重量％をこえて添加してもいた
ずらに溶解、鋳造の均一性を困難にするのみでよ
り一層の機能特性改善効果が期待し難いためであ
る。 またこの発明においては、Al、Ｖと残部Cuか
らなる合金に変態温度域を調整したり強度を改善
する目的でFe、Co、Ni、Si、Sn、Ag、Mg、
Sb、Ga、Ge、Inの金属の何れか１種またはそれ
以上を合金がβ相構造を有しうる範囲内で含有さ
せることも有効である。 ここで、合金がβ相構造を有しうる範囲として
は、具体的には、Fe：0.1〜4.5重量％、Co：0.1
〜6.0重量％、Ni：0.1〜7.0重量％、Si：0.05〜5.5
重量％、Sn：0.01〜9.0重量％、Ag：0.01〜3.0重
量％、Mg：0.1〜8.0重量％、Mn：0.1〜5.0重量
％、Sb：0.05〜5.0重量％、Ga：0.01〜3.5重量
％、Ge：0.01〜3.0重量％、In：0.01〜5.5重量％
とするのが好ましい。 この発明において添加されるＶは、その含有量
により、合金の変態温度域を殆んど変動させず、
結晶粒界での脆さを改善するほか、製造工程にお
ける種々の加熱処理において、結晶粒径の粗大化
を抑制し、多結晶体合金の延性や疲労強度を改善
し、実用時の特性改善とともに製造時の加工性を
も向上させるものである。 以上のように、この発明は少量のＶの添加によ
つてCu−Al合金の変態温度域を殆んど変動させ
ることなく、鋳造材の結晶粒を微細化し、さらに
均質化、熱間加工、β化処理のための加熱工程時
の結晶粒の成長を抑制することが特徴であり、こ
れによつて合金の使用時または加工時に粒界での
脆性的な破壊が発生することを防止しうるため工
業的に用いて有利な多結晶合金材料の機能特性や
加工性を顕著に改善するのである。 〈実施例〉 以下、実施例によりこの発明を詳細に説明す
る。 実施例 １ 通常の電気用銅地金、純度99.99％のアルミニ
ウム、電気錫、Cu−30％Ｖ母合金およびCu−15
％Mn母合金などを用いてアルゴンガス雰囲気下
で第１表に示すような組成の20mmφの銅合金を溶
解、鋳造した。 これを800℃にて５時間均一化焼鈍したのち、
熱間圧延により１mmtに圧延し、次いでその表面
を軽く機械的に研磨して約100mm長さのテープと
した。 このテープを真直ぐな状態で800℃から水焼入
れして機能効果調査のための試料を得た。この間
に加工性の状況観察も行なつた。 また試料の機能効果についても調べ、これらの
結果を第２表に示した。
【表】
【表】
【表】
上記第２表からこの発明の合金は、形状記憶効
果、超弾性効果などの機能特性において良好であ
り、特にCu−Al2元合金で変態温度域を低くせん
ものとAl含有量を増加したような場合に特に効
果が大きいことが認められる。 また比較合金に比べて延性も改善されているこ
とが、冷間圧延加工試験によつても認められた。 Ｖを含有していても合金No.11のように過剰に添
加されたものでは、却つて機能特性に悪影響を及
ぼすこともわかつた。 実施例 ２ 実施例１で準備した形状記憶効果を示す試料を
用いて、これらの合金における機械的特性や結晶
粒度を調べ、その結果を第３表に示した。
果、超弾性効果などの機能特性において良好であ
り、特にCu−Al2元合金で変態温度域を低くせん
ものとAl含有量を増加したような場合に特に効
果が大きいことが認められる。 また比較合金に比べて延性も改善されているこ
とが、冷間圧延加工試験によつても認められた。 Ｖを含有していても合金No.11のように過剰に添
加されたものでは、却つて機能特性に悪影響を及
ぼすこともわかつた。 実施例 ２ 実施例１で準備した形状記憶効果を示す試料を
用いて、これらの合金における機械的特性や結晶
粒度を調べ、その結果を第３表に示した。
【表】
【表】
上記第３表からこの発明の合金の機械的な特性
は、引張り強さ、破断伸び、ともに大きく改善さ
れており、また結晶粒径が微細化されていること
もわかる。なお、引張試験後の試片の破面を観察
した結果、比較合金No.７〜11はすべて結晶粒界で
破断していたが、この発明の合金No.１〜６は粒内
割れの様相を呈していた。 実施例 ３ 実施例１の第１表に示した合金のうち、変態温
度域の類似しているこの発明合金のNo.３と比較合
金のNo.９について片振り引張試験機により疲労寿
命を調べたところ第４表の結果を得た。
は、引張り強さ、破断伸び、ともに大きく改善さ
れており、また結晶粒径が微細化されていること
もわかる。なお、引張試験後の試片の破面を観察
した結果、比較合金No.７〜11はすべて結晶粒界で
破断していたが、この発明の合金No.１〜６は粒内
割れの様相を呈していた。 実施例 ３ 実施例１の第１表に示した合金のうち、変態温
度域の類似しているこの発明合金のNo.３と比較合
金のNo.９について片振り引張試験機により疲労寿
命を調べたところ第４表の結果を得た。
【表】
上記第４表から疲労特性においてもこの発明の
合金は、変態温度域の類似している比較合金に比
べて改善されていることが認められる。 〈発明の効果〉 以上詳述したように、この発明の銅系形状記憶
合金は、Al2〜18重量％とV0.05〜３重量％を必
須として含有し、あるいはさらにFe、Co、Ni、
Si、Sn、Ag、Mg、Mn、Sb、Ga、Ge、Inの金
属の何れか１種またはそれ以上を合金がβ相構造
を有しうる範囲内で含有し、残部がCuよりなる
ことを特徴とするものであつて、結晶粒界の脆さ
の改善効果や結晶粒の微細化などによつて延性が
改善される結果、加工性において著しい改善効果
が得られ、また疲労特性も顕著に改善されるため
工業的に用いて多大の効果を有するものである。
合金は、変態温度域の類似している比較合金に比
べて改善されていることが認められる。 〈発明の効果〉 以上詳述したように、この発明の銅系形状記憶
合金は、Al2〜18重量％とV0.05〜３重量％を必
須として含有し、あるいはさらにFe、Co、Ni、
Si、Sn、Ag、Mg、Mn、Sb、Ga、Ge、Inの金
属の何れか１種またはそれ以上を合金がβ相構造
を有しうる範囲内で含有し、残部がCuよりなる
ことを特徴とするものであつて、結晶粒界の脆さ
の改善効果や結晶粒の微細化などによつて延性が
改善される結果、加工性において著しい改善効果
が得られ、また疲労特性も顕著に改善されるため
工業的に用いて多大の効果を有するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al8〜18重量％、V0.05〜３重量％を含有し、
残部がCuよりなることを特徴とする銅系形状記
憶合金。 ２ Al2〜18重量％、V0.05〜３重量％およびFe、
Co、Ni、Si、Sn、Ag、Mg、Mn、Sb、Ga、
Ge、Inの金属を何れか１種またはそれ以上を合
金がβ相構造を有しうる範囲内で含有し、残部が
Cuよりなることを特徴とする銅系形状記憶合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6421682A JPS58181838A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 銅系形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6421682A JPS58181838A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 銅系形状記憶合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58181838A JPS58181838A (ja) | 1983-10-24 |
| JPH048494B2 true JPH048494B2 (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=13251667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6421682A Granted JPS58181838A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 銅系形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58181838A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104831112B (zh) * | 2015-05-19 | 2017-08-25 | 无锡源创机械科技有限公司 | 一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途 |
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-
1982
- 1982-04-16 JP JP6421682A patent/JPS58181838A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58181838A (ja) | 1983-10-24 |
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