JPH05311287A - 強磁性Cu系形状記憶材料とその製造方法 - Google Patents
強磁性Cu系形状記憶材料とその製造方法Info
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- JPH05311287A JPH05311287A JP14211992A JP14211992A JPH05311287A JP H05311287 A JPH05311287 A JP H05311287A JP 14211992 A JP14211992 A JP 14211992A JP 14211992 A JP14211992 A JP 14211992A JP H05311287 A JPH05311287 A JP H05311287A
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- Japan
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- ferromagnetic
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- mixed
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い強度と、それ自体が強磁性を示し、且つ
形状記憶特性を有し、スイッチ、リレー等の電気的スイ
ッチング装置や温度感知センサー及び制御機構と通電機
構とを一体化させた装置や精密微細加工や組立等を行う
のに適した産業機械やロボット等の制御に用いられる磁
気記録材料等に利用される強磁性Cu系形状記憶合金材
料を提供する。 【構成】 Al20〜30at%、Cu70〜80at%か
らなるCu−Al合金粉末体とAl20〜30at%、M
n20〜30at%、Cu40〜60at%からなるCu−
Al−Mn合金粉末体とが混合固結状態となっているこ
とを特徴とする強磁性Cu系形状記憶材料。
形状記憶特性を有し、スイッチ、リレー等の電気的スイ
ッチング装置や温度感知センサー及び制御機構と通電機
構とを一体化させた装置や精密微細加工や組立等を行う
のに適した産業機械やロボット等の制御に用いられる磁
気記録材料等に利用される強磁性Cu系形状記憶合金材
料を提供する。 【構成】 Al20〜30at%、Cu70〜80at%か
らなるCu−Al合金粉末体とAl20〜30at%、M
n20〜30at%、Cu40〜60at%からなるCu−
Al−Mn合金粉末体とが混合固結状態となっているこ
とを特徴とする強磁性Cu系形状記憶材料。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い強度と、それ自体
が強磁性を示し、且つ形状記憶特性を有し、スイッチ、
リレー等の電気的スイッチング装置や温度感知センサー
及び制御機構と通電機構とを一体化させた装置や精密微
細加工や組立等を行うのに適した産業機械やロボット等
の制御に用いられる磁気記録材料等に利用される強磁性
Cu系形状記憶材料に関するものである。
が強磁性を示し、且つ形状記憶特性を有し、スイッチ、
リレー等の電気的スイッチング装置や温度感知センサー
及び制御機構と通電機構とを一体化させた装置や精密微
細加工や組立等を行うのに適した産業機械やロボット等
の制御に用いられる磁気記録材料等に利用される強磁性
Cu系形状記憶材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、機械加工や組立はその精度向
上や低コスト化を目指してきているが、近年の微細化技
術の要求や高機能性化への要求に伴い、その精度や低コ
ストへの傾斜が著しく進んでいる。このような状況に於
いて、これらの要求を成し遂げる手段として、産業機械
やロボット等の位置精度機能の高度化が考えられてい
る。その為には、位置精度の高性能化が要求されるが、
従来この分野で用いられている位置制御機能付シリンダ
は、シリンダ外周の目盛と検知センサの組合せによりス
トローク制御されているが、構造が複雑で小型化や低コ
スト化に対処する事が難しい。これに対して、機械ノッ
チ式を用いてシリンダ内のピストンロッドに磁気記録目
盛を設置し、構造の簡素化をはかったものが出てきた
が、この方式ではピストンロッドとしての強度低下や磁
気目盛としての磁気特性の不足等がもたらされている。
上や低コスト化を目指してきているが、近年の微細化技
術の要求や高機能性化への要求に伴い、その精度や低コ
ストへの傾斜が著しく進んでいる。このような状況に於
いて、これらの要求を成し遂げる手段として、産業機械
やロボット等の位置精度機能の高度化が考えられてい
る。その為には、位置精度の高性能化が要求されるが、
従来この分野で用いられている位置制御機能付シリンダ
は、シリンダ外周の目盛と検知センサの組合せによりス
トローク制御されているが、構造が複雑で小型化や低コ
スト化に対処する事が難しい。これに対して、機械ノッ
チ式を用いてシリンダ内のピストンロッドに磁気記録目
盛を設置し、構造の簡素化をはかったものが出てきた
が、この方式ではピストンロッドとしての強度低下や磁
気目盛としての磁気特性の不足等がもたらされている。
【0003】又、電気電子制御機器の一種であるリレー
装置と電気電子機器の通電部分とは個別に電気電子機器
に組込まれて使用されてきているために、近年の小型
化、高性能化の要求に対して、これらの装置の高機能に
於ける集約が望まれていたが、電流キャパシティや発熱
等の種々の問題が山積みしており、その実現が難しく成
されていないのが現状である。
装置と電気電子機器の通電部分とは個別に電気電子機器
に組込まれて使用されてきているために、近年の小型
化、高性能化の要求に対して、これらの装置の高機能に
於ける集約が望まれていたが、電流キャパシティや発熱
等の種々の問題が山積みしており、その実現が難しく成
されていないのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる状況
に鑑み位置精度の高性能化が求められ、且つ小型化を要
求される加工機械や各種ロボット等の進化に対して十分
なクオリティをもたらすのに不可欠な小型、高性能な位
置制御機能を付与すると共に、電気電子制御機器と電気
電子機器通電部とを一体化し、電子機器の小型、高性能
化を成し遂げることの出来る強磁性と形状記憶特性を併
せ持つ材料を開発しようとするものである。
に鑑み位置精度の高性能化が求められ、且つ小型化を要
求される加工機械や各種ロボット等の進化に対して十分
なクオリティをもたらすのに不可欠な小型、高性能な位
置制御機能を付与すると共に、電気電子制御機器と電気
電子機器通電部とを一体化し、電子機器の小型、高性能
化を成し遂げることの出来る強磁性と形状記憶特性を併
せ持つ材料を開発しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、精密微細加工
や組立等を行うのに適した産業機械やロボット等に高精
度で小型化が可能な位置制御機能を付与する磁気記録材
料として、また電気電子機器の小型、高性能化に適した
強磁性体材料として、さらに電気的、磁気的及び温度的
に切替を行うスイッチやセンサー等の小型、高性能化に
適した材料として強磁性を有するCu系形状記憶材料と
その製造方法を開発したものである。
や組立等を行うのに適した産業機械やロボット等に高精
度で小型化が可能な位置制御機能を付与する磁気記録材
料として、また電気電子機器の小型、高性能化に適した
強磁性体材料として、さらに電気的、磁気的及び温度的
に切替を行うスイッチやセンサー等の小型、高性能化に
適した材料として強磁性を有するCu系形状記憶材料と
その製造方法を開発したものである。
【0006】即ち第1の発明は、Al20〜30at%、
Cu70〜80at%からなるCu−Al合金粉末体とA
l20〜30at%、Mn20〜30at%、Cu40〜6
0at%からなるCu−Al−Mn合金粉末体とが混合固
結状態となっていることを特徴とする強磁性Cu系形状
記憶材料であり、第2、第3の発明は上記第1の発明で
ある強磁性Cu系形状記憶材料の製造方法に関するもの
でその1つは、純Cu粉末体と純Al粉末体とをAl2
0〜30at%、Cu70〜80at%の組成になるように
溶剤と共に混合した後、機械合金化法により、混合固相
接合状態となしたCu−Al合金粉末体と、純Cu粉末
体と純Al粉末体と純Mn粉末体とをAl20〜30at
%、Mn20〜30at%、Cu40〜60at%の組成に
なるように溶剤と共に混合した後、機械合金化法により
混合固相接合状態となしたCu−Al−Mn合金粉末体
とを、所定の配合比で混合し、加圧して固化成形し、焼
結して混合固結状態とした後加工することを特徴とする
強磁性Cu系記憶材料の製造方法であり、他の一つは、
Al20〜30at%、Cu70〜80at%からなる合金
溶湯を急冷凝固させることにより形成したCu−Al合
金粉末体と、Al20〜30at%、Mn20〜30at
%、Cu40〜60at%からなる合金溶湯を急冷凝固さ
せることにより形成したCu−Al−Mn合金粉末体と
を所定の配合比で混合し、加圧して固化成形し、焼結し
て混合固結状態とした後加工することを特徴とする強磁
性Cu系記憶材料の製造方法である。
Cu70〜80at%からなるCu−Al合金粉末体とA
l20〜30at%、Mn20〜30at%、Cu40〜6
0at%からなるCu−Al−Mn合金粉末体とが混合固
結状態となっていることを特徴とする強磁性Cu系形状
記憶材料であり、第2、第3の発明は上記第1の発明で
ある強磁性Cu系形状記憶材料の製造方法に関するもの
でその1つは、純Cu粉末体と純Al粉末体とをAl2
0〜30at%、Cu70〜80at%の組成になるように
溶剤と共に混合した後、機械合金化法により、混合固相
接合状態となしたCu−Al合金粉末体と、純Cu粉末
体と純Al粉末体と純Mn粉末体とをAl20〜30at
%、Mn20〜30at%、Cu40〜60at%の組成に
なるように溶剤と共に混合した後、機械合金化法により
混合固相接合状態となしたCu−Al−Mn合金粉末体
とを、所定の配合比で混合し、加圧して固化成形し、焼
結して混合固結状態とした後加工することを特徴とする
強磁性Cu系記憶材料の製造方法であり、他の一つは、
Al20〜30at%、Cu70〜80at%からなる合金
溶湯を急冷凝固させることにより形成したCu−Al合
金粉末体と、Al20〜30at%、Mn20〜30at
%、Cu40〜60at%からなる合金溶湯を急冷凝固さ
せることにより形成したCu−Al−Mn合金粉末体と
を所定の配合比で混合し、加圧して固化成形し、焼結し
て混合固結状態とした後加工することを特徴とする強磁
性Cu系記憶材料の製造方法である。
【0007】
【作用】まず、本発明強磁性Cu系形状記憶材料を上記
のような構成にした理由について述べる。本発明は強磁
性を有するCu−Al−Mn合金粉末体と、形状記憶特
性を有するCu−Al合金粉末体とを混合固結状態にす
ることにより、強磁性と形状記憶特性を併せ有する材料
としたものである。そして、Cu−Al−Mn合金粉末
体の組成を上記のように限定したのはCu−Al−Mn
合金はCu2 AlMnなる原子比の構造体近傍の組成で
顕著な強磁性を示すことから、at%で表示してAl20
〜30at%、Mn20〜30at%、Cu40〜60at%
と限定したものである。またCu−Al合金粉末体の組
成を上記のように限定したのはCu−Al合金はCu3
Alなる原子比の構造体近傍の組成で良好な形状記憶特
性を示すことからat%で表示してAl20〜30at%、
Cu70〜80at%と限定したものである。
のような構成にした理由について述べる。本発明は強磁
性を有するCu−Al−Mn合金粉末体と、形状記憶特
性を有するCu−Al合金粉末体とを混合固結状態にす
ることにより、強磁性と形状記憶特性を併せ有する材料
としたものである。そして、Cu−Al−Mn合金粉末
体の組成を上記のように限定したのはCu−Al−Mn
合金はCu2 AlMnなる原子比の構造体近傍の組成で
顕著な強磁性を示すことから、at%で表示してAl20
〜30at%、Mn20〜30at%、Cu40〜60at%
と限定したものである。またCu−Al合金粉末体の組
成を上記のように限定したのはCu−Al合金はCu3
Alなる原子比の構造体近傍の組成で良好な形状記憶特
性を示すことからat%で表示してAl20〜30at%、
Cu70〜80at%と限定したものである。
【0008】Cu−Al−Mn合金粉末体とCu−Al
合金粉末体との配合比率は強磁性を重要視する用途には
前者を多くし、形状記憶特性を重要視する用途には後者
を多くするのが好ましく、これらの配合比率は体積比率
で、Cu−Al合金/Cu−Mn−Al合金を30/7
0〜70/30の割合の範囲で変えることが可能であ
る。
合金粉末体との配合比率は強磁性を重要視する用途には
前者を多くし、形状記憶特性を重要視する用途には後者
を多くするのが好ましく、これらの配合比率は体積比率
で、Cu−Al合金/Cu−Mn−Al合金を30/7
0〜70/30の割合の範囲で変えることが可能であ
る。
【0009】次に本発明の製造方法について説明する。
本発明材料を通常の溶解、鋳造により製造することは極
めて困難であり、発明者は次の2つの製造方法を開発し
た。その一つは純Cu粉末と、純Al粉末と純Mn粉末
とを所定の比率で配合し、これらを結合助成剤としての
溶剤(ステアリン酸、エーテル等)と共に混合し、その
混合物をアトライターなどの高エネルギーボールミルを
用い、Ar等の不活性雰囲気中で混練して機械的エネル
ギーを与えることにより機械合金化(mechanial alloyi
ng)してCu−Al−Mn合金粉末体とし、このCu−
Al−Mn合金粉末体と純Cu粉末と純Al粉末とから
同様な方法で機械合金化したCu−Al合金粉末体とを
所定の配合比で混合し、加圧して固化成形した後、焼結
して混合固結状態とした後、圧延等の加工方法により所
望の形状の強磁性Cu系形状記憶材料とするものであ
る。ここで用いる純金属粉は粒径100μm以下が望ま
しい。
本発明材料を通常の溶解、鋳造により製造することは極
めて困難であり、発明者は次の2つの製造方法を開発し
た。その一つは純Cu粉末と、純Al粉末と純Mn粉末
とを所定の比率で配合し、これらを結合助成剤としての
溶剤(ステアリン酸、エーテル等)と共に混合し、その
混合物をアトライターなどの高エネルギーボールミルを
用い、Ar等の不活性雰囲気中で混練して機械的エネル
ギーを与えることにより機械合金化(mechanial alloyi
ng)してCu−Al−Mn合金粉末体とし、このCu−
Al−Mn合金粉末体と純Cu粉末と純Al粉末とから
同様な方法で機械合金化したCu−Al合金粉末体とを
所定の配合比で混合し、加圧して固化成形した後、焼結
して混合固結状態とした後、圧延等の加工方法により所
望の形状の強磁性Cu系形状記憶材料とするものであ
る。ここで用いる純金属粉は粒径100μm以下が望ま
しい。
【0010】他の1つは所定の配合比率のCu、Al、
MnまたはCu、Alを含有する合金溶湯をアトマイズ
法等により急冷凝固させて、Cu−Al−Mn合金粉末
体と、Cu−Al合金粉末体を得、両者を所定の配合比
で混合し、この混合体を加圧して固化成形した後、焼結
して混合固結状態とした後、圧延等の加工方法により所
望の形状の強磁性Cu系形状記憶材料とするものであ
る。
MnまたはCu、Alを含有する合金溶湯をアトマイズ
法等により急冷凝固させて、Cu−Al−Mn合金粉末
体と、Cu−Al合金粉末体を得、両者を所定の配合比
で混合し、この混合体を加圧して固化成形した後、焼結
して混合固結状態とした後、圧延等の加工方法により所
望の形状の強磁性Cu系形状記憶材料とするものであ
る。
【0011】
【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。 〔実施例1〕表1に示す組成となるように、純Cu粉
末、純Al粉末、純Mn粉末を配合して混合し、溶剤と
して、ステアリン酸と共に湿式アトライターの容器に装
入し、常温で攪拌して機械的エネルギーを与えて、Cu
2 MnAl近傍組成のCu−Al−Mn合金粉末体を得
た。また純Cu粉末、純Al粉末とから同様な方法で表
1に示す組成のCu3 Al近傍組成のCu−Al合金粉
末体を得た。この両者を表1に示す配合比で混合し攪拌
し、700℃、20MPa の条件で加圧焼結して板厚5mm
の板材を作製した後、この板材を350℃に加熱し、2
0%の圧延加工により、板厚4mmの板材を得て、これを
供試材として用いて磁気特性、形状記憶特性を測定し表
1に示した。磁気特性については、磁気センサーを用い
てその磁気特性を測定し、純銅の特性との出力差を示し
た。形状記憶特性については、供試材より幅5mmの板材
を切り出し、これを面角度10度で曲げ加工した状態の
拘束条件下で100℃の熱処理により、形状記憶処理を
行い、続いて−40℃の低温環境下で試料形状を元に戻
した試料を加熱して、その形状が面角度10℃の母相形
状に回復するかどうかを調べた。完全に回復するものを
「○」、不完全ながら回復現象を見せるものを「△」、
回復しないものを×として判定した。
る。 〔実施例1〕表1に示す組成となるように、純Cu粉
末、純Al粉末、純Mn粉末を配合して混合し、溶剤と
して、ステアリン酸と共に湿式アトライターの容器に装
入し、常温で攪拌して機械的エネルギーを与えて、Cu
2 MnAl近傍組成のCu−Al−Mn合金粉末体を得
た。また純Cu粉末、純Al粉末とから同様な方法で表
1に示す組成のCu3 Al近傍組成のCu−Al合金粉
末体を得た。この両者を表1に示す配合比で混合し攪拌
し、700℃、20MPa の条件で加圧焼結して板厚5mm
の板材を作製した後、この板材を350℃に加熱し、2
0%の圧延加工により、板厚4mmの板材を得て、これを
供試材として用いて磁気特性、形状記憶特性を測定し表
1に示した。磁気特性については、磁気センサーを用い
てその磁気特性を測定し、純銅の特性との出力差を示し
た。形状記憶特性については、供試材より幅5mmの板材
を切り出し、これを面角度10度で曲げ加工した状態の
拘束条件下で100℃の熱処理により、形状記憶処理を
行い、続いて−40℃の低温環境下で試料形状を元に戻
した試料を加熱して、その形状が面角度10℃の母相形
状に回復するかどうかを調べた。完全に回復するものを
「○」、不完全ながら回復現象を見せるものを「△」、
回復しないものを×として判定した。
【0012】
【表1】
【0013】表1から明らかなように、本発明材No.1
〜No.3は、何れも優れた磁気特性と形状記憶特性を有
しており、比較材とした溶解法では、極めて製造困難な
材料を比較的容易に得る事が出来る事が判る。尚、比較
材No.4では、大気溶解鋳造では健全な鋳塊が得られ
ず、不活性ガス雰囲気中で脱ガス処理を行う方法により
鋳塊を得たが、その後の熱間加工時に割れを生じてしま
い供試材を作製出来ず特性評価を行う事が出来なかっ
た。
〜No.3は、何れも優れた磁気特性と形状記憶特性を有
しており、比較材とした溶解法では、極めて製造困難な
材料を比較的容易に得る事が出来る事が判る。尚、比較
材No.4では、大気溶解鋳造では健全な鋳塊が得られ
ず、不活性ガス雰囲気中で脱ガス処理を行う方法により
鋳塊を得たが、その後の熱間加工時に割れを生じてしま
い供試材を作製出来ず特性評価を行う事が出来なかっ
た。
【0014】
【実施例2】表2に示す各組成の合金溶湯をArガスを
用いたガスアトマイズ法により急冷凝固させ、Cu−A
l合金粉末体と、Cu−Al−Mn合金粉末とを得た。
両者を実施例1と同様の条件で混合、加圧成形し、焼結
して板厚5mmの板材を作製し、この板材を350℃に加
熱し、20%の圧延加工により板厚4mmの板材を得て、
これを供試材として実施例1と同様な方法で磁気特性、
形状記憶特性を測定し、表2に併記した。
用いたガスアトマイズ法により急冷凝固させ、Cu−A
l合金粉末体と、Cu−Al−Mn合金粉末とを得た。
両者を実施例1と同様の条件で混合、加圧成形し、焼結
して板厚5mmの板材を作製し、この板材を350℃に加
熱し、20%の圧延加工により板厚4mmの板材を得て、
これを供試材として実施例1と同様な方法で磁気特性、
形状記憶特性を測定し、表2に併記した。
【0015】
【表2】
【0016】表2から明らかなように本発明材No.5、
6は何れも優れた磁気特性と形状記憶特性を有している
ことが判る。
6は何れも優れた磁気特性と形状記憶特性を有している
ことが判る。
【0017】
【発明の効果】このように本発明によれば、優れた磁気
特性と形状記憶特性を有する材料を、容易に得る事が可
能で、高性能且つ小型化が望まれている産業機械やロボ
ット等の位置制御機能をもつ磁気記録材を提供する事が
出来、更には、電気電子制御機器と電気電子機器通電部
とを一体化、電子機器の小型、高性能化を成し遂げる事
が可能な材料を提供するものであり、工業上顕著な効果
を奏するものである。
特性と形状記憶特性を有する材料を、容易に得る事が可
能で、高性能且つ小型化が望まれている産業機械やロボ
ット等の位置制御機能をもつ磁気記録材を提供する事が
出来、更には、電気電子制御機器と電気電子機器通電部
とを一体化、電子機器の小型、高性能化を成し遂げる事
が可能な材料を提供するものであり、工業上顕著な効果
を奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 Al20〜30at%、Cu70〜80at
%からなるCu−Al合金粉末体とAl20〜30at
%、Mn20〜30at%、Cu40〜60at%からなる
Cu−Al−Mn合金粉末体とが混合固結状態となって
いることを特徴とする強磁性Cu系形状記憶材料。 - 【請求項2】 純Cu粉末体と純Al粉末体とをAl2
0〜30at%、Cu70〜80at%の組成になるように
溶剤と共に混合した後、機械合金化法により、混合固相
接合状態となしたCu−Al合金粉末体と、純Cu粉末
体と純Al粉末体と純Mn粉末体とをAl20〜30at
%、Mn20〜30at%、Cu40〜60at%の組成に
なるように溶剤と共に混合した後、機械合金化法により
混合固相接合状態となしたCu−Al−Mn合金粉末体
とを、所定の配合比で混合し、加圧して固化成形し、焼
結して混合固結状態とした後加工することを特徴とする
強磁性Cu系記憶材料の製造方法。 - 【請求項3】 Al20〜30at%、Cu70〜80at
%からなる合金溶湯を急冷凝固させることにより形成し
たCu−Al合金粉末体と、Al20〜30at%、Mn
20〜30at%、Cu40〜60at%からなる合金溶湯
を急冷凝固させることにより形成したCu−Al−Mn
合金粉末体とを所定の配合比で混合し、加圧して固化成
形し、焼結して混合固結状態とした後加工することを特
徴とする強磁性Cu系記憶材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14211992A JPH05311287A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 強磁性Cu系形状記憶材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14211992A JPH05311287A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 強磁性Cu系形状記憶材料とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311287A true JPH05311287A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=15307851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14211992A Pending JPH05311287A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 強磁性Cu系形状記憶材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311287A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7371295B2 (en) | 2003-03-18 | 2008-05-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Shape memory alloy and method for producing same |
| US8784728B2 (en) * | 2006-12-05 | 2014-07-22 | The Boeing Company | Micro-grained, cryogenic-milled copper alloys and process |
| US8795585B2 (en) * | 2006-12-05 | 2014-08-05 | The Boeing Company | Nanophase cryogenic-milled copper alloys and process |
| WO2020050175A1 (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 株式会社古河テクノマテリアル | 銅系合金材およびその製造方法ならびに銅系合金材で構成された部材または部品 |
-
1992
- 1992-05-06 JP JP14211992A patent/JPH05311287A/ja active Pending
Cited By (6)
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