JPH059687A - ２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法 - Google Patents
２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法Info
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- JPH059687A JPH059687A JP18330591A JP18330591A JPH059687A JP H059687 A JPH059687 A JP H059687A JP 18330591 A JP18330591 A JP 18330591A JP 18330591 A JP18330591 A JP 18330591A JP H059687 A JPH059687 A JP H059687A
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- temperature
- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アクチュエータ等に用いられる、２方向性Ｎ
ｉＴｉ系形状記憶合金の２方向特性および温度サイクル
による耐久性を著しく改善する製造方法。 【構成】 原子％でＮｉ４９．５〜５１．５％残部Ｔｉ
およびＮｉ３８．２〜５２．０％、Ｃｕ１２％以下残部
ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金を５００〜８００℃の温度
で形状記憶処理を施した後、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度
環境で６〜１３％の変形歪みを付与することを特徴とす
る２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法。
ｉＴｉ系形状記憶合金の２方向特性および温度サイクル
による耐久性を著しく改善する製造方法。 【構成】 原子％でＮｉ４９．５〜５１．５％残部Ｔｉ
およびＮｉ３８．２〜５２．０％、Ｃｕ１２％以下残部
ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金を５００〜８００℃の温度
で形状記憶処理を施した後、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度
環境で６〜１３％の変形歪みを付与することを特徴とす
る２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた２方向性および
耐久性を有する２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造
方法に関するものである。
耐久性を有する２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】形状記憶合金は高温相の母相
状態で立方晶構造をとり、これを冷却するとマルテンサ
イト変態温度で変態して単斜晶構造のマルテンサイト相
（以下Ｍ相）となる。この合金を加熱すると逆変態温度
を介して、逆変態して母相に戻る。Ｎｉ−Ｔｉ合金を通
常の鋳造、熱間加工、冷間加工後、形状記憶処理を施す
と、この形状記憶合金の動作は非可逆的である。すなわ
ちマルテンサイト相において変形した合金を温度上昇さ
せ高温相に変態させると、形状が回復するが、これを冷
却しても再び低温相の形状にはならない。しかし、回復
可能な歪み量で拘束し、温度サイクルを付加するトレー
ニング法など、特殊な処理を施すことにより、２方向特
性が得られることが知られている。しかし、従来の方法
では、複雑な処理のため２方向が安定して得られなかっ
た。またその２方向性歪量も３％以下と小さく、ロボッ
トなどの通電によるアクチュエータとして用いる場合、
大きな問題となっていた。上記のように形状記憶合金は
アクチュエータとして、モーターやソレノイドの代りに
用いられる。この場合合金に直接通電することで加熱、
形状変化を起こす。したがってモーターやソレノイドに
比べて小型化できるものが大きな特徴である。しかし、
この応用は現状では一部しか用いられておらず、その最
も大きな理由は形状変化の歪量が小さいこと、および繰
返しに伴う耐久性が悪いことである。
状態で立方晶構造をとり、これを冷却するとマルテンサ
イト変態温度で変態して単斜晶構造のマルテンサイト相
（以下Ｍ相）となる。この合金を加熱すると逆変態温度
を介して、逆変態して母相に戻る。Ｎｉ−Ｔｉ合金を通
常の鋳造、熱間加工、冷間加工後、形状記憶処理を施す
と、この形状記憶合金の動作は非可逆的である。すなわ
ちマルテンサイト相において変形した合金を温度上昇さ
せ高温相に変態させると、形状が回復するが、これを冷
却しても再び低温相の形状にはならない。しかし、回復
可能な歪み量で拘束し、温度サイクルを付加するトレー
ニング法など、特殊な処理を施すことにより、２方向特
性が得られることが知られている。しかし、従来の方法
では、複雑な処理のため２方向が安定して得られなかっ
た。またその２方向性歪量も３％以下と小さく、ロボッ
トなどの通電によるアクチュエータとして用いる場合、
大きな問題となっていた。上記のように形状記憶合金は
アクチュエータとして、モーターやソレノイドの代りに
用いられる。この場合合金に直接通電することで加熱、
形状変化を起こす。したがってモーターやソレノイドに
比べて小型化できるものが大きな特徴である。しかし、
この応用は現状では一部しか用いられておらず、その最
も大きな理由は形状変化の歪量が小さいこと、および繰
返しに伴う耐久性が悪いことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点を解決するため、４％以上の歪み量の２方向性
が得られ、その処理工程も簡単で、かつ温度サイクルに
よる繰り返し形状回復の耐久性が優れたＮｉ−Ｔｉ系形
状記憶合金が得られる製造方法を提供するものである。
の問題点を解決するため、４％以上の歪み量の２方向性
が得られ、その処理工程も簡単で、かつ温度サイクルに
よる繰り返し形状回復の耐久性が優れたＮｉ−Ｔｉ系形
状記憶合金が得られる製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、原子％でＮｉ
４９．５〜５１．５％残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金
を５００〜８００℃の温度で形状記憶処理を施した後、
Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環境で６〜１３％の変形歪を
付与することを特徴とする２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶
合金の製造方法を請求項１とし、原子％でＮｉ３８．２
〜５２．０％、Ｃｕ１２％以下残部ＴｉからなるＮｉＴ
ｉ系合金を５００〜８００℃の温度で形状記憶処理を施
した後、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環境で６〜１３％の
変形歪を付与することを特徴とする２方向性ＮｉＴｉ系
形状記憶合金の製造方法を請求項２とするものである。
４９．５〜５１．５％残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金
を５００〜８００℃の温度で形状記憶処理を施した後、
Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環境で６〜１３％の変形歪を
付与することを特徴とする２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶
合金の製造方法を請求項１とし、原子％でＮｉ３８．２
〜５２．０％、Ｃｕ１２％以下残部ＴｉからなるＮｉＴ
ｉ系合金を５００〜８００℃の温度で形状記憶処理を施
した後、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環境で６〜１３％の
変形歪を付与することを特徴とする２方向性ＮｉＴｉ系
形状記憶合金の製造方法を請求項２とするものである。
【０００５】
【作用】すなわち本発明は、上記組成のＮｉＴｉ系合金
を所定の形状に加工し、形状記憶処理を５００℃以上８
００℃以下の温度で行い、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環
境で６％以上１３％以下の変形歪を与えることを特徴と
するものである。特に線材については、同条件で直線状
に形状記憶処理し、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環境で、
長手方向に６〜１３％の引っ張り変形歪を与えることに
より、高温時において、低温時に比べ４％以上短くなる
合金線材が得られる。本発明において対象とする合金の
組成範囲は、原子％でＮｉを４９．５〜５１．５％、残
部ＴｉからなるＮｉＴｉ系形状記憶合金である。また、
原子％でＮｉを３８．０〜５２．０％、Ｃｕを１２％以
下、残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系形状記憶合金に本発明
の製造方法を施すことにより、冷却時のマルテンサイト
変態温度と加熱時の逆変態温度の差である温度とヒステ
リシスが、Ｎｉ−Ｔｉ２元合金に比べて狭い２方向性形
状記憶合金が得られる。記憶熱処理温度は、５００℃未
満では２方向性歪みが充分に得られない。また８００℃
を越えると合金表面の酸化が激しくなり材料的に好まし
くない。形状記憶処理後の変形歪み量は、６％未満では
２方向性歪みが充分に得られない、１３％を越えると回
復歪み量が大きく低下する。変形温度はＭｓ温度に比べ
て低い方が好ましく、Ｍｓ＋３０℃を越えるとやはり２
方向性歪み量が減少する。Ｎｉ量が４９．５％未満およ
び５１．５％を越えると加工性が劣化するため工業的に
好ましくない。Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金では、Ｎｉ量が３
８．２％未満および５２．０％を越え、Ｃｕが１２％を
越えると同様に加工性を劣化させる。
を所定の形状に加工し、形状記憶処理を５００℃以上８
００℃以下の温度で行い、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環
境で６％以上１３％以下の変形歪を与えることを特徴と
するものである。特に線材については、同条件で直線状
に形状記憶処理し、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度環境で、
長手方向に６〜１３％の引っ張り変形歪を与えることに
より、高温時において、低温時に比べ４％以上短くなる
合金線材が得られる。本発明において対象とする合金の
組成範囲は、原子％でＮｉを４９．５〜５１．５％、残
部ＴｉからなるＮｉＴｉ系形状記憶合金である。また、
原子％でＮｉを３８．０〜５２．０％、Ｃｕを１２％以
下、残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系形状記憶合金に本発明
の製造方法を施すことにより、冷却時のマルテンサイト
変態温度と加熱時の逆変態温度の差である温度とヒステ
リシスが、Ｎｉ−Ｔｉ２元合金に比べて狭い２方向性形
状記憶合金が得られる。記憶熱処理温度は、５００℃未
満では２方向性歪みが充分に得られない。また８００℃
を越えると合金表面の酸化が激しくなり材料的に好まし
くない。形状記憶処理後の変形歪み量は、６％未満では
２方向性歪みが充分に得られない、１３％を越えると回
復歪み量が大きく低下する。変形温度はＭｓ温度に比べ
て低い方が好ましく、Ｍｓ＋３０℃を越えるとやはり２
方向性歪み量が減少する。Ｎｉ量が４９．５％未満およ
び５１．５％を越えると加工性が劣化するため工業的に
好ましくない。Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金では、Ｎｉ量が３
８．２％未満および５２．０％を越え、Ｃｕが１２％を
越えると同様に加工性を劣化させる。
【０００６】
〔実施例１〕次に本発明の実施例について説明する。表
１に示す組成の合金を鋳造、熱間加工後、焼鈍と冷間加
工を繰り返し、線径１mmの合金線を作製した。
１に示す組成の合金を鋳造、熱間加工後、焼鈍と冷間加
工を繰り返し、線径１mmの合金線を作製した。
【０００７】
【表１】
【０００８】この合金に表２及び表３に示すような処理
条件で直線記憶熱処理を行った。更に表２及び表３に示
すような恒温槽で制御された雰囲気温度で、引っ張り試
験機により引っ張り変形を加えた。変形前の合金の変態
温度Ｍｓ、Ａｓ点はＤＳＣ法により決定した。処理後の
合金線に、伸び計を付けるために合金線材を安定させる
だけの応力である定荷重１kgf ／mm2 に相当する重りを
乗せ、３℃／min の速度で温度サイクル試験を行い、そ
の時の歪みの変化をストレーンゲージ式の伸び計で測定
した。得られた温度−歪曲線を図１に示した。図に示す
ように、Ａｓ点、Ｍｓ点および２方向形状回復歪み量を
決定した。結果を表２及び表３に示す。表中の比較例
は、本発明の形状記憶処理温度、変形歪付与条件のいず
れかが欠けているため２方向歪み量が４％以上にならな
い。
条件で直線記憶熱処理を行った。更に表２及び表３に示
すような恒温槽で制御された雰囲気温度で、引っ張り試
験機により引っ張り変形を加えた。変形前の合金の変態
温度Ｍｓ、Ａｓ点はＤＳＣ法により決定した。処理後の
合金線に、伸び計を付けるために合金線材を安定させる
だけの応力である定荷重１kgf ／mm2 に相当する重りを
乗せ、３℃／min の速度で温度サイクル試験を行い、そ
の時の歪みの変化をストレーンゲージ式の伸び計で測定
した。得られた温度−歪曲線を図１に示した。図に示す
ように、Ａｓ点、Ｍｓ点および２方向形状回復歪み量を
決定した。結果を表２及び表３に示す。表中の比較例
は、本発明の形状記憶処理温度、変形歪付与条件のいず
れかが欠けているため２方向歪み量が４％以上にならな
い。
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】また試料No．２〜７における引っ張り変形
歪量と２方向歪量の関係を図２に示した。この図から６
％〜１３％の引っ張り変形歪により、４％以上の２方向
歪量が得られることが明らかである。図３、図４には変
形温度と２方向歪みの関係を示した。図３には、合金Ｂ
のNo．１１〜１６と合金ＣのNo．１９〜２２の結果を、
図４には合金ＤのNo．２２〜２５の結果を記載した。何
れも横軸は変形温度とＭｓ点との温度差を示した。変形
温度はＭｓ＋３０℃を越えると２方向歪が極端に低下す
ることが明らかである。したがってＭｓ＋３０以下の変
形温度が望ましい。さらに、合金Ｄの２方向性における
温度ヒステリシスはＮｉ−Ｔｉ元合金に比べ狭いことが
判る。 〔実施例２〕合金Ａの０．１５mmの合金線について、N
o．４と同条件の試作方法で、２方向のための引っ張り
変形を施したＮｉ−Ｔｉ合金線材と、比較材として引っ
張り変形を施さなかった試料について繰返し温度サイク
ル試験を行った。No．２４と同製造条件での０．１５mm
の線径のものも合わせて試験に供した。線の長さは２０
０mmとし、上部を固定し、２７５ｇの重りをぶらさげ
た。これに０．５Ａの直流電流を合金線材に負荷するこ
とによる加熱でＯＮ−ＯＦＦ動作をした。通電間隔は５
秒である。そして各繰返し数における重りの位置を測定
した。図５に結果を示した。耐久率は次の式で定義し
た。 図５の縦軸にはこの耐久率を示し、横軸に繰返し数を
示した。本発明方法によるNo．４およびNo．２４は、比
較材に比べ、温度サイクルによる耐久性が優れているこ
とが明らかである。
歪量と２方向歪量の関係を図２に示した。この図から６
％〜１３％の引っ張り変形歪により、４％以上の２方向
歪量が得られることが明らかである。図３、図４には変
形温度と２方向歪みの関係を示した。図３には、合金Ｂ
のNo．１１〜１６と合金ＣのNo．１９〜２２の結果を、
図４には合金ＤのNo．２２〜２５の結果を記載した。何
れも横軸は変形温度とＭｓ点との温度差を示した。変形
温度はＭｓ＋３０℃を越えると２方向歪が極端に低下す
ることが明らかである。したがってＭｓ＋３０以下の変
形温度が望ましい。さらに、合金Ｄの２方向性における
温度ヒステリシスはＮｉ−Ｔｉ元合金に比べ狭いことが
判る。 〔実施例２〕合金Ａの０．１５mmの合金線について、N
o．４と同条件の試作方法で、２方向のための引っ張り
変形を施したＮｉ−Ｔｉ合金線材と、比較材として引っ
張り変形を施さなかった試料について繰返し温度サイク
ル試験を行った。No．２４と同製造条件での０．１５mm
の線径のものも合わせて試験に供した。線の長さは２０
０mmとし、上部を固定し、２７５ｇの重りをぶらさげ
た。これに０．５Ａの直流電流を合金線材に負荷するこ
とによる加熱でＯＮ−ＯＦＦ動作をした。通電間隔は５
秒である。そして各繰返し数における重りの位置を測定
した。図５に結果を示した。耐久率は次の式で定義し
た。 図５の縦軸にはこの耐久率を示し、横軸に繰返し数を
示した。本発明方法によるNo．４およびNo．２４は、比
較材に比べ、温度サイクルによる耐久性が優れているこ
とが明らかである。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｎ
ｉＴｉ系形状記憶合金において優れた２方向特性および
温度サイクルによる耐久性を有する合金が得られるもの
であり、モーターやソレノイドの代りとなるコンパクト
なアクチュエータとして応用することが出来る等、工業
上顕著な効果を有する。
ｉＴｉ系形状記憶合金において優れた２方向特性および
温度サイクルによる耐久性を有する合金が得られるもの
であり、モーターやソレノイドの代りとなるコンパクト
なアクチュエータとして応用することが出来る等、工業
上顕著な効果を有する。
【図１】本発明の一実施例に係る２方向性ＮｉＴｉ系形
状記憶合金の歪−温度特性を示すグラフ。
状記憶合金の歪−温度特性を示すグラフ。
【図２】本発明の一実施例に係る２方向性ＮｉＴｉ系形
状記憶合金の２方向歪みと変形歪み量の関係を示すグラ
フ。
状記憶合金の２方向歪みと変形歪み量の関係を示すグラ
フ。
【図３】本発明の一実施例に係る２方向性ＮｉＴｉ系形
状記憶合金の２方向歪みと変形温度の関係を示すグラ
フ。
状記憶合金の２方向歪みと変形温度の関係を示すグラ
フ。
【図４】本発明の一実施例に係る２方向性ＮｉＴｉ系形
状記憶合金の２方向歪みと変形温度の関係を示すグラ
フ。
状記憶合金の２方向歪みと変形温度の関係を示すグラ
フ。
【図５】本発明の一実施例に係る２方向性ＮｉＴｉ系形
状記憶合金の耐久率と通電サイクルの関係を示すグラ
フ。
状記憶合金の耐久率と通電サイクルの関係を示すグラ
フ。
Claims (2)
- 【請求項１】 原子％でＮｉ４９．５〜５１．５％残部
ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金を５００〜８００℃の温度
で形状記憶処理を施した後、Ｍｓ点＋３０℃以下の温度
環境で６〜１３％の変形歪を付与することを特徴とする
２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法。 - 【請求項２】 原子％でＮｉ３８．２〜５２．０％、Ｃ
ｕ１２％以下残部ＴｉからなるＮｉＴｉ系合金を５００
〜８００℃の温度で形状記憶処理を施した後、Ｍｓ点＋
３０℃以下の温度環境で６〜１３％の変形歪を付与する
ことを特徴とする２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18330591A JPH059687A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18330591A JPH059687A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059687A true JPH059687A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16133360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18330591A Pending JPH059687A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ２方向性ＮｉＴｉ系形状記憶合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH059687A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005336534A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Tokyo Univ Of Science | 形状記憶合金部材およびその形状記憶方法、並びに、流量制御用アクチュエータ |
| JP2014058710A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Oita Univ | Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP18330591A patent/JPH059687A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005336534A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Tokyo Univ Of Science | 形状記憶合金部材およびその形状記憶方法、並びに、流量制御用アクチュエータ |
| JP2014058710A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | Oita Univ | Ｔｉ−Ｎｉ系形状記憶合金の形状記憶処理方法 |
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