JPH062059A - 残留歪みの小さい超弾性材料 - Google Patents
残留歪みの小さい超弾性材料Info
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- JPH062059A JPH062059A JP18982992A JP18982992A JPH062059A JP H062059 A JPH062059 A JP H062059A JP 18982992 A JP18982992 A JP 18982992A JP 18982992 A JP18982992 A JP 18982992A JP H062059 A JPH062059 A JP H062059A
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- Japan
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- residual strain
- superelastic material
- superelastic
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 製造工程における加工性と、残留歪みの小さ
い超弾性特性の優れたＮｉ−Ｔｉ系超弾性材料を提供す
る。 【構成】 Ｎｉ，Ｔｉ及びＦｅの三元合金状態図におい
て、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及びＥで示す角の組成が原子％で Ａ：Ｎｉ ５０．７％， Ｔｉ ４９．３％ Ｂ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４９．０％ Ｃ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４７．０％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｄ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４７．８％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｅ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４９．３％， Ｆ
ｅ ０．５％ で囲まれた領域内にある組成を有することを特徴とす
る、残留歪みの小さい超弾性材料。
い超弾性特性の優れたＮｉ−Ｔｉ系超弾性材料を提供す
る。 【構成】 Ｎｉ，Ｔｉ及びＦｅの三元合金状態図におい
て、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及びＥで示す角の組成が原子％で Ａ：Ｎｉ ５０．７％， Ｔｉ ４９．３％ Ｂ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４９．０％ Ｃ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４７．０％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｄ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４７．８％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｅ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４９．３％， Ｆ
ｅ ０．５％ で囲まれた領域内にある組成を有することを特徴とす
る、残留歪みの小さい超弾性材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は製造工程における加工性
と、残留歪みの小さい超弾性特性の優れたＮｉ−Ｔｉ系
超弾性材料に関するものである。
と、残留歪みの小さい超弾性特性の優れたＮｉ−Ｔｉ系
超弾性材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子％で１対１近傍のＮｉ−Ｔｉ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
テンサイト相となる。形状記憶効果を期待する場合は、
まさにこの変態による結晶構造の変化による形状回復現
象を利用する。これに対して、これらの合金は、マルテ
ンサイト変態温度が使用環境温度以下である場合に限っ
て超弾性材料として、使用できる。これは、母相状態
で、外力が加わると、応力によって誘起マルテンサイト
変態が起こるためである。したがって、超弾性材料では
変態温度を比較的低温域にする必要が生じる。変態温度
を低温にするには、Ｎｉ−Ｔｉ合金において、Ｎｉを原
子比で１対１から過剰組成にする、或いは、Ｆｅなどの
第三元素を微量添加することが既に公知の事実となって
いる。（参考文献；T. Honma, M. Matsumoto, Y. Shug
o, M. Nishida, and I. Yamasaki; Effect of thermal
cycles and substitution elementson the phase trnas
formations of Ti-Ni; Proceedings of the Fourth Int
ernational Conference on Titanium.: 1456 (1980) 、
特願６１−５３３０７号）。上記のように、超弾性材料
と形状記憶材料ではマルテンサイト変態温度が異なるの
であるが、それぞれ使用の仕方、要求される特性、効果
には大きな相違点がある。例えば、超弾性材料は、６〜
８％もの大きな弾性域を要求されるのに対して、形状記
憶材料は適した形状変化温度や大きな形状回復力、形状
回復量、また、繰り返し使用後の劣化の少ない材料が要
求される。その結果、当然ながら、製造方法、合金組成
が異なる場合もあるし、重なる場合もある。形状記憶材
料と超弾性材料の組成域が重なってしまう場合も、得ら
れる効果は全く異なるものとなる。上述のように超弾性
材料を得るための一方法として、Ｎｉを過剰にすると、
変態温度は低下するが、加工性の劣化が激しく、製造上
問題となる。またＮｉを増やすことは工業上、コスト高
になり、好ましくない。上記参考文献における、第三元
素による合金組成においても、全く同様で、加工性、超
弾性特性を考慮した、合金組成の選び方が、形状記憶材
料とは違った観点から必要となってくる。特に、第三元
素添加の場合、第三元素を多くして変態温度を低下させ
て超弾性特性を出させても、ＮｉとＴｉの組成によって
は、大きく変形させたあとの回復量が少なく、残留歪み
が大きくなってしまったりする場合がある。従って超弾
性材料としては使用することが出来ない等の問題があっ
た。
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
テンサイト相となる。形状記憶効果を期待する場合は、
まさにこの変態による結晶構造の変化による形状回復現
象を利用する。これに対して、これらの合金は、マルテ
ンサイト変態温度が使用環境温度以下である場合に限っ
て超弾性材料として、使用できる。これは、母相状態
で、外力が加わると、応力によって誘起マルテンサイト
変態が起こるためである。したがって、超弾性材料では
変態温度を比較的低温域にする必要が生じる。変態温度
を低温にするには、Ｎｉ−Ｔｉ合金において、Ｎｉを原
子比で１対１から過剰組成にする、或いは、Ｆｅなどの
第三元素を微量添加することが既に公知の事実となって
いる。（参考文献；T. Honma, M. Matsumoto, Y. Shug
o, M. Nishida, and I. Yamasaki; Effect of thermal
cycles and substitution elementson the phase trnas
formations of Ti-Ni; Proceedings of the Fourth Int
ernational Conference on Titanium.: 1456 (1980) 、
特願６１−５３３０７号）。上記のように、超弾性材料
と形状記憶材料ではマルテンサイト変態温度が異なるの
であるが、それぞれ使用の仕方、要求される特性、効果
には大きな相違点がある。例えば、超弾性材料は、６〜
８％もの大きな弾性域を要求されるのに対して、形状記
憶材料は適した形状変化温度や大きな形状回復力、形状
回復量、また、繰り返し使用後の劣化の少ない材料が要
求される。その結果、当然ながら、製造方法、合金組成
が異なる場合もあるし、重なる場合もある。形状記憶材
料と超弾性材料の組成域が重なってしまう場合も、得ら
れる効果は全く異なるものとなる。上述のように超弾性
材料を得るための一方法として、Ｎｉを過剰にすると、
変態温度は低下するが、加工性の劣化が激しく、製造上
問題となる。またＮｉを増やすことは工業上、コスト高
になり、好ましくない。上記参考文献における、第三元
素による合金組成においても、全く同様で、加工性、超
弾性特性を考慮した、合金組成の選び方が、形状記憶材
料とは違った観点から必要となってくる。特に、第三元
素添加の場合、第三元素を多くして変態温度を低下させ
て超弾性特性を出させても、ＮｉとＴｉの組成によって
は、大きく変形させたあとの回復量が少なく、残留歪み
が大きくなってしまったりする場合がある。従って超弾
性材料としては使用することが出来ない等の問題があっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述従来技術
の問題点を解決するため、超弾性材料において、製造上
の加工性が良好で、超弾性特性における変形後の残留歪
みが小さい、優れた超弾性を有する材料を開発したもの
である。
の問題点を解決するため、超弾性材料において、製造上
の加工性が良好で、超弾性特性における変形後の残留歪
みが小さい、優れた超弾性を有する材料を開発したもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はＮｉ，Ｔｉ及び
Ｆｅの三元合金状態図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及び
Ｅで示す角の組成が原子％で、 Ａ：Ｎｉ ５０．７％， Ｔｉ ４９．３％ Ｂ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４９．０％ Ｃ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４７．０％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｄ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４７．８％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｅ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４９．３％， Ｆ
ｅ ０．５％ で囲まれた領域内にある組成を有することを特徴とする
残留歪みの小さい超弾性材料である。
Ｆｅの三元合金状態図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及び
Ｅで示す角の組成が原子％で、 Ａ：Ｎｉ ５０．７％， Ｔｉ ４９．３％ Ｂ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４９．０％ Ｃ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４７．０％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｄ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４７．８％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｅ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４９．３％， Ｆ
ｅ ０．５％ で囲まれた領域内にある組成を有することを特徴とする
残留歪みの小さい超弾性材料である。
【０００５】
【作用】本発明は超弾性合金のうち、その組成を上記の
範囲に規定することにより、加工性に優れ、かつ残留歪
みの小さい超弾性材料が得られることを見出したもので
ある。しかして本発明において超弾性材料の合金組成を
前記のように規定したのは、図１に示すＮｉ−Ｔｉ−Ｆ
ｅ三元合金状態図において、Ｂ，Ｃの角で結ばれるライ
ンより右側と、Ｄ，Ｃの角で結ばれるラインより上側に
では加工性が劣り、製造上好ましくないからである。ま
た、Ａ，Ｅ，Ｄの角で結ばれるラインより左側では、残
留歪みが大きく超弾性材料としては使用できない。した
がって超弾性材料としてはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの角で結
ばれる領域内にある合金が適切である。そして上記の合
金の製造方法としては、最終焼鈍後の冷間加工時の加工
率を２０〜６０％とし、その後の超弾性熱処理を４００
〜５７０℃で２０〜２００分施すことにより、所期の特
性の超弾性が得られる。このような改善された特性を有
する超弾性材料は、ブラジャー用ワイヤー、眼鏡フレー
ム材料、歯列矯正用ワイヤー及びカテーテル用ガイドワ
イヤー等に好適である。また加工性に優れているため、
製造コストが安く、かつ細線の加工が容易である。
範囲に規定することにより、加工性に優れ、かつ残留歪
みの小さい超弾性材料が得られることを見出したもので
ある。しかして本発明において超弾性材料の合金組成を
前記のように規定したのは、図１に示すＮｉ−Ｔｉ−Ｆ
ｅ三元合金状態図において、Ｂ，Ｃの角で結ばれるライ
ンより右側と、Ｄ，Ｃの角で結ばれるラインより上側に
では加工性が劣り、製造上好ましくないからである。ま
た、Ａ，Ｅ，Ｄの角で結ばれるラインより左側では、残
留歪みが大きく超弾性材料としては使用できない。した
がって超弾性材料としてはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの角で結
ばれる領域内にある合金が適切である。そして上記の合
金の製造方法としては、最終焼鈍後の冷間加工時の加工
率を２０〜６０％とし、その後の超弾性熱処理を４００
〜５７０℃で２０〜２００分施すことにより、所期の特
性の超弾性が得られる。このような改善された特性を有
する超弾性材料は、ブラジャー用ワイヤー、眼鏡フレー
ム材料、歯列矯正用ワイヤー及びカテーテル用ガイドワ
イヤー等に好適である。また加工性に優れているため、
製造コストが安く、かつ細線の加工が容易である。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の一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、最終加工率３０％で線径２mmの合金線
を作製した。加工性の試験は、上記の２mm線材を７５０
℃１５分の焼鈍後、ダイスによる伸線加工を行い、断線
が３回以上起こる加工率を測定し、限界加工率とした。
したがって、製造上からは限界加工率が大きいほど、工
程数が減り、製造コストが低減される。次に、超弾性特
性における残留歪みの測定は、線径２mmの線材を４８０
℃１時間の焼鈍を行い、室温で引張り試験を行った。引
張り試験の応力−歪み曲線は、図２に示すようになる。
残留歪みは、歪み６％まで引っ張り、その後除荷したと
きの歪み量を測定した。この残留歪みが少なくとも１％
以下でないと、ブラジャー用ワイヤーの様に曲げ力を利
用されることの多い超弾性材料としては使用に耐えな
い。なお限界加工率が３０％以下のものは超弾性の試験
は省略した。限界加工率、残留歪みの測定結果を表１に
併記した。
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、最終加工率３０％で線径２mmの合金線
を作製した。加工性の試験は、上記の２mm線材を７５０
℃１５分の焼鈍後、ダイスによる伸線加工を行い、断線
が３回以上起こる加工率を測定し、限界加工率とした。
したがって、製造上からは限界加工率が大きいほど、工
程数が減り、製造コストが低減される。次に、超弾性特
性における残留歪みの測定は、線径２mmの線材を４８０
℃１時間の焼鈍を行い、室温で引張り試験を行った。引
張り試験の応力−歪み曲線は、図２に示すようになる。
残留歪みは、歪み６％まで引っ張り、その後除荷したと
きの歪み量を測定した。この残留歪みが少なくとも１％
以下でないと、ブラジャー用ワイヤーの様に曲げ力を利
用されることの多い超弾性材料としては使用に耐えな
い。なお限界加工率が３０％以下のものは超弾性の試験
は省略した。限界加工率、残留歪みの測定結果を表１に
併記した。
【０００７】
【表１】
【０００８】表１及び図１より明らかなように、角Ｂ，
Ｃで結ばれるラインより右側と、角Ｄ，Ｃで結ばれるラ
インより上側においては加工性が劣る。また角Ａ，Ｅ，
Ｄで結ばれるラインより左側では、残留歪みが大きく、
超弾性材料としては使用できない。したがって超弾性材
料としては、角Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで結ばれる領域内に
ある合金が適切であることが判る。
Ｃで結ばれるラインより右側と、角Ｄ，Ｃで結ばれるラ
インより上側においては加工性が劣る。また角Ａ，Ｅ，
Ｄで結ばれるラインより左側では、残留歪みが大きく、
超弾性材料としては使用できない。したがって超弾性材
料としては、角Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで結ばれる領域内に
ある合金が適切であることが判る。
【０００９】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
製造コストが低減でき、超弾性特性の優れたＮｉ−Ｔｉ
系超弾性材料が得られるもので、この材料によりさらに
超弾性材料の適用範囲が広がる等、工業上顕著な効果を
奏する。
製造コストが低減でき、超弾性特性の優れたＮｉ−Ｔｉ
系超弾性材料が得られるもので、この材料によりさらに
超弾性材料の適用範囲が広がる等、工業上顕著な効果を
奏する。
【図１】本発明の一実施例に係るＮｉ−Ｔｉ−Ｆｅ三元
合金状態図。
合金状態図。
【図２】本発明の一実施例に係る超弾性合金の応力−歪
み曲線図。
み曲線図。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎｉ，Ｔｉ及びＦｅの三元合金状態図に
おいて、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及びＥで示す角の組成が原子
％で Ａ：Ｎｉ ５０．７％， Ｔｉ ４９．３％ Ｂ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４９．０％ Ｃ：Ｎｉ ５１．０％， Ｔｉ ４７．０％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｄ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４７．８％， Ｆ
ｅ ２．０％ Ｅ：Ｎｉ ５０．２％， Ｔｉ ４９．３％， Ｆ
ｅ ０．５％ で囲まれた領域内にある組成を有することを特徴とする
残留歪みの小さい超弾性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18982992A JPH062059A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 残留歪みの小さい超弾性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18982992A JPH062059A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 残留歪みの小さい超弾性材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062059A true JPH062059A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=16247911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18982992A Pending JPH062059A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 残留歪みの小さい超弾性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062059A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1627786A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-22 | Federal-Mogul S.A. | Windscreen wiper device |
| JP2007510064A (ja) * | 2003-10-27 | 2007-04-19 | パラコー メディカル インコーポレイテッド | 長い耐用年数のニチノール |
| WO2024177015A1 (ja) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ＴｉＮｉ系合金およびそれを含む蓄熱装置、ならびにそのＴｉＮｉ系合金の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP18982992A patent/JPH062059A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007510064A (ja) * | 2003-10-27 | 2007-04-19 | パラコー メディカル インコーポレイテッド | 長い耐用年数のニチノール |
| EP1627786A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-22 | Federal-Mogul S.A. | Windscreen wiper device |
| WO2006018453A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Federal-Mogul S.A. | Windscreen wiper device |
| JP2008510643A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | フェデラル−モーグル ソシエテ アノニム | 防風窓のワイパー装置 |
| WO2024177015A1 (ja) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ＴｉＮｉ系合金およびそれを含む蓄熱装置、ならびにそのＴｉＮｉ系合金の製造方法 |
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