JPH0645836B2 - TiPd系形状記憶合金 - Google Patents

TiPd系形状記憶合金

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JPH0645836B2
JPH0645836B2 JP2051663A JP5166390A JPH0645836B2 JP H0645836 B2 JPH0645836 B2 JP H0645836B2 JP 2051663 A JP2051663 A JP 2051663A JP 5166390 A JP5166390 A JP 5166390A JP H0645836 B2 JPH0645836 B2 JP H0645836B2
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memory alloy
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高温作動機能を有するTiPd系形状記憶合金
において、原子量の大きいTa,WでPdの一部を置換
した安価な形状記憶合金に関するものである。
[従来の技術] 等原子比近傍のTiNi合金が熱弾性型マルテンサイト
変態の逆変態に付随して顕著な形状記憶効果を示すこと
はよく知られている。最近では、その応用分野も拡が
り、アクチュエータ,温度センサー,アーチワイヤー,
ブラジャー等多岐の分野において実用化されている。
形状記憶効果を示す合金は、TiNi合金、TiNiX
合金(X=CU,Cr,Fe,Al,V,Co…)およ
びCu−Zn−Al等のCU基合金,Au−Cd合金,
Ag−Cd合金等数十種に及んでいる。その中で、実用
合金として供しているのは、TiNi合金と一部TiN
iX合金のみである。しかし,これらの合金の形状回復
温度は繰り返しを考慮しない用途においても100℃が
最大であり,繰り返しの必要な可逆的な使用では70℃
が限界である。
この形状回復温度を高める手段として,Ti−Pd合金
を素子として用いることが研究されている。TiPd合
金およびTiPd合金のPdの一部をFe,Cu,C
o,Niで置換したTiPdX合金が500℃程度の温
度で作動することはオランダより出願された特開昭46
−1502号公報に示されている。また,最近の研究
で,形状記憶素子として重要なPd量と形状回復温度の
関係および機械的性質について明らかにされつつある。
(ISIJinternational vol29.(1989)No.5)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、高温作動素子として有望視されているT
iPd合金はほぼ等原子近傍のためPdの重量パーセン
トは約70パーセントとなり,貴金属のPd使用量が多
いことで素子の原料費が極めて高く,実用上の障害とな
っている。
また、200℃前後の作動素子を得るために,V,C
r,Fe,Co,若しくはCuでPdを置換しても,そ
の量はせいぜい25%が限界であり,原料コストがやは
り問題となる。
そこで,本発明の技術的課題は上記欠点に鑑み,TiP
d系合金の持つ高温作動機能を実質的に保ち,且つ,実
用的なコストとすることができる新規の形状記憶合金を
提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば,45.0〜51.0[at%]のP
d,及び残部Tiから成るTiPd合金に対し,Pdの
一部をW,Taのうちの少なくとも一種で1.0〜2
5.0[at%]置換したTiPd系形状記憶合金が得
られる。
又,本発明によれば,45.0〜51.0[at%]の
Pd,及び残部Tiから成るTiPd合金におけるPd
の一部をX元素{但し,Xは0.01〜10[at%]
のV,0.01〜10[at%]のCr,0.01〜1
2[at%]のMn,0.01〜3.7[at%]のN
i,0.01〜16[at%]のFe,0.01〜20
[at%]のCo,0.01〜25.5[at%]のC
uのうちの少なくとも一種とする}で置換したTiPd
X合金に対し,Pdの残部をW,Taのうちの少なくと
も一種で1.0〜25.0[at%]置換したTiPd
系形状記憶合金が得られる。
[実施例] 以下,本発明の実施例につき説明する。最初に,本発明
の一実施例に係るTiPd系形状記憶合金の概要を簡単
に説明する。
このTiPd系形状記憶合金は,45.0〜51.0
[at%(原子%)]のPd,及び残部Tiから成るT
iPd合金に対し,Pdの一部をW,Taのうちの少な
くとも一種で1.0〜25.0[at%]置換して得ら
れる。
そこで,以下はこのTiPd系形状記憶合金の製造工程
を説明する。
表−1に示す合金をアルゴンアーク炉により溶解し,約
1000℃の温度で熱間加工して,約1.0mm厚の短冊状試料
とした。
これらの試料はそれぞれ,1000℃×1.0hrの溶体化処理
后,変態温度測定および形状記憶性チェックが行われ
た。
変態温度は4端子法による電気抵抗測定によって求めら
れ,形状記憶性チェックは,室温(20℃)で各々の
試験片をU字型に変形し,電気抵抗測定によって求めら
れた,逆変態終了温度以上の温度に加熱した時の形状の
回復性を見ることによって行われた。
マルテンサイト変態開始温度(Ms温度)とTi50Pd50-x
Xxの式で表わすWおよびTa添加量の関係を第1図に示
したが,第3元素添加量と伴にMs温度はほぼ直線的に
低下する。しかし,その傾向はFe,Cr等の場合に比
べ小さい。これまでの研究でFeを10at%添加した合
金では,Ms温度は約150℃,Cr10at%添加の場
合には約0℃となることが知られているが,本発明によ
るWおよびTaの添加合金ではMs温度はそれぞれ10
at%添加で約475℃,460℃を示している。また,
原子量で見るとWおよびTaは3d遷移金属近傍のもの
に比べ約3倍大きく,本発明の目的の一つであるPd添
加重量の低減の効果は3d遷移金属近傍のものに比べ3
倍大きいことが云える。
形状記憶特性について調べた結果を表−1に示している
が,本発明の請求にかかる合金はいづれも、ほぼ完全な
形状記憶特性を示した。試験片作製に係る1000℃での熱
間加工性について調べた結果を表−1に併せて示してい
るが,WおよびTaの添加量はいづれも25%を越える
と難しくなる。また,PdについてもTi50Pd50の等原子
比を離れるにつれ難しくなる傾向を示す。
これらのことにより,本発明が第3元素で置換する基本
TiPd合金のPd量を45.0〜51at%としたのは,4
5at%未満ではPd量を減らす効果はあるものの加工性
および形状記憶性に難点があり,51at%を越えると,
加工性を悪くするので,差したる効果は認められないこ
とによっている。またWおよびTaの置換量を1.0〜2
5at%としたのは,いづれも1at%未満では置換効果が
認められない。また25at%を越えると,置換の効果は
顕著に認められるものの,加工性,記憶性を悪くする傾
向を示すためである。
上述した実施例では,Pdの使用量低下の効果をW及び
Taに求めて置換し,その置換最大量を25.0at%と
して加工性,記憶性を保持できることを説明したが,そ
の置換処理の事前に予め3d遷移元素近傍のX元素(但
し,XはV,Cr,Mn,Ni,Fe,Co,Cuのう
ちの少なくとも一種とする)を変態温度点コントロール
要因として置換させておくこともできる。
そこで,次に他の実施例に係るTiPd系形状記憶合金
の概要を簡単に説明する。
このTiPd系形状記憶合金は,45.0〜51.0
[at%]のPd,及び残部Tiから成るTiPd合金
におけるPdの一部を上述したX元素{但し,Xは0.
01〜10[at%]のV,0.01〜10[at%]
のCr,0.01〜12[at%]のMn,0.01〜
3.7[at%]のNi,0.01〜16[at%]の
Fe,0.01〜20[at%]のCo,0.01〜2
5.5[at%]のCuのうちの少なくとも一種とす
る}で置換したTiPdX合金に対し,Pdの残部を
W,Taのうちの少なくとも一種で1.0〜25.0
[at%]置換して得られる。
第2図は,このTiPd系形状記憶合金に係るTi50Pd
50-xXx合金におけるX元素の添加量x[at%]と形状
回復温度[℃]との関係を示したものである。
第2図からは、X元素として用いるV,Cr,Mn,N
i,Fe,Co,Cuの置換量は,それぞれVに関して
は0.01〜10[at%],Crに関しては0.01
〜10[at%],Mnに関しては0.01/12[a
t%],Niに関しては0.01〜3.7[at%]、
Feに関しては0.1〜16[at%],Coに関して
は0.01〜20[at%],Cuに関しては0.01
〜25.5[at%]の範囲とすれば,TiPd系形状
記憶合金素材として適当なTiPdX合金となることが
判る。
第3図は,このTiPd系形状記憶合金をW,Ta添加
量[at%]とマルテンサイト逆変態終了温度Af
[℃]との関係で示したものである。
第3図からは,X元素を添加すると変態温度点を顕著に
コントロールできることが判る。例えば,X元素がNi
の場合には1[at%]当たりで約16℃、Crであれ
ば1[at%]当たりで約30[℃]変態温度点を低下
させることができる。
因みに,TiPdX合金に対してW,Taを添加して
も,先の実施例のTiPd系形状記憶合金と同様に形状
記憶の特性が維持されることが判った。
[発明の効果] 以上述べた通り,本発明によれば,TiPd合金の本質
的な特色である高温度作動素子としての特性を損なわ
ず,Pd量を低減させると共に,X元素を添加して変態
温度点をコントロールしているので,所要の変態点の素
子が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明の一実施例に係るTiPd系形状記憶
合金をW,Ta添加量とマルテンサイト温度との関係で
示したもので、第2図は,本発明の他の実施例に係るT
iPd系形状記憶合金に用いられるTiPdX合金にお
けるX元素の添加量と形状回復温度との関係を示したも
ので、第3図は,本発明の他の実施例に係るTiPd系
形状記憶合金をW,Ta添加量とマルテンサイト逆変態
温度との関係で示したものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】45.0〜51.0[at%]のPd,及
    び残部Tiから成るTiPd合金に対し,Pdの一部を
    W,Taのうちの少なくとも一種で1.0〜25.0
    [at%]置換して得られたことを特徴とするTiPd
    系形状記憶合金。
  2. 【請求項2】45.0〜51.0[at%]のPd,及
    び残部Tiから成るTiPd合金におけるPdの一部を
    X元素{但し,Xは0.01〜10[at%]のV,
    0.01〜10[at%]のCr,0.01〜12[a
    t%]のMn,0.01〜3.7[at%]のNi,
    0.01〜16[at%]のFe,0.01〜20[a
    t%]のCo,0.01〜25.5[at%]のCuの
    うちの少なくとも一種とする}で置換したTiPdX合
    金に対し,Pdの残部をW,Taのうちの少なくとも一
    種で1.0〜25.0[at%]置換して得られたこと
    を特徴とするTiPd系形状記憶合金。
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