JPH08141702A - 加工性に優れるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工性に優れるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法
を提供する。 【構成】 Ｎｉ−Ｔｉ系合金溶湯を急冷鋳造して、結晶
粒径が50μｍ以下の微細な等軸晶からなる、冷間で20％
以上の伸びを示すＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法であっ
て、前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金溶湯を鋳型内奥行きｄが３〜
５mmの金型に注入して急冷鋳造する。 【効果】 加工性に優れた微細な等軸晶組織１からなる
Ｎｉ−Ｔｉ系合金を容易に製造でき、且つ製造工程を大
幅に短縮できて生産性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工性に優れるＮｉ−
Ｔｉ系合金の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、形状記憶、超弾性
等の特性を有し、しかも耐食性、生体適合性等に優れて
おり、エアコンの吹出し口、炊飯ジャーの圧力調節弁、
歯列矯正ワイヤー、ブラジャー用ワイヤー、眼鏡フレー
ム等に広く使用されている。ところで、Ｎｉ−Ｔｉ系合
金は、次の方法により製造されている。先ず、Ｎｉ−Ｔ
ｉ系合金を溶解し、この溶湯を金型にて直径数cm〜数十
cmの大型鋳塊に鋳造する。この鋳塊の組織は図３に示す
ように表面から内部に向けて成長した柱状晶２と、中心
部で最後に凝固した粗大な等軸晶３からなる。このよう
な鋳塊組織は加工性が悪い。この為、熱間鍛造を施して
強靱な鍛造組織に変え、しかるのち、熱間圧延と冷間圧
延を順次施して薄板又は細線に加工する。Ｎｉ−Ｔｉ系
合金は加工硬化が大きい為、冷間圧延中、何回も中間焼
鈍を入れる必要があり、従って生産性が悪くコスト高に
なった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
単ロール法、双ロール法、溶湯紡糸法等の小型連続鋳造
法により製品に近い形状の小型鋳塊を得て、冷間加工の
工程を短縮する方法が提案された。しかし、前記小型連
続鋳造法では、溶湯が回転ロール等の鋳型表面から順次
凝固していく為、得られる鋳塊組織は、図４に示すよう
に全体が柱状晶２からなる組織（図４イ：単ロール法、
図４ロ：双ロール法、）となり、いずれも加工性に劣っ
た。又小型連続鋳造設備は高価であった。この他、粉末
冶金法、燃焼合成法、ＮｉとＴｉの混合粉末を成形後熱
拡散反応させる方法等の粉末成形法が提案された。しか
し、これらの方法には、粉末が高価なこと、残存する微
細空孔を高価な熱間静水圧プレスで除去する必要がある
こと、粉末表面の酸化皮膜が巻込まれて性能が低下する
こと等のコスト的又は性能的な問題があった。本発明者
はＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法について種々研究を行
い、微細な等軸晶組織は加工性に優れること、前記等軸
晶組織は薄型の金型に鋳造して得られることを知見し、
更に研究を重ねて本発明を完成するに到った。本発明の
目的は、加工性に優れるＮｉ−Ｔｉ系合金を、高生産
性、低コストで製造する方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
Ｎｉ−Ｔｉ系合金溶湯を急冷鋳造して、結晶粒径が50μ
ｍ以下の微細な等軸晶からなる、冷間で20％以上の伸び
を示すＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法であって、前記Ｎｉ
−Ｔｉ系合金溶湯を金型内の奥行きｄが３〜５mmの金型
に注入して急冷鋳造することを特徴とする加工性に優れ
るＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法である。

【０００５】請求項２記載の発明は、前記Ｎｉ−Ｔｉ系
合金は、Ｎｉを49〜52at％含有し、残部Ｔｉと不可避不
純物からなるＮｉ−Ｔｉ合金、又は前記Ｎｉ−Ｔｉ合金
のＮｉ又はＴｉの一部を、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ、Ｐ
ｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｃｕの１種又は２種以上で、且
つ0.01〜２at％の範囲内で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金の
いずれかである請求項１記載の加工性に優れるＮｉ−Ｔ
ｉ系合金の製造方法である。

【０００６】

【作用】次に、前記請求項１又は請求項２記載の発明の
技術的内容について説明する。請求項１において、微細
な等軸晶組織が形成されるメカニズムは次のように考え
られる。即ち、金型内に注入された溶湯は、注湯が終了
するまで凝固せずに液状のまま保持され、注湯終了後に
凝固が始まる。凝固開始時点で、溶湯全体に過冷却が進
行し、結晶核が溶湯のあらゆる場所に多数発生する。そ
の為、得られる鋳塊は、図１にその模式図を示すよう
に、鋳塊全体が粒径が50μｍ以下の微細な等軸晶組織１
になる。

【０００７】本発明で製造されるＮｉ−Ｔｉ系合金は、
鋳塊組織が、加工性に優れた結晶粒径が50μｍ以下の微
細な等軸晶組織からなり、且つ鋳塊の伸びが冷間で20％
以上のものである。ここで、冷間での伸びの測定は、鋳
塊から、厚み方向の鋳塊表面を残した状態で試験片を切
出し、標点距離50mm、引張速度50mm/min. の条件で行う
ものとする。前記結晶粒径が50μｍ以下の微細な等軸晶
組織は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金溶湯を熱伝導性に優れた金型
に鋳造することにより形成される。金型の材料には 200
℃における熱伝導率が0.1cal／cm・sec.・℃以上の金属
材料が好適であり、通常、銅系材料、鉄系材料等を用い
る。

【０００８】本発明で用いる金型は、例えば、図２に示
すような縦割りの分割鋳型である。本発明において、金
型内の奥行きｄを３〜５mmに限定する理由は、前記奥行
きｄが５mmを超えては、金型内に注入された溶湯全体が
過冷却状態になる前に金型壁面から中心に向かって凝固
が進行して柱状晶が形成され、加工性が悪化する為であ
る。又金型内奥行きｄが３mm未満では、溶湯の冷却速度
が速くなって、金型内に溶湯が充満する前に凝固が進行
して微細な等軸晶が得られなくなり、又溶湯の供給不足
が起きて凝固収縮孔等の鋳造欠陥が生じる為である。

【０００９】請求項１記載の発明により得られる鋳塊
は、厚さが薄く且つ伸びの大きい冷間加工性に優れる微
細な等軸晶組織になり、欠陥のない高品質のＮｉ−Ｔｉ
系合金が得られる。又所定形状のＮｉ−Ｔｉ系合金を得
るのに、冷間加工での焼鈍回数を低減できて、生産性が
向上する。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）Ｎｉを 50.85at％含有し、残部Ｔｉと不可
避不純物からなるＮｉ−Ｔｉ合金を、高周波溶解炉にて
真空溶解して溶湯とし、この溶湯を、図２に示す銅製の
分割鋳型に鋳造してＮｉ−Ｔｉ合金鋳塊を得た。銅製鋳
型内の奥行きｄは３〜５mmの範囲で変化させた。銅製鋳
型の内幅ｔは100mm 、鋳型壁の厚さｕは30mm、高さｈは
200mmとした。

【００１１】（実施例２）実施例１において、銅製鋳型
に代えて鉄製鋳型を用いた他は、実施例１と同じ方法に
よりＮｉ−Ｔｉ合金鋳塊を得た。

【００１２】（実施例３）Ｎｉ−Ｔｉ系合金に、Ｎｉを
50.60at％、Ｃｒを 0.2at％含有し、残部Ｔｉと不可避
不純物からなるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いた他は、実施例
１と同じ方法によりＮｉ−Ｔｉ系合金鋳塊を得た。

【００１３】（比較例１）実施例１において、鋳型内奥
行きｄが２mm、７mm、又は10mmの銅製鋳型を用いた他
は、実施例１と同じ方法によりＮｉ−Ｔｉ合金鋳塊を得
た。

【００１４】得られた鋳塊について、一部を引張試験し
破断までの伸びを調べた。伸びの測定は、鋳塊から、厚
み方向の鋳塊表面を残した状態で試験片を切出し、標点
距離50mm、引張速度50mm/min. の条件で冷間で行った。
試験片の幅は厚みと同じにした。残りの鋳塊は減面率30
％の冷間圧延を行った。冷間圧延中、中間焼鈍は行わな
かった。得られた冷間圧延材についてコバ割れの数と深
さを計測した。コバ割れは、各々の板材20枚について、
その数と割れ深さを計測した。コバ割れ数は圧延材の長
さ１cm当たりの個数、深さは観察されたすべての割れの
深さの平均値をとった。結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１より明らかなように、本発明の実施例
１〜３(No.1 〜7)は、いずれも鋳塊組織が微細な等軸晶
組織からなり、伸びが大きく加工性に優れ、板材でのコ
バ割れ数が減少した。尚、銅製鋳型(No.2)の方が鉄製鋳
型(No.4)より若干伸びが高く、コバ割れ数も少なく、割
れ深さも浅かった。これは、熱伝導率の差によるものと
考えられる。これに対し、比較例のNo.8,9,11 は鋳型内
奥行きｄが５mmを超えた為、いずれも柱状晶が形成さ
れ、伸びが低下し、コバ割れも、数が増え、深さが深く
なった。又No.10 は奥行きｄが３mm未満だった為注湯中
に凝固が進行して湯不足による欠陥が発生した。

【００１７】以上、銅製又は鉄製鋳型を用いて、板状の
２種のＮｉ−Ｔｉ系合金を製造する場合について説明し
たが、本発明によれば、他の材料の金属製鋳型を用い
て、板状以外の形状の、他の組成のＮｉ−Ｔｉ系合金を
製造する場合にも、同様の効果が得られる。

【００１８】

【効果】以上述べたように、本発明によれば、加工性に
優れた微細な等軸晶組織からなるＮｉ−Ｔｉ系合金を容
易に製造でき、且つ製造工程を大幅に短縮できて生産性
が向上し、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法により製造したＮｉ−Ｔｉ系合金の組
織の態様を示す模式図である。

【図２】本発明法で用いる金型の態様を示す斜視図であ
る。

【図３】単ロール法又は双ロール法により製造したＮｉ
−Ｔｉ系合金の組織の模式図である。

【図４】従来法により製造したＮｉ−Ｔｉ系合金の組織
の縦断面図である。

【符号の説明】

１──微細な等軸晶組織 ２──柱状晶 ３──粗大な等軸晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２２Ｋ 1:00 (72)発明者 片平 賢一 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎｉ−Ｔｉ系合金溶湯を急冷鋳造して、
   結晶粒径が50μｍ以下の微細な等軸晶からなる、冷間で
   20％以上の伸びを示すＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法であ
   って、前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金溶湯を金型内の奥行きｄが
   ３〜５mmの金型に注入して急冷鋳造することを特徴とす
   る加工性に優れるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法。
2. 【請求項２】 前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、Ｎｉを49〜52
   at％含有し、残部Ｔｉと不可避不純物からなるＮｉ−Ｔ
   ｉ合金、又は前記Ｎｉ−Ｔｉ合金のＮｉ又はＴｉの一部
   を、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂ、
   Ｃｕの１種又は２種以上で、且つ0.01〜２at％の範囲内
   で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金のいずれかである請求項１
   記載の加工性に優れるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法。