JPH1136024A - 高温作動型形状記憶合金およびその製造方法 - Google Patents
高温作動型形状記憶合金およびその製造方法Info
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- JPH1136024A JPH1136024A JP19383997A JP19383997A JPH1136024A JP H1136024 A JPH1136024 A JP H1136024A JP 19383997 A JP19383997 A JP 19383997A JP 19383997 A JP19383997 A JP 19383997A JP H1136024 A JPH1136024 A JP H1136024A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温環境で良好な形状記憶効果および超弾性
効果を示す高温作動型形状記憶合金およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 50at%を超えて 52at%以下のTi、 15at%以
上 50at%以下のPd、必須元素のNi、および不可避不純物
からなるNiTiPd系形状記憶合金であって、前記合金の結
晶粒内に粒径 100nm以下の Ti2Ni析出相、前記 Ti2Niの
Niの一部がPdで置換された析出相、または Ti2Pd析出相
の少なくとも１種が分散している高温作動型形状記憶合
金、および前記合金を 700℃〜1000℃の温度で所定形状
に熱間加工したのち、 400〜600 ℃の温度で熱処理する
製造方法。 【効果】 粒径100nm 以下の析出相がすべりを抑制する
ため、良好な形状記憶効果と超弾性効果を高温環境で得
ることができる。前記合金は、欠陥を生じ易い冷間加工
を行わずに、熱間圧延と熱処理だけで容易に製造でき
る。
効果を示す高温作動型形状記憶合金およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 50at%を超えて 52at%以下のTi、 15at%以
上 50at%以下のPd、必須元素のNi、および不可避不純物
からなるNiTiPd系形状記憶合金であって、前記合金の結
晶粒内に粒径 100nm以下の Ti2Ni析出相、前記 Ti2Niの
Niの一部がPdで置換された析出相、または Ti2Pd析出相
の少なくとも１種が分散している高温作動型形状記憶合
金、および前記合金を 700℃〜1000℃の温度で所定形状
に熱間加工したのち、 400〜600 ℃の温度で熱処理する
製造方法。 【効果】 粒径100nm 以下の析出相がすべりを抑制する
ため、良好な形状記憶効果と超弾性効果を高温環境で得
ることができる。前記合金は、欠陥を生じ易い冷間加工
を行わずに、熱間圧延と熱処理だけで容易に製造でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温環境で良好な
形状記憶効果および超弾性効果を示す高温作動型形状記
憶合金およびその製造方法に関する。
形状記憶効果および超弾性効果を示す高温作動型形状記
憶合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】NiTi系合金は、作動温度以上に加熱する
ことにより記憶した形状に戻る形状記憶特性を備えてお
り、主にアクチュエーターとして広く実用化されてい
る。また、ほぼ一定の応力で大きな変形を加えても除荷
すると元の形状に戻る特性、すなわち超弾性をも備えて
おり、携帯電話のアンテナ、眼鏡フレーム、ブラワイヤ
ー等に利用されている。しかし、実用化されているNiTi
系合金の作動温度は高々100 ℃であるため、その応用分
野は制限されていた。NiTi系合金における形状記憶効果
や超弾性効果を伴う変形は、一般の金属材料のすべり変
形（結晶を構成する原子間の結合の手が切れてずれてゆ
く変形）とは異なり、結晶方位の変化（マルテンサイト
兄弟晶の再配列）や結晶構造の変化（応力誘起マルテン
サイト変態）によるものである。この変形機構の場合、
原子間の結合の手が切れないため、変形前の形状の記憶
が可能となる。実用NiTi系合金では、さらに冷間加工に
よって加工ひずみを結晶内に導入させ冷間加工後の熱処
理を組み合わせることにより、使用時のすべり変形を防
止し、安定した形状記憶効果や超弾性効果の出現を可能
とした。高温作動型の形状記憶合金としては、100 〜60
0 ℃の高変態温度を有するNiTiPd系合金が知られてい
る。しかし、使用環境温度が高いため、変形時にすべり
による変形が起き易くなり、形状記憶特性や超弾性特性
が低下してしまうという問題があった。研究段階では、
NiTi系合金と同様に、冷間加工により加工ひずみを導入
して、前記特性の改善が可能なことが報告されている
(D.Golberg,Ya.Xu,Y.Murakami,S.Morito,K.Otsuka;Inte
rmetallics 3(1995)35) 。
ことにより記憶した形状に戻る形状記憶特性を備えてお
り、主にアクチュエーターとして広く実用化されてい
る。また、ほぼ一定の応力で大きな変形を加えても除荷
すると元の形状に戻る特性、すなわち超弾性をも備えて
おり、携帯電話のアンテナ、眼鏡フレーム、ブラワイヤ
ー等に利用されている。しかし、実用化されているNiTi
系合金の作動温度は高々100 ℃であるため、その応用分
野は制限されていた。NiTi系合金における形状記憶効果
や超弾性効果を伴う変形は、一般の金属材料のすべり変
形（結晶を構成する原子間の結合の手が切れてずれてゆ
く変形）とは異なり、結晶方位の変化（マルテンサイト
兄弟晶の再配列）や結晶構造の変化（応力誘起マルテン
サイト変態）によるものである。この変形機構の場合、
原子間の結合の手が切れないため、変形前の形状の記憶
が可能となる。実用NiTi系合金では、さらに冷間加工に
よって加工ひずみを結晶内に導入させ冷間加工後の熱処
理を組み合わせることにより、使用時のすべり変形を防
止し、安定した形状記憶効果や超弾性効果の出現を可能
とした。高温作動型の形状記憶合金としては、100 〜60
0 ℃の高変態温度を有するNiTiPd系合金が知られてい
る。しかし、使用環境温度が高いため、変形時にすべり
による変形が起き易くなり、形状記憶特性や超弾性特性
が低下してしまうという問題があった。研究段階では、
NiTi系合金と同様に、冷間加工により加工ひずみを導入
して、前記特性の改善が可能なことが報告されている
(D.Golberg,Ya.Xu,Y.Murakami,S.Morito,K.Otsuka;Inte
rmetallics 3(1995)35) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このNiTiPd系
合金は室温での伸びが 10%程度と低く冷間加工性が極め
て悪い。従って、破断や割れのない材料を冷間加工で得
ることは不可能で、前述の加工ひずみの導入による特性
改善は実用規模ではなし得なかった。このようなことか
ら、本発明者等は、高温作動型のNiTiPd系合金を、冷間
加工を行わないで実用化する方法について鋭意研究を行
った。その結果、熱間加工後のNiTiPd系合金を所定温度
で熱処理することにより結晶粒内に粒径100nm 以下のTi
2Ni 析出相、前記Ti2Ni のNiの一部がPdで置換された析
出相、またはTi2Pd 析出相の少なくとも１種を分散さ
せ、形状記憶と超弾性の両特性を改善できる見通しを
得、さらに研究を重ねて本発明を完成させるに至った。
本発明は、高温環境で良好な形状記憶効果および超弾性
効果を示す高温作動型形状記憶合金およびその製造方法
の提供を目的とする。
合金は室温での伸びが 10%程度と低く冷間加工性が極め
て悪い。従って、破断や割れのない材料を冷間加工で得
ることは不可能で、前述の加工ひずみの導入による特性
改善は実用規模ではなし得なかった。このようなことか
ら、本発明者等は、高温作動型のNiTiPd系合金を、冷間
加工を行わないで実用化する方法について鋭意研究を行
った。その結果、熱間加工後のNiTiPd系合金を所定温度
で熱処理することにより結晶粒内に粒径100nm 以下のTi
2Ni 析出相、前記Ti2Ni のNiの一部がPdで置換された析
出相、またはTi2Pd 析出相の少なくとも１種を分散さ
せ、形状記憶と超弾性の両特性を改善できる見通しを
得、さらに研究を重ねて本発明を完成させるに至った。
本発明は、高温環境で良好な形状記憶効果および超弾性
効果を示す高温作動型形状記憶合金およびその製造方法
の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
50at%を超えて 52at%以下のTi、 48at%を超えて 50at%
以下のPd、および不可避不純物からなるTiPd系形状記憶
合金であって、前記合金の結晶粒内に粒径が 100nm以下
の Ti2Pd析出相が分散していることを特徴とする高温作
動型形状記憶合金である。
50at%を超えて 52at%以下のTi、 48at%を超えて 50at%
以下のPd、および不可避不純物からなるTiPd系形状記憶
合金であって、前記合金の結晶粒内に粒径が 100nm以下
の Ti2Pd析出相が分散していることを特徴とする高温作
動型形状記憶合金である。
【０００５】請求項２記載の発明は、 50at%を超えて 5
2at%以下のTi、 15at%以上 50at%以下のPd、必須元素の
Ni、および不可避不純物からなるNiTiPd系形状記憶合金
であって、前記合金の結晶粒内に粒径 100nm以下の Ti2
Ni析出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出
相、または Ti2Pd析出相の少なくとも１種が分散してい
ることを特徴とする高温作動型形状記憶合金である。
2at%以下のTi、 15at%以上 50at%以下のPd、必須元素の
Ni、および不可避不純物からなるNiTiPd系形状記憶合金
であって、前記合金の結晶粒内に粒径 100nm以下の Ti2
Ni析出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出
相、または Ti2Pd析出相の少なくとも１種が分散してい
ることを特徴とする高温作動型形状記憶合金である。
【０００６】請求項３記載の発明は、請求項１記載のTi
Pd系形状記憶合金のPdの一部を B、Cr、 V、Fe、Mn、C
o、Al、Cuの１種もしくは２種以上で 0.1〜2at%置換し
た組成のTiPd-X系形状記憶合金であって、前記合金の結
晶粒内に粒径が 100nm以下の Ti2Pd析出相が分散してい
ることを特徴とする高温作動型形状記憶合金である。
Pd系形状記憶合金のPdの一部を B、Cr、 V、Fe、Mn、C
o、Al、Cuの１種もしくは２種以上で 0.1〜2at%置換し
た組成のTiPd-X系形状記憶合金であって、前記合金の結
晶粒内に粒径が 100nm以下の Ti2Pd析出相が分散してい
ることを特徴とする高温作動型形状記憶合金である。
【０００７】請求項４記載の発明は、請求項２記載のNi
TiPd系形状記憶合金のNiまたは／およびPdの一部を B、
Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの１種もしくは２種以上で
0.1〜2at%置換した組成のNiTiPd-X系形状記憶合金であ
って、前記合金の結晶粒内に粒径100nm 以下の Ti2Ni析
出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出相、
または Ti2Pd析出相の少なくとも１種が分散しているこ
とを特徴とする高温作動型形状記憶合金である。
TiPd系形状記憶合金のNiまたは／およびPdの一部を B、
Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの１種もしくは２種以上で
0.1〜2at%置換した組成のNiTiPd-X系形状記憶合金であ
って、前記合金の結晶粒内に粒径100nm 以下の Ti2Ni析
出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出相、
または Ti2Pd析出相の少なくとも１種が分散しているこ
とを特徴とする高温作動型形状記憶合金である。
【０００８】請求項５記載の発明は、請求項１〜４に記
載の組成のNiTiPd系形状記憶合金を700〜1000℃の所定
温度で熱間加工したのち、前記熱間加工材に 400〜600
℃の所定温度で熱処理を施すことにより、結晶粒内に粒
径 100nm以下の Ti2Ni析出相、前記Ti2Ni のNiの一部が
Pdで置換された析出相、または Ti2Pd析出相の少なくと
も１種を分散させることを特徴とする高温作動型形状記
憶合金の製造方法である。
載の組成のNiTiPd系形状記憶合金を700〜1000℃の所定
温度で熱間加工したのち、前記熱間加工材に 400〜600
℃の所定温度で熱処理を施すことにより、結晶粒内に粒
径 100nm以下の Ti2Ni析出相、前記Ti2Ni のNiの一部が
Pdで置換された析出相、または Ti2Pd析出相の少なくと
も１種を分散させることを特徴とする高温作動型形状記
憶合金の製造方法である。
【０００９】請求項６記載の発明は、熱間加工材に、変
形ひずみ量10％以下の冷間加工、皮むき加工、または酸
洗の少なくとも１種を施し、しかるのち熱処理を施すこ
とを特徴とする請求項５記載の高温作動型形状記憶合金
の製造方法である。
形ひずみ量10％以下の冷間加工、皮むき加工、または酸
洗の少なくとも１種を施し、しかるのち熱処理を施すこ
とを特徴とする請求項５記載の高温作動型形状記憶合金
の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、TiPd系形
状記憶合金の結晶粒内に粒径 100nm以下のTi 2Pd 析出相
を分散させ、これによりすべりの発生を抑えて形状記憶
と超弾性の両特性の改善を図った高温作動型の形状記憶
合金である。この発明において、 Ti2Pd析出相の粒径を
100nm以下に規定する理由は、前記析出相の粒径が 100
nmを超えると、形状記憶と超弾性の両特性が十分に改善
されなくなるためである。前記析出相の粒径とは、20万
倍率の顕微鏡観察において母相の結晶粒内に存在する析
出相 100個のうちの最大径と最小径の平均値を平均した
値である。また前記析出相は前記結晶粒内に均一に分散
していることが望ましい。この発明において、Ti含有量
を 50at%を超えて 52at%以下に規定する理由は、Ti濃度
が 50at%以下では析出相が十分な量析出しない、あるい
は析出が起こらないからであり、また 52at%を超えると
熱間加工性が著しく低下するためである。またPdの含有
量を 48at%を超えて 50at%以下に規定する理由は、 50a
t%未満ではTiPd系合金は 100℃以上の高温で作動しなく
なるためである。
状記憶合金の結晶粒内に粒径 100nm以下のTi 2Pd 析出相
を分散させ、これによりすべりの発生を抑えて形状記憶
と超弾性の両特性の改善を図った高温作動型の形状記憶
合金である。この発明において、 Ti2Pd析出相の粒径を
100nm以下に規定する理由は、前記析出相の粒径が 100
nmを超えると、形状記憶と超弾性の両特性が十分に改善
されなくなるためである。前記析出相の粒径とは、20万
倍率の顕微鏡観察において母相の結晶粒内に存在する析
出相 100個のうちの最大径と最小径の平均値を平均した
値である。また前記析出相は前記結晶粒内に均一に分散
していることが望ましい。この発明において、Ti含有量
を 50at%を超えて 52at%以下に規定する理由は、Ti濃度
が 50at%以下では析出相が十分な量析出しない、あるい
は析出が起こらないからであり、また 52at%を超えると
熱間加工性が著しく低下するためである。またPdの含有
量を 48at%を超えて 50at%以下に規定する理由は、 50a
t%未満ではTiPd系合金は 100℃以上の高温で作動しなく
なるためである。
【００１１】請求項２記載の発明は、NiTiPd系形状記憶
合金の結晶粒内に粒径 100nm以下のTi2Ni析出相、前記
Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出相、または Ti2P
d析出相の少なくとも１種を分散させ、これによりすべ
りの発生を抑えて形状記憶と超弾性の両特性の改善を図
った高温作動型の形状記憶合金である。この発明におい
て、 Ti2Ni析出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換さ
れた析出相、または Ti2Pd析出相の各々の粒径を 100nm
以下に規定する理由は、前記析出相の粒径が 100nmを超
えると、形状記憶と超弾性の両特性が十分に改善されな
くなるためである。前記析出相の粒径の定義は請求項１
で説明したのと同じである。また析出相は結晶粒内に均
一に分散していることが望ましいのも請求項１で説明し
たのと同じである。この発明において、Ti含有量を 50a
t%を超えて 52at%以下に規定する理由は、Ti濃度が 50a
t%以下では析出相が十分な量析出しない、あるいは析出
が起こらないからであり、また 52at%を超えると熱間加
工性が著しく低下するためである。またPdの含有量を15
〜50at% に規定した理由は、 15at%未満ではNiTiPd系合
金は100℃以上の高温で作動しなくなるためである。
合金の結晶粒内に粒径 100nm以下のTi2Ni析出相、前記
Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出相、または Ti2P
d析出相の少なくとも１種を分散させ、これによりすべ
りの発生を抑えて形状記憶と超弾性の両特性の改善を図
った高温作動型の形状記憶合金である。この発明におい
て、 Ti2Ni析出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換さ
れた析出相、または Ti2Pd析出相の各々の粒径を 100nm
以下に規定する理由は、前記析出相の粒径が 100nmを超
えると、形状記憶と超弾性の両特性が十分に改善されな
くなるためである。前記析出相の粒径の定義は請求項１
で説明したのと同じである。また析出相は結晶粒内に均
一に分散していることが望ましいのも請求項１で説明し
たのと同じである。この発明において、Ti含有量を 50a
t%を超えて 52at%以下に規定する理由は、Ti濃度が 50a
t%以下では析出相が十分な量析出しない、あるいは析出
が起こらないからであり、また 52at%を超えると熱間加
工性が著しく低下するためである。またPdの含有量を15
〜50at% に規定した理由は、 15at%未満ではNiTiPd系合
金は100℃以上の高温で作動しなくなるためである。
【００１２】さらに、請求項３記載のTiPd系形状記憶合
金のPdの一部を B、Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの１種
もしくは２種以上で 0.1〜2at%置換した組成のTiPd-X系
形状記憶合金でも、また請求項２記載のNiTiPd系形状記
憶合金のNiまたは／およびPdの一部を B、Cr、 V、Fe、
Mn、Co、Al、Cuの１種もしくは２種以上で 0.1〜2at%置
換した組成のNiTiPd-X系形状記憶合金でも、請求項１ま
たは２記載の形状記憶合金と同様の効果が得られる。
金のPdの一部を B、Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの１種
もしくは２種以上で 0.1〜2at%置換した組成のTiPd-X系
形状記憶合金でも、また請求項２記載のNiTiPd系形状記
憶合金のNiまたは／およびPdの一部を B、Cr、 V、Fe、
Mn、Co、Al、Cuの１種もしくは２種以上で 0.1〜2at%置
換した組成のNiTiPd-X系形状記憶合金でも、請求項１ま
たは２記載の形状記憶合金と同様の効果が得られる。
【００１３】本発明の形状記憶合金は、所定組成のNiTi
Pd系合金を熱間加工後、所定温度で熱処理することによ
り製造できる。前記熱間加工温度を 700〜1000℃に規定
する理由は、 700℃未満では、加工時に欠陥が生じ易く
なり、1000℃を超えると表面酸化が激しくなり、材料品
質が劣化するためである。また熱処理温度を 400〜600
℃に規定する理由は、 400℃未満では析出に長時間を要
し或いは析出が起きないため、また 600℃を超えると析
出相が粗大化して、そのすべりを抑制する効果が十分に
得られなくなり、形状記憶と超弾性の両特性が十分改善
されなくなるためである。本発明では、熱間圧延後、酸
洗、皮むき加工、軽度の冷間加工などを施して、酸化ス
ケールの除去、寸法精度の向上、製品形状への成形など
を行い、その後熱処理を行うのが望ましい。
Pd系合金を熱間加工後、所定温度で熱処理することによ
り製造できる。前記熱間加工温度を 700〜1000℃に規定
する理由は、 700℃未満では、加工時に欠陥が生じ易く
なり、1000℃を超えると表面酸化が激しくなり、材料品
質が劣化するためである。また熱処理温度を 400〜600
℃に規定する理由は、 400℃未満では析出に長時間を要
し或いは析出が起きないため、また 600℃を超えると析
出相が粗大化して、そのすべりを抑制する効果が十分に
得られなくなり、形状記憶と超弾性の両特性が十分改善
されなくなるためである。本発明では、熱間圧延後、酸
洗、皮むき加工、軽度の冷間加工などを施して、酸化ス
ケールの除去、寸法精度の向上、製品形状への成形など
を行い、その後熱処理を行うのが望ましい。
【００１４】
（実施例１）51.0at%Ti-49.0at%Pd 合金、 51.0at%Ti-4
8.5at%Pd-0.5Fe合金、19.4Ni-50.6Ti-30.0Pd合金、30.4
Ni-51.6Ti-18.0Pd合金、18.5Ni-51.0Ti-30.0Pd-0.5Fe合
金、18.5Ni-51.0Ti-30.0Pd-0.2Fe-0.3Cr合金をそれぞれ
アーク溶解法にて溶製したのち鋳造し、得られた鋳塊を
750℃で熱間圧延して、厚さ 1.0mmの板材とした。この
板材から短冊片を切り出し、これをフラットな形状に保
持した状態で 400〜600 ℃の種々の温度で熱処理を施し
てサンプルとした。
8.5at%Pd-0.5Fe合金、19.4Ni-50.6Ti-30.0Pd合金、30.4
Ni-51.6Ti-18.0Pd合金、18.5Ni-51.0Ti-30.0Pd-0.5Fe合
金、18.5Ni-51.0Ti-30.0Pd-0.2Fe-0.3Cr合金をそれぞれ
アーク溶解法にて溶製したのち鋳造し、得られた鋳塊を
750℃で熱間圧延して、厚さ 1.0mmの板材とした。この
板材から短冊片を切り出し、これをフラットな形状に保
持した状態で 400〜600 ℃の種々の温度で熱処理を施し
てサンプルとした。
【００１５】（実施例２）19.4Ni-50.6Ti-30.0Pd合金を
アーク溶解にて溶製したのち鋳造し、得られた鋳塊を 7
50℃で厚さ 1.1mmに熱間圧延し、この熱間圧延材に減面
率8%の冷間圧延を施し、しかるのちこの板材から短冊片
を切り出し、これをフラットな形状に保持した状態で 4
00〜600 ℃の種々の温度で熱処理を施してサンプルとし
た。
アーク溶解にて溶製したのち鋳造し、得られた鋳塊を 7
50℃で厚さ 1.1mmに熱間圧延し、この熱間圧延材に減面
率8%の冷間圧延を施し、しかるのちこの板材から短冊片
を切り出し、これをフラットな形状に保持した状態で 4
00〜600 ℃の種々の温度で熱処理を施してサンプルとし
た。
【００１６】（比較例１）20.0at%Ni-50.0at%Ti-30.0at
%Pd 合金を用いた他は、実施例１と同じ方法によりサン
プルを作製した。
%Pd 合金を用いた他は、実施例１と同じ方法によりサン
プルを作製した。
【００１７】（比較例２）19.4at%Ni-50.6at%Ti-30.0at
%Pd合金を用い、熱処理を 650℃または 300℃で施した
他は、実施例１と同じ方法によりサンプルを作製した。
%Pd合金を用い、熱処理を 650℃または 300℃で施した
他は、実施例１と同じ方法によりサンプルを作製した。
【００１８】得られた各々のサンプルについて形状記憶
特性および超弾性特性を調べた。また電子顕微鏡により
20万倍の倍率で析出相の粒径を測定した。一つの析出相
の最大径と最小径の平均値をその析出相の粒径とし、母
相粒内に存在する析出相 100個の粒径の平均値をその試
料の析出相の粒径とした。結果を表１および表２に示
す。各サンプルについて、示差操作型熱量測定法（ＤＳ
Ｃ）により熱分析を行って変態温度（Ａf 点）を調べ、
表中に記した。形状記憶特性は、 100℃または 200℃で
張力を掛けてひずみを4%付与したのち徐荷し、これを試
料No.1〜3 および10については 600℃まで加熱、試料N
o.4〜6および 9〜18については 350℃まで加熱、試料N
o.7〜9 については 200℃まで加熱した。試料加熱後、
回復したひずみ量を、除荷直後の残留ひずみ量で除して
形状回復率を求めた。なお、試料No.7〜9 については、
Af温度が 200℃以下のため、 200℃で張力をかける試験
は行わなかった。表１には、形状回復率が 90%以上のも
のを◎、 90%未満 80%以上のものを○、80%未満のもの
を×で示した。超弾性は各試料の Af+10℃の温度下で張
力を掛けてひずみを4%付与したのち徐荷し、このときの
残留ひずみ量を測定した。
特性および超弾性特性を調べた。また電子顕微鏡により
20万倍の倍率で析出相の粒径を測定した。一つの析出相
の最大径と最小径の平均値をその析出相の粒径とし、母
相粒内に存在する析出相 100個の粒径の平均値をその試
料の析出相の粒径とした。結果を表１および表２に示
す。各サンプルについて、示差操作型熱量測定法（ＤＳ
Ｃ）により熱分析を行って変態温度（Ａf 点）を調べ、
表中に記した。形状記憶特性は、 100℃または 200℃で
張力を掛けてひずみを4%付与したのち徐荷し、これを試
料No.1〜3 および10については 600℃まで加熱、試料N
o.4〜6および 9〜18については 350℃まで加熱、試料N
o.7〜9 については 200℃まで加熱した。試料加熱後、
回復したひずみ量を、除荷直後の残留ひずみ量で除して
形状回復率を求めた。なお、試料No.7〜9 については、
Af温度が 200℃以下のため、 200℃で張力をかける試験
は行わなかった。表１には、形状回復率が 90%以上のも
のを◎、 90%未満 80%以上のものを○、80%未満のもの
を×で示した。超弾性は各試料の Af+10℃の温度下で張
力を掛けてひずみを4%付与したのち徐荷し、このときの
残留ひずみ量を測定した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】 （注）☆:51.0at%Ti-48.5at%Pd-0.5Fe合金。 ＊:18.5Ni-51.0Ti-30.0Pd-0.5Fe 合金。 ＃:18.5Ni-51.0Ti-30.0Pd-0.2Fe-0.3Cr 合金。 ♭:19.4Ni-50.6Ti-30.0Pd 合金（実施例２、減面率8%の冷間圧延）。
【００２１】表１および表２より明らかなように、本発
明例の試料No.1〜13は形状記憶効果の指標となる形状記
憶回復率が 80%以上、超弾性効果の指標となる残留ひず
み率が0.5%以下で、いずれも優れた値を示した。これは
結晶粒内に分散している 100nm以下の微細な析出相(Ti2
Ni析出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出
相、または Ti2Pd析出相) がすべりを抑制したためであ
る。これに対し、比較例の試料No.14 〜16はTiが 50.0a
t%と少ないため析出相が析出せず、試料No.17 は熱処理
温度が低かったため析出相が析出せず、また試料No.18
は熱処理温度が高かったため析出相が粗大化して、いず
れにもすべりが生じて、形状回復率または／および残留
ひずみが劣る結果となった。
明例の試料No.1〜13は形状記憶効果の指標となる形状記
憶回復率が 80%以上、超弾性効果の指標となる残留ひず
み率が0.5%以下で、いずれも優れた値を示した。これは
結晶粒内に分散している 100nm以下の微細な析出相(Ti2
Ni析出相、前記 Ti2NiのNiの一部がPdで置換された析出
相、または Ti2Pd析出相) がすべりを抑制したためであ
る。これに対し、比較例の試料No.14 〜16はTiが 50.0a
t%と少ないため析出相が析出せず、試料No.17 は熱処理
温度が低かったため析出相が析出せず、また試料No.18
は熱処理温度が高かったため析出相が粗大化して、いず
れにもすべりが生じて、形状回復率または／および残留
ひずみが劣る結果となった。
【００２２】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の高温作動
型形状記憶合金は、50at% を超えて 52at%以下のTi、 4
8at%を超えて50at% 以下のPd、および不可避不純物から
なるTiPd系合金、 50at%を超えて52at% 以下のTi、 15a
t%以上 50at%以下のPd、必須元素Ni、および不可避不純
物からなるNiTiPd系合金、前記TiPd系合金のPdの一部を
B、Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの一種もしくは二種以
上で 0.1〜2at%置換した組成のTiPd-X系合金、および前
記NiTiPd系合金のNiまたは／およびPdの一部を B、Cr、
V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの一種もしくは二種以上で 0.1
〜2at%置換した組成のNiTiPd-X系合金であって、結晶粒
内に粒径 100nm以下の Ti2Ni析出相、または前記 Ti2Ni
のNiの一部がPdで置換された析出相、またはTi2Pd 析出
相を分散させたものであり、前記析出相は合金のすべり
を十分抑制する作用を有するため、良好な形状記憶効果
および超弾性効果を高温環境で得ることができる。また
本発明の合金は、熱間圧延と熱処理だけで、或いは軽度
の冷間加工を加えて、容易に製造できる。依って工業上
顕著な効果を奏する。
型形状記憶合金は、50at% を超えて 52at%以下のTi、 4
8at%を超えて50at% 以下のPd、および不可避不純物から
なるTiPd系合金、 50at%を超えて52at% 以下のTi、 15a
t%以上 50at%以下のPd、必須元素Ni、および不可避不純
物からなるNiTiPd系合金、前記TiPd系合金のPdの一部を
B、Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの一種もしくは二種以
上で 0.1〜2at%置換した組成のTiPd-X系合金、および前
記NiTiPd系合金のNiまたは／およびPdの一部を B、Cr、
V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの一種もしくは二種以上で 0.1
〜2at%置換した組成のNiTiPd-X系合金であって、結晶粒
内に粒径 100nm以下の Ti2Ni析出相、または前記 Ti2Ni
のNiの一部がPdで置換された析出相、またはTi2Pd 析出
相を分散させたものであり、前記析出相は合金のすべり
を十分抑制する作用を有するため、良好な形状記憶効果
および超弾性効果を高温環境で得ることができる。また
本発明の合金は、熱間圧延と熱処理だけで、或いは軽度
の冷間加工を加えて、容易に製造できる。依って工業上
顕著な効果を奏する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８５ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ａ ６９１ ６９１Ｂ (72)発明者 浅井 真人 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 (6)
- 【請求項１】 50at%を超えて 52at%以下のTi、 48at%を
超えて 50at%以下のPd、および不可避不純物からなるTi
Pd系形状記憶合金であって、前記合金の結晶粒内に粒径
が 100nm以下の Ti2Pd析出相が分散していることを特徴
とする高温作動型形状記憶合金。 - 【請求項２】 50at%を超えて 52at%以下のTi、 15at%
以上 50at%以下のPd、必須元素のNi、および不可避不純
物からなるNiTiPd系形状記憶合金であって、前記合金の
結晶粒内に粒径 100nm以下の Ti2Ni析出相、前記 Ti2Ni
のNiの一部がPdで置換された析出相、または Ti2Pd析出
相の少なくとも１種が分散していることを特徴とする高
温作動型形状記憶合金。 - 【請求項３】 請求項１記載のTiPd系形状記憶合金のPd
の一部を B、Cr、 V、Fe、Mn、Co、Al、Cuの１種もしく
は２種以上で 0.1〜2at%置換した組成のTiPd-X系形状記
憶合金であって、前記合金の結晶粒内に粒径が 100nm以
下の Ti2Pd析出相が分散していることを特徴とする高温
作動型形状記憶合金。 - 【請求項４】 請求項２記載のNiTiPd系形状記憶合金の
Niまたは／およびPdの一部を B、Cr、 V、Fe、Mn、Co、
Al、Cuの１種もしくは２種以上で0.1 〜2at%置換した組
成のNiTiPd-X系形状記憶合金であって、前記合金の結晶
粒内に粒径100nm 以下の Ti2Ni析出相、前記 Ti2NiのNi
の一部がPdで置換された析出相、または Ti2Pd析出相の
少なくとも１種が分散していることを特徴とする高温作
動型形状記憶合金。 - 【請求項５】 請求項１〜４に記載の組成のNiTiPd系形
状記憶合金を 700〜1000℃の所定温度で熱間加工したの
ち、前記熱間加工材に 400〜600 ℃の所定温度で熱処理
を施すことにより、結晶粒内に粒径 100nm以下の Ti2Ni
析出相、前記Ti2Ni のNiの一部がPdで置換された析出
相、または Ti2Pd析出相の少なくとも１種を分散させる
ことを特徴とする高温作動型形状記憶合金の製造方法。 - 【請求項６】 熱間加工材に、変形ひずみ量10％以下の
冷間加工、皮むき加工、または酸洗の少なくとも１種を
施し、しかるのち熱処理を施すことを特徴とする請求項
５記載の高温作動型形状記憶合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19383997A JPH1136024A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 高温作動型形状記憶合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19383997A JPH1136024A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 高温作動型形状記憶合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1136024A true JPH1136024A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16314603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19383997A Pending JPH1136024A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 高温作動型形状記憶合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1136024A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108180A1 (ja) | 2006-03-20 | 2007-09-27 | University Of Tsukuba | 高温形状記憶合金、アクチュエータおよび発動機 |
| WO2009085757A3 (en) * | 2007-12-21 | 2009-08-27 | Cook Incorporated | Radiopaque alloy and medical device made of this alloy |
| US8974517B2 (en) | 2000-12-28 | 2015-03-10 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Thermoelastic and superelastic NI-TI-W alloy |
| JP2019002050A (ja) * | 2017-06-16 | 2019-01-10 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 高温形状記憶合金およびその製造方法 |
| US10633237B2 (en) | 2010-12-23 | 2020-04-28 | Sidel S.P.A. Con Socio Unico | System and method for filling a container with a pourable product |
| CN113106317A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | 北京科技大学 | 一种高超弹性NiTiHf高温形状记忆合金的制备方法 |
| CN113559333A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-10-29 | 中国科学院金属研究所 | 一种无需表面处理的具有高抗凝血功能的医用镍钛合金 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP19383997A patent/JPH1136024A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8974517B2 (en) | 2000-12-28 | 2015-03-10 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Thermoelastic and superelastic NI-TI-W alloy |
| WO2007108180A1 (ja) | 2006-03-20 | 2007-09-27 | University Of Tsukuba | 高温形状記憶合金、アクチュエータおよび発動機 |
| WO2009085757A3 (en) * | 2007-12-21 | 2009-08-27 | Cook Incorporated | Radiopaque alloy and medical device made of this alloy |
| US8801875B2 (en) | 2007-12-21 | 2014-08-12 | Cook Medical Technologies Llc | Radiopaque alloy and medical device made of this alloy |
| US10633237B2 (en) | 2010-12-23 | 2020-04-28 | Sidel S.P.A. Con Socio Unico | System and method for filling a container with a pourable product |
| JP2019002050A (ja) * | 2017-06-16 | 2019-01-10 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 高温形状記憶合金およびその製造方法 |
| CN113106317A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | 北京科技大学 | 一种高超弹性NiTiHf高温形状记忆合金的制备方法 |
| CN113106317B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-02-11 | 北京科技大学 | 一种高超弹性NiTiHf高温形状记忆合金的制备方法 |
| CN113559333A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-10-29 | 中国科学院金属研究所 | 一种无需表面处理的具有高抗凝血功能的医用镍钛合金 |
| CN113559333B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-11-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种无需表面处理的具有高抗凝血功能的医用镍钛合金 |
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