JPS5896844A - 超急冷Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従来から加工が困難であったＮｉ−Ｔｉ系形
状記憶合金に対して、新規なＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金
に関するものである。

従来のＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金は、所定の組成を持っ
ている母体の合金を、真空中、不活性ガス中又は通常の
大気中で溶解し、鋳込むことによって作成し、５００℃
〜６００℃の高温度で焼鈍したのち、冷間圧延するもの
である。この焼鈍と冷間圧延作業を繰返しながら、板材
又は線引加工などによって線材を製造する。この方法は
、製品に対して加工賃が極めて高価になる。得られる板
材は、組成にもよるが、粗雑な加工性の、ものであって
、その厚さは１ｌＩＩ１１であり、線材の場合はその直
径は１■となる。この数字は厚さ又は直径の可能な最小
限を示す数値であって、その数値の大きさのために使用
する範囲が限定される。

本発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の作成において、
超急冷法により製品の大巾なコストの引下げと、量産性
の向上゛をはかり、出来るだけ薄く、細く、しかも機械
的特性のすぐれた均質の金属薄帯と、線状の記憶合金を
作成することを目的とするものである。本発明の超急冷
法によれば、厚さが１００μｍ以下の薄帯および直径が
１００μｍ以下の線状のものが作成できる。

本発明によれば、薄帯では合金の結晶粒が長手方向に（
１１０）軸が、板面と垂直な方向に〔１００〕軸がそれ
ぞれ配向し、線状のものでは長手方向に（１１０）軸が
配向した記憶合金を提供することができる。

形状記憶合金は所定の温度まで加熱してから急冷すると
、そのとき形を変えても、温度を上げていくと、元の形
にもどってしまう。

形状記憶合金の組成としては、Ｆｅ　Ｐｔ　＋　Ｉｎ−
Ｃｄ＋Ｆｅ−Ｎｒ　＊　Ｎｉ−Ａｔｌステンレス鋼、Ｔ
ｉ　−Ｎｉ　＋Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｔなどがあるが、現在商
品化されているものは、多結晶で使用できるＴ　ｉ　−
Ｎ　ｉ合金とＣｕ−Ｚｎ−Ａｔ合金だけである。Ｃｕ−
Ｚｎ−Ａｔ合金は価格が安いが、Ｎｉ−Ｔｉ合金と比較
すると、形状回復性能が非常に劣るために、必要な回復
応力、回復歪量などが大きな個所、又は繰返し使用する
個所などＫは適さない。

特に、回数の多い繰返しを必要とする用途にはＴｉ−Ｎ
ｉ合金が適している。しかしながら、Ｔｉ−Ｎｉ合金は
高温度で酸化され易く４００℃を越えると大気中で酸化
するので、５００℃以上の熱処理を行うときは、真空中
又は不活性ガス中で行なう必要がある。焼鈍、冷間圧延
などの加工においては、その雰囲気、温度などに注意し
なければならない。

本発明は、加工が困難であるＴｉ−Ｎｉ系合金、ならび
に比較的に加工が容易であるＣｕ−Ｚｎ−Ａｔ系合金な
どあらゆる形状記憶合金に応用することができる。

本発明の詳細な説明する。所定の組成であるＮｉ５０原
子チ、Ｔｉ５０原子チの母合金を、Ａｒの不活性ガス中
、又は真空中で溶解したのち、適当の量に分ける。超急
冷法の一例として第１図に示すように、一端１−７にス
リット状の穴をあけた石英管１−１１Ｃ，前記母合金の
ベレットを入れ、電気炉１−３、又は高周波誘導加熱な
どで、合金の融点以上に加熱して溶融する。溶融した金
属１−２は、石英管１−１の一端１−７から急激にＡｒ
ガスを導入しながら、高速で回転する金属製ローラー１
−４の表面に噴出させて、超急冷操作を行うことによっ
て、厚さが１００μｍ以下で、平均５０μｍ前後の金属
製薄帯１−６を得る。之等の操作は、Ｔｉ−Ｎｉ合金が
酸化し易いので真空中、又は不活性ガス中で行う。１−
５にその真空容器を示す。Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｔ合金は、化
学的に比較的安定なので大気中で超急冷を行って金属製
薄帯を得る。線状の場合は、石英管１−１の一端にスリ
ットの代りに円形の穴をあけたものを用いればよい。本
発明の超急冷形状記憶合金は、作成の・セラメーターを
適当に選ぶことによって、金属製薄帯の厚さを制御でき
るが、冷却速度に、試料の厚さに反比例するので、厚い
薄帯に超急冷効果が少く、酸化し易い点からしても作成
しにくい。よって、本発明の薄帯状合金では厚さが１０
０μｍ以下、線状合金では直径が１００μｍ以下のもの
が、製品のコストや量産性などの点から、望ましい。更
に、本発明は従来の焼鈍、圧延、及び線引などの加工法
で作成されたものと異り、試料の結晶粒が配向している
ということが大きな特徴である。第２図に示すように、
超急冷形状記憶合金の薄帯２−２、又は線状の合金２−
ＩＨ１長手方向に〔１１０〕軸が配向し、薄帯では帯面
と垂直方向に［１００）軸が配向する。之等によって、
本発明の合金は従来の加工品に比べて、機械的特性が優
れており、回復力では、その性能が５０％以上も向上し
た。この結晶配向性ａＸＸ線図図法及び薄板面にＸ線を
照射した際、結晶の（ｈｋｔ）面からの反射強度Ｉ　（
ｈｋｔ）などから求められる。Ｔｉ−Ｎｉ系では冷却速
度が大きい程、配向度がよくなり、又、結晶粒径も小と
なり、機械的強度も増加する。

実施例−１ 純度９９．９％のＴ１を８９．５ｇと、純度９９９％の
Ｎｉを１１０．５Ｆを、Ｔｉ　Ｏ，４９８−Ｎｉ　Ｏ，
５０２の組成になるように配合し、Ａｒガス中で、高周
波誘導加熱をもって溶解し、これを５〜８ｃｒｎ”の体
積をもった金型に分けて鋳込み、超急冷用せレットとす
る。

このベレットを、長さ１５■、巾０．４５ｏａＯ長方形
のスリットを一端にもつ石英管に入れて、内部に高速回
転する金属性ローラーの入った真空管の中に入れ、内部
をロータリーポンプと油拡散ポンプを用いて、１０−６
Ｔｏｒｒの圧力まで真空とする。次に、石英管を１３５
０℃まで加熱し、金属ベレットが完全に溶解したのち、
石英管の他端から０．３〜０５気圧のＨｅ又はＡｒガス
を急激に導入すると共に、石英管のスリットから溶融金
属を、直径が３００ｍ、巾が４０ｃｒｎで、１６００ｒ
ｐｍの回転をする銅製ローラーの円周面の表面に吹き付
け、超急冷を行なって得た金属製薄帯は、巾１５■、厚
さ５０μｍ、長さが２０ｍの長尺ものであり、平均結晶
粒径は５〜８μｍであった。Ｘ線回折の結果、結晶粒径
は長手方向で〔１１０〕軸の配向度が９０％以上、薄板
面と垂直方向に（１００）軸の配向度が９５％以上であ
った。なお、この時の配向度Ｑ（１１０）又はＱ（１０
０）は各測定面ＫＸ線を照射したとき、結晶の（ｈｋｚ
）面からの回折強度を■ｈヮとした場合、 Ｑ（１１０）−（ΣＩｈｈｏ／ΣＩｈｋｔ−Σ■ｈｈｏ
””ｈＭ　Ｖ（’−Σ■ｈｈｏ／１％　）Ｑ（１００）
＝（ΣＩｈｏｏ’１Ｉｈｋｊ−Σ工ｈｏｏ””Ｆ　）／
”−ΣＩＬｏ’りＩ論）で計算したものである。

ここでＩｈｋｔは本発明の試料。■ｃｈｋｔは従来の無
配向性試料の（ｈｋｔ）面からの回折強度である。

このｒｉ−Ｎｉ超急冷金属薄帯は、温度６５０℃の不活
性ゲス中、又は真空中で、希望する形状を覚えさせてか
ら急冷して、室温で塑性変形させる。

その後、この形状記憶合金を、温度９０℃の湯の中に漬
けて、形状を回復させたところ、その回復量は最大２０
チとなり、回復応力は最大９０−２であって、通常の加
工法で得られる特性を大巾に５０％以上も上まわった。

量産化したときの製品コストを求めると、通常の加工法
によるものに比べて１１５〜１／１０となった。

実施例−２ 実施例−１と同様に作成した合金ベレットを、直径が０
．１１の円形状のオリフィスをもった石英管に入れて、
実施例−１と同様に真空容器内で超急冷を行って得られ
た試料は、線状の直径力＆８０μｍの断面形状がやや楕
円形をした記憶合金であった。Ｘ線回折によって、線状
の記憶合金の長手方向の〔１１０〕軸の配向け、配向度
Ｑ　（１１０）が９０チ以上であり、形状記憶させたと
きの回復量は１５〜２０％、回復応力は最大８０〜９０
　ｋｇ／ｍであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超急冷装置の一例を示す図、第２図は
超急冷された線状又は薄帯状の形状記憶合金を示す図で
ある。 １−１・・・下端にスリ、ト状の穴を持つ石英管、１−
２・・・溶融した金属、１−３・・電気炉、１−４・・
金属性ローラー、１−５・・真空容器、１−６・・・超
急冷された金属薄帯、１−７・・・石英管の不活性ガス
導入口、２−１・・・線状の合金、２−２・・記憶合金
の薄帯。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　１００μｍ以下の厚みをもっ是薄帯状、又は直
   径が１００１１ｍ以下の線状であって、超急冷法によっ
   て作製されたことを特徴とする超急冷Ｎｉ−Ｔｉ系形状
   記憶合金。
2. （２）薄帯状では、合金の結晶粒が長手方向に（１１０
   ）軸と、薄板面と垂直方向に［１００］軸が配向し、線
   状のものでは、長手方向に［１１０）軸が配向すること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超急冷Ｎ
   ｉ−Ｔｉ系形状記憶合金。