JPS59230741A - 形状記憶複合材料 - Google Patents

形状記憶複合材料

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JPS59230741A
JPS59230741A JP58105652A JP10565283A JPS59230741A JP S59230741 A JPS59230741 A JP S59230741A JP 58105652 A JP58105652 A JP 58105652A JP 10565283 A JP10565283 A JP 10565283A JP S59230741 A JPS59230741 A JP S59230741A
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「峰」村　哲郎
寿 安藤
北　芳明
生田　勲
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Hitachi Ltd
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は新規な形状記憶材料に係シ、特に形状記憶合金
と種々の材料を複合化し、形状記憶効果と種々の材料の
特性とを備えた形状記憶複合材料に関する。
〔発明の背景〕
マルテンサイト変態の可逆性を利用した形状記憶効果は
種々の合金系において知られている。実用材料としては
Ｎｉ−’Ｉ”ｉ合金、Ｃｕ基合金（たとえば、Ｃｕ−Ｚ
ｎ−Ａｔ、Ｃｕ−８ｎ、Ｃｕ−Ｎ１−ｈｔ等）が一般的
である。これらの合金は母相状態で硬いためいずれも加
工が難しい。そのため、これらを薄板などに成形するに
は多くの工程を要するという問題点がある７゜特にＣｕ
基形状記憶合金は加工、熱処理過程で結晶粒が粗大化し
やすく、さらに結晶方向による弾性異方性が大きいこと
から、変形応力が粒界に集中し、粒界破壊しやすいとい
う問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は形状記憶効果と物理的性質、電気的性質
又は磁気的性質とに優れた特性とを兼備した形状記憶複
合材料を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は形状記憶合金を他の金属部材（基板）に
気相あるいは液相から急冷固化させることによって、基
板あるいはすでに基板上に固化した異相と共に形状記憶
効果を示し、さらに基板（あるいは異相）の特性をも兼
備した複合材料を得ることができる。気相あるいは液相
からの急冷同化方法としては物理的蒸着法、化学的蒸着
法。
溶湯急冷法及び溶射法等がある。具体的に物理的蒸着法
とは一般的な蒸着法、スパンタ法、イオンブレーティン
グ法等がある。化学的蒸着法はガス状態での化学反応に
よる固化法である。また、溶湯急冷法は溶融状態の金属
合金を基板上に注湯し、その基板への接触によって冷却
する方法で一般的に非晶質合金の作製法として知られて
いる。特に高速で回転するロール表面に注湯し、薄帯、
細線を製造するのに争ロール、双ロール法などが知られ
ている。溶射法は合金粉末を溶融状態で基板上に噴霧同
化させる方法である。これら方法によれば基板上に固化
した合金層は基板あるいはすでに基板上に固化した他の
金属と良好な密着が得られ、さらにその層の結晶粒は急
冷固化されるため非常に微細化される。従って、この結
晶粒の微細化によシ変形による粒界応力集中を緩和し従
来結晶粒の粗大化により延性の乏しかった形状記憶合金
の延性を改善することができる。さらに基板に形状記憶
合金よシ延性の高い材料を使用すれば形状記憶合金の脆
さを補うことができる。また、基板に適度なバネ性のあ
る材料を選び、形状記憶合金と複合化すれば基板をバネ
部材として活用することができ、形状記憶効果の現われ
る温度、力などを制御することができる。
本発明の形状記憶を有する複合材料はコネクタ接合部に
使用できるうコネクタ接合部に使用される複合材料は導
電性が高いものが要求される。形状記憶合金はいずれも
多元系合金のため純金属に比べると導電性が劣る。しか
し、本発明によれば、Ｃｕｔ　ＡｔＩ　Ａｕｌ　Ａｇな
どの導電性の高い基板と複合化することができるので、
良電導性の形状記憶複合材料を作製できる。形状記憶合
金は前述したようにＣｕ基、Ｎｉ基合金が主であシいず
れも非磁性（常磁性も含む）でおる。しかし、本発明に
よれば強磁性材（特に磁歪材など）との複合化により温
度−機械−磁気結合素子に利用できる複合材料が得られ
る。また、固着する形状記憶合金を１種だけでなく、マ
ルテンサイト変態点の異なる（すなわち、形状記憶効果
の現われる温度が異なる）２種以上の形状記憶合金同志
を前述のような方法で固着すれば形状記憶効果の現われ
る温度を２点以上有する複合材料が得られる。これらは
多段の温度−機械結合素子として応用できる。
また、形状記憶合金上に電気抵抗体を前述のように固着
し、複合化すれば、通電加熱によシミ気的に複合材料の
形状を変化させ、種々の働きをさせることができる。
〔発明の実施例〕
実施例Ｉ Ｃｕ　−Ｎ　ｉ　−Ａ　を系形状記憶合金をスパッタ法
により種々の基板（Ｃｕ、Ａｔ）上に積層複合化した。
合金の組成はＣｕ−４％Ｎｉ−１４％Ａｔ（重量）とし
、無酸素鋼（ＪＩＳ１種）、電解Ｎｉ（純度９９．５％
）及びＡｔ（純度９９．８％）を配合し真空中（１０−
ｓ〜１０−’Ｔｏｒｒ　）にて１チヤ一ジＺ５Ｋｇを高
周波溶解した。これを直径９５箇の金型に鋳込んだ。得
られたインゴットから直径９（１ｍ＋厚さ５＋ｎ＋の円
板を機械加工にょシ切シ出し、スパッタ用ターゲットと
した。スパッタ装置には２極ＤＣ−マグネトロン型を用
いた。装置の容器内を３Ｘ　１０””Ｔｏｒｒの真空に
した後、Ａｒを３０μｍ　Ｈｇの圧力まで導入して電極
間距離６０ｔｔｍ１ＡＴ分圧１０−”Ｔｏｒｒ　、電力
２００Ｗのスパッタ条件でＣｕ箔、Ａｒ箔（いずれも厚
さ２０μｍ）の片側にデポジットした。
第１図はＡｒ箔からなる基板上にデポジットした際のス
パッタ膜厚のスパッタ時間の依存性を示す線図でおる。
形状記憶合金膜の厚さは時間と共にほぼ直線的に増加し
ておシ、４．５ｈで５０μｍ近くまで積層でき、その積
層したままの状態でも良好にＡｔ箔に密着している。Ｃ
ｕ箔においてもほぼ同様のスパッタ膜厚の時間依存性及
び密着性の高い膜が得られた。これらスパッタ膜のマル
テンサイト変態開始温度（ＭＳ）は四端子電気抵抗測定
の結果、−１２３１Ｚ’であった。従って、この形状記
憶合金は、液体窒素と室温の間で顕著な形状記憶効果を
示し、それらの温度間で動作させる部材に用いることが
できる急冷した組織を走査電子顕微鏡で観察すると表面
で直径約２〜３μｍの微細結晶層となり曲げ変形に対し
て粒界への応力集中を緩和するため、曲げ延性が向上し
た。
このようにＡｔ箔及びＣｕ箔上に種々の膜厚にスパッタ
デポジットした複合材料として幅５　ｍ　。
長さ５０鱈の試片を切シ出し、第２図に示す過程によυ
その形状記憶効果現象の有無を調べた。この形状記憶合
金膜はスパッタリングによって形成された状態が記憶さ
れる。従ってその形状によって所望の形状に記憶させる
ことができる。形状脂層 憶合望が引張応力になるように試片を半径３１１ｍまで
曲げ、その状態で液体窒素中に浸漬し塑性変形させた後
室温に戻しその形状回復状態を調べた。
その結果、第３図に示すように厚さ５０μｍのＡｔ箔と
の複合材で斜線部に示す如く約２μｍ以上、同じくＣｕ
箔との複合材で約４μｍ以上の厚さの形状記憶合金を積
層させることにより良好な形状回復が認められ次。以上
の結果、本実施例によればスパッタデポジットした形状
記憶合金は基板に良好に密着し複合材料として良好な形
状記憶効果を示した。
実施例２ 第４図に示す金属の溶湯急冷法によ！１ｌＣｕとＣｕ基
形状記憶合金を複合化して形状記憶複合材料を作製した
。ノズル１にＣｕを、ノズル２にＣｕ−４％Ｎｉ−１４
％Ａｔ合金を挿入し高周波コイル３によって溶解し、高
圧のアルゴンガスにより高速に回転するロール４上に噴
出させて急冷凝固させた。この方法によってＣｕ　ＩＪ
ボン上にＣｕ基形状記憶合金を積層させたＣｕと形状記
憶合金の複合リボンを作製した。ノズル１，２は透明石
英製であシ、先端にはノズル１が０．５Ｘ５簡のスリッ
ト及びノズル２が直径０，５ｆｌの穴がおいておシ、２
つのノズル間距離を１２０■とした。
Ｃｕに無酸素銅（ＪＩＳ１種）を用いた。ロールには工
具鋼製の直径３００譚のものを用い回転数を２０００ｒ
％とした。ノズルとロール間のギャップは０．２　ｗｍ
とし、０．４ＫＩｉ／−の噴出ガス圧で溶湯を噴出させ
、複合リボンを作製した。作製した複合材はＣｕが５０
μｍ厚さ、Ｃｕ−Ａｔ−Ｎｉが９０μｍ厚さで、良好に
密着してお夛実施例１に示した方法で形状記憶効果を評
価した結果、良好な形状回復が認められた。なお、複合
リボン間の境界には合金相を検出する手段がなく観察で
きなかったが、バイメタル的な作用に十分に耐えるだけ
の力を有するように互いに物理的に原子同志が密着して
接合していると考えられる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、形状記憶効果と形状記憶合金では得ら
れない他の特性とを備えた新機能を有する形状記憶材料
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図はスパッタリングによってＡｔ箔上に積層し九Ｃ
ｕ−４０％Ｎｉ−１４％Ａｔ形状記憶合金膜の厚さとス
パッタリング時間との関係を示す線図、第２図は形状記
憶効果の評価方法を示す図、第３図は第２図の方法によ
って評価したスパッタ膜−基板箔複合材の形状記憶効果
を示すスパッタ膜厚範囲を示す棒グラフ、第４図は本発
明の形状記憶複合材料を製造する溶湯急冷装置の概略図
でおる。 １．２・・・ノズル、３・・・高周波コイル、４・・・
ロール、スハ・、ツタ時間（）１） 活？図 θ　　　Ｓ　　　　１０　　　　／Ｓ　　　？０え７、
ツク月葵厚（μ筑）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、金属薄帯同志を積層固着させた複合材からなるもの
    において、前記金属薄帯の少なくとも一方が形状記憶材
    料からなることを特徴とする形状記憶複合材料。 ２、前記複合材は非形状記憶材料と形状記憶材料とを交
    互に積層させた特許請求の範囲第１項に記載の形状記憶
    複合材料。 ３、前記非形状記憶材料は銅、銀、金又はアルミニウム
    の純金属である特許請求の範囲第２項に記載の形状記憶
    複合材料。 ４、前記非形状記憶材料は強磁性を有する材料である特
    許請求の範囲第２項に記載の形状記憶複合材料。 ５、前記複合材は変態点が異なる形状記憶材料が積層固
    着してなる特許請求の範囲第１項又は第４項に記載の形
    状記憶複合材料。
JP58105652A 1983-06-15 1983-06-15 形状記憶複合材料 Pending JPS59230741A (ja)

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