JPS60169552A - 形状記憶合金の製造方法 - Google Patents

形状記憶合金の製造方法

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JPS60169552A
JPS60169552A JP1466384A JP1466384A JPS60169552A JP S60169552 A JPS60169552 A JP S60169552A JP 1466384 A JP1466384 A JP 1466384A JP 1466384 A JP1466384 A JP 1466384A JP S60169552 A JPS60169552 A JP S60169552A
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JP
Japan
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shape memory
memory alloy
alloy
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JP1466384A
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JPS622028B2 (ja
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Hiroki Nakanishi
中西 寛紀
Tsutomu Inui
乾 勉
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals 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】 本発明は’L’iN+相およびTiNi3相の二相を有
するNi過剰組成のTi−N1系形状記憶合金に500
〜1100℃の温度範囲での溶体化処理および200〜
700℃の温度範囲での時効処理を施すことにより高温
相→低温相の変態ヒステリシスが極めて小さい形状記憶
合金を得るととを特徴とするTi−Ni系形状記憶合金
の製造方法に関するものである。
′1゛1〜Ni系形状記憶合金は顕著な形状記憶効果を
示すこと訃よび優れた機械的性質、耐食性等を有するこ
とから最も広範囲な実用化の検討がなされているもので
ある。
形状記憶効果は低温でマルテンサイト状態にある材料を
変形した後加熱すると元の形状に戻るものであり、こう
した効果を生ずる温度は通常合金の逆変態開始温度(A
、点)、逆変態終了温度(Ar点)、マルテンサイト変
態開始温度(A、s点)およびマルテンサイト変態開始
温度(Mr点)によって決定され、A3点において形状
記憶効果が開始されAr点で終了するものである。この
形状記憶効果を生ずる際の回復力は50〜601c9/
’II+7’lに及ぶものであり、この回復力を種々の
応用品へ利用する検討がなされている。その応用の代表
例に第1図に示すような形状記憶効果を繰り返し生じさ
せることを利用したアクチュエーターがある。とのアク
チュエーターバネイアスカとじての通常のコイルバネ(
バイアスバネ)と形状記憶合金コイルバネとが組み合わ
されたものであり、低温においては形状記憶合金がバイ
アスバネよりも降伏応力の小さなマルテンサイト相の状
態であるためにバイアスバネの方が強く、形状記憶合金
を変形するように動作し、逆に高温においては形状記憶
合金がバイアスバネよりも降伏応力の大きなβ相の状態
となり、形状記憶合金がバイアスバネを変形するように
動作する。
この場合高温相→低温相の変態ヒステリシスが小さい程
小さな温度範囲においてアクチュエーターとしての動作
が簀易に得られる。
しかし、従来のIlliNを系合金においては高温相→
低温相の変態ヒステリシスが30℃程度と犬きく、この
ため低温和、高温相を可逆的に得てアクチュエーターを
動作させる温度範囲が大きくならざるを得す、動作θ、
111度範囲が限定される欠点があった。
こうした観点から本発明者らは高昌相→低温相の変態ヒ
ス7’IJシスが小さく、第1図に示すようなアクブー
ユニーターの動作を容易にする合金を得ろ/こめにli
t、N、相および”?INrs相の二相を有するN1過
剰組成の’I’1−Ni系形状記憶合金形状記憶合金範
囲に記載の処理を施したところ有益な効果をもだらずこ
とを発見したものである。すなわち、溶体化処理および
時効処理により過飽和Niが′1゛INi3粒子となっ
てマトリックス中に析出し、これに伴なって中間相変態
が導入され、変態が2段階的に起こるようになり、高温
相→低温相(中間相)の変態が非常に小さくなる。
次に本発明における処理条件の限定理由について述べる
。
溶体化処理温度については500’C未満においてはT
1Niマトリックス中へTiNi3の十分な固溶度がr
Oらfしないものと考えら力、その効果が十分認められ
ない。また1100℃をこえると酸化にょる′1゛1元
素の滅失が問題となる。以上の観点から500〜110
0℃の温度範囲に限定し、た。
時効処理兜度については200’C未満においては十分
な゛I’1Ni3粒子の析出が起こらず、また700℃
をこえると中間相変態が導入できなぐなシ、高温相−〉
低温和(中間相)変態による小ヒステリシスが得られな
くなる。以上の観点から200〜700℃の温度範囲に
限定した。
紀伝処理温度についてけ700’Cを越える温度におい
ては形状記憶効果が劣化し、また中(HJ相変態が消失
し高温相−)低温和(中間相)変態による小ヒスプリシ
スが得もハなく々る。以上の観点から700℃以下の温
度範囲に限定した。
4お、溶体化処理前および時効処理前に記憶すべき所定
の形状lこ拘束する場合には時効処理?ζより形状を記
憶させることが可能であるので記憶処理を必要としな−
か、時効処理後に拘束する場合には記憶処理が必要とな
る。iだ記憶すべき所定の形状への拘束の時期について
は特許請求の範囲に記載のいずfl、lこおいても良好
な結果が得られる。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
〔実施例1〕 Ill、N、相および’l’iNi3相の二相を有する
Ni過剰組成のTi−50,7’7’%Ni合金を高周
波誘導溶解した後1000℃にて2時7141真空焼鈍
を行なって均一化処理を施し、その後900℃にて鍛造
を行なってφ12の棒とした。この棒を更に熱間加工お
よび冷間加工を施しφ1の線としだ。次にこの線を第1
図に示すようなコイルバネに成形し拘束した後800℃
にて2時1i、JJ溶体化処理も行ない、更に400℃
にて5時間時効処理を施した後変位一温度曲線の測定お
よび示W走査熱h1計(DSC)を用いた変態点の測定
を行ない高温相−→低温相(中間相)の変態ヒステリシ
ス6:確認した。
第2図1こ実施例1における時効処理後のDSCによる
変態点の測定結果を示す。従来の合金においては低温相
J高温相の変態に起因するDSCピークが加熱時および
冷却時に1つづつ認められるのに対し、本発明方法によ
る合金は中間相変態が導入され、加熱、冷却時に各々2
つづつのピークを有する。これに伴なって冷却時のピー
クは加熱時の変態終了温度とほとんど同じ温度で開始す
るようになり、高温相→低温相(中間相)の変態ヒステ
リシスがほとんど0℃となる。また第6図に実施例1の
コイルバネにおもりにより一定荷重を付加した場合の変
位一温度曲線を示すが、従来材に比べ極めてヒステリシ
スが小さくなっていン]ととが明らかである。なお、比
較のために従来HのI)SCによる変態点測定結果およ
び変位+7iA度曲線を第4図および第5図に示し7た
。
〔実施例2′J ’11.”i−51,Qa、t%歯金合金実施例1の場
合と同様な方法によりφ1の線とした後800℃にて2
時間溶体化処理を行なった。次に実施例1の場合と同様
な方法によりコイルバネに成形し拘束した後500’C
にて2時間時効処理を施した。第6図に実施例2におけ
る時効処理後のDSCによる変態点の測定結果を示す。
図から明らかなように中間相変態が認められ、これに伴
なって高温相→低温相(中間相)の変態ヒスプリシスは
2℃程度の非常に小さい値が得られている。なお、この
場合には、時効処理〆晶度の影響により加熱時の2つの
ピークがほぼ同じ温度に重なっている。また第7図に実
施例2のコイルバネにおもりにより一定荷重を付加した
場合の変位−717,ロズ(曲線を示すが、従来材に比
べ極めて良θfなヒスプリシスが得られていることが明
らかである。
〔実施例ろ〕
Ti−51,2at係N+合金を実施例1の場合と同様
な方法によりφ1の線とした後900°Cにて2時間溶
体化処理を行なった。次に400℃にて10時間時効処
J!I’!、を施しだ後実施例1と同様な方法によりコ
イルバネに成形し拘束し、更に400°Gにて30分間
記1、ハ処理を行なった。との時の高温相→低温相(中
間相)の変態ヒステリシスは1”Cであり、またコイル
バネの変位一温度曲線においても良好なヒステリシスが
確認された。
以上実施例で述べたように本発明による合金は従来の合
金に比べ高温相→低温相(rlj間a)の変態ヒステリ
シスが極めて小さく、アクチュエーター等に使用される
場合の動作温度範囲の制限を著しく緩和すると同時に熱
応答性を高めるものであり極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図は形状記憶合金を用いたアクチュエーターを示す
図、第2図は実施例10合金のI)SCによる変態点測
定結果を、第3図は実施例1のコイルバネの変位一温度
曲線を示す図、第4図は従来の合金のI>SCによる変
態点測定結果を、第5図は従来の合金の変位一温度曲線
を示す図、第6図は実施例20合金のDSCによる変態
点」り定結果を、第7図は実施例2のコイルバネの変位
一温度曲線を示す図である。 1゛コイルバネ、2゛形状記憶合金コイルバネ。 出願人日立金属株式会社 第1図 箒2図 第3図 第4図 X5図 宅ら図 箒7図 温度(0C) 66ullv)f’□不4゛形状記憶合金の製造方V、
1山jlを4ると litしく1)閉1X1111、′1出咄l(二11・
・11重臣t1;「・代Il1区丸σ)内)1°l−1
1爵2)ンH・l!+15L181111’l’、余圧
1”Ji入会r1代ノ、古河11!i+典火 成1甲ノ、 1・、′l・jl中中Iil′IN(Il1区丸0内ゝ
怪、1111番2号1山11の文、1室 明細■の特許請求の範囲の榴 補正の内管 ’91Nli@t(’)!F:Iil’l’Nt’i)
RO)範nO,)lIYl′fX:?X(1)、J:ウ
ニ]iEづ−る。 [−↓T1Ni相およびTiN1s相の二相ゲ有1−る
N1過剰組成のTi−Ni糸形状記憶合金において、加
工後記憶さセるべぎF9r定の形状に拘束し、次に50
0〜J、]、O0℃の1lrX度賀1.囲において溶体
化処理した後急冷処理4r施し、そり後更に20G−7
00℃の温度範囲において時効処理を施すこと乞特徴と
する形状記憶合金の製造方法。 Z’I’jN1相およびTiNi3相θジニ相乞有する
Ni過刺荊(成の゛L’j−Nl糸形状記憶合金におい
て、加工後!i0C)”:1.IOO”Qの洗1度範囲
において溶体化処理した後急冷処理ケ施し、次に記憶さ
せるべき所定の形状に拘束し、その後更に200−70
0°Cの温度範囲において時効処β11を施すこと7特
徴と−す−る形状記憶合金の製造方法。 3、T1Ni相およびTiN1s相り二相乞イj″1−
るN1過刺組成のTi−Ni糸形状記憶合金において加
工後500〜110(1’cの温度範囲において溶体化
処理した後急冷処理ン施し、次に20附700℃の温度
範囲において時効処理を施した後記憶すべき所定の形状
に拘束し、その後更に700℃以下の温度範囲において
記憶処理2行なうこと乞特徴とする形状記憶合金の製造
方法。−1 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 IT1Ni相および’I1.’iNi5相の二相を有す
    るNi過剰組成の゛Pi−Ni系形状記憶金形状記憶合
    金加工後記憶させるべき所定の形状に拘束し、次に50
    0〜1100℃の温度範囲において溶体化処理した後急
    冷処理を施し、その後更に200〜700℃の温度範囲
    において時効処理を施すことを特徴とする形状記憶合金
    の製造方法 2’]’iNi相および’piNi3相の二相を有する
    Ni過剰組成のIll、N、系形状記憶合金において、
    加工後500〜1100℃の温度範囲において溶体化処
    理した後急冷処理を施し、次に記憶させるべき所定の形
    状に拘束し、その後更に200〜700℃の温度範囲に
    おいて時効処理を施すことを特徴とする形状記憶合金の
    製造方法 5’1.’iNi相およびJ、’iNi5相の二相を有
    するNi過剰組成のTi−Ni系形状記憶合金において
    加工後500〜1100℃の温度範囲において溶体化処
    理した後急冷処理を施し、次に200〜700℃の温度
    範囲において時効処理を施しだ後記憶すべき所定の形状
    に拘束し、その後更に700℃以下の温度範囲において
    記憶処理を行なうことを特徴とする形状記憶合金の製造
    方法。
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JPS622028B2 JPS622028B2 (ja) 1987-01-17

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58151445A (ja) * 1982-02-27 1983-09-08 Tohoku Metal Ind Ltd 可逆形状記憶効果を有するチタンニツケル合金およびその製造方法
JPS5928548A (ja) * 1982-08-06 1984-02-15 Kazuhiro Otsuka 超弾性、非可逆形状記憶性Ni−Ti基合金材とその製造方法

Patent Citations (2)

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