JPS61106740A - 可逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製造方法 - Google Patents

可逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製造方法

Info

Publication number
JPS61106740A
JPS61106740A JP22866184A JP22866184A JPS61106740A JP S61106740 A JPS61106740 A JP S61106740A JP 22866184 A JP22866184 A JP 22866184A JP 22866184 A JP22866184 A JP 22866184A JP S61106740 A JPS61106740 A JP S61106740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
alloy
shape memory
memory effect
reversible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22866184A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroki Nakanishi
中西 寛紀
Tsutomu Inui
乾 勉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP22866184A priority Critical patent/JPS61106740A/ja
Publication of JPS61106740A publication Critical patent/JPS61106740A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

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、加熱時、冷却時の形状を任資に設定できる可
逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製
造方法に関するものである0Ti−Ni合金およびTi
 −Ni −X (X = Fe、Mn。
Co * Cu   −一等)合金(以下Ti−Ni系
合金と呼ぶ)は顕著な形状記憶効果を示すことおよび優
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0 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
s点)、逆T−卯終了温度(Af点)、マルテンサイト
変態開始温度(Ms点)およびマルテンサイト変態終了
温度(Mf点)によって決定され、As点において形状
記憶効果が開始されAf点で終了するものである。
このような形状記憶合金には、加熱時の形状のみを記憶
している一方向性のものと、加熱時と冷却時の両方の形
状を記憶し、加熱、冷却に伴なって加熱形状と冷却形状
とを繰り返す可逆性(二方向性)のものとがある。可逆
形状記憶効果は変態温度をはさむ熱サイクルによって自
発的に形状変化するので、一方向性のものに比べ用途7
5;拡大される可能性がある。形状記憶合金にこうした
可逆形状記憶効果を与える方法としては従来から、(1
)強加工により合金内部に転位などの欠陥を導入する(
2)拘束加熱をする等の方法が知られている。
この場合、(2)項の方法は、Cu −Zn −At合
金においてのみ適用されるものであり、比較的顕著な可
逆性が得られている。これに対して、(1)項の方法は
Ti−Ni合金にも適用できるものであるが、この方法
によって得られる可逆性は、形状変化の割合が小さく実
用的でない。このように、Ti −Ni合金に実用に十
分可峠な可逆性を与えることは難しいとされ、この点が
、二方向性が得られるCu −Zn −A1合金と対比
され、Ti−Ni合金の実用上の問題となる場合が少な
くなかった。一方、最近こうしたTi−Ni形状記憶合
金において、原子パ′、(−セントでNi50.3〜5
3,0チ、残部TiよりなるNi過剰組成の合金を60
0℃以上の熱処理を施してTi Ni単相化処理を行な
い、その後機械的に拘束した状態で600℃以下の温度
において時効処理を絶してTi Ni相とTi Niz
相の複相(1jをはかることにより可逆形状記憶効果を
付与する方法が発表された。(特開昭58−15144
5号)この方法は、600℃以上の温度においてTi 
Ni単相化処理を行なった短冊状の試料を瀝1図に示す
ように銅パイプの内面に拘束し、600℃以下の温度に
おいて時効処理(拘束時効処理)を行なうものである。
この場合の可逆形状記憶動作は第1図に示すように加熱
すると拘束形状となり、冷却すると直糾状の形状を経て
拘束形状と全く反対の形状に変化するものであり、全方
位型形状記憶効果と呼ばれている。(日経メカニカル1
984.3゜26P、109〜117)Lかし、この方
法による可逆形状記憶効果においては冷却時の形状が拘
束形状によって必然的に決定されるため、加熱時の形状
と冷却時の形状とを任意に設定することは不可能であり
、その応用範囲が限定されるという欠点が (あるO また、この方法では形状記憶合金の滑も多い使い方であ
るコイルバネにおいては、Cu −Zn −At合金に
見られる第2Mに示すような可逆形状記憶効果は得られ
ず通常のTi−Ni合金コイルバネと同様の動作L2か
得られない。
じl上の点から本g明者らは、Ti−Ni系合金に加熱
形状と冷却形状とを任意に設定で^る可逆形状記憶効果
を付与する目的で検討を行なった。本発明合金けTi 
Ni相およびTiNi3相の二相を有することを特徴と
するTi−Ni系合金である。
また本発明による形状記憶合金の七゛!造方法は、Ti
 Ni相紐よびTi Niz相の二相を有するNi過過
給組成合金を加工後、第1の形状に成形し拘束した状態
で550〜1100℃の温[甲節囲において溶体化処理
したMe冷処理を飾1−2、次に第2の形状に変形し拘
束した4p 、7%、l:で550℃以下の温度で時効
処理することを特徴とするものである。
すなわち溶体化部f時の形状によh冷却時の形状が記憶
され、また時効処理時の形状により加熱時の形状が記憶
され優れた可逆形状記憶効果を示すことを見い出したも
のである。
次に本発明における合金および処理所作の限定理由につ
いて述べる。一般にNin度が50.3〜50.5at
%以上のNi過剰組成のTi−Ni合金は高温の単相域
から焼入れた後300〜500℃で時効処理を行なうと
過鉋和NiがTiNi3となってマトリックス中に析出
し、これに伴なってMs点が上昇し、中間相変襲が導入
され変態が2段階的になることが知られている。尚、析
出相がTiNi3であるかどうかは未だ不明確でありe
近では、析出相がTiNi3ではなく Ti++ Ni
zであるという轄告もある。
本発明けこうした現象を利用したものであり、合金とし
てはTi Ni相およびTiNi3析出相を含むNi過
剰組成のものである。またTi−Ni合金に第3あるい
は第4元素を添加した場合にもNi過躬1紹成の状態が
得、上記のような中間相v7F’Nが導入され同様な効
果が得られる。
次に溶体化処理温度については550℃未eにおいてけ
Ti Niマトリックス中へのTiN1zの十分な固溶
度が得られないものと者えられ、その効果が十分認めら
ねない。また1100℃をこえると酸化によるTi元床
の滅失が間卯となる。
線上の観点から550〜1100℃の温度範囲に限定し
た。時効処輝潟変については、550℃をこえると中間
相変態が導入できなくなり、これに伴なって可逆形状記
憶効果が伜られ々くなる。以上のctI点から550℃
旬下の温度に限定した。
以下本発明を実施例にνどづいて説明する。Ni#度が
51.OatチのNi過剰細成の合金を、φ1.0の囮
に加工し、第6図に示すように密着形状のコイルバネに
成形し拘束した状態で700℃にて2時間溶体化処理を
行ない水冷し、次に拘束を外した後コイルバネを伸ばし
た形状に変形し拘束した状態で400℃にて15時間時
ダ1処理を行なった。溶体化処理zi拘束を外した場合
には、密着形状のままであるが、この状態においては第
4図に示差走査熱料・計(DSC)による変態点の測定
結果を示す)1:(ようにMs点がマイナス温度に存在
し変態擬弾性を示し、変形しても除荷すると元の形状に
戻る。また変形し拘束した状態で時効処理を施した状態
においても変?9弾性効果が傅っているため、拘束を外
すと第3図に示すように時効処理時の形状より縮んだ状
態となる。時効処理後の状態におけるDSC曲線を第4
図に示すが、時効処理によつて変態温度が上昇しプラス
側の@度にDSCピークが存在するようになる。また、
中間相変態が導入され加熱および冷却時に2つのDSC
ピークが認められるようになり、変態が2段階的に起こ
るようになる。第5図に加熱および冷却時の形状変化を
示すが、加熱時には、時効処理後拘束を外した形状とな
り、冷却時には溶体化処理時の密着形状となる。この形
状変化は何p1繰り返しても得られ、優れた可逆形状記
憶効果を示すことが明らかとなった。また第6図に溶体
化処理時に引伸ばした形状とし、時効処理時に密着形状
とした場合のコイルバネの形状変化を示す。この場合に
は加熱時に時効処理後拘束を外した形状となり、冷却時
に溶体化処理時の形状となり、これ等の形状変化が可 
  □逆的に得られる。
このように本発明による合金は加熱時の形状と冷却時の
形状とを任意に得ることが可能であり、まだこれまでN
i−Ti合金では得られなかったコイルバネでの可逆形
状記憶効果が得られ先に述べた拘束時効処理のみによる
方法(特開昭58−151445号)に比べ極めて実用
的な可逆形状記憶効果を付与できることが明らかである
次に51.OatチNiのNi堝剰組成の合金から熱間
および冷間加工により作製した0、4 mの厚さの短冊
状試料(幅3鼎、長さ10011−1)の場合について
述べる。短冊状試料を第1図に示した方法と同様に内伊
φ62の銅パイプの内面に拘束し800℃にて2時間溶
体化処理を行ない水冷し、次に拘束を外した後内径φ4
2め銅パイプの内面に拘束し400Cにて5時間時効処
理を行なった。この場合の加熱。
冷却時の形状変化を第7図に示す。加熱時にはφ42の
銅パイプに拘束した時効処理時の形状の方向に動作し、
冷却時にはφ62の鐸バイブに拘束した溶体化処理時の
形状の方向に動作し、この場合にも優れた可逆形状記憶
効果を示すことが確認された。また溶体化処理時と時効
処理時との銅ノくイブの径を逆にした場合の形状変化を
第8図に示すが、この場合には加熱時にφ62の銅パイ
プに拘束した時効処理時の形状の方向に動作し、冷却時
にけφ42の銅パイプに拘束した溶体化処理時の形状の
方向に動作し優れた可逆形状記憶効果を示す。
このように短冊状試料においても拘束時効処理のみによ
る方法(特開昭58−151445号)では得られない
可逆形状記憶動作が得られる。
以上述べたように本発明による合金は、加熱時と冷却時
との可逆形状を任意に設定することが可能であり、また
これまでTi−Ni系合金では得られなかったコイルバ
ネでの優れた可逆形状記憶効果が得られることから、形
状記憶合金の応用範囲の拡大が期待でき極めて有益なも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は特開昭58−151445号による時効処理時
のサンプルの拘束方法および可逆形状記憶効果を示す。 図中1はパイプを、2け形状記憶合金を、3はサンプル
を拘束するために巻きつけた線を示す。第2図はコイル
バネにおける可逆形状記憶効果を示し、(a)は加熱時
(b)は冷却時の形状を示す。第3図(alは本発明に
よる合金の溶体化処理時のサンプルの拘束形状を、(b
)は時効処理時の拘束形状を、(c)は時効処理後拘束
を外した時のサンプルの形状を示す。第4図(a)は本
発明による合金の溶体化処理後のDSC曲−を、(b)
は時効処理後のDSC曲線を示す。第5図は、本発明に
よる合金の可逆形状記憶効果を示し、(a)は加熱時の
形状を、(b)は冷却時の形状を示す。第6図、第7図
および第8図は同様に本発明による合金の可逆形状記憶
効果を示し、(a)は加熱時の形状を(b)は冷却時の
形状を示す。 第1 画 第3図     第2図 (a)       (b)       (C)  
            (a)         <
bン第4 図 51庚 (で) 第5 図 第6 図 第7図 (a)           (b) 第 6 (CL) (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、TiNi相およびTiNi_3相の二相を有するN
    i過剰組成で、かつ加熱時、冷却時の形状を任意に設定
    できる可逆形状記憶効果を有することを特徴とするTi
    −Ni系合金。 2、TiNi相およびTiNi_3相の二相を有するN
    i過剰組成の合金を加工後、第1の形状に成形し拘束し
    た状態で550〜1100℃の温度範囲において溶体化
    処理した後急冷処理を施し、次に第2の形状に変形し拘
    束した状態で550℃以下の温度で時効処理することを
    特徴とする加熱時、冷却時の形状を任意に設定できる可
    逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金の製造方法。
JP22866184A 1984-10-30 1984-10-30 可逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製造方法 Pending JPS61106740A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22866184A JPS61106740A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 可逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22866184A JPS61106740A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 可逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61106740A true JPS61106740A (ja) 1986-05-24

Family

ID=16879828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22866184A Pending JPS61106740A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 可逆形状記憶効果を有するTi−Ni系合金およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61106740A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0848312A1 (de) * 1996-12-12 1998-06-17 Messer Griesheim Gmbh Mischvorrichtung für Fluide
WO2014184007A1 (de) 2013-05-17 2014-11-20 G. Rau Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zum umschmelzen und/oder umschmelzlegieren metallischer werkstoffe, insbesondere von nitinol
CN114855008A (zh) * 2022-04-07 2022-08-05 华南理工大学 一种高富镍含量镍钛合金双程形状记忆效应训练方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0848312A1 (de) * 1996-12-12 1998-06-17 Messer Griesheim Gmbh Mischvorrichtung für Fluide
WO2014184007A1 (de) 2013-05-17 2014-11-20 G. Rau Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zum umschmelzen und/oder umschmelzlegieren metallischer werkstoffe, insbesondere von nitinol
DE202014011248U1 (de) 2013-05-17 2018-10-25 G. Rau Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Umschmelzen und/oder Umschmelzlegieren metallischer Werkstoffe, insbesondere von Nitinol, und entsprechende Halbzeuge
US10422018B2 (en) 2013-05-17 2019-09-24 G. Rau Gmbh & Co. Kg Method and device for remelting and/or remelt-alloying metallic materials, in particular Nitinol
CN114855008A (zh) * 2022-04-07 2022-08-05 华南理工大学 一种高富镍含量镍钛合金双程形状记忆效应训练方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4707196A (en) Ti-Ni alloy articles having a property of reversible shape memory and a method of making the same
US4533411A (en) Method of processing nickel-titanium-base shape-memory alloys and structure
JPS6237353A (ja) 形状記憶合金の製造方法
Wu et al. Wire drawing conducted in the R-phase of TiNi shape memory alloys
JPS6361377B2 (ja)
JPH07233432A (ja) 形状記憶合金及びその製造方法
JPH01242763A (ja) 小ヒステリシスTi−Ni系形状記憶合金の製造方法
JPS624462B2 (ja)
JPS59170247A (ja) NiTi系形状記憶材の製造方法
JP3755032B2 (ja) 二方向性が要求される部位に用いるための形状記憶合金ワイヤおよびその製造方法
JPS6144150B2 (ja)
JPS6214216B2 (ja)
JP2603463B2 (ja) 低温可逆形状記憶合金
JPS62199757A (ja) 形状記憶合金材の製造方法
JPS6157389B2 (ja)
JPS622027B2 (ja)
JP2724815B2 (ja) 形状記憶合金コイルばね及びその製造方法
JP2732525B2 (ja) 形状記憶合金の製造方法
JP4017892B2 (ja) 高い振動減衰性能を有する合金の製造法
JPS5935978B2 (ja) 形状記憶チタン合金
JPH0288737A (ja) 超弾性Ni−Ti−Cu系合金およびその製造方法
Sun et al. Two-way memory effect (TWME) in NiTi-Pd high-temperature shape memory alloys
JPS622026B2 (ja)
JPS61276947A (ja) 小ヒステリシスTi−Ni系形状記憶合金およびその製造方法
JPH059686A (ja) NiTi系形状記憶合金の製造方法