JPS61177360A - 二方位性形状記憶合金の製造法 - Google Patents

二方位性形状記憶合金の製造法

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JPS61177360A
JPS61177360A JP1628585A JP1628585A JPS61177360A JP S61177360 A JPS61177360 A JP S61177360A JP 1628585 A JP1628585 A JP 1628585A JP 1628585 A JP1628585 A JP 1628585A JP S61177360 A JPS61177360 A JP S61177360A
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JP
Japan
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shape memory
powder
alloy
tini
memory alloy
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Pending
Application number
JP1628585A
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English (en)
Inventor
Mitsumasa Kishida
光正 岸田
Jun Deura
出浦 純
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Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Kanto Denka Kogyo Co 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二方位性形状記憶合金の製造法、詳しくは、
TiNi系形状記憶合金の二方位性の発現、発現温度及
q発生力の制御を容易に行うことのできる二方位性形状
記憶合金の製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
TiNi系形状記憶合金は、従来、高周波真空誘導溶解
法等の溶[/鋳造法によって製造されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
溶解/鋳造法によって製造されたTiNi系形状記憶合
金は、結晶粒の異方性が小さい上に、低酸素濃度の原料
素材を用い脱酸素雰囲気中で高温熔解されるため酸素濃
度が低く、 TiNi (1: 1)相思外の異相析出
が少ないため単一過程でのマルテンサイト変態及び逆変
態が生じ易(、T+Nt系形状旧形状記憶合金ては、N
i基本組成51at%の全方位形状記憶合金を除いて実
用的なものは得られ難いとされている。
従って、本発明の目的は、実用性のある、即ち二方位性
形状記憶効果を容易に発現させることのできる二方位性
TtNi系形状記憶合金の製造法を提供することにある
〔問題点を解決するための手段〕
全方位形状記憶効果の発現要因は時効析出物と界面歪及
び二段変態によるとされている。一方、Cu系形状記憶
合金は二方位性を発現し易い合金とされており、その要
因としてはマルテンサイトの2〜3段変態、界面異方性
等によると推定されている。
従って、二方位性の発現は、オーステナイト状態からマ
ルテンサイト状態への変態若しくは逆変態が単一過程で
は進行せず、二段以上の段階的変態過程を経て、尚且つ
その過程が可逆的に生ずるためと推論できる。
本発明者等は、上記のような要因を熱弾性型マルテンサ
イト変態をする材料内に誘導すれば二方位性が容易に発
現すると推論し、この推論に基づき種々検針した結果、
例えば粉末焼結法により製造した焼結空孔を持つ、Ni
基本組成が45〜55at%且つ酸素濃度が0.6重量
%以下である1iNi系合金を冷間で塑性加工し、加熱
焼鈍処理、再塑性加工、再焼鈍等の工程を少なくとも2
回以上繰り返すことによって製造した合金は格子欠陥や
残留歪等を適当に含み、マルテンサイト変態又は逆変態
を単一過程では生じ難く、段階的に生ずるようになるこ
とを知見し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、Ti粉末とNi粉末を主要原料とし、
必要に応じてAI 、 Sn、 Zr、 Mo、 V、
 Nb、 Ta、 Mn+ Cr、 Fe、Co+Cu
、Si及び−等の粉末若しくはそれ等の元素の一種以上
とNiとの合金粉末又は−都合金粉末を充分混合し、成
形し、真空若しくは不活性ガス雰囲気中で焼結した後、
冷間での塑性加工と熱処理を繰り返し行うことにより二
方位性TiNi系形状記憶合金を製造するものであり、
さらに詳しくは、■合金内に空孔等の欠陥を導入し、し
かる後塑性加工を行うことにより欠陥を分散内蔵させる
、■塑性加工後加熱処理を施す操作を繰り返すことによ
り、残留歪を分散内蔵させる及び ■酸素濃度及びNi基本組成を制御してTiNi (1
:1)基本権以外の異相を分散させる という操作(1)〜(3)を組合せ制御することを基本
とし、更に、 ■応力誘起マルテンサイト相を結晶粒内に導入し、且つ
必要に応じて (5)Al,Sn,Zr,Mo+V+Nb、Ta+Mn
+Cr+Fe、Co、Cu+Si及び−等を単独若しく
は組合せ添加 することにより、異相分散、粒成長抑止又は促進、結晶
異方性、粒界析出等の導入抑制、共晶反応等による固液
共存温度の低下等を図り、二方位性の発現、発現温度及
び発生力の制御を行うことを特徴とする二方位性形状記
憶合金の製造法を提供するものである。
本発明の二方位性形状記憶合金の製造法における上記操
作■は、合金内に空孔等の欠陥を導入するもので、この
導入方法としては、Ti粉末とNi粉末を主要原料とす
る混合粉を、成形した後、真空若しくは不活性ガス中で
焼結する粉末焼結法が通しており、これにより内部に焼
結空孔等の欠陥が導入されたTiNi系合金が得られる
。また、上記操作■においては、このようにして得られ
た欠陥の導入されたTi1t系合金を冷間で塑性加工を
行い、これによりその密度を上昇させ、材料強度上間鹿
のない範囲で欠陥を分散内蔵させる。
上記Ti粉末としては、水素化Ti粉末又は金属Ti粉
末が用いられ、また、上記Ni粉末としては、カルボニ
ルNi粉末、還元Ni粉末等が用いられ、二方位性が発
現するNi基本組成は45〜55at%である。
上記Ti粉末及びNi粉末等の原料粉末の粒度は、数ミ
クロンから数百ミクロンまでのかなり広範囲とすること
ができるが、より好ましくは20ミクロン以下とする。
また、上記操作■は、上記操作■における塑性加工及び
該塑性加工後の加熱処理を少なくとも2回以上繰り返し
行うものであり、これにより残留歪を上記TiNi系合
金内に分散内蔵させる。
また、上記操作■、即ち酸素濃度及びNi基本組成の制
御により、上記操作■によりTi1t (1: 1)基
本権以外の異相を分散させる。
本発明の二方位性形状記憶合金の製造法は、上記操作(
1)〜(3)を組合せ制御することを基本とするもので
、さらに、上記操作■、即ち塑性加工後加熱処理の繰り
返しにより、応力誘起マルテンサイト相を合金の結晶粒
内に導入し、二方位性TiNi系形状記憶合金を得る。
尚、上記Tj粉末とNi粉末の混合時に、AI+Sn+
Zr+ Mo、 V + Nb+ Ta + Mn +
 Cr、 Fe、 Co+ Cu + S i及びW等
の粉末若しくはそれ等の元素の一種以上とNiとの合金
粉末又は−都合金粉末をNi粉末の一部に代えて添加し
ても良い。また、Ni基本組成、焼結条件、加工条件、
加工後の加熱処理条件、加工と加工後の加熱処理の繰り
返し数、拘束時効条件等を適宜選択することによって二
方位性の発現温度、発現力の強弱等を制御することがで
きる。また、上記操作■における合金内への欠陥の導入
方法としては、通常の溶解Zta造ニチノール合金に中
性子線を照射して欠陥を適当に分散導入させる方法やイ
オンビーム圧入法により材料内に欠陥を導入する方法も
有効である。
上述の如くして得られた本発明に係る二方位性TiNi
系形状記憶合金は、実用性を有する二方位性を示すもの
である。
〔実施例〕
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説
明する。
実施例I Ni基本組成が48.0at%を目標組成とする、カル
ボニルNi粉末(粒度3〜7μm、O<0.15重量%
、C< 0.1 g量%)と水素化Ti粉末(平均粒径
3.5μs、O:0.62重量%)の混合粉を充分混合
し、成形した後、これを1175℃でアルゴンガス雰囲
気中で焼結し、密度5.40 g/ccの焼結体を得た
。この焼結体を、冷間圧延し、900℃で1時間加熱処
理する操作を2回繰り返し、厚さ0.36mm、巾14
.3mm、長さ8011I11の板材とした。
この板材を表面歪率E i−1,3%の拘束下で7゜0
℃で1時間形状記憶処理したリングのMs (マルテン
サイト変態開始温度)は43℃で、90℃と0℃との間
で顕著な二方位性を示した。加熱方向の発生力は101
00O、冷却方向の発生力は30gfであった。
実施例2 Ni基本組成が50.9at%を目標組成とする、カル
ボニルNi粉末(粒度3〜7μm、O<0.15重量%
、C< 0. I M量%)とスポンジTi粉末(10
0メツシユ、O: 0.2重量%)の混合粉を充分混合
し、成形した後、これを1100℃で真空焼結し、密度
6.20 g/ccの焼結体を得た。この焼結体を、冷
間圧延し、900℃で5時間加熱処理する操作を3回繰
り返し、厚さ0.5−■、中13.9o+m。
長さ80II11の板材とした。
この板材を表面歪率Ei=2.0%の拘束下で600℃
で1時間形状記憶処理したリングの1は30℃で、80
℃と4℃との間で顕著な二方位性を示した。加熱方向の
発生力は200 ogr、冷却方向の発生力は190g
fであった。
実施例3 Ni基本組成が51.3at%を目標組成とする、還元
Ni粉末(平均粒度15μm、0:0.3重量%、C:
0.05重量%)と水素化Ti粉末(平均粒径3゜5μ
m、01.62重量%)の混合粉を充分混合し、成形し
た後、これを1175℃で真空焼結し、密度5.77 
g/ccの焼結体を得、た。この焼結体を、冷間圧延し
、900℃で1時間加熱処理する操作を2回繰り返し、
厚さ0.48mn+、中13.5mm、長さ7qII1
1の板材とした。
この板材を表面歪率E i= 1.8%の拘束下で40
0℃で1時間形状記憶処理したリングのMsは25℃で
、98℃とItとの間で顕著な二方位性を示した。加熱
方向の発生力は20QOgf、冷却方向の発生力は80
gfであった。
比較例 高周波真空誘導溶解法で製造した、Ni基本組成が50
at%のTiNi系合金を均一化熱処理後、700〜8
00℃で熱間圧延して得た板材を、冷間圧延し、900
℃で1時間加熱処理する操作を3回繰り返し、厚さ0.
5vs、  中LLms、長さ80IllIlの板材と
した。
この板材を表面歪率E i= 1.8%の拘束下で60
0℃で1時間形状記憶処理したリングのMsは65℃で
あった。このリングは二方位性を全く示さなかった。
〔発明の効果〕
本発明の二方位性形状記憶合金の製造法によれば、Ti
Ni系形状記憶合金の二方位性の発現、発現温度及び発
生力の制御を容易に行うことができ、実用性のある二方
位性TiNi系形状記憶合金を容易に得ることができる

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 TiNi系形状記憶合金の製造法において、(1)合金
    内に空孔等の欠陥を導入し、しかる後塑性加工を行うこ
    とにより欠陥を分散内蔵させる、(2)塑性加工後加熱
    処理を施す操作を繰り返すことにより、残留歪を分散内
    蔵させる及び (3)酸素濃度及びNi基本組成を制御してTiNi(
    1:1)基本相以外の異相を分散させる という操作(1)〜(3)を組合せ制御することを基本
    とし、更に、 (4)応力誘起マルテンサイト相を結晶粒内に導入し、
    且つ必要に応じて (5)Al,Sn,Zr,Mo,V,Nb,Ta,Mn
    ,Cr,Fe,Co,Cu,Si及びW等を単独若しく
    は組合せ添加する ことにより二方位性の発現、発現温度及び発生力の制御
    を行うことを特徴とする二方位性形状記憶合金の製造法
JP1628585A 1985-01-30 1985-01-30 二方位性形状記憶合金の製造法 Pending JPS61177360A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01191757A (ja) * 1988-01-22 1989-08-01 Korea Advanced Inst Of Sci Technol Ni−Ti系形状記憶合金及びその製造方法
WO2002004688A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Bio-Smart, Ltd. Ti-Ni-Cu-Mo SHAPE MEMORY ALLOYS
CN102357622A (zh) * 2011-07-08 2012-02-22 宝鸡三线有色金属制造有限公司 钛镍铌记忆合金管和环制备工艺

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