JPS6130643A - 加工性の良好な硬質形状記憶合金 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ系の形状記憶合金に関し、詳
細には上記形状記憶合金における合金組成の改良によっ
て加工性の向上を図ったものである。

［従来の技術］ 形状記憶合金の分野では、新しい合金の開発と新用途の
開拓が課題となっている。又これらの課題は相互に刺激
し合う関係にあり、新合金に応じて新用途が、又新用途
に対応し得る新合金が夫々模索されている様である。こ
うして開発されてきた形状記憶合金のうちＴｉ−Ｎｉ系
合金に匹敵するものとして注目されているものは、Ａｕ
−Ｃｄ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系等
がある。これらの中でも後二者のＣｕ系合金は低コスト
であることに鑑みて広く期待されているが、上記２つの
Ｃｕ系合金を比較してみると、形状記憶性能及び熱的安
定性（耐熱性）の両面においてＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ系の方
が勝っており、特に期待が大きい。しかしＣｕ−Ａｌ−
Ｎｉ系合金は冷間加工性が低いという欠点がある為、用
途開発の気運を阻害している面もある。この様な状況を
憂慮していた本発明者等は、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金に
Ｔｉを配合することによって結晶粒の微細化を進めてい
けば加工性が改善されることを見出し、特開昭５８−１
８７７３７号として開示している。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記開示発明における加工性の改善効果は、Ｔｉの配合
による結晶の微細化が要因となるものであり、実用面に
おいてもそれなりの有用性を発揮しているが、金属組織
面から見た場合、改善の余地は相当残されていると考え
られる。即ち上記Ｃｕ系合金における加工のしにくさは
、Ｃｕ−Ａｌ系合金におけるβ相自体の特性に由来する
ということの他に、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金におけるＡ
ｔ含有量が過共析側に存在することが原因となって金属
間化合物のγ２相が第２相として析出し易いということ
にも由来すると考えられている。

この様な考察を踏まえてみると、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合
金の加工性を向」ニさせようとすれば、金属間化合物の
γ２相が析出するのをできる限り抑制すること、並びに
結晶粒径をできるだけ微細化することの２点を達成し、
硬さを押えることが重要であるとの指針を得た０本発明
はこの様な指針に基づいてなされたものであり、合金組
成の改善によってこれらの指針を実現しようと考えた。

［問題点を解決する為の手段］ Ａ　　ｌ　　：　　１１．５〜１３．５％Ｎｉ：２〜６
％ Ｍｎ：１〜５％ Ｔ　ｉ　　：　０．１　〜５％ Ｃｕ及び不可避不純物：残部 であり、これによって加工性の良好な硬質形状記憶合金
を提供することができた。

［作用］ 従来のＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金のＡｔ含有量は前述の如
く過共析側［共析点は１２％弱程度（舟久保煕康編：形
状記憶合金、産業図書出版）であるが１例えば前記特開
昭５８−１１３７７３７号では１３〜１４．５％と規定
］になっている。従ってγ２相の析出を抑制するという
主旨に沿すせようとすればＡｔ含有量の低減が第１義的
な手段になると思われる。しかるにＡｔ含有量を低減さ
せるとそれにつれてマルテンサイト変態温度は高くなる
という傾向があり、形状記憶合金の作動温度が高くなる
ということを意味しＡＩ含有琶の低減については自ずか
ら限界がある。そこで何らかの添加元素によってγ２相
の析出を抑制し、しかも願わくばマルテンサイト変態温
度（Ｍｓ点）を低下させることができないかと考え、種
々研究の結果到達したのがＭｎであった。

以下本発明における合金元素の成分範囲限定根拠を説明
する。

Ａ　ｌ　：　１１．５〜１３．５％ γ２相の析出を抑制するという意味では少ない方が良い
。もっともＡｌ量の低減はＭｓ点の上昇を招きＡｌ量の
低減は不可能かとも思われたが、Ｍｎの添加によってＭ
ｓ点は低下する傾向を示しＡｌ量の低減によるマイナス
効果はＭｎの添加によって相殺できる。一方Ｍｎによる
Ｍｓ点の低下作用はＭ　ｎ　１％当たり４５℃であり、
且つＭｎの添加上限が後述の如く５％であることを考慮
し、形状記憶合金の実用的使用温度範囲が高くなり過ぎ
ない条件としてＡ　ｌ　：　１１．５〜１３．５％を定
めた。

即ちＡＩが１１．５％未満ではＭｎを添加してもＭｓ点
は３００℃と高くなり、他方ＡＩが１３．５％を超える
とγ２相の析出が多くなって加工性改善という所期の狙
いが達成されなくなる。

Ｍｎ：１〜５％ Ｍｎは前述の如くγ２相の析出を抑制すると共にＭｓ点
を低下させるが１％未満ではこの効果が十分には発揮さ
れない、即ちＭｎはＡｌ量の低減についての限界を緩和
し、１つ積極的に加工性向上効果及びＭｓ点低下効果を
発揮するものであるから、この効果という面では上限は
存在しない。

しかし５％を超えると加工性が□劣化する。特に室温で
の加工性が悪く、加工硬化が激しいので上限を５％とし
た。

Ｎｉ：２〜６％ 組織安定化の為には２％以上の配合が必要である。しか
し過剰配合はマルテンサイト相の硬化を招き、加工性を
劣化させる原因となる。従って６％を−１−＠とした。

Ｔｉ：０．１〜５％ Ｔｉは結晶粒の微細化に有用な元素である。即ちＴｉの
添加によって生成する粒状析出物Ｘ相［Ｔ　ｉ　Ｎ　ｉ
化合物若しくは（Ｃｕ、Ｎ１）Ｔｉ化合物］によって微
細化効果が現われるが、０．１％未満ではこの効果が発
揮されない、しかし５％を超えるとＭｓ点における可逆
的変態を著しく困難にするという問題があるので５％を
上限と定めた。

本発明の合金は残部がＣｕ及び不可避不純物であり、こ
の様な不純物としてはＦｅ　、Ｐｂなどが例示される。

［実施例］ 実施例１ ９８．８％純度の電気Ｃｕ　、　ｆｌ！３．ｌ１９％純
度（７）ＡＩ。

電解Ｎｉ、電解Ｍｎを用いて第１表に示す組成の合金を
作った（高周波真空溶解炉で溶製）、黒鉛製鋳型を用い
て鋳造し、１５ｍｍφの丸棒を得た。

（以下余白） 第　　　１　　　表 インゴットの一部を横方向に切断し、研摩して鋳造マク
ロ組織を調査したところ、Ｎｏ、１−１４の本発明合金
及びＴＩを含むＮｏ、２１．２２の比較合金はいずれも
微細な等軸晶組織を示していた。しかしＴｉを含まない
Ｎｏ、１５〜２０の比較合金では粗大に成長した粒状晶
組織が認められ、Ｔｉの有効性が確認された。

実施例２ 実施例１で得た丸棒合金から試験片を切取り。

マツフル炉に入れて９００℃に加熱し、鋳造及び圧延を
行なって３■、１の板を得庭。そして更に８００℃Ｘｔ
Ｏ分間の保持を行なった後、放冷（大気中）したもの及
び０℃の水中へ急冷したものに分け、ビッカース硬度計
で硬さを測定した。

結果は第２表に示す通りである。

（以下余白） 第　　　２　　　表 第２表に見られる如く本発明合金は硬度が低下しており
、ＡＩの低減もさることながら特にＭｎ話加による効果
が顕著に認められ、低硬度化による加工性の向上効果が
発揮される。比較合金ではかなりの高硬度化が認められ
、特にＮｉ添加量の多いＮｏ、１７及び２０では高硬度
化が著しい。

実施例３ 実施例２で得た水中急冷試験片から、３０■■１ＸＩＯ
＋ｍ”Ｘ２．５ｍｍ’の短冊状試験片を作り、冷間加工
性を調べた。即ちこの試験片を冷間圧延機に供し、ｌパ
ス約０．８％の加工率で冷間加■を繰返して割れが発生
するまでの限界圧下車を調べた。

（以下余白） 第　　　３　　　表 第３表に見られる如く比較合金ではわずかな川下率で割
れてしまうが、本発明合金では割れ発生限界圧下率が顕
著に大きくなっている。

［発明の効果］ 本発明は上記の様な合金組成としたので、ＭＳ点が高く
なるのを防止しつつγ２相の析出を抑制し、それによっ
て硬度の低下が図られた。従って形状記憶の作動温度範
囲を実用的に不都合のない温度望城に維持しながら加工
性の向上を達成することに成功した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ：１１．５〜１３．５重量％（以下単に％）Ｎｉ：
   ２〜６％ Ｍｎ：１〜５％ Ｔｉ：０．１〜５％ Ｃｕ及び不可避不純物：残部 よりなるものであることを特徴とする加工性の良好な硬
   質形状記憶合金。