WO2011152009A1 - 銅系合金及びそれを用いた構造材 - Google Patents

銅系合金及びそれを用いた構造材 Download PDF

Info

Publication number
WO2011152009A1
WO2011152009A1 PCT/JP2011/002966 JP2011002966W WO2011152009A1 WO 2011152009 A1 WO2011152009 A1 WO 2011152009A1 JP 2011002966 W JP2011002966 W JP 2011002966W WO 2011152009 A1 WO2011152009 A1 WO 2011152009A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
copper
shape memory
based alloy
mass
alloy
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/002966
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慶一 荒木
大森　俊洋
須藤　祐司
裕治 聲高
幸樹 五十子
貝沼　亮介
石田　清仁
知枝 草間
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.)
Japan Copper Development Association
Original Assignee
Japan Copper Development Association
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 Japan Copper Development Association filed Critical Japan Copper Development Association
Priority to JP2012518235A priority Critical patent/JP5837487B2/ja
Priority to EP20110789423 priority patent/EP2578707A4/en
Publication of WO2011152009A1 publication Critical patent/WO2011152009A1/ja
Priority to US13/691,673 priority patent/US20130087074A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/05—Alloys based on copper with manganese as the next major constituent
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance, i.e. of essentially one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] extent
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B1/00—Devices for securing together, or preventing relative movement between, constructional elements or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M13/00—Other supports for positioning apparatus or articles; Means for steadying hand-held apparatus or articles
    • F16M13/02—Other supports for positioning apparatus or articles; Means for steadying hand-held apparatus or articles for supporting on, or attaching to, an object, e.g. tree, gate, window-frame, cycle
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/41—Connecting devices specially adapted for embedding in concrete or masonry
    • E04B1/4157—Longitudinally-externally threaded elements extending from the concrete or masonry, e.g. anchoring bolt with embedded head
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2415—Brackets, gussets, joining plates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2463—Connections to foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B2001/2496—Shear bracing therefor

Definitions

  • Cu—Al—Mn type shape memory alloy by increasing the crystal grain size of the Cu—Al—Mn type shape memory alloy, it has good shape memory characteristics, and various structures, large machines, automobiles, aircraft, A structural material having a cross-sectional size applicable to a ship or the like is realized.
  • Cu-Al-Mn type shape memory alloy becomes ⁇ phase (bcc structure) at high temperature, but by selecting appropriate components, ⁇ phase (fcc structure) precipitates at low temperature, resulting in a ⁇ + ⁇ phase two-phase structure. can do.
  • ⁇ phase fcc structure
  • the composition For coarsening the crystal grains, it is considered important that the composition has a ⁇ phase at a high temperature and a ⁇ + ⁇ phase at a low temperature.
  • Ni, Co, Fe, Sn and Sb are effective elements for strengthening the base structure.
  • the preferred contents of Ni and Fe are 0.001 to 3% by mass, respectively.
  • Co also strengthens by precipitation due to the formation of CoAl, but when it is excessive, it reduces the toughness of the alloy.
  • a preferable content of Co is 0.001 to 2% by mass.
  • the preferred contents of Sn and Sb are each 0.001 to 1% by mass.
  • Ti combines with N and O, which are elements that impede alloy properties, to form oxides and nitrides. When added together with B, boride is formed and contributes to precipitation strengthening.
  • a preferable content of Ti is 0.001 to 2% by mass.
  • Cr is an effective element for maintaining wear resistance and corrosion resistance.
  • a preferable content of Cr is 0.001 to 2% by mass.
  • Si has the effect of improving the corrosion resistance.
  • a preferable content of Si is 0.001 to 2% by mass.
  • Mg removes N and O, which are elements that hinder the alloy properties, and fixes S, which is an inhibitory element, as a sulfide, and is effective in improving hot workability and toughness. It causes segregation and causes embrittlement.
  • a preferable content of Mg is 0.001 to 0.5% by mass.
  • P acts as a deoxidizer and has the effect of improving toughness.
  • a preferable content of P is 0.01 to 0.5% by mass.
  • Be has the effect of strengthening the base organization.
  • a preferable content of Be is 0.001 to 1% by mass.
  • Zn has the effect of increasing the martensitic transformation temperature.
  • a preferable content of Zn is 0.001 to 5% by mass.
  • B and C segregate at the grain boundaries and have the effect of strengthening the grain boundaries. The preferred contents of B and C are each 0.001 to 0.5% by mass.
  • S When S is added to the Cu—Al—Mn-based shape memory alloy, a small amount of sulfide such as MnS is formed inside the material, and excellent machinability is exhibited.
  • a preferable content of S is 0.001 to 0.3% by mass.
  • Ge has the effect of increasing the martensitic transformation temperature.
  • a preferable content of Ge is 0.001 to 1% by mass.
  • Bi is an element effective for improving the machinability.
  • a preferable content of Bi is 0.001 to 1% by mass.
  • Ag has the effect of improving cold workability.
  • a preferable content of Ag is 0.001 to 2% by mass.
  • Misch metal acts as a deoxidizer and has the effect of improving toughness.
  • the preferred content of misch metal is 0.001 to 5% by mass.
  • a Cu—Al—Mn type shape memory alloy composed of the above components is melted in a melting furnace such as a high frequency melting furnace and cast into a mold to produce an ingot.
  • the ingot is formed into a predetermined shape by hot forging, hot rolling (600 to 900 ° C.), cold rolling or wire drawing.
  • a Cu—Al—Mn shape memory alloy having a predetermined shape is heat-treated in a range of 400 to 950 ° C.
  • the heat treatment is carried out again at the ⁇ single phase region temperature after maintaining the ⁇ single phase region temperature to the ⁇ + ⁇ two phase region temperature or by precipitating the ⁇ phase during cooling.
  • This heat treatment is preferably performed once or twice or more.
  • the ⁇ single-phase region temperature is 700 to 950 ° C.
  • the ⁇ + ⁇ two-phase region temperature is 400 to 850 ° C.
  • the Cu—Al—Mn shape memory alloy heat-treated in the ⁇ single phase region is poured into water and rapidly cooled.
  • An aging treatment is performed on the water-cooled Cu—Al—Mn shape memory alloy at a temperature of 50 to 300 ° C. for 1 to 300 minutes.
  • the Cu-Al-Mn type shape memory alloy may change the martensitic transformation temperature when it is left at room temperature after water cooling from the ⁇ single phase temperature, but by performing the aging treatment of (5), The martensitic transformation temperature can be stabilized and stable shape memory characteristics can be expressed.
  • the present Cu-Al-Mn shape memory is applied only to a part of the main reinforcement such as a beam end where the bending moment increases. Alloys may be used. In that case, the reinforcing bar and the present Cu—Al—Mn shape memory alloy may be joined by a mechanical joint such as a long nut or a coupler. Further, in a prestressed concrete member, the present Cu—Al—Mn shape memory alloy may be used as a material for PC tendon.
  • the present Cu—Al—Mn shape memory alloy may be used as a reinforcing material disposed inside a masonry wall in which bricks, stones, concrete blocks, etc. are stacked.
  • inside the masonry wall means not only that the reinforcing material is placed along the joint, but also the case where the reinforcing material is placed perpendicular to the joint, or the reinforcing material is placed obliquely with respect to the joint. Including the case of doing.
  • FIG. 2 shows a column beam joint of a steel structure.
  • a splice plate 25 made of the present Cu-Al-Mn shape memory alloy includes a bracket 24 made of H-shaped steel protruding laterally from the steel column 23 and a steel beam 22 made of H-shaped steel. It is joined via.
  • the flanges of the steel beam 22 and the bracket 24 are sandwiched between the splice plates 25 and friction-joined with high-strength bolts 20 (joint bolts) penetrating them.
  • the high-strength bolt 20 may be formed of the present Cu—Al—Mn shape memory alloy.
  • Anchor bolt FIG. 3 shows the foundation of a steel structure, and a steel column 32 is erected on a concrete foundation 31.
  • the base plate 33 provided on the lower end surface of the steel column 32 and the concrete foundation 31 are joined by an anchor bolt 30 exposed from the concrete foundation 31, and the anchor bolt 30 is formed from the present Cu—Al—Mn shape memory alloy. Has been.
  • the cane FIG.4 (B) shows the cane 50 installed in the construction surface which consists of the same structure as the above.
  • the cane 50 is formed of the present Cu—Al—Mn shape memory alloy, and the cane 50 that supports the upper beam 43 has a corner portion composed of the upper beam 43 and the column 41, and a corner portion composed of the upper beam 43 and the column 42.
  • the cane 50 that supports the lower beam 44 is installed in a corner portion composed of the lower beam 44 and the column 41 and a corner portion composed of the lower beam 44 and the column 42.
  • Examples 1 to 9 all have a maximum crystal grain size of 8 mm or more and form a giant crystal grain structure.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 2 have a small amount of Al, the crystal grains were not sufficiently coarsened, and Comparative Example 3 had a small amount of Mn, and thus the crystal grains were not sufficiently coarsened.
  • Comparative Example 4, Comparative Example 5, and Comparative Example 6 had a large amount of Mn, Al, and Al, respectively, and the crystal grains were not sufficiently coarsened.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 3 have a small amount of Al and Mn, respectively, and the ⁇ phase is precipitated in a high temperature region to form two phases of ⁇ + ⁇ .
  • FIG. 5 shows a stereoscopic micrograph of Example 4, and FIG. 6 shows an optical micrograph of Comparative Example 5.
  • FIG. 5 shows the result of preparing the same three alloy samples and performing the above treatment, and has an extremely large crystal grain structure.
  • Comparative Example 5 with a large amount of Al has a crystal grain size of around 300 ⁇ m, which is within the range of the crystal grain size of a normal metal material.
  • the sample was wound around a round bar having a diameter of 20 mm, and the curvature radius R of the sample after unloading was measured.
  • the sample of the shape memory effect mode is a sample having a property of returning to its original shape when heated.
  • the shape recovery characteristics of the samples were evaluated by the shape recovery rate shown in the following formula.
  • a shape recovery rate of 80% to 100% was A, 50% to less than 80% was B, and less than 50% was C.
  • Shape recovery rate (%) (R ⁇ 10) / R ⁇ 100
  • Comparative Examples 1 to 6 had a lower shape recovery rate than Examples 1 to 9.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 3 had a low shape recovery rate due to the ⁇ phase being precipitated at a high temperature to form two phases of ⁇ + ⁇ .
  • the comparative example 5 and the comparative example 6 had low ductility, and the crack generate
  • Example 29 was obtained. An appearance photograph of Example 29 is shown in FIG. The triangular mark in the figure indicates the position of the crystal grain boundary. From the figure, it can be seen that there are a large number of crystal grains exceeding the diameter of the bar, and the size has reached a maximum of 150 mm. As described above, the Cu—Al—Mn shape memory alloy can obtain giant crystal grains by performing heat treatment even on a large diameter material.
  • Comparative Example 7 is a Cu—Al—Be-based shape memory alloy, and the values in the table are shown in Reference 1 (Graesser EJ, Cozzarelli FA. Shape memory alloys as new material for aseismic isolation, Journal of Engineering Mechanics, ASCE 1991; 117: 2590-2608.) And Reference 2 (Dolce M, Cardone D, Marnetto R. Implementation and testing of passive control devices on shape memory alloys, Earthquake Engineering and Structural Dynamics 2000; 29: 945-968.) .
  • Comparative Example 8 is a Ni—Ti shape memory alloy, and the values in the table are those of Reference 3 (Sepulveda A, Boroschek R, Herrera R, Moroni O, Sarrazin M, Steel beam-column connection using copper-based shape memory alloy). based on dampers, Journal of Constructional Steel Research 2008, 64: 429-435.)
  • FIG. 10 shows the equivalent attenuation rate h (i) calculated from the stress-strain curves of Examples 30 and 31.
  • i is the number of repetitions
  • ⁇ (i) is the amount of strain applied
  • ⁇ (i) is the stress at the time of strain ⁇ (i)
  • ⁇ W (i) is the dissipation calculated from the area in the loop of the stress-strain curve. Energy.
  • the equivalent attenuation rate h (i) is about 2%, but in Example 31, the equivalent attenuation rate h (i) depends on the applied strain amount, and increases from 2% to 7 as the strain amount increases. It has increased to%.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Ａｌ：７．８～８．８質量％、Ｍｎ：７．２～１４．３質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、最大結晶粒径が８ｍｍを超え、良好な形状記憶特性を有し、構造物等に適用可能な断面サイズを有する構造材を実現することが可能な銅系合金及びそれを用いた構造材を提供する。また、本銅系合金は、さらに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｐ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ａｇ及びミッシュメタルからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を合計で０．００１～５質量％含有してもよい。

Description

銅系合金及びそれを用いた構造材
本発明は、形状記憶特性を有する銅系合金及びそれを用いた構造材に関する。
近い将来発生すると予想されている関東南部地震などの直下型地震や南海、東南海、東海地震などの海溝型地震に対する対策が喫緊の課題となっている。なかでも構造物の安全性は重要な問題であり、構造物の耐震性のさらなる向上に加えて地震後における構造物の継続使用性が社会的に求められている。
そこで、例えば非特許文献１では、Ｎｉ－Ｔｉ形状記憶合金を土木建築構造物の応答制御に利用しようとする試みが幾つか紹介されている。形状記憶合金も通常の金属と同様、弾性域を超える変形によって発生する非線形歪は残留するが、形状記憶効果と呼ばれる特性を備えており、加熱することにより残留歪を除去することができる。また、形状記憶合金の場合、ある一定温度以上の温度域において、除荷するだけで残留歪がなくなる超弾性と呼ばれる特性も備えている。
なお、本明細書では、超弾性特性と形状記憶効果を総称して「形状記憶特性」と呼ぶ。
超弾性特性を有する形状記憶合金を用いた部材は、大地震に対して残留変形が生じないか、生じても非常に僅かであるため、大地震後における部材の取り替えや、加熱による残留変形解消の必要がないといった利点がある。しかし、Ｎｉ－Ｔｉ形状記憶合金は素材が高価なうえ、冷間加工性に乏しく切削が困難であるため、土木建築用構造材に適用しようとした場合、コストが極めて高くなるという問題がある。
そのため、近年、コスト的に有利な銅系形状記憶合金が注目されるようになってきている。例えば、特許文献１には、Ｍｎ：５～２０質量％、Ａｌ：３～１０質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる、加工性に優れたＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金にＳを添加することによって、高い切削加工性が付与された制振部材が開示されている。
特許第３３３５２２４号公報 特開２００９－５２０９７号公報 特許第３３００６８４号公報
ソン　ジー(Song　G)，マー　エン(Ma　N)，リー　エイチ－エン(Li　H-N)著「アプリケーションズ　オブ　シェイプ　メモリ　アロイズ　イン　シビル　ストラクチュアズ（Applications　of　shape　memory　alloys　in　civil　structures）」，エンジニアリング　ストラクチャーズ　（Engineering　Structures），２００６，Ｖｏｌ．２８，ｐｐ．１２６６－１２７４
Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の場合、材料（部材）サイズに対する結晶粒径が粗大になるほど、形状記憶特性が向上することが知られており、断面積の小さな材料（部材）においては、材料サイズに対して結晶粒径を粗大にすることが可能であると考えられている。通常の多結晶金属材料の結晶粒径は数μｍから数百μｍ程度であるが、例えば、特許文献３では、線径０．３６ｍｍ程度の線材や幅１０ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの板材において、１．５ｍｍ程度の結晶粒径を有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を実現している。
しかし、土木建築構造物では、比較的大きな断面サイズを有する構造材が使用されるため、特許文献３において実現された部材は断面サイズが小さすぎ、土木建築構造物に適用できないという問題がある。また、土木建築構造物で使用される比較的大きな断面サイズにおいて良好な形状記憶特性を得るには、より粗大な結晶粒が必要となるが、これまでの技術では、そのような粗大結晶粒は実現できていなかった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、良好な形状記憶特性を有し、構造物等に適用可能な断面サイズを有する構造材を実現することが可能な銅系合金及びそれを用いた構造材を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の結晶粒径を大きくすることにより、良好な形状記憶特性を有し、各種構造物や大型機械、自動車、航空機、船舶等に適用可能な断面サイズを有する構造材を実現する。
Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金は、高温でβ相（ｂｃｃ構造）となるが、適切な成分を選択することによって低温でα相（ｆｃｃ構造）が析出してβ＋α相の２相組織にすることができる。結晶粒の粗大化には、高温でβ相かつ低温でβ＋α相となるような組成であることが重要であると考えられる。なお、高温域においてα相が存在すると、結晶粒の成長がピン止めされ、結晶粒が微細になる。
本発明では、Ａｌ：７．８～８．８質量％、Ｍｎ：７．２～１４．３質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅系合金において、最大結晶粒径を８ｍｍ超とする。
また、本発明に係る銅系合金では、さらに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｐ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ａｇ及びミッシュメタルからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を合計で０．００１～５質量％含有していてもよい。
また、本発明は、構造物を構成する以下の構造材を含む。
（１）上記銅系合金からなる主筋を有するコンクリート部材。
（２）上記銅系合金からなるＰＣテンドンを有するプレストレストコンクリート部材。
（３）上記銅系合金から形成され、組積造壁の内部に配置される補強材。
（４）上記銅系合金から形成され、部材同士の接合に使用されるスプライスプレート。
（５）上記銅系合金から形成され、部材同士の接合に使用される接合ボルト。
（６）上記銅系合金から形成され、コンクリート基礎に埋設されるアンカーボルト。
（７）上記銅系合金から形成され、構造物の構面内に設置されるブレース。
（８）上記銅系合金から形成され、梁を支持する方杖。
本発明では、Ａｌ：７．８～８．８質量％、Ｍｎ：７．２～１４．３質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅系合金において、８ｍｍを超える最大結晶粒径とすることにより、良好な形状記憶特性を有し、構造物等に適用可能な断面サイズを有する構造材を実現することができる。
本発明の一実施の形態に係る銅系合金を用いたコンクリート部材の断面図である。 鉄骨構造物の柱梁接合部の模式図である。 鉄骨構造物の基礎部の模式図である。 （Ａ）本発明の一実施の形態に係る銅系合金を用いたブレースの模式図、（Ｂ）本発明の一実施の形態に係る銅系合金を用いた方杖の模式図である。 実施例４の実体顕微鏡写真である。 比較例５の光学顕微鏡写真である。 実施例２９の実体顕微鏡写真である。 実施例３０の応力－歪曲線のグラフである。 実施例３１の応力－歪曲線のグラフである。 実施例３０、３１の繰返し回数ごとの等価減衰率を示したグラフである。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る銅系合金は、Ａｌ：７．８～８．８質量％、Ｍｎ：７．２～１４．３質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、８ｍｍを超える最大結晶粒径を有している。
また、本実施の形態に係る銅系合金では、上記基本組成の元素以外に、さらにＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｐ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ａｇ及びミッシュメタルからなる群から選ばれた１種又は２種以上を合計で０．００１～５質量％含有させてもよい。
以下の説明では、上記成分からなる銅系合金を「Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金」と呼ぶことがある。
Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の最大結晶粒径が８ｍｍ以下の場合、除荷後における残留歪の回復が充分ではなく、良好な形状記憶特性が得られない。一方、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の最大結晶粒径が大きい程、良好な形状記憶特性が得られるが、製造上の問題から結晶粒径の最大値は現時点において１５０ｍｍ程度である。
［結晶粒径の測定方法］
結晶粒の微細な試料は光学顕微鏡、結晶粒の粗大な試料は実体顕微鏡を用いて当該試料を撮像し、得られた像の試料長手方向に線を引く。そして、各結晶粒を横切る線分の長さを測定し、その最大値を当該試料の最大結晶粒径とする。
［Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の組成］
Ａｌはβ相を安定化させる元素であり、低温におけるα相の析出を抑制する。そのため、Ａｌの含有量が高くなると、結晶粒が粗大化しにくくなる。そこで、本実施の形態では、Ａｌの含有量の上限を低く設定し、８．８質量％としている。一方、Ａｌ元素の含有量が７．８質量％未満では高温域においてβ単相を形成できない。Ａｌ元素のより好ましい含有量はＭｎ元素の含有量により変化するが、８．０～８．５質量％である。
Ｍｎ元素を含有することによりβ相が存在し得る組成範囲が低Ａｌ側へ広がり、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の冷間加工性が著しく向上する。Ｍｎ元素の含有量が７．２質量％未満では満足な冷間加工性が得られず、かつ高温域においてβ単相を形成することができない。またＭｎ元素の含有量が１４．３質量％を超えると、十分な形状記憶特性が得られない。好ましいＭｎの含有量は９．７～１２．７質量％であり、この範囲においてＭｎ量を調節することで、マルテンサイト変態温度を調整することができる。
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｓｎ及びＳｂは基地組織の強化に有効な元素である。Ｎｉ及びＦｅの好ましい含有量はそれぞれ０．００１～３質量％である。Ｃｏは、またＣｏＡｌの形成により析出強化するが、過剰になると合金の靭性を低下させる。Ｃｏの好ましい含有量は０．００１～２質量％である。Ｓｎ及びＳｂの好ましい含有量はそれぞれ０．００１～１質量％である。
Ｔｉは合金特性を阻害する元素であるＮ及びＯと結合して、酸化物及び窒化物を形成する。またＢと共に添加するとボライドを形成し、析出強化に寄与する。Ｔｉの好ましい含有量は０．００１～２質量％である。
Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＺｒは硬さを向上させて耐摩耗性を向上させる効果を有する。またこれらの元素は、ほとんど合金基地に固溶しないので、ｂｃｃ結晶として析出し、析出強化に有効である。Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＺｒの好ましい含有量は、それぞれ０．００１～１質量％である。
Ｃｒは耐摩耗性及び耐食性を維持するのに有効な元素である。Ｃｒの好ましい含有量は０．００１～２質量％である。
Ｓｉは耐食性を向上させる効果を有する。Ｓｉの好ましい含有量は０．００１～２質量％である。
Ｍｇは合金特性を阻害する元素であるＮ及びＯを除去すると共に、阻害元素であるＳを硫化物として固定し、熱間加工性や靭性の向上に効果があるが、多量の添加は粒界偏析を招き、脆化の原因となる。Ｍｇの好ましい含有量は０．００１～０．５質量％である。
Ｐは脱酸剤として作用し、靭性向上の効果を有する。Ｐの好ましい含有量は０．０１～０．５質量％である。
Ｂｅは基地組織を強化する効果を有する。Ｂｅの好ましい含有量は０．００１～１質量％である。
Ｚｎはマルテンサイト変態温度を上昇させる効果を有する。Ｚｎの好ましい含有量は０．００１～５質量％である。
Ｂ及びＣは粒界に偏析し、粒界を強化する効果を有する。Ｂ及びＣの好ましい含有量はそれぞれ０．００１～０．５質量％である。
Ｓは、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金にＳを添加することでＭｎＳ等の硫化物が材料内部に微量に形成され、優れた切削加工性が発現される。Ｓの好ましい含有量は０．００１～０．３質量％である。
Ｇｅはマルテンサイト変態温度を上昇させる効果を有する。Ｇｅの好ましい含有量は０．００１～１質量％である。
Ｂｉは切削加工性の向上に有効な元素である。Ｂｉの好ましい含有量は０．００１～１質量％である。
Ａｇは冷間加工性を向上させる効果を有する。Ａｇの好ましい含有量は０．００１～２質量％である。
ミッシュメタルは脱酸剤として作用し、靭性向上の効果を有する。ミッシュメタルの好ましい含有量は０．００１～５質量％である。
［Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の製造方法］
８ｍｍを超える最大結晶粒径を有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の製造方法の概略を以下に示す。
（１）上記成分からなるＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を高周波溶解炉などの溶解炉で溶解し、鋳型に鋳込んでインゴットを作製する。
（２）熱間鍛造や熱間圧延（６００～９００℃）と冷間圧延や伸線により上記インゴットを所定の形状に成形加工する。
（３）所定の形状とされたＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金に対して、４００～９５０℃の範囲で熱処理する。熱処理は、β単相域温度からβ＋αの２相域温度に保持したり、冷却中にα相を析出させたりした後に、再度、β単相域温度で熱処理を行う。この熱処理を一回又は二回以上行うことが好ましい。一般にβ単相域温度は７００～９５０℃であり、β＋αの２相域温度は４００～８５０℃である。
（４）β単相域で熱処理されたＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を水中に投入して急冷する。
（５）水冷されたＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金に対して、５０～３００℃の温度で１～３００分間、時効処理を行う。
Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金に（３）及び（４）の熱処理を行うことにより、結晶粒が粗大化し、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の超弾性特性及び形状記憶効果を向上させることができる。さらに、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金はβ単相域温度から水冷後、室温に放置しておくとマルテンサイト変態温度が変化することがあるが、（５）の時効処理を行うことでマルテンサイト変態温度を安定にすることができ、安定な形状記憶特性を発現させることができる。
［Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の構造材への適用例］
８ｍｍを超える最大結晶粒径を有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を適用することが可能な土木建築構造物用構造材について以下に幾つか例を示す。
（１）コンクリート部材
コンクリート部材の一例である梁１０の断面を図１に示す。梁１０は、矩形断面とされたコンクリート１１内に、上端筋１２及び下端筋１３と、上端筋１２及び下端筋１３に一定のピッチで巻き付けられたスターラップ１４とを有し、主筋である上端筋１２及び下端筋１３が本実施の形態に係るＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金から形成されている。
なお、主筋の全長に亘って本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を使用するのではなく、曲げモーメントが大きくなる梁端部など、主筋の一部のみに本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を使用してもよい。その場合、鉄筋と本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金とは、長ナットやカプラーなど機械式継手により接合すればよい。
また、プレストレストコンクリート部材において、ＰＣテンドンの材料として本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を使用してもよい。
あるいはまた、煉瓦や石、コンクリートブロックなどを積み上げた組積造壁の内部に配置される補強材として本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を使用してもよい。ここで、「組石造壁の内部」とは、目地に沿って補強材を配置するのみならず、目地に直交するように補強材を配置する場合や、目地に対して斜めに補強材を配置する場合も含むものである。
（２）スプライスプレート
図２は、鉄骨構造物の柱梁接合部を示したものである。本鉄骨構造物では、鉄骨柱２３から側方に突出するＨ形鋼からなるブラケット２４と、Ｈ形鋼からなる鉄骨梁２２とが、本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金からなるスプライスプレート２５を介して接合されている。鉄骨梁２２及びブラケット２４の各フランジをスプライスプレート２５で挟み、これらを貫通する高力ボルト２０（接合ボルト）で摩擦接合する。
なお、高力ボルト２０を本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金により形成してもよい。
（３）アンカーボルト
図３は、鉄骨構造物の基礎部を示したものであり、コンクリート基礎３１の上に鉄骨柱３２が立設されている。鉄骨柱３２の下端面に設けられたベースプレート３３とコンクリート基礎３１とは、コンクリート基礎３１から露出するアンカーボルト３０により接合されており、アンカーボルト３０は本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金から形成されている。
（４）ブレース
図４（Ａ）は、柱４１、４２と、柱４１、４２間に架設された上梁４３及び下梁４４によって画成された構面内に設置されたブレース４０を示したものである。一対のブレース４０は本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金から形成され、ブレース４０の一端が上梁４３の中央部に接合されると共に、他端部が下梁４４の端部に接合され、Ｋ型ブレースを構成している。
なお、本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を座屈拘束ブレースの芯材や、引張ブレースのターンバックルの一部として使用してもよい。
（５）方杖
図４（Ｂ）は、上記と同じ構成からなる構面に設置された方杖５０を示したものである。方杖５０は本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金から形成され、上梁４３を支持する方杖５０は上梁４３と柱４１からなるコーナー部、及び上梁４３と柱４２からなるコーナー部に、下梁４４を支持する方杖５０は、下梁４４と柱４１からなるコーナー部、及び下梁４４と柱４２からなるコーナー部にそれぞれ設置されている。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、コンクリート部材として梁について説明したが、柱や壁等にも本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金が適用できることは言うまでもない。また、上記実施の形態では、構面内に設置されるブレースをＫ型ブレースとしたが、Ｘ型ブレースなど他の配置方法でもよいことは言うまでもない。さらにまた、上記実施の形態では、本Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を土木建築構造物の構造材として利用した例について説明したが、その他の構造物や大型機械、自動車、航空機、船舶等の構造材としても利用することができる。
［試験１］
表１に示す成分を有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を高周波溶解炉で溶解し、鋳型に鋳込んでインゴットを作製した。次いで、インゴットを８００℃で２ｍｍの厚さまで熱間圧延した後、６００℃で１５分間の熱処理と冷間圧延により厚さ１ｍｍの板材とした。そして、板材から幅５ｍｍ、長さ２５～３０ｍｍの試料を切り出し、当該試料について９００℃で１時間、５００℃で５分間、９００℃で１時間の熱処理を行った後、水中へ投入して急冷し、さらに２００℃で１５分間の時効処理を行った。
実施例１～９は全て最大結晶粒径が８ｍｍ以上であり、巨大結晶粒組織を形成している。一方、比較例１、比較例２はＡｌ量が少ないため、結晶粒は十分に粗大化せず、比較例３はＭｎ量が少ないため、結晶粒が十分に粗大化していなかった。また、比較例４、比較例５、比較例６はそれぞれＭｎ量、Ａｌ量、Ａｌ量が多く、結晶粒の粗大化が十分でなかった。比較例の中で、特に比較例１、比較例３はそれぞれＡｌ量、Ｍｎ量が少ないことに起因して高温域においてα相が析出してβ＋αの２相となるため、結晶粒の成長が阻害されていた。
図５に実施例４の実体顕微鏡写真を、図６に比較例５の光学顕微鏡写真を示す。図５は同じ合金試料を３つ準備して上記の処理を行った結果を示したものであり、極めて巨大な結晶粒組織を有している。一方、Ａｌ量の多い比較例５は、結晶粒径が３００μｍ前後と、通常の金属材料の結晶粒径の範囲内にある。
次に、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金の形状回復特性（形状記憶特性）を調査するため、試料を直径２０ｍｍの丸棒に巻き付け、除荷後における試料の曲率半径Ｒを測定した。形状記憶効果モードの試料である実施例２、６の形状回復特性は除荷後に２００℃まで加熱を行ったときの曲率半径Ｒにより評価した。ここで、形状記憶効果モードの試料とは、加熱すると元の形状に戻る性質を有する試料のことである。試料の形状回復特性は次式に示す形状回復率で評価し、形状回復率が８０％以上１００％以下をＡ、５０％以上８０％未満をＢ、５０％未満をＣとした。
　　形状回復率（％）＝（Ｒ－１０）/Ｒ×１００
その結果、巨大結晶粒を有する実施例１～９の試料は非常に良好な形状記憶特性を示すことがわかった。一方、比較例１～６は実施例１～９に比べて形状回復率が低かった。特に比較例１及び比較例３は、高温においてα相が析出してβ＋αの２相になっていることに起因して形状回復率が低かった。また、比較例５及び比較例６は延性が低く、曲げ変形を与えることでクラックが発生した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［試験２］
表２に示す成分を有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金を準備し、熱処理後の組織観察と形状回復特性の評価を行った。なお、試料の製造方法は、実施例２７の溶体化処理温度を９５０℃とした以外は実施例１～９と同様とした。形状記憶効果モードの試料である実施例１７、２２、２６、２７の形状回復特性は除荷後に２００℃まで加熱を行ったときの曲率半径Ｒにより評価した。
添加元素を加えた実施例１０～２８のいずれのＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金においても結晶粒は十分に粗大化していた。また、超弾性特性あるいは形状記憶効果による形状回復率も良好であることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
［試験３］
Ａｌを８．１質量％、Ｍｎを１１．１質量％を含有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金について、高周波溶解と熱間鍛造によりφ２０ｍｍの棒材を形成した。そして、９００℃で１５分間、６００℃で３０分間のサイクルを２回行い、最後に９００℃で１５分間の熱処理を行った後、水冷し、さらに２００℃で１５分間の時効処理を行って実施例２９を得た。
実施例２９の外観写真を図７に示す。図中の三角印は結晶粒界の位置を示している。同図より、棒材の直径を超える結晶粒が多数存在しており、そのサイズは最大１５０ｍｍにも達していることがわかる。以上のように、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金は太径材においても熱処理を行うことにより巨大結晶粒を得ることができる。
［試験４］
Ａｌを８．１質量％、Ｍｎを１０．７質量％含有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金について、高周波溶解、熱間鍛造、及び冷間伸線によりφ４ｍｍとφ８ｍｍの棒材（全長１５０ｍｍ）を形成した。そして、９００℃で１５分間、６００℃で３０分間のサイクルを２回行い、最後に９００℃で１５分間の熱処理を行った後、水冷し、さらに２００℃で１５分間の時効処理を行って実施例３０、３１を得た。実施例３０、３１の結晶粒径の中間値は８ｍｍ超である。
一方、比較例７はＣｕ－Ａｌ－Ｂｅ系形状記憶合金であり、表中の値は文献１(Graesser　EJ,　Cozzarelli　FA.　Shape　memory　alloys　as　new　material　for　aseismic　isolation,　Journal　of　Engineering　Mechanics,　ASCE　1991;　117:　2590-2608.)及び文献２(Dolce　M,　Cardone　D,　Marnetto　R.　Implementation　and　testing　of　passive　control　devices　on　shape　memory　alloys,　Earthquake　Engineering　and　Structural　Dynamics　2000;　29:945-968.)に基づいている。また、比較例８はＮｉ－Ｔｉ形状記憶合金であり、表中の値は文献３(Sepulveda　A,　Boroschek　R,　Herrera　R,　Moroni　O,　Sarrazin　M,　Steel　beam-column　connection　using　copper-based　shape　memory　alloy　dampers,　Journal　of　Constructional　Steel　Research　2008,　64:429-435.)に基づいている。
実施例３０、３１及び比較例７、８について準静的繰返し引張試験を室内環境下で実施した。実施例３０の応力－歪曲線を図８に、実施例３１の応力－歪曲線を図９に示す。また、実施例３０、３１及び比較例７、８の材料定数を表３に示す。なお、表３における回復歪は与えた歪量から残留歪量を控除した値、降伏応力は０．２％オフセット耐力である。
実施例３０の回復歪は１２％、実施例３１の回復歪は９％、破断歪は実施例３０、３１とも１８％であった。実施例３０、３１の回復歪量は、比較例７に比べて非常に大きく、比較例８とほぼ同等であった。また、実施例３０、３１の破断歪は、比較例７のほぼ２倍、比較例８のほぼ半分であった。
また、実施例３０、３１の応力－歪曲線から算出した等価減衰率ｈ(i)を図１０に示す。等価減衰率はｈ(i)（％）＝ΔＷ(i)／２πσ(i)ε(i)で定義される。ここで、ｉは繰返し回数、ε(i)は与えた歪量、σ(i)は歪ε(i)の時の応力、ΔＷ(i)は応力－歪曲線のループ内面積から算出した散逸エネルギーである。
実施例３０では等価減衰率ｈ(i)は概ね２％前後であるが、実施例３１では等価減衰率ｈ(i)は与えた歪量に依存し、歪量の増加に伴い２％から７％へと増加している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
１０：梁（コンクリート部材）、１１：コンクリート、１２：上端筋、１３：下端筋、１４：スターラップ、２０：高力ボルト（接合ボルト）、２２：鉄骨梁、２３：鉄骨柱、２４：ブラケット、２５：スプライスプレート、３０：アンカーボルト、３１：コンクリート基礎、３２：鉄骨柱、３３：ベースプレート、４０：ブレース、４１、４２：柱、４３：上梁、４４：下梁、５０：方杖

Claims (10)

  1. 形状記憶特性を有し、構造材に用いられる銅系合金であって、
    Ａｌ：７．８～８．８質量％、Ｍｎ：７．２～１４．３質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、最大結晶粒径が８ｍｍを超えることを特徴とする銅系合金。
  2. 請求項１記載の銅系合金において、さらに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｐ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ａｇ及びミッシュメタルからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を合計で０．００１～５質量％含有することを特徴とする銅系合金。
  3. 請求項１又は２記載の銅系合金からなる主筋を有するコンクリート部材。
  4. 請求項１又は２記載の銅系合金からなるＰＣテンドンを有するプレストレストコンクリート部材。
  5. 請求項１又は２記載の銅系合金から形成され、組積造壁の内部に配置される補強材。
  6. 請求項１又は２記載の銅系合金から形成され、部材同士の接合に使用されるスプライスプレート。
  7. 請求項１又は２記載の銅系合金から形成され、部材同士の接合に使用される接合ボルト。
  8. 請求項１又は２記載の銅系合金から形成され、コンクリート基礎に埋設されるアンカーボルト。
  9. 請求項１又は２記載の銅系合金から形成され、構造物の構面内に設置されるブレース。
  10. 請求項１又は２記載の銅系合金から形成され、梁を支持する方杖。
PCT/JP2011/002966 2010-05-31 2011-05-27 銅系合金及びそれを用いた構造材 Ceased WO2011152009A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012518235A JP5837487B2 (ja) 2010-05-31 2011-05-27 銅系合金及びそれを用いた構造材
EP20110789423 EP2578707A4 (en) 2010-05-31 2011-05-27 ALLOY ON COPPER BASE AND STRUCTURAL MATERIAL THEREWITH
US13/691,673 US20130087074A1 (en) 2010-05-31 2012-11-30 Copper-based alloy and structural material comprising same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010124899 2010-05-31
JP2010-124899 2010-05-31

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/691,673 Continuation US20130087074A1 (en) 2010-05-31 2012-11-30 Copper-based alloy and structural material comprising same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011152009A1 true WO2011152009A1 (ja) 2011-12-08

Family

ID=45066402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/002966 Ceased WO2011152009A1 (ja) 2010-05-31 2011-05-27 銅系合金及びそれを用いた構造材

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130087074A1 (ja)
EP (1) EP2578707A4 (ja)
JP (1) JP5837487B2 (ja)
WO (1) WO2011152009A1 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014181642A1 (ja) 2013-05-10 2014-11-13 国立大学法人東北大学 安定した超弾性を示すＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系棒材及び板材、その製造方法、それを用いた制震部材、並びに制震部材を用いた制震構造体
JP2015054977A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 古河電気工業株式会社 破断伸びに優れたＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材及びそれを用いてなる制震部材
WO2015137283A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 古河電気工業株式会社 Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系合金材とその製造方法、及びそれを用いた棒材または板材
CN105821238A (zh) * 2016-05-31 2016-08-03 黄河科技学院 一种铜合金材料及其制备方法
JP2016153532A (ja) * 2016-03-30 2016-08-25 国立大学法人東北大学 安定した超弾性を示すＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ系棒材及び板材、それを用いた制震部材、並びに制震部材を用いた制震構造体
JP2017141491A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 国立大学法人東北大学 Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材及び用途
JP2020128687A (ja) * 2019-02-06 2020-08-27 株式会社フジタ 補強材
JP2021050396A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 国立大学法人東北大学 Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金
CN112639144A (zh) * 2018-09-03 2021-04-09 古河科技材料株式会社 铜系合金材料及其制造方法以及由铜系合金材料构成的构件或部件
JP2022520745A (ja) * 2019-06-13 2022-04-01 シャンドン ユニヴァーシティ 楔形スライディングブロックを使用した摩擦エネルギーを消費するセルフリセットダンパー及びその製造方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6363611B2 (ja) 2012-10-26 2018-07-25 スローン バルブ カンパニー 抗菌性を有する白色銅合金
JP5795030B2 (ja) * 2013-07-16 2015-10-14 株式会社古河テクノマテリアル 耐応力腐食性に優れるＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材料からなる展伸材
JP6764397B2 (ja) * 2015-02-24 2020-09-30 三協オイルレス工業株式会社 高温耐摩耗性アルミニウム青銅系材料
CN104911396B (zh) * 2015-05-12 2017-11-14 重庆市龙泉汽车配件有限公司 一种铜基形状记忆合金及其制备方法和用途
CN105171267B (zh) * 2015-07-21 2017-12-01 重庆永林机械设备有限公司 无铅焊料及其制备方法和应用
CN106191497B (zh) * 2016-08-16 2018-06-05 泉州市鸿运生态农业发展有限公司 一种铜基受电弓滑板复合材料的制备方法
JP7222244B2 (ja) * 2017-08-08 2023-02-15 三菱ケミカル株式会社 医薬錠剤、およびその製造方法
CN107893167A (zh) * 2017-11-14 2018-04-10 浙江力博实业股份有限公司 一种电真空器件用铜镍合金及其制备方法
CN108155154A (zh) * 2017-11-29 2018-06-12 苏州诺纳可电子科技有限公司 一种三极管
CN108172614A (zh) * 2017-11-29 2018-06-15 苏州诺纳可电子科技有限公司 一种电子三极管
US10840259B2 (en) 2018-08-13 2020-11-17 Sandisk Technologies Llc Three-dimensional memory device including liner free molybdenum word lines and methods of making the same
JP7103588B2 (ja) * 2019-01-31 2022-07-20 株式会社古河テクノマテリアル ねじ部を有するＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系形状記憶合金成形体及びその製造方法
CN113718130B (zh) * 2020-05-26 2023-03-31 沈阳铸造研究所有限公司 一种铸态高强度锰铝青铜合金及其制备方法
CN113215436A (zh) * 2021-04-14 2021-08-06 安徽绿能技术研究院有限公司 一种铜铝镍合金材料及其制备方法
CN115012547B (zh) * 2022-07-01 2023-06-27 郑州大学 一种基于sma螺栓的柔性约束型装配式防屈曲支撑结构
CN117626049A (zh) * 2024-01-09 2024-03-01 中铝科学技术研究院有限公司 铜锰合金材料及其制造方法
CN119876684B (zh) * 2024-12-30 2026-04-21 北京科技大学 一种高强高导自润滑弥散强化铜复合材料及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0762472A (ja) * 1993-08-27 1995-03-07 Kiyohito Ishida 高加工性銅系形状記憶合金とその製造方法
JP2000169920A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Kiyohito Ishida 形状記憶特性及び超弾性を有する銅系合金及びその製造方法
JP2001020026A (ja) * 1999-07-08 2001-01-23 Kiyohito Ishida 形状記憶特性及び超弾性を有する銅系合金、それからなる部材ならびにそれらの製造方法
JP2006257765A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Nippon Steel Corp 形状記憶合金を用いたブレース構造
JP2008138469A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Takenaka Komuten Co Ltd プレストレス導入用の自己収縮性横筋、この横筋を用いた外郭プレキャスト材、及びコンクリート構造物の製造方法
JP2009052097A (ja) 2007-08-28 2009-03-12 Keiichi Araki 制振部材

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0762472A (ja) * 1993-08-27 1995-03-07 Kiyohito Ishida 高加工性銅系形状記憶合金とその製造方法
JP3335224B2 (ja) 1993-08-27 2002-10-15 清仁 石田 高加工性銅系形状記憶合金の製造方法
JP2000169920A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Kiyohito Ishida 形状記憶特性及び超弾性を有する銅系合金及びその製造方法
JP2001020026A (ja) * 1999-07-08 2001-01-23 Kiyohito Ishida 形状記憶特性及び超弾性を有する銅系合金、それからなる部材ならびにそれらの製造方法
JP3300684B2 (ja) 1999-07-08 2002-07-08 清仁 石田 形状記憶特性及び超弾性を有する銅系合金、それからなる部材ならびにそれらの製造方法
JP2006257765A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Nippon Steel Corp 形状記憶合金を用いたブレース構造
JP2008138469A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Takenaka Komuten Co Ltd プレストレス導入用の自己収縮性横筋、この横筋を用いた外郭プレキャスト材、及びコンクリート構造物の製造方法
JP2009052097A (ja) 2007-08-28 2009-03-12 Keiichi Araki 制振部材

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DOLCE M; CARDONE D; MARNETTO R.: "Implementation and testing of passive control devices on shape memory alloys", EARTHQUAKE ENGINEERING AND STRUCTURAL DYNAMICS, vol. 29, 2000, pages 945 - 968
GRAESSER EJ; COZZARELLI FA.: "Shape memory alloys as new material for aseismic isolation", JOURNAL OF ENGINEERING MECHANICS, ASCE, vol. 117, 1991, pages 2590 - 2608
See also references of EP2578707A4
SEPULVEDA A; BOROSCHEK R; HERRERA R; MORONI 0; SARRAZIN M: "Steel beam-column connection using copper-based shape memory alloy dampers", JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH, vol. 64, 2008, pages 429 - 435
SONG G; MA N; LI H-N: "Applications of shape memory alloys in civil structures", ENGINEERING STRUCTURES, vol. 28, 2006, pages 1266 - 1274

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014181642A1 (ja) 2013-05-10 2014-11-13 国立大学法人東北大学 安定した超弾性を示すＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系棒材及び板材、その製造方法、それを用いた制震部材、並びに制震部材を用いた制震構造体
JP2015054977A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 古河電気工業株式会社 破断伸びに優れたＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材及びそれを用いてなる制震部材
US11118255B2 (en) 2014-03-14 2021-09-14 Furukawa Electric Co., Ltd. Cu-Al-Mn-based alloy material, method of producing the same, and rod material or sheet material using the same
WO2015137283A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 古河電気工業株式会社 Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系合金材とその製造方法、及びそれを用いた棒材または板材
JPWO2015137283A1 (ja) * 2014-03-14 2017-04-06 古河電気工業株式会社 Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材とその製造方法、及びそれを用いた棒材または板材
JP2017141491A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 国立大学法人東北大学 Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材及び用途
JP2016153532A (ja) * 2016-03-30 2016-08-25 国立大学法人東北大学 安定した超弾性を示すＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ系棒材及び板材、それを用いた制震部材、並びに制震部材を用いた制震構造体
CN105821238A (zh) * 2016-05-31 2016-08-03 黄河科技学院 一种铜合金材料及其制备方法
CN112639144B (zh) * 2018-09-03 2022-05-03 古河科技材料株式会社 铜系合金材料及其制造方法以及由铜系合金材料构成的构件或部件
CN112639144A (zh) * 2018-09-03 2021-04-09 古河科技材料株式会社 铜系合金材料及其制造方法以及由铜系合金材料构成的构件或部件
US11959161B2 (en) 2018-09-03 2024-04-16 Furukawa Techno Material Co., Ltd. Copper-based alloy material, production method therefor, and members or parts made of copper-based alloy material
JP2020128687A (ja) * 2019-02-06 2020-08-27 株式会社フジタ 補強材
JP7373419B2 (ja) 2019-02-06 2023-11-02 株式会社フジタ 補強材
JP2022520745A (ja) * 2019-06-13 2022-04-01 シャンドン ユニヴァーシティ 楔形スライディングブロックを使用した摩擦エネルギーを消費するセルフリセットダンパー及びその製造方法
JP7133722B2 (ja) 2019-06-13 2022-09-08 シャンドン ユニヴァーシティ 楔形スライディングブロックを使用した摩擦エネルギーを消費するセルフリセットダンパー及びその製造方法
JP2021050396A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 国立大学法人東北大学 Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金
JP7497007B2 (ja) 2019-09-25 2024-06-10 国立大学法人東北大学 Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ系合金

Also Published As

Publication number Publication date
JP5837487B2 (ja) 2015-12-24
JPWO2011152009A1 (ja) 2013-07-25
US20130087074A1 (en) 2013-04-11
EP2578707A1 (en) 2013-04-10
EP2578707A4 (en) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5837487B2 (ja) 銅系合金及びそれを用いた構造材
Jiang et al. Tensile deformation behavior and mechanical properties of a bulk cast Al0. 9CoFeNi2 eutectic high-entropy alloy
Janke et al. Applications of shape memory alloys in civil engineering structures—Overview, limits and new ideas
US11118255B2 (en) Cu-Al-Mn-based alloy material, method of producing the same, and rod material or sheet material using the same
US10364487B2 (en) High entropy alloy having TWIP/TRIP property and manufacturing method for the same
KR102237789B1 (ko) 내응력부식성이 우수한 Cu-Al-Mn계 합금재료로 이루어지는 전신재와 그 용도
CN101784687A (zh) 奥氏体系不锈钢
WO2014181642A1 (ja) 安定した超弾性を示すＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ系棒材及び板材、その製造方法、それを用いた制震部材、並びに制震部材を用いた制震構造体
WO1997003215A1 (en) Iron-based shape memory and vibration damping alloys containing nitrogen
KR20090132522A (ko) 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법
KR20130092612A (ko) 냉간에서의 코일 취급성이 우수한 고강도 α＋β형 티타늄 합금 열연판 및 그 제조 방법
US20210317557A1 (en) Copper-based alloy material, production method therefor, and members or parts made of copper-based alloy material
Fu et al. Enhancement of superelasticity in Fe-Ni-Co-based shape memory alloys by microstructure and texture control
KR20150117637A (ko) 제진합금
JP3467767B2 (ja) 脆性亀裂伝播停止特性に優れた鋼材およびその製造方法
JP6086090B2 (ja) 溶接熱影響部靭性に優れた非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法
JP3849244B2 (ja) 繰返し大変形下での延性き裂進展抵抗の優れた鋼材及びその製造方法
Mishra et al. A comparison of conventional and iron-based shape memory alloys and their potential in structural applications
JP6421907B1 (ja) 圧延ｈ形鋼及びその製造方法
JP6258644B2 (ja) 破断伸びに優れたＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ系合金材及びそれを用いてなる制震部材
JP2011214127A (ja) 制振・免震ダンパー装置
KR102460872B1 (ko) 저사이클 피로 특성이 우수한 Fe-Mn-Si계 합금 주조재
JP2020019995A (ja) 厚鋼板およびその製造方法ならびに溶接構造物
JP2000096166A (ja) 安定した変形抵抗を有するＺｎ−Ａｌ合金部材およびその製造方法
JP3987813B2 (ja) 常温降伏応力が４５５Ｎ／ｍｍ２超で８００℃高温特性に優れる耐火建築構造用高強度鋼およびその厚鋼板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11789423

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012518235

Country of ref document: JP

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2011789423

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011789423

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE