JP6810939B2 - Cu−Sn−Si系超弾性合金及びその製造方法 - Google Patents
Cu−Sn−Si系超弾性合金及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6810939B2 JP6810939B2 JP2018055326A JP2018055326A JP6810939B2 JP 6810939 B2 JP6810939 B2 JP 6810939B2 JP 2018055326 A JP2018055326 A JP 2018055326A JP 2018055326 A JP2018055326 A JP 2018055326A JP 6810939 B2 JP6810939 B2 JP 6810939B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- alloy
- alloys
- superelastic
- cooling
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Description
Sn:9.0〜15.0at%及びSi:0.1〜5.1at%を含有し、残部がCu及び不可避不純物である原料を溶解鋳造して、鋳造材を得る工程と、
前記鋳造材を均質化処理してβ相単相を形成させる工程と、
を含む、Cu−Sn−Si系超弾性合金の製造方法が提供される。
本発明のCu−Sn−Si系超弾性合金は、β相単相からなる。そして、このβ相単相は、Sn:9.0〜15.0at%及びSi:0.1〜5.1at%を含有し、残部がCu及び不可避不純物である。別の表現をすれば、この合金ないしβ相は、不可避不純物を除いた基本合金組成が原子数比でCu100−(x+y)SnxSiy(式中、9.0≦x≦15.0及び0.1≦y≦5.1である)である。このように安価な原料であるCu、Sn及びSiを所定の組成で合金化してβ相単相とすることにより、外力による変形に対して常温で高い形状回復性を示す、高強度の超弾性合金を提供することができる。
本発明のCu−Sn−Si系超弾性合金は、以下に説明するように、溶解鋳造工程及び均質化工程を順次行うことにより製造することができる。
まず、上述したCu−Sn−Si系超弾性合金の組成を与える原料を溶解鋳造して鋳造材を得る。すなわち、原料として、Sn:9.0〜15.0at%及びSi:0.1〜5.1at%を含有し、残部がCu及び不可避不純物である原料、別の表現をすれば、不可避不純物を除いた基本合金組成が原子数比でCu100−(x+y)SnxSiy(式中、9.0≦x≦15.0及び0.1≦y≦5.1である)である原料を調合して用いればよい。Cu、Sn及びSiを含む原料は、Cu、Sn、Siの少なくともいずれかの金属単体を含むものであってもよいし、これらのうちの2種以上の合金を含むものであってもよい。原料の配合比は所望の合金組成に合わせて調整すればよい。溶解方法は特に限定されないが、高周波溶解法が高効率な点から好ましい。また、溶解方法は、工業的利用が可能な方法で酸化抑制がなされるのが好ましい。例えば、鋳造工程は、鋳造材の酸化を抑制すべく、窒素、Ar、真空等の不活性雰囲気下で行うのが好ましい。
次に、鋳造材を均質化処理してβ相単相を形成させる。均質化処理は、鋳造材をβ相単相を形成可能な均質化温度で保持して均質化材を得ることにより行えばよい。均質化温度は、β相単相が安定的に析出する温度であれば特に限定されないが、典型的には650〜750℃であり、より典型的には680〜720℃である。加熱方法は特に限定されない。均質化時間は、好ましくは20分〜48時間であり、より好ましくは30分〜24時間である。均質化工程は、均質化材の酸化を抑制すべく、窒素、Ar、真空等の不活性雰囲気下で行うのが好ましい。
Cu−Sn−Si系合金を以下の手順により作製し、評価した。
統合型熱力学計算システム(Thermo−Calc)を使用して、図1に示されるCu−Sn−Si合金の3元系相平衡状態図を計算的に作成した。Thermo−Calcは、CALPHAD法に基づく計算により相平衡状態図を作成するソフトであり、データベース上の実験パラメータを最小限使用して正則溶体近似を行うことで、ギブスエネルギー、組成及び温度の関係を導き、相平衡状態図を描くものである。得られた相平衡状態図を参照し、Cu−Sn−Si試料の700℃(973K)での構成相がβ相単相となる、Cu−12.6Sn−2.1Siを目標組成とした。
純Cu、純Sn及びCu−Si母合金を目標組成となるように秤量し、大気用高周波溶解炉でArガスを噴射しながら溶解鋳造した。溶解鋳造においては、1000〜1300℃の温度で原料を溶解させた後、該原料を800℃から400℃までの間を50〜500℃/秒の冷却速度で冷却した。こうして得られた試料を石英管に真空封入し、マッフル炉を用いて700℃(973K)で30分間保持することで、均質化処理(凝固による試料の鋳造組織を除去して試料を均質化する処理)を行った後、試料を氷水で急冷(水冷)した。水冷の冷却速度は500℃/秒程度と推定された。
得られた合金試料に対して以下の評価を行った。
合金試料の構成相を同定するため、X線回折装置(株式会社リガク製、SmartLab)にて、管球:Cu、管電圧:40kV、管電流:50mA、測定範囲:10−90°、サンプリング幅:0.01°、測定速度:40°/分、入射スリット角度:1/3°、受光スリット1:20.0mm、及び受光スリット2:20.1mmの測定条件で試料をXRD解析して、図9及び10に示されるXRDプロファイルを得た。得られたXRDプロファイルにおいて、2θ=42°、61°及び77°の位置にβ相に由来する計3つのピークが検出される一方、上記3つのピーク以外のピーク(例えばα相、δ相、ε相等の異相に由来するピーク)は検出されなかった。このことから、本例の合金試料は表1に記されるとおりβ相単相であると同定された。
合金試料の常温での形状回復性(超弾性)を評価するため、3点曲げ試験を常温で行った。まず、合金試料から、長さ30mm×幅5mm×厚さ0.3mmの試験片を切り出した。試験機(株式会社島津製作所製、AG−I)内に設置された2つの支点(支点間距離20mm)上に試験片を載置した。試験片の中央(すなわち支点間の中心)に圧子を当てて負荷速度0.6mm/分で下向きに変位を与え、途中で上向きに方向を変更した。この間、応力−歪み曲線を連続的に記録して、図2に示される応力−歪み曲線を得た。得られた結果を、以下の基準で格付け評価したところ、表1に記されるとおり評価Aと判定された。
‐評価A:優れた形状回復を示し、残留歪みが1.0%未満であるもの
‐評価B:形状回復が劣り、残留歪みが1.0%以上であるもの
‐評価C:試験途中に試料が破断したもの
均質化処理後、水冷の代わりに、シリコンオイルでの油冷を行ったこと以外、例1と同様にして試料の作製及び評価を行った。油冷の冷却速度は2℃/秒と推定された。結果は表1、図3及び10に示されるとおりであった。
目標組成をCu−9.8Sn−4.5Siとしたこと以外、例1(水冷)と同様にして試料の作製及び評価を行った。結果は表1、図4及び9に示されるとおりであった。
目標組成をCu−9.8Sn−4.5Siとしたこと以外、例2(油冷)と同様にして試料の作製及び評価を行った。結果は表1及び図5に示されるとおりであった。
目標組成をCu−8.8Sn−5.7Siとしたこと以外、例1(水冷)と同様にして試料の作製及び評価を行った。結果は表1、図6及び9に示されるとおりであった。
目標組成をCu−8.8Sn−5.7Siとしたこと以外、例2(油冷)と同様にして試料の作製及び評価を行った。結果は表1及び図7に示されるとおりであった。
目標組成をCu−14.3Snとしたこと以外、例1(水冷)と同様にして試料の作製及び評価を行った。結果は表1及び図8に示されるとおりであった。
Claims (5)
- Sn:12.1〜13.1at%及びSi:1.6〜2.6at%を含有し、残部がCu及び不可避不純物である、β相単相からなる、Cu−Sn−Si系超弾性合金。
- Sn含有量が12.6at%であり、かつ、Si含有量が2.1at%である、請求項1に記載のCu−Sn−Si系超弾性合金。
- 請求項1又は2に記載のCu−Sn−Si系超弾性合金の製造方法であって、
Sn:12.1〜13.1at%及びSi:1.6〜2.6at%を含有し、残部がCu及び不可避不純物である原料を溶解鋳造して、鋳造材を得る工程と、
前記鋳造材を均質化処理してβ相単相を形成させる工程と、
を含み、前記均質化処理が、前記鋳造材を650〜750℃の温度に保持した後、該鋳造材を水冷により急冷することを含む、Cu−Sn−Si系超弾性合金の製造方法。 - 前記溶解鋳造が、800〜1300℃の温度で前記原料を溶解させた後、該原料を800℃から400℃までの間を50〜500℃/秒の冷却速度で冷却することを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記急冷が氷水を用いて行われる、請求項3又は4に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018055326A JP6810939B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Cu−Sn−Si系超弾性合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018055326A JP6810939B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Cu−Sn−Si系超弾性合金及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019167573A JP2019167573A (ja) | 2019-10-03 |
JP6810939B2 true JP6810939B2 (ja) | 2021-01-13 |
Family
ID=68108110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018055326A Active JP6810939B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Cu−Sn−Si系超弾性合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6810939B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10308779B8 (de) * | 2003-02-28 | 2012-07-05 | Wieland-Werke Ag | Bleifreie Kupferlegierung und deren Verwendung |
CA2881801C (en) * | 2012-08-27 | 2017-07-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Negative electrode active material |
EP3063308A4 (en) * | 2013-11-01 | 2018-04-04 | Kinalco, Inc. | Shape memory alloy conductor resists plastic deformation |
CN106030867B (zh) * | 2014-02-25 | 2019-05-21 | 新日铁住金株式会社 | 负极活性物质材料、负极和电池 |
JP6832547B2 (ja) * | 2016-03-25 | 2021-02-24 | 日本碍子株式会社 | 銅合金及びその製造方法 |
-
2018
- 2018-03-22 JP JP2018055326A patent/JP6810939B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019167573A (ja) | 2019-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7008490B2 (en) | Method of improving bulk-solidifying amorphous alloy compositions and cast articles made of the same | |
Zhang et al. | Formation and mechanical properties of Ni-based Ni–Nb–Ti–Hf bulk glassy alloys | |
US10954586B2 (en) | Copper alloy and method for producing same | |
JP6497686B2 (ja) | 超弾性効果及び/又は形状記憶効果を発現するマグネシウム合金 | |
JPH0762472A (ja) | 高加工性銅系形状記憶合金とその製造方法 | |
JP2009114513A (ja) | TiAl基合金 | |
JP5010841B2 (ja) | Ni3Si−Ni3Ti−Ni3Nb系複相金属間化合物,その製造方法,高温構造材料 | |
JP5911072B2 (ja) | 高温形状記憶合金及びその製造方法 | |
JP6810939B2 (ja) | Cu−Sn−Si系超弾性合金及びその製造方法 | |
Kang et al. | Microstructures and shape memory characteristics of a Ti–20Ni–30Cu (at.%) alloy strip fabricated by the melt overflow process | |
KR101715149B1 (ko) | Ta가 첨가된 Ni3(Si,Ti)계 금속간 화합물 | |
GUO et al. | Full shape memory effect of Cu-13.5 Al-4Ni-6Fe shape memory martensite single crystal | |
WO2023021418A1 (en) | Very high strength copper-titanium alloy with improved formability in the solution annealed temper | |
JP2022045612A (ja) | チタン合金、その製造方法およびそれを用いたエンジン部品 | |
JP6172653B2 (ja) | 高温延性に優れたニッケル系合金、鋳造材、熱間塑性加工材および熱間塑性加工材の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200422 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200702 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200804 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201204 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6810939 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |