JPH03257141A - Fe―Ni―Co―Al―C合金 - Google Patents
Fe―Ni―Co―Al―C合金Info
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- JPH03257141A JPH03257141A JP5370990A JP5370990A JPH03257141A JP H03257141 A JPH03257141 A JP H03257141A JP 5370990 A JP5370990 A JP 5370990A JP 5370990 A JP5370990 A JP 5370990A JP H03257141 A JPH03257141 A JP H03257141A
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Landscapes
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- Materials For Medical Uses (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。
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)
この発明は、Fe−N 1−Co−Al−C合金に関す
るものである。さらに詳しくは、この発明は、加工性、
耐食性および強度の良好な超弾性・形状記憶合金に関す
るものである。
るものである。さらに詳しくは、この発明は、加工性、
耐食性および強度の良好な超弾性・形状記憶合金に関す
るものである。
(従来の技術とその課It)
近年、機能性金属材料の一つとして形状記憶合金が注目
されている。一般の合金は一度加工されると加熱しても
もとの形に戻らないのに対し、この形状記憶合金は一度
加工された場合でも加熱すると元の形に戻るという、非
常に特徴的で興味深い特性を持っている。このような特
徴のある形状記憶合金はパイプの継手をはじめ、エネル
ギー変換材、各種アクチュエータあるいはセンサ、防振
及び防音材料として、さらには医療分野でも広くその利
用が検討されてきており、すでに実用化も進められてき
ている。また、合金に通常の弾性歪み以上の歪みを加え
ても、除荷すると元の形に戻る、いわゆる超弾性現象に
ついても、このような形状記憶効果と本質的には同じ現
象であると考えられており、両者の違いは、形状の回復
が応力除荷後直ちに起こるか、加熱によって起こるかで
あり、形状記憶合金のほとんどはまた超弾性を示すこと
が知られてもいる。
されている。一般の合金は一度加工されると加熱しても
もとの形に戻らないのに対し、この形状記憶合金は一度
加工された場合でも加熱すると元の形に戻るという、非
常に特徴的で興味深い特性を持っている。このような特
徴のある形状記憶合金はパイプの継手をはじめ、エネル
ギー変換材、各種アクチュエータあるいはセンサ、防振
及び防音材料として、さらには医療分野でも広くその利
用が検討されてきており、すでに実用化も進められてき
ている。また、合金に通常の弾性歪み以上の歪みを加え
ても、除荷すると元の形に戻る、いわゆる超弾性現象に
ついても、このような形状記憶効果と本質的には同じ現
象であると考えられており、両者の違いは、形状の回復
が応力除荷後直ちに起こるか、加熱によって起こるかで
あり、形状記憶合金のほとんどはまた超弾性を示すこと
が知られてもいる。
これまでにも、形状記憶合金として、NiT1金属をは
じめ、Cu系あるいはFe系合金など各種のものが知ら
れているが、実用化されているものはNi−Ti合金と
Cu−Zn−A1合金だけである。しかしながら、この
Ni−Ti合金の場合には、形状記憶合金としての性能
は優れているものの、その製造、特に溶解時に特殊な技
術を必要とし、製造コストは極めて高価であって、しか
も切削性が悪いという欠点がある。また、Cu系合金の
場合には比較的安価ではあるが加工性が悪く、材質的に
は延性に乏しくて粒界破壊がおこりやすく、また、耐食
性が悪いなどの欠点がある。
じめ、Cu系あるいはFe系合金など各種のものが知ら
れているが、実用化されているものはNi−Ti合金と
Cu−Zn−A1合金だけである。しかしながら、この
Ni−Ti合金の場合には、形状記憶合金としての性能
は優れているものの、その製造、特に溶解時に特殊な技
術を必要とし、製造コストは極めて高価であって、しか
も切削性が悪いという欠点がある。また、Cu系合金の
場合には比較的安価ではあるが加工性が悪く、材質的に
は延性に乏しくて粒界破壊がおこりやすく、また、耐食
性が悪いなどの欠点がある。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の合金の欠点を解消し、比較的安価に、しか
も容易に製造可能であって、強度、加工性、耐食性、形
状記憶特性にも優れた、形状記憶および超弾性効果を示
す新しい組成の合金を提供することを目的としている。
あり、従来の合金の欠点を解消し、比較的安価に、しか
も容易に製造可能であって、強度、加工性、耐食性、形
状記憶特性にも優れた、形状記憶および超弾性効果を示
す新しい組成の合金を提供することを目的としている。
(課題を解決するための手段)
この発明は、上記の課題を解決するものとして、重量百
分率で、 Ni:27〜30% Co:10〜13% Al:3〜5% C:0.4〜0.8% を含有し、残部がFeと、許容される微量元素とからな
る合金を、溶体化処理および時効処理してなることを特
徴とする超弾性・形状記憶Fe−Ni−Co−Al −
C合金を提供する。
分率で、 Ni:27〜30% Co:10〜13% Al:3〜5% C:0.4〜0.8% を含有し、残部がFeと、許容される微量元素とからな
る合金を、溶体化処理および時効処理してなることを特
徴とする超弾性・形状記憶Fe−Ni−Co−Al −
C合金を提供する。
この合金は、次の通りの知見に基づいてなされたもので
ある。すなわち、まず、 超弾性効果や、形状記憶効果が発現するためには、(1
)冷却または応力付加によって生成するマルテンサイト
の形態が薄い板状であること、(2)母相が充分強く、
試料の変形時に母相が塑性変形しない、の二つの条件が
必要であることから、発明者は、Fe−Ni合金にC(
炭素)を添加することを考えた。従来、形状記憶合金に
このCを添加することは禁忌とみなされていたが、C添
加により母相が強化できること、また、生成するマルテ
ンサイトの軸比が著しく上昇するため薄い板状になりや
すいことから上記の(1)および(2)の条件を容易に
満たせると考え、具体的にその作用を検討し、0.4重
量部%から最高0.8重量%までCを添加することが極
めて有効であることを見出した。また、マルテンサイト
変態がおこる温度(Ms点)が室温から液体窒素温度ま
での間の適当な温度になるように、C量に応じてNi量
についても検討し、その添加量を27〜30重量%とす
べきことを見出しな。同様にCoとAlを添加すると、
適当な温度で時効したときにべロヴスカイト型の析出物
が生成し、マルテンサイトの軸比もさらに大きくなると
ともに母相も強化されることを見い出した。このような
知見に基づいて、鉄系形状記憶合金として、種々の組成
のFe−N 1−Co−Al−C合金を作製し、様々な
時効条件のもとてマルテンサイト変態挙動、母相の硬度
やマルテンサイトの軸比などを詳しく検討した。その結
果、C量は0.4重量%以下だと(1)および(2)の
条件に及ぼす効果は少なく、008重量%以上だともろ
くなること、Ni量は上記の通り27〜30重量%とす
べきこと、C05A、Ilは各々10重量%、3重量%
以下だと効果はなく、各々131!it%、5重量%以
上だともろくなることを見出し、合金元素の組成が、N
i27〜30重量%、0010〜13重量%、Al3〜
5重量%、C094〜0.8重量%および残部のFeか
らなるこの発明の合金を完成した。
ある。すなわち、まず、 超弾性効果や、形状記憶効果が発現するためには、(1
)冷却または応力付加によって生成するマルテンサイト
の形態が薄い板状であること、(2)母相が充分強く、
試料の変形時に母相が塑性変形しない、の二つの条件が
必要であることから、発明者は、Fe−Ni合金にC(
炭素)を添加することを考えた。従来、形状記憶合金に
このCを添加することは禁忌とみなされていたが、C添
加により母相が強化できること、また、生成するマルテ
ンサイトの軸比が著しく上昇するため薄い板状になりや
すいことから上記の(1)および(2)の条件を容易に
満たせると考え、具体的にその作用を検討し、0.4重
量部%から最高0.8重量%までCを添加することが極
めて有効であることを見出した。また、マルテンサイト
変態がおこる温度(Ms点)が室温から液体窒素温度ま
での間の適当な温度になるように、C量に応じてNi量
についても検討し、その添加量を27〜30重量%とす
べきことを見出しな。同様にCoとAlを添加すると、
適当な温度で時効したときにべロヴスカイト型の析出物
が生成し、マルテンサイトの軸比もさらに大きくなると
ともに母相も強化されることを見い出した。このような
知見に基づいて、鉄系形状記憶合金として、種々の組成
のFe−N 1−Co−Al−C合金を作製し、様々な
時効条件のもとてマルテンサイト変態挙動、母相の硬度
やマルテンサイトの軸比などを詳しく検討した。その結
果、C量は0.4重量%以下だと(1)および(2)の
条件に及ぼす効果は少なく、008重量%以上だともろ
くなること、Ni量は上記の通り27〜30重量%とす
べきこと、C05A、Ilは各々10重量%、3重量%
以下だと効果はなく、各々131!it%、5重量%以
上だともろくなることを見出し、合金元素の組成が、N
i27〜30重量%、0010〜13重量%、Al3〜
5重量%、C094〜0.8重量%および残部のFeか
らなるこの発明の合金を完成した。
この発明の合金の場合、時効温度は500″C以下又は
、600℃以上だとあまり効果はなく、時効時間が6時
間以上だと粒界に析出がおこってもろくなる。そのため
、500〜600℃で6時間以下の時効を施すのが適当
であ番。
、600℃以上だとあまり効果はなく、時効時間が6時
間以上だと粒界に析出がおこってもろくなる。そのため
、500〜600℃で6時間以下の時効を施すのが適当
であ番。
製造時の溶体化処理については、1100〜1300°
C程度の温度において20〜50分間程度とすることが
好ましい。
C程度の温度において20〜50分間程度とすることが
好ましい。
以上の通りのこの合金によって、超弾性および/または
形状記憶効果が実現される。鉄基合金であるので、安価
で、かつ、製造が容易である。合金の加工性、切削性、
耐食性、強度も良好である。
形状記憶効果が実現される。鉄基合金であるので、安価
で、かつ、製造が容易である。合金の加工性、切削性、
耐食性、強度も良好である。
(実施例)
実施例l
Fe−3ONi−12CO−4Al −0,4C合金を
1200℃の温度で30分間溶体化処理した後に、50
0℃で40分間時効処理した。
1200℃の温度で30分間溶体化処理した後に、50
0℃で40分間時効処理した。
第1図(a)(b)は、この得られた合金の超弾性挙動
を示したものである。試料を液体窒素温度で荷重をかけ
て曲げ、さらに除荷したときの試料表面の変化を光学顕
微鏡で観察した結果を示している。
を示したものである。試料を液体窒素温度で荷重をかけ
て曲げ、さらに除荷したときの試料表面の変化を光学顕
微鏡で観察した結果を示している。
荷重をかけない時(77K)にはオーステナイト単相を
示している(a)が、これに荷重をかけると、図中に矢
印で示した薄い板状のマルテンサイトが生成しくb)、
試料は変形する。
示している(a)が、これに荷重をかけると、図中に矢
印で示した薄い板状のマルテンサイトが生成しくb)、
試料は変形する。
そこで荷重を取り除くと、マルテンサイトは消滅し、再
びオーステナイト単相となる(a)0曲がった試料もも
との形に戻る。すなわち超弾性特性が確認される。
びオーステナイト単相となる(a)0曲がった試料もも
との形に戻る。すなわち超弾性特性が確認される。
実施例2
Fe−26Ni−12Co−4Al −0,8C合金を
1200℃の温度で30分間溶体化処理した後に、50
0℃で40分間時効処理した。
1200℃の温度で30分間溶体化処理した後に、50
0℃で40分間時効処理した。
この合金の形状記憶効果を示したものが第2図(a)(
b)である。各々、次の状態を示している。
b)である。各々、次の状態を示している。
(a)液体窒素温度(77K)で荷重をかけて変形させ
た状態。
た状態。
薄い板状のマルテンサイト(矢印)が生成する。
(b)荷重を取除いて室温まで加熱した時の状態。
マルテンサイトは消滅しオーステナイト単相に戻り、変
形は消滅する。
形は消滅する。
上記の試料形状の変形状態を例示したものが第3図であ
る。長さ22m、輻3m、厚さ0.5−の板状試料を7
7にで曲げて2%変形させた状態(a)と、無荷重で室
温にまで加熱して、変形が消滅した状m(b)を各々示
している。
る。長さ22m、輻3m、厚さ0.5−の板状試料を7
7にで曲げて2%変形させた状態(a)と、無荷重で室
温にまで加熱して、変形が消滅した状m(b)を各々示
している。
完全な形状記憶効果が実現される。
(発明の効果)
この発明により、以上詳しく説明したように、次の優れ
た効果を有する超弾性・形状記憶合金が実現される。
た効果を有する超弾性・形状記憶合金が実現される。
(1) 鉄基合金なので安価である。
(2) 加工性、切削性に優れている。
(3) 強度、耐食性が優れている。
(4) 溶解をはじめ、時効処理も容易であるため製造
が簡便である。
が簡便である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の合金の超弾性挙動を示した合金表
面の金属組繊を示す図面代用の光学顕微鏡写真である。 第2図は、この合金の形状記憶効果を示した合金表面の
金属組織を示す図面代用の光学顕微鏡写真である。第3
図は、その変形状態を示す斜視図である。 第1 図
面の金属組繊を示す図面代用の光学顕微鏡写真である。 第2図は、この合金の形状記憶効果を示した合金表面の
金属組織を示す図面代用の光学顕微鏡写真である。第3
図は、その変形状態を示す斜視図である。 第1 図
Claims (1)
- (1)重量百分率で、 Ni:27〜30% Co:10〜13% Al:3〜5% C:0.4〜0.8% を含有し、残部がFeと、許容される微量元素とからな
る合金を、溶体化処理および時効処理してなることを特
徴とする超弾性・形状記憶Fe−Ni−Co−Al−C
合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5370990A JPH03257141A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Fe―Ni―Co―Al―C合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5370990A JPH03257141A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Fe―Ni―Co―Al―C合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03257141A true JPH03257141A (ja) | 1991-11-15 |
JPH0547620B2 JPH0547620B2 (ja) | 1993-07-19 |
Family
ID=12950360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5370990A Granted JPH03257141A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Fe―Ni―Co―Al―C合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03257141A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007055155A1 (ja) | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Japan Science And Technology Agency | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
US7371295B2 (en) * | 2003-03-18 | 2008-05-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Shape memory alloy and method for producing same |
WO2008139829A1 (ja) | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Japan Science And Technology Agency | ガイドワイヤ及びステント |
WO2012060225A1 (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | テルモ株式会社 | 複合材料 |
JP2013155431A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Toyota Central R&D Labs Inc | 鉄合金 |
RU2699470C1 (ru) * | 2019-04-29 | 2019-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ СПЛАВА Fe-Ni-Co-Al-Ti-Nb, ОРИЕНТИРОВАННЫХ ВДОЛЬ НАПРАВЛЕНИЯ [001], С ДВОЙНЫМ ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5834806B2 (ja) | 2011-11-17 | 2015-12-24 | オイレス工業株式会社 | 円筒状ガスケット及びその製造方法並びに該円筒状ガスケットを使用した差し込み型排気管継手 |
RU2495946C1 (ru) * | 2012-07-24 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА Fe-Ni-Co-Al-Nb С ТЕРМОУПРУГИМИ γ-α' МАРТЕНСИТНЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP5370990A patent/JPH03257141A/ja active Granted
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7371295B2 (en) * | 2003-03-18 | 2008-05-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Shape memory alloy and method for producing same |
WO2007055155A1 (ja) | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Japan Science And Technology Agency | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
EP1961830A1 (en) * | 2005-11-09 | 2008-08-27 | Japan Science and Technology Agency | Iron-based alloy having shape-memory property and superelasticity and method for manufacture thereof |
EP1961830A4 (en) * | 2005-11-09 | 2008-12-31 | Japan Science & Tech Agency | IRON-BASED ALLOY HAVING SHAPE MEMORY AND SUPER-ELASTICITY PROPERTY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
US8083990B2 (en) | 2005-11-09 | 2011-12-27 | Japan Science And Technology Agency | Iron-based alloy having shape memory properties and superelasticity and its production method |
JP5065904B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2012-11-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
WO2008139829A1 (ja) | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Japan Science And Technology Agency | ガイドワイヤ及びステント |
US8052620B2 (en) | 2007-05-09 | 2011-11-08 | Japan Science And Technology Agency | Guide wire and stent |
US8568470B2 (en) | 2007-05-09 | 2013-10-29 | Japan Science And Technology Agency | Guide wire and stent |
WO2012060225A1 (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | テルモ株式会社 | 複合材料 |
JP2013155431A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Toyota Central R&D Labs Inc | 鉄合金 |
RU2699470C1 (ru) * | 2019-04-29 | 2019-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ СПЛАВА Fe-Ni-Co-Al-Ti-Nb, ОРИЕНТИРОВАННЫХ ВДОЛЬ НАПРАВЛЕНИЯ [001], С ДВОЙНЫМ ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0547620B2 (ja) | 1993-07-19 |
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