JPS627839A - ＮｉＴｉ系合金の製造方法 - Google Patents
ＮｉＴｉ系合金の製造方法Info
- Publication number
- JPS627839A JPS627839A JP14738185A JP14738185A JPS627839A JP S627839 A JPS627839 A JP S627839A JP 14738185 A JP14738185 A JP 14738185A JP 14738185 A JP14738185 A JP 14738185A JP S627839 A JPS627839 A JP S627839A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、形状記憶効果、超弾性挙動などを示すＮｉ
Ｔｉ系合金の鋳造方法の改良に関する。
Ｔｉ系合金の鋳造方法の改良に関する。
従来の技術
第３図には、従来のＮｉ Ｔｉ系合金の製造方法が示さ
れている。従来のＮｉ Ｔｉ系合金の製造方法では、鋳
型１にＮｉ Ｔｉ系合金の溶湯を矢印六方向から注ぎ入
れながら、この溶湯を順次凝固させていく方法が採られ
ていた。
れている。従来のＮｉ Ｔｉ系合金の製造方法では、鋳
型１にＮｉ Ｔｉ系合金の溶湯を矢印六方向から注ぎ入
れながら、この溶湯を順次凝固させていく方法が採られ
ていた。
発明が解決しようとする問題点
Ｎｉ Ｊｉ系合金は、酸素との親和性が強いＴｔを多く
含有するため、溶解、！８造を注意深く行なっても、Ｎ
ｔ ７ｉ系合金の鋳塊中に、４００〜５ｏ ｏ ｐｐｍ
以上の酸素が混入するのを避けられなかった。混入した
酸素は、Ｎｉ Ｔｉマトリックス中に固溶したり、Ｔｉ
４ Ｎｉ ２０の酸化物となって、Ｎｉ Ｊｉ系合金
の結晶粒界に析出したりする。
含有するため、溶解、！８造を注意深く行なっても、Ｎ
ｔ ７ｉ系合金の鋳塊中に、４００〜５ｏ ｏ ｐｐｍ
以上の酸素が混入するのを避けられなかった。混入した
酸素は、Ｎｉ Ｔｉマトリックス中に固溶したり、Ｔｉ
４ Ｎｉ ２０の酸化物となって、Ｎｉ Ｊｉ系合金
の結晶粒界に析出したりする。
合金中における酸化物の含有率が高くなると、熱間加工
に際し割れが生じたり、成形加工中にクラックが入った
りするおそれがある。
に際し割れが生じたり、成形加工中にクラックが入った
りするおそれがある。
またＴｉ５Ｎｉ２０の酸化物を多く含有するＮｉＴｉ系
合金を繰返し形状回復をさせる部材として用いた場合に
は、酸化物が応力集中源となり、疲労寿命を低下させて
しまう。
合金を繰返し形状回復をさせる部材として用いた場合に
は、酸化物が応力集中源となり、疲労寿命を低下させて
しまう。
さらに、７ ｉ ４ Ｎ ｉ ２０の析出により、マト
リックス中のＴｉｍ度が低下するため、ＭＳ点くマルテ
ンサイト相転移開始温度）が低下する。Ｔｉ４ＮｉｚＯ
の析出量は一定ではなく、微妙に変動するので、Ｔ！ｎ
Ｎｆ２０の析出量に伴ってＭＳ点も変動する。したがっ
て、所望のＭＳ点を有するＮｉ Ｔｉ系合金の製造が回
部であった。
リックス中のＴｉｍ度が低下するため、ＭＳ点くマルテ
ンサイト相転移開始温度）が低下する。Ｔｉ４ＮｉｚＯ
の析出量は一定ではなく、微妙に変動するので、Ｔ！ｎ
Ｎｆ２０の析出量に伴ってＭＳ点も変動する。したがっ
て、所望のＭＳ点を有するＮｉ Ｔｉ系合金の製造が回
部であった。
また、Ｎ＋７＋マトリツクス中にＴｉ ４ Ｎｉ ２０
などが介在すると、マルテンサイト界面が移動する際の
障害となるため、温度ヒステリシス（Ａｆ −Ｍｓ ）
が大きくなる。よってこの発明の目的は、成形加工性に
優れ、疲労寿命が長く、さらにＭＳ点が高り、温度ヒス
テリシスの小さいＮｉＴｉ系合金の製造方法を提供する
ことである。
などが介在すると、マルテンサイト界面が移動する際の
障害となるため、温度ヒステリシス（Ａｆ −Ｍｓ ）
が大きくなる。よってこの発明の目的は、成形加工性に
優れ、疲労寿命が長く、さらにＭＳ点が高り、温度ヒス
テリシスの小さいＮｉＴｉ系合金の製造方法を提供する
ことである。
問題点を解決するための手段
この発明による、形状記憶効果や超弾性挙動などの機能
を有するＮｉＴｉ系合金の製造方法は、Ｎ１を５０〜６
０％含み、残部がＴｉよりなるＮｉＴｉ合金、または、
ＮｉもしくはＴｉの一部がＣＬＩ、ＡｆＬＳＶ、Ｚｎ１
Ｍ０１Ｃｒ、Ｆｅ、ＱＯおよび希土類元素からなる群か
ら選ばれた１種以上の金属で置換されたＮｉ Ｔｉ系合
金の溶湯を一方向へ向かって凝固させることを特徴とす
る。
を有するＮｉＴｉ系合金の製造方法は、Ｎ１を５０〜６
０％含み、残部がＴｉよりなるＮｉＴｉ合金、または、
ＮｉもしくはＴｉの一部がＣＬＩ、ＡｆＬＳＶ、Ｚｎ１
Ｍ０１Ｃｒ、Ｆｅ、ＱＯおよび希土類元素からなる群か
ら選ばれた１種以上の金属で置換されたＮｉ Ｔｉ系合
金の溶湯を一方向へ向かって凝固させることを特徴とす
る。
作用
第１図には、この発明によるＮｉ Ｔｉ系合金の製造方
法の概略を示す模式図が示されている。ＮｉＴ１系合金
のＷＩｉは一方向から冷却され、熱流方向と逆の向きに
凝固が進んでゆく。したがって溶湯は、凝固した固相と
、溶融状態に保たれだ液相とに分かれ、固相と液相との
境界の固液界面が徐々に液相側へ移動してゆく。
法の概略を示す模式図が示されている。ＮｉＴ１系合金
のＷＩｉは一方向から冷却され、熱流方向と逆の向きに
凝固が進んでゆく。したがって溶湯は、凝固した固相と
、溶融状態に保たれだ液相とに分かれ、固相と液相との
境界の固液界面が徐々に液相側へ移動してゆく。
溶湯に混入した酸素は、固相よりも液相に溶は込みやす
いため、固液界面で、固相から液相へ移ってゆく。した
がって固相中の酸素濃度は、元の溶湯の酸素濃度よりも
低くなる。
いため、固液界面で、固相から液相へ移ってゆく。した
がって固相中の酸素濃度は、元の溶湯の酸素濃度よりも
低くなる。
実施例
実施例１
第２図には、この発明によるＮｉ ７ｉ系合金の製造方
法の一例が示されている。鋳型２には、Ｎ１重ａ５５％
−Ｔｉ重重量４亢 っている。溶湯３は予め高周波誘導真空溶解法によって
溶製された後、鋳型２へ移されたものである。溶湯３は
鋳型２の底から冷却チル４によって冷却され、上部は鋳
型２の外方に位置するヒータ５によって加熱される。し
たがって、溶湯３は下部から凝固して固相６となり、上
部は溶融状態に保たれて液相７となっている。
法の一例が示されている。鋳型２には、Ｎ１重ａ５５％
−Ｔｉ重重量４亢 っている。溶湯３は予め高周波誘導真空溶解法によって
溶製された後、鋳型２へ移されたものである。溶湯３は
鋳型２の底から冷却チル４によって冷却され、上部は鋳
型２の外方に位置するヒータ５によって加熱される。し
たがって、溶湯３は下部から凝固して固相６となり、上
部は溶融状態に保たれて液相７となっている。
鋳型２は徐々に下方へ移動し、溶湯３は次第に上部まで
冷却されて、固液界面８は液相７側へ移動してゆく。溶
湯３は一方向に向かって凝固されるため、結晶粒界９が
一方向に向かって成長し、鋳塊は一方向凝固組織となる
。
冷却されて、固液界面８は液相７側へ移動してゆく。溶
湯３は一方向に向かって凝固されるため、結晶粒界９が
一方向に向かって成長し、鋳塊は一方向凝固組織となる
。
溶湯３に混入している酸素などの気体不純物は、固液界
面８で固相６から液相７へ移動する。したがって、凝固
された鋳塊中には酸素やＴ！ｘＮｔ２０の酸化物が混入
しにくくなる。なＪり、ＮｉＴｉ系合金は、工業的には
通常、黒鉛るつぼ中で溶解されるため、溶湯３中には介
在物として、Ｔ１・Ｎ１・Ｏ （７） 他に： Ｔ Ｉ
Ｃが存在する。Ｔｔ （ｌよ融点が３２５０℃と高い
ため、Ｎｉ Ｔｉ系合金の溶湯３中には固相で存在する
。したがって、たとえば、横方向や上から下へ向けての
一方向凝固を行なっても、Ｎｉ Ｔｉ系合金からＴｉＣ
を除去することはできない。しかし、ＴｉＣは比重が４
．２もであり、ＩＩ Ｔｉ合金の比重は６．５であるた
め、実施例１のように、下から上に向かって一方向凝固
を行なえば、ＴｉＣを浮遊除去することができる。
面８で固相６から液相７へ移動する。したがって、凝固
された鋳塊中には酸素やＴ！ｘＮｔ２０の酸化物が混入
しにくくなる。なＪり、ＮｉＴｉ系合金は、工業的には
通常、黒鉛るつぼ中で溶解されるため、溶湯３中には介
在物として、Ｔ１・Ｎ１・Ｏ （７） 他に： Ｔ Ｉ
Ｃが存在する。Ｔｔ （ｌよ融点が３２５０℃と高い
ため、Ｎｉ Ｔｉ系合金の溶湯３中には固相で存在する
。したがって、たとえば、横方向や上から下へ向けての
一方向凝固を行なっても、Ｎｉ Ｔｉ系合金からＴｉＣ
を除去することはできない。しかし、ＴｉＣは比重が４
．２もであり、ＩＩ Ｔｉ合金の比重は６．５であるた
め、実施例１のように、下から上に向かって一方向凝固
を行なえば、ＴｉＣを浮遊除去することができる。
溶Ｉｉ３中の不純物は１．溶湯３の凝固が進行するとと
もに残った液相７中に濃縮されてゆき、最後に凝固した
最終凝固部に集積される。
もに残った液相７中に濃縮されてゆき、最後に凝固した
最終凝固部に集積される。
そこで、できた鋳塊の最終凝固部から１７３を切り落と
し、残りの部分について、酸素および炭素の含有濃度、
加工性、さらに疲労寿命を調べるテストを行なった。加
工性と疲労寿命とを調べるためのテストは、次のような
方法で行なった。まず、鋳塊を熱間加工および冷間加工
によって、直径１ ｍｍの線材に成形した。この線材を
、同じ直径１ｍｍの線に巻付けるテストを行ない、自己
径への巻付けが可能であるかどうかによって加工性をテ
ストした。さらに、この線材をコイル状に記憶処理し、
コイルの先端に錘を吊るして、τ＝３０ｋ（１／ｍｍ２
の定荷重下で、加熱と冷却とを交互に行ない、形状回復
と変形とを繰返した。こうして線材が破断するまでの形
状回復の回数によって、疲労寿命を測定した。
し、残りの部分について、酸素および炭素の含有濃度、
加工性、さらに疲労寿命を調べるテストを行なった。加
工性と疲労寿命とを調べるためのテストは、次のような
方法で行なった。まず、鋳塊を熱間加工および冷間加工
によって、直径１ ｍｍの線材に成形した。この線材を
、同じ直径１ｍｍの線に巻付けるテストを行ない、自己
径への巻付けが可能であるかどうかによって加工性をテ
ストした。さらに、この線材をコイル状に記憶処理し、
コイルの先端に錘を吊るして、τ＝３０ｋ（１／ｍｍ２
の定荷重下で、加熱と冷却とを交互に行ない、形状回復
と変形とを繰返した。こうして線材が破断するまでの形
状回復の回数によって、疲労寿命を測定した。
比較のために以上のテストを、第３図に示された従来の
方法で鋳造されたＮｉ Ｔｉ系合金についても行なった
。その結果は次の表のとおりであった。
方法で鋳造されたＮｉ Ｔｉ系合金についても行なった
。その結果は次の表のとおりであった。
実施例２
実施例１と同じ装置を用い、種付は法によりＮｉ重量５
５％−Ｔｉ重重ｆｆ１４５％金の単結晶鋳塊を作成した
。この鋳塊の酸素含有率は、１００ｐｐ諭であった。さ
らに、実施例１と同じ形状回復テストを行なったところ
、破断するまでの形状回復回数は６０．０００回であっ
た。
５％−Ｔｉ重重ｆｆ１４５％金の単結晶鋳塊を作成した
。この鋳塊の酸素含有率は、１００ｐｐ諭であった。さ
らに、実施例１と同じ形状回復テストを行なったところ
、破断するまでの形状回復回数は６０．０００回であっ
た。
実ｍ例３
Ｉｎ−４５，８重量％丁１合金を実施例１と同様に一方
向凝固し、冷間加工で直径０．５ｍｍの線に成形した。
向凝固し、冷間加工で直径０．５ｍｍの線に成形した。
この線について、示差熱分析法により、変態温度を測定
したところ、ＭＳ点は９５℃であった。
したところ、ＭＳ点は９５℃であった。
比較のため、従来の方法で鋳造した同一組成のＮｉ−４
５，８１’！％Ｔ１合金を実施例３と同様に処理して直
径Ｑ、５ｍｍの線とし、測定したところ、Ｍｓ点は８０
℃であった。
５，８１’！％Ｔ１合金を実施例３と同様に処理して直
径Ｑ、５ｍｍの線とし、測定したところ、Ｍｓ点は８０
℃であった。
なお、逆変態開始温度と変態開始温度の差、すなわち温
度ヒステリシスは、実施例３の合金では２０℃、従来法
で鋳造された合金では３０℃であった。
度ヒステリシスは、実施例３の合金では２０℃、従来法
で鋳造された合金では３０℃であった。
以上の実施例では、この発明によるＮｉＴｉ系合金の’
ＪＩＪ ３ｔｉ方法はＮｔとＴ１のみからなるＮｉＴｉ
合金の製造に用いられたが、ＮｉもしくはＴｉの一部が
Ｃｕ、Ａ見、Ｖ、 Ｚｎ 、 Ｍｏ 、 Ｃｒ 、Ｆ８
、Ｃｏおよび希土類元素からなる群から選ばれた一種以
上の金属で置換されたＮｉ Ｔｉ系合金の製造に用いて
もよい。
ＪＩＪ ３ｔｉ方法はＮｔとＴ１のみからなるＮｉＴｉ
合金の製造に用いられたが、ＮｉもしくはＴｉの一部が
Ｃｕ、Ａ見、Ｖ、 Ｚｎ 、 Ｍｏ 、 Ｃｒ 、Ｆ８
、Ｃｏおよび希土類元素からなる群から選ばれた一種以
上の金属で置換されたＮｉ Ｔｉ系合金の製造に用いて
もよい。
なお、鋳塊が完全に単結晶化された場合には、鋳塊中で
の不純物の析出は皆無となる。
の不純物の析出は皆無となる。
発明の効果
以上のように、Ｎｉ Ｔｉ系合金の溶場を一方向に向か
って凝固することによって、鋳塊への酸素の混入を大幅
に減少することができる。その結果従来よりも成形加工
性に優れ、疲労寿命が長く、かつＭＳ点が高（、温度ヒ
ステリシスの小さいＮｉＴｉ系合金を（ｑることができ
る。このような効果を奏するＮｉ Ｔｉ系合金の製造方
法は、形状記憶合金アクチュエータや超弾性部材などの
材料となるＮｉ Ｔｉ系合金の製造にイ１利に利用され
得る。
って凝固することによって、鋳塊への酸素の混入を大幅
に減少することができる。その結果従来よりも成形加工
性に優れ、疲労寿命が長く、かつＭＳ点が高（、温度ヒ
ステリシスの小さいＮｉＴｉ系合金を（ｑることができ
る。このような効果を奏するＮｉ Ｔｉ系合金の製造方
法は、形状記憶合金アクチュエータや超弾性部材などの
材料となるＮｉ Ｔｉ系合金の製造にイ１利に利用され
得る。
第１図は、この発明によるＮｉ Ｔｉ系合金の製造方法
の概略を示す模式図である。第２図は、この発明による
一実施例を示す断面図である。第３図は、従来のＮｉ
Ｔｉ系合金の製造方法を示す断面図である。
の概略を示す模式図である。第２図は、この発明による
一実施例を示す断面図である。第３図は、従来のＮｉ
Ｔｉ系合金の製造方法を示す断面図である。
Claims (2)
- （１）Ｎｉを５０〜６０％含み、残部がＴｉよりなり、
形状記憶効果や超弾性挙動の機能を有するＮｉＴｉ合金
、または、前記ＮｉもしくはＴｉの一部がＣｕ、Ａｌ、
Ｖ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏおよび希土類元素か
らなる群から選ばれた１種以上の金属で置換されたＮｉ
Ｔｉ合金の溶湯を一方向へ向かって凝固させることを特
徴とするＮｉＴｉ系合金の製造方法。 - （２）前記ＮｉＴｉ系合金の溶湯を下方から冷却して、
前記溶湯を下方から上方に向かつて凝固させる特許請求
の範囲第１項に記載のＮｉＴｉ系合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14738185A JPS627839A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | ＮｉＴｉ系合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14738185A JPS627839A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | ＮｉＴｉ系合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627839A true JPS627839A (ja) | 1987-01-14 |
Family
ID=15428957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14738185A Pending JPS627839A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | ＮｉＴｉ系合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627839A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0287186A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-03-28 | Yoshikazu Kimura | 情報積層体及びその製造方法 |
| EP0384414A2 (en) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Nkk Corporation | Magnetic disk substrate |
| EP0648856A1 (en) * | 1993-09-22 | 1995-04-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Eyeglass frame and fabrication method |
| JP2009061468A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Kimura Chem Plants Co Ltd | 積層ゴム支承体の製造方法および積層ゴム支承体 |
| CN102952980A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-06 | 无锡常安通用金属制品有限公司 | 一种宽温记忆合金及其制备方法 |
| US8801875B2 (en) | 2007-12-21 | 2014-08-12 | Cook Medical Technologies Llc | Radiopaque alloy and medical device made of this alloy |
| US9074274B2 (en) | 2009-11-17 | 2015-07-07 | Cook Medical Technologies Llc | Nickel-titanium-rare earth alloy and method of processing the alloy |
| US9103006B2 (en) | 2006-09-06 | 2015-08-11 | Cook Medical Technologies Llc | Nickel-titanium alloy including a rare earth element |
| US9212409B2 (en) | 2012-01-18 | 2015-12-15 | Cook Medical Technologies Llc | Mixture of powders for preparing a sintered nickel-titanium-rare earth metal (Ni-Ti-RE) alloy |
| JP2016027200A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-02-18 | 国立大学法人東北大学 | ＮｉＴｉ系超弾性合金材料または形状記憶合金材料及びこれを用いた線材または管材 |
| US10000827B2 (en) | 2011-10-21 | 2018-06-19 | University Of Limerick | Method of forming a sintered nickel-titanium-rare earth (Ni—Ti—RE) alloy |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP14738185A patent/JPS627839A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0287186A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-03-28 | Yoshikazu Kimura | 情報積層体及びその製造方法 |
| EP0384414A2 (en) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Nkk Corporation | Magnetic disk substrate |
| US5360677A (en) * | 1989-02-23 | 1994-11-01 | Nkk Corporation | Magnetic disk substrate |
| EP0648856A1 (en) * | 1993-09-22 | 1995-04-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Eyeglass frame and fabrication method |
| US9103006B2 (en) | 2006-09-06 | 2015-08-11 | Cook Medical Technologies Llc | Nickel-titanium alloy including a rare earth element |
| US9873933B2 (en) | 2006-09-06 | 2018-01-23 | Cook Medical Technologies Llc | Nickel-titanium alloy including a rare earth element |
| JP2009061468A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Kimura Chem Plants Co Ltd | 積層ゴム支承体の製造方法および積層ゴム支承体 |
| US8801875B2 (en) | 2007-12-21 | 2014-08-12 | Cook Medical Technologies Llc | Radiopaque alloy and medical device made of this alloy |
| US9074274B2 (en) | 2009-11-17 | 2015-07-07 | Cook Medical Technologies Llc | Nickel-titanium-rare earth alloy and method of processing the alloy |
| US10000827B2 (en) | 2011-10-21 | 2018-06-19 | University Of Limerick | Method of forming a sintered nickel-titanium-rare earth (Ni—Ti—RE) alloy |
| US10563291B2 (en) | 2011-10-21 | 2020-02-18 | University Of Limerick | Method of forming a sintered nickel-titanium-rare earth (Ni—Ti—Re) alloy |
| US9212409B2 (en) | 2012-01-18 | 2015-12-15 | Cook Medical Technologies Llc | Mixture of powders for preparing a sintered nickel-titanium-rare earth metal (Ni-Ti-RE) alloy |
| CN102952980A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-06 | 无锡常安通用金属制品有限公司 | 一种宽温记忆合金及其制备方法 |
| JP2016027200A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-02-18 | 国立大学法人東北大学 | ＮｉＴｉ系超弾性合金材料または形状記憶合金材料及びこれを用いた線材または管材 |
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