JP2001329351A - 積層圧延による形状記憶合金の製造方法及び形状記憶合金 - Google Patents
積層圧延による形状記憶合金の製造方法及び形状記憶合金Info
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- JP2001329351A JP2001329351A JP2000149217A JP2000149217A JP2001329351A JP 2001329351 A JP2001329351 A JP 2001329351A JP 2000149217 A JP2000149217 A JP 2000149217A JP 2000149217 A JP2000149217 A JP 2000149217A JP 2001329351 A JP2001329351 A JP 2001329351A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ni及びTiの薄板を使用し、多くの
工程を経ることなく、安価に性能の優れた形状記憶合金
を製造する方法、及び該製造方法により得られた形状記
憶合金の提供。 【解決手段】 Ni板とTi板を合計１０層以上交互
に重ね、一体化した後、これを熱間圧延圧着して各層を
金属的に接合し多層構造とした金属板、又は該多層構造
の金属板を再度１０層以上重ねて一体化した後、熱間圧
延圧着して各層を金属的に接合し多層構造とした金属板
を、そのままあるいは冷間圧延後、NiとTiの合金の共晶
点（９４２℃）以下の温度で熱処理することを特徴とす
る形状記憶合金の製造方法、及び該製造方法により得ら
れた形状記憶合金。
工程を経ることなく、安価に性能の優れた形状記憶合金
を製造する方法、及び該製造方法により得られた形状記
憶合金の提供。 【解決手段】 Ni板とTi板を合計１０層以上交互
に重ね、一体化した後、これを熱間圧延圧着して各層を
金属的に接合し多層構造とした金属板、又は該多層構造
の金属板を再度１０層以上重ねて一体化した後、熱間圧
延圧着して各層を金属的に接合し多層構造とした金属板
を、そのままあるいは冷間圧延後、NiとTiの合金の共晶
点（９４２℃）以下の温度で熱処理することを特徴とす
る形状記憶合金の製造方法、及び該製造方法により得ら
れた形状記憶合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、NiとTiの薄板を素
材とする形状記憶合金の製造方法及び該製造方法により
得られた形状記憶合金に関する。
材とする形状記憶合金の製造方法及び該製造方法により
得られた形状記憶合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶合金としては、Ti-Ni合金、Cu-
Zn-Al、Cu-Al-Niなどの銅系合金が知られている。これ
らの形状記憶合金は、従来一般に溶製・造塊した素材を
主として熱間で鍛造、圧延、押し出し、引き抜きなどの
工程を経て板または棒（線）状の中間製品とするか、あ
るいはさらにこれに冷間での圧延、引き抜きなどの加工
を加えて製造するのが普通であった。これらの合金の加
工性はあまり良好とは言えず、最終製品を得るまでには
多くの加工工程を経る必要があり、製品価格を大幅に押
し上げる要因となっていた。特に、圧延工程による薄板
製造は、焼鈍工程−圧延工程を繰り返す必要があり、コ
ストの上昇要因となっていた。
Zn-Al、Cu-Al-Niなどの銅系合金が知られている。これ
らの形状記憶合金は、従来一般に溶製・造塊した素材を
主として熱間で鍛造、圧延、押し出し、引き抜きなどの
工程を経て板または棒（線）状の中間製品とするか、あ
るいはさらにこれに冷間での圧延、引き抜きなどの加工
を加えて製造するのが普通であった。これらの合金の加
工性はあまり良好とは言えず、最終製品を得るまでには
多くの加工工程を経る必要があり、製品価格を大幅に押
し上げる要因となっていた。特に、圧延工程による薄板
製造は、焼鈍工程−圧延工程を繰り返す必要があり、コ
ストの上昇要因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ni及びTiの
薄板を使用し、多くの工程を経ることなく、安価に性能
の優れた形状記憶合金を製造する方法、及び該製造方法
により得られた形状記憶合金の提供を目的とする。
薄板を使用し、多くの工程を経ることなく、安価に性能
の優れた形状記憶合金を製造する方法、及び該製造方法
により得られた形状記憶合金の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ni板とTi板を
合計１０層以上交互に重ね、一体化した後、これを熱間
圧延圧着して各層を金属的に接合し多層構造とした金属
板、又は該多層構造の金属板を再度１０層以上重ねて一
体化した後、熱間圧延圧着して各層を金属的に接合し多
層構造とした金属板を、そのままあるいは冷間圧延後、
NiとTiの合金の融点（９４２℃）以下の温度で熱処理す
ることからなる形状記憶合金の製造方法を提供する。さ
らに本発明は、上記熱処理後、さらに時効処理を施すこ
とからなる形状記憶合金の製造方法を提供する。本発明
はさらに、上記製造方法で得られた形状記憶合金を提供
する。
合計１０層以上交互に重ね、一体化した後、これを熱間
圧延圧着して各層を金属的に接合し多層構造とした金属
板、又は該多層構造の金属板を再度１０層以上重ねて一
体化した後、熱間圧延圧着して各層を金属的に接合し多
層構造とした金属板を、そのままあるいは冷間圧延後、
NiとTiの合金の融点（９４２℃）以下の温度で熱処理す
ることからなる形状記憶合金の製造方法を提供する。さ
らに本発明は、上記熱処理後、さらに時効処理を施すこ
とからなる形状記憶合金の製造方法を提供する。本発明
はさらに、上記製造方法で得られた形状記憶合金を提供
する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明者らは、従来実施されてき
た溶製・造塊・鍛造・圧延・焼鈍などの多くの工程を経
ねばならない形状記憶合金の製造方法について、製造工
程の簡易化を図るべく鋭意検討を重ねてきた。その結
果、市販のNiとTiの薄板を素材として用い、これらの材
料を交互に積層し、熱間圧延あるいは熱間圧延・冷間圧
延により、焼鈍−圧延の繰り返し工程を少なくして所定
厚さのNi/Tiの多層構造を有する金属板を作製し、さら
に所定温度で熱処理を加えることにより、優れた性能を
有する形状記憶合金が得られることを見出し、本発明に
到達した。以下本発明の製造方法について説明する。
た溶製・造塊・鍛造・圧延・焼鈍などの多くの工程を経
ねばならない形状記憶合金の製造方法について、製造工
程の簡易化を図るべく鋭意検討を重ねてきた。その結
果、市販のNiとTiの薄板を素材として用い、これらの材
料を交互に積層し、熱間圧延あるいは熱間圧延・冷間圧
延により、焼鈍−圧延の繰り返し工程を少なくして所定
厚さのNi/Tiの多層構造を有する金属板を作製し、さら
に所定温度で熱処理を加えることにより、優れた性能を
有する形状記憶合金が得られることを見出し、本発明に
到達した。以下本発明の製造方法について説明する。
【０００６】NiとTiの薄板を合計で１０層以上交互に重
ね、一体化した後、これを熱間圧延して各層を金属的に
接合させ、NiとTiの多層構造からなる金属板を作製す
る。一体化は、NiとTiの薄板の積層物を周囲を溶接して
一体化してもよく、あるいは鋼製又はステンレス鋼製の
箱に封入して一体化してもよい。上記金属板あるいはさ
らに冷間圧延にて所定の厚さの薄板にした後に、熱処理
によりNiとTiとからなる形状記憶合金を製造する。
ね、一体化した後、これを熱間圧延して各層を金属的に
接合させ、NiとTiの多層構造からなる金属板を作製す
る。一体化は、NiとTiの薄板の積層物を周囲を溶接して
一体化してもよく、あるいは鋼製又はステンレス鋼製の
箱に封入して一体化してもよい。上記金属板あるいはさ
らに冷間圧延にて所定の厚さの薄板にした後に、熱処理
によりNiとTiとからなる形状記憶合金を製造する。
【０００７】本発明で使用する、Ni及びTiの薄板は市販
されている材料として容易に入手できる。本発明におい
て薄板とは、通常板厚０．１〜１０mmのものであり、材
料の入手し易さ、重ね合わせる際の作業性を考慮すると
板厚１〜５mmのものが好ましい。このNi薄板とTi薄板を
交互に重ね合わせる層数を合計１０層以上とした理由
は、所定厚さとしたときの各層の厚さを小さくするため
である。各層の厚さを小さくすることにより、最終圧延
板に熱処理を施す際の熱処理時間を短くすることができ
る。熱間圧延圧着した多層構造の金属板を、さらに１０
層以上積層一体化した後、熱間圧延圧着した多層構造の
金属板を使用することもできる。各層の厚さをより一層
小さくして熱処理時間をさらに短くすることができる。
されている材料として容易に入手できる。本発明におい
て薄板とは、通常板厚０．１〜１０mmのものであり、材
料の入手し易さ、重ね合わせる際の作業性を考慮すると
板厚１〜５mmのものが好ましい。このNi薄板とTi薄板を
交互に重ね合わせる層数を合計１０層以上とした理由
は、所定厚さとしたときの各層の厚さを小さくするため
である。各層の厚さを小さくすることにより、最終圧延
板に熱処理を施す際の熱処理時間を短くすることができ
る。熱間圧延圧着した多層構造の金属板を、さらに１０
層以上積層一体化した後、熱間圧延圧着した多層構造の
金属板を使用することもできる。各層の厚さをより一層
小さくして熱処理時間をさらに短くすることができる。
【０００８】熱処理温度としては、NiとTiとが共晶合金
を作る共晶点以下の温度が採用される。共晶反応によ
り、NiとTiとが反応して融液を作り、NiとTiの界面にお
いて生ずる異常反応を防止する必要がある。そのために
は共晶温度である９４２℃以下の温度で熱処理を行う必
要がある。また形状記憶回復力を高めるためには、熱処
理後の多層構造金属板を３００〜５００℃の範囲の低温
下で時効処理を行い、NiTiの規則構造をより高めるよう
にすることが好ましい。
を作る共晶点以下の温度が採用される。共晶反応によ
り、NiとTiとが反応して融液を作り、NiとTiの界面にお
いて生ずる異常反応を防止する必要がある。そのために
は共晶温度である９４２℃以下の温度で熱処理を行う必
要がある。また形状記憶回復力を高めるためには、熱処
理後の多層構造金属板を３００〜５００℃の範囲の低温
下で時効処理を行い、NiTiの規則構造をより高めるよう
にすることが好ましい。
【０００９】形状記憶合金板の板厚方向でNiとTiの組成
を変化させることもできる。すなわち、Ni薄板とTi薄板
を交互に積層する際に、積層方向に合金化する場合のNi
とTiの組成量をあらかじめ計算し、それに適合した板厚
のNi薄板とTi薄板を積層する方法である。従来の溶製法
では、合金板の板厚方向でNiとTiの組成を任意に変化さ
せることは不可能である。本発明の方法によれば、バイ
メタル的な挙動を示す多層構造の金属板や、形状記憶効
果を制御した多層構造の金属板を製造できる。
を変化させることもできる。すなわち、Ni薄板とTi薄板
を交互に積層する際に、積層方向に合金化する場合のNi
とTiの組成量をあらかじめ計算し、それに適合した板厚
のNi薄板とTi薄板を積層する方法である。従来の溶製法
では、合金板の板厚方向でNiとTiの組成を任意に変化さ
せることは不可能である。本発明の方法によれば、バイ
メタル的な挙動を示す多層構造の金属板や、形状記憶効
果を制御した多層構造の金属板を製造できる。
【００１０】
【実施例】以下実施例に基づいて、本発明をより詳細に
説明する。
説明する。
【００１１】
【実施例１】厚さ０．１２mm、幅７０mm、長さ１４０mm
の純Ni板と、該純Ni板と同一幅、長さで厚さが０．２mm
の純Ti板とを交互に合計で１８５層重ね、これを外寸で
高さ３０mm、幅８０mm、長さ１７０mmの鉄製の箱に挿入
し、箱の上下に厚さ５mm、箱８０mm、長さ１５０mmの鉄
製板をのせて溶接封入し、９００℃に加熱した後に熱間
圧延を行い、板厚３mmの熱間圧延材を作製した。この熱
間圧延材の鉄製板部を研削して除去した後、冷間圧延し
て板厚０．５mmの冷間圧延板を作製した。この冷間圧延
板は、Ni層の厚さが約１．８μｍ、Ti層の厚さが約２．
９μｍであるNi層とTi層とが交互に積層された構造を有
する。
の純Ni板と、該純Ni板と同一幅、長さで厚さが０．２mm
の純Ti板とを交互に合計で１８５層重ね、これを外寸で
高さ３０mm、幅８０mm、長さ１７０mmの鉄製の箱に挿入
し、箱の上下に厚さ５mm、箱８０mm、長さ１５０mmの鉄
製板をのせて溶接封入し、９００℃に加熱した後に熱間
圧延を行い、板厚３mmの熱間圧延材を作製した。この熱
間圧延材の鉄製板部を研削して除去した後、冷間圧延し
て板厚０．５mmの冷間圧延板を作製した。この冷間圧延
板は、Ni層の厚さが約１．８μｍ、Ti層の厚さが約２．
９μｍであるNi層とTi層とが交互に積層された構造を有
する。
【００１２】上記板厚０．５mmの冷間圧延材を、９００
℃で熱処理した。３００秒から１００、０００秒の範囲
で熱処理時間を変化させた。熱処理時間とマルテンサイ
ト変態との関係を表１に示した。マルテンサイト変態温
度は示差熱分析計（DSC）により測定した。熱処理時間
が短い範囲では、マルテンサイト変態の温度は約３３０
Kであるが、熱処理時間１００、０００秒ではマルテン
サイト変態温度は約３００Kとなり、室温まで変態温度
が低下していた。なお、形状記憶効果とはマルテンサイ
ト変態温度以下で変形しても、マルテンサイト変態温度
以上に加熱すると変形前の元の形に戻る現象である。熱
処理時間の長短はマルテンサイト変態温度に影響してい
る。
℃で熱処理した。３００秒から１００、０００秒の範囲
で熱処理時間を変化させた。熱処理時間とマルテンサイ
ト変態との関係を表１に示した。マルテンサイト変態温
度は示差熱分析計（DSC）により測定した。熱処理時間
が短い範囲では、マルテンサイト変態の温度は約３３０
Kであるが、熱処理時間１００、０００秒ではマルテン
サイト変態温度は約３００Kとなり、室温まで変態温度
が低下していた。なお、形状記憶効果とはマルテンサイ
ト変態温度以下で変形しても、マルテンサイト変態温度
以上に加熱すると変形前の元の形に戻る現象である。熱
処理時間の長短はマルテンサイト変態温度に影響してい
る。
【００１３】上記板厚０．５mmの冷間圧延材を、９００
℃で３６００秒、１００、０００秒及び２００、０００
秒の熱処理を行って熱処理材を作製した。これらの熱処
理材に４２０℃で３６００秒の時効処理を行った時効処
理材も作製した。これらの熱処理材及び時効処理材をそ
れぞれ直径３０mmの管材の外側に巻き付け、液体窒素中
で６０秒間保持し、その後室温に放置した際の曲げ半径
（r1）を測定した。次に６５℃に加熱し、そのときの各
処理材の曲げ半径（r2）を測定した。形状回復率Rは次
式により求めた。 R = (r2 - r1)/r2 × 100 (%) その結果を表２に示す。時効処理により形状回復効果は
向上していた。
℃で３６００秒、１００、０００秒及び２００、０００
秒の熱処理を行って熱処理材を作製した。これらの熱処
理材に４２０℃で３６００秒の時効処理を行った時効処
理材も作製した。これらの熱処理材及び時効処理材をそ
れぞれ直径３０mmの管材の外側に巻き付け、液体窒素中
で６０秒間保持し、その後室温に放置した際の曲げ半径
（r1）を測定した。次に６５℃に加熱し、そのときの各
処理材の曲げ半径（r2）を測定した。形状回復率Rは次
式により求めた。 R = (r2 - r1)/r2 × 100 (%) その結果を表２に示す。時効処理により形状回復効果は
向上していた。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、多くの加工工程を経る
ことなく、簡易に所望の形状記憶効果を備えた形状記憶
合金の製造方法、及び該製造方法により得られた形状記
憶合金が提供される。
ことなく、簡易に所望の形状記憶効果を備えた形状記憶
合金の製造方法、及び該製造方法により得られた形状記
憶合金が提供される。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３ ６８５ ６８５Ｚ ６９１ ６９１Ｂ Ｆターム(参考） 4E067 AA09 AA12 BB01 BB02 BD02 DA08 DD01 EC02
Claims (5)
- 【請求項１】 Ni板とTi板を合計１０層以上交互に重
ね、一体化した後、これを熱間圧延圧着して各層を金属
的に接合し多層構造とした金属板、又は該多層構造の金
属板を再度１０層以上重ねて一体化した後、熱間圧延圧
着して各層を金属的に接合し多層構造とした金属板を、
そのままあるいは冷間圧延後、NiとTiの合金の共晶点
（９４２℃）以下の温度で熱処理することを特徴とする
形状記憶合金の製造方法。 - 【請求項２】 一体化が、Ni板とTi板の積層物の周囲を
溶接するあるいは鋼製又はステンレス鋼製の箱に封入し
て行われることを特徴とする請求項１記載の形状記憶合
金の製造方法。 - 【請求項３】 熱処理後、さらに時効処理を施すことを
特徴とする請求項１又は２記載の形状記憶合金の製造方
法。 - 【請求項４】 Ni板とTi板が、板厚１０mm以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の製造方法
により製造されたことを特徴とする形状記憶合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149217A JP2001329351A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 積層圧延による形状記憶合金の製造方法及び形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149217A JP2001329351A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 積層圧延による形状記憶合金の製造方法及び形状記憶合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001329351A true JP2001329351A (ja) | 2001-11-27 |
Family
ID=18655105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000149217A Pending JP2001329351A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 積層圧延による形状記憶合金の製造方法及び形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001329351A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295367C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-01-17 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备TiNiPd形状记忆合金薄膜 |
| CN1298876C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-02-07 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备NiTiHf形状记忆合金薄膜 |
| CN1321205C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-06-13 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备NiAl形状记忆合金薄膜 |
| CN100342050C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-10-10 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备TiNiCu形状记忆合金薄膜 |
| CN108517478A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-11 | 浙江久立特材科技股份有限公司 | 一种718合金小口径精密管的制造工艺 |
| CN115519847A (zh) * | 2022-10-10 | 2022-12-27 | 太原理工大学 | 一种具有双程形状记忆效应的金属复合薄带及其成形方法 |
-
2000
- 2000-05-22 JP JP2000149217A patent/JP2001329351A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295367C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-01-17 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备TiNiPd形状记忆合金薄膜 |
| CN1298876C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-02-07 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备NiTiHf形状记忆合金薄膜 |
| CN1321205C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-06-13 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备NiAl形状记忆合金薄膜 |
| CN100342050C (zh) * | 2005-01-13 | 2007-10-10 | 四川大学 | 冷轧超薄叠层合金化制备TiNiCu形状记忆合金薄膜 |
| CN108517478A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-11 | 浙江久立特材科技股份有限公司 | 一种718合金小口径精密管的制造工艺 |
| CN115519847A (zh) * | 2022-10-10 | 2022-12-27 | 太原理工大学 | 一种具有双程形状记忆效应的金属复合薄带及其成形方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060926 |