JP3321735B2 - 岩石破砕装置用形状記憶合金 - Google Patents
岩石破砕装置用形状記憶合金Info
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- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Description
【０００１】
本発明は、岩石破砕装置に用いられる形状記憶合金に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
形状記憶合金、とりわけTiNi系合金が熱弾性型マルテ
ンサイト変態の逆変態に不随して顕著な形状記憶効果を
示すことはよく知られている。
ンサイト変態の逆変態に不随して顕著な形状記憶効果を
示すことはよく知られている。
【０００３】 この形状記憶効果を利用したものとして、電子レン
ジ、エアコン等の家電用アクチュエータ、床下換気口等
の建築部品、自動車用アクチュエータ等が挙げられる。
ジ、エアコン等の家電用アクチュエータ、床下換気口等
の建築部品、自動車用アクチュエータ等が挙げられる。
【０００４】 また、形状記憶合金を岩石、コンクリート等の静的破
砕の目的としては特願昭61−169600などがある。
砕の目的としては特願昭61−169600などがある。
【０００５】
これまで出願されている岩石破砕装置は、岩石を破砕
する構造に関するものしかなく、実用的な見地からの性
能に関する提案は全くされていなかった。このため現場
で岩石破砕としての使用を考えた場合、合金製作条件は
不明であり、これまで実用化は不可能であった。
する構造に関するものしかなく、実用的な見地からの性
能に関する提案は全くされていなかった。このため現場
で岩石破砕としての使用を考えた場合、合金製作条件は
不明であり、これまで実用化は不可能であった。
【０００６】 詳しく述べると、これら従来例では、長時間（例えば
48hr）の処理では、作業性に欠ける。
48hr）の処理では、作業性に欠ける。
【０００７】 そこで、本発明の技術的課題は、25℃での変形が可能
で50℃以上で回復ができる岩石破砕用に最適で、実用
性、特に、作業時間が約１時間という作業性に優れた形
状記憶合金を提供することである。
で50℃以上で回復ができる岩石破砕用に最適で、実用
性、特に、作業時間が約１時間という作業性に優れた形
状記憶合金を提供することである。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用
する。
する。
【０００９】 （１） Ni49.5〜51.0at％で、残部にTiを有するTiNi合
金であって、冷間加工後400〜600℃で約１時間の時効処
理をすることによって、室温（25℃）で50t以下の変形
荷重で予備圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも50℃
での熱回復機能を有し、逆変態時の最大出力が5t以上で
あり、変形・加熱の50サイクル後の出力が1t以上であ
り、岩石を破砕する機能を有することを特徴とする岩石
破砕装置用形状記憶合金。
金であって、冷間加工後400〜600℃で約１時間の時効処
理をすることによって、室温（25℃）で50t以下の変形
荷重で予備圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも50℃
での熱回復機能を有し、逆変態時の最大出力が5t以上で
あり、変形・加熱の50サイクル後の出力が1t以上であ
り、岩石を破砕する機能を有することを特徴とする岩石
破砕装置用形状記憶合金。
【００１０】 （２） Ni49.5〜51.0at％で、残部にTiを有するTiNi合
金のNiの一部を7.5〜10at％の範囲でCuと置換したTiNiC
u合金であって、冷間加工後の400〜600℃の約１時間の
時効処理によって、室温（25℃）で10t以下の変形荷重
で予備圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも50℃での
熱回復機能を有し、逆変態時の最大出力が3t以上であ
り、変形・加熱の50サイクル後の出力が0.5t以上であ
り、岩石を破砕する機能を有することを特徴とする岩石
破砕装置用形状記憶合金。
金のNiの一部を7.5〜10at％の範囲でCuと置換したTiNiC
u合金であって、冷間加工後の400〜600℃の約１時間の
時効処理によって、室温（25℃）で10t以下の変形荷重
で予備圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも50℃での
熱回復機能を有し、逆変態時の最大出力が3t以上であ
り、変形・加熱の50サイクル後の出力が0.5t以上であ
り、岩石を破砕する機能を有することを特徴とする岩石
破砕装置用形状記憶合金。
【００１１】
表１に示すように種々の形状記憶合金が溶解法によっ
て得られる。各形状記憶合金は、900℃の熱間加工又は
冷間加工によって、φ15.0mm×29.0mmの円柱棒とした。
て得られる。各形状記憶合金は、900℃の熱間加工又は
冷間加工によって、φ15.0mm×29.0mmの円柱棒とした。
【００１２】
【表１】
【００１３】 この円柱棒製造において、一部（No.2、４、９〜17）
は熱間加工のみで行い、他の一部（No.1、３、５〜８、
18〜22）は熱間加工後20〜30％の冷間加工を行った。ま
た、熱処理は300〜600℃の温度で約1hr（時間）の処理
を行った。
は熱間加工のみで行い、他の一部（No.1、３、５〜８、
18〜22）は熱間加工後20〜30％の冷間加工を行った。ま
た、熱処理は300〜600℃の温度で約1hr（時間）の処理
を行った。
【００１４】 得られた種々のサンプルの長さ方向に2.5mmの予備圧
縮変形を室温（25℃）で行い、圧縮解放後の歪みの残留
可否、および、その残留歪みの50℃以上での歪み回復の
可否について調べた。
縮変形を室温（25℃）で行い、圧縮解放後の歪みの残留
可否、および、その残留歪みの50℃以上での歪み回復の
可否について調べた。
【００１５】 それらの結果を表−１に示したが、室温（25℃）での
予備圧縮変形による歪み残留はNo.13及びNo.14を除き、
可能であった。No.13及びNo.14では、予備圧縮変形は可
能であるが、サンプルの逆変態温度が室温（25℃）以下
で超弾性を示すため、荷重の解放と同時にひずみは解消
した。
予備圧縮変形による歪み残留はNo.13及びNo.14を除き、
可能であった。No.13及びNo.14では、予備圧縮変形は可
能であるが、サンプルの逆変態温度が室温（25℃）以下
で超弾性を示すため、荷重の解放と同時にひずみは解消
した。
【００１６】 更に、変形歪み残留サンプルにつき50℃以上での歪み
回復は、No.5、No.9、No.16、及びNo.18を除き可能であ
った。No.5及びNo.18は冷間加工による加工歪みの解放
が不十分なため永久変形を受けたためであり、No.9及び
No.16は逆変態が50℃未満で起きたためであった。
回復は、No.5、No.9、No.16、及びNo.18を除き可能であ
った。No.5及びNo.18は冷間加工による加工歪みの解放
が不十分なため永久変形を受けたためであり、No.9及び
No.16は逆変態が50℃未満で起きたためであった。
【００１７】 次に室温（25℃）での変形荷重、逆変態時の最大出力
＜回復機能を拘束した状態で、逆変態温度に加熱した時
の発生荷重＞および、その出力の変形・加熱サイクル50
回後の出力劣化を調べた。
＜回復機能を拘束した状態で、逆変態温度に加熱した時
の発生荷重＞および、その出力の変形・加熱サイクル50
回後の出力劣化を調べた。
【００１８】 その結果を表２に示した。Ti−49at％Ni合金、Ti−50
at％Ni合金およびTi−40at％、Ni−10at％Cu合金の冷間
加工なしのサンプルNo.2、No.4、及びNo.17は最大出力
が低く、且つ、サイクルによる出力劣化が大きいことが
判った。
at％Ni合金およびTi−40at％、Ni−10at％Cu合金の冷間
加工なしのサンプルNo.2、No.4、及びNo.17は最大出力
が低く、且つ、サイクルによる出力劣化が大きいことが
判った。
【００１９】
【表２】
【００２０】 また、時効処理を600℃としたNo.8及びNo.22も、サイ
クルによる出力劣化を示した。一方、Ti−50.5at％Ni合
金及びTi−51at％Ni合金は時効条件によって室温（25
℃）での変形荷重、逆変態時の出力変化が大きいが、い
ずれのサンプルもサイクルによる出力劣化は比較的小さ
いことが判った。但し、表−１によって×となったもの
については測定は行っていない。
クルによる出力劣化を示した。一方、Ti−50.5at％Ni合
金及びTi−51at％Ni合金は時効条件によって室温（25
℃）での変形荷重、逆変態時の出力変化が大きいが、い
ずれのサンプルもサイクルによる出力劣化は比較的小さ
いことが判った。但し、表−１によって×となったもの
については測定は行っていない。
【００２１】 これらの結果によりTi−50at％Ni合金、Ti−49at％Ni
合金、及びTi−40at％Ni−10at％Cu合金等のマルテンサ
イト変態開始温度（Ms温度）が室温（25℃）以上の合金
系では、時効処理前に冷間加工を行う必要があり、且
つ、時効処理温度は400〜600℃が適切であることが判っ
た。一方、Ti−50.5at％Ni合金、Ti−51at％Ni合金等の
Ms温度が室温（25℃）より低い合金系では必ずしも冷間
加工を行う必要はなく、時効条件によって所要の特性は
得られることが判った。
合金、及びTi−40at％Ni−10at％Cu合金等のマルテンサ
イト変態開始温度（Ms温度）が室温（25℃）以上の合金
系では、時効処理前に冷間加工を行う必要があり、且
つ、時効処理温度は400〜600℃が適切であることが判っ
た。一方、Ti−50.5at％Ni合金、Ti−51at％Ni合金等の
Ms温度が室温（25℃）より低い合金系では必ずしも冷間
加工を行う必要はなく、時効条件によって所要の特性は
得られることが判った。
【００２２】 本実施例では、Ti−51at％Ni合金の400℃×1hr時効材
は室温（25℃）で変形不可としたが、長時間（例えば48
時間）の処理を行えば変形は可能となる。但し、作業性
に欠ける。
は室温（25℃）で変形不可としたが、長時間（例えば48
時間）の処理を行えば変形は可能となる。但し、作業性
に欠ける。
【００２３】 すなわち、本発明は、Ni49.5〜51.0at％で、残りにTi
を有するTiNi合金であることを特徴としている。また、
冷間加工後の400〜600℃で約１時間の時効処理をするこ
とによって、室温（25℃）で50t以下の変形荷重で予備
圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも50℃での熱回復
機能を有する結果、約一時間（1hr）という短時間の時
効処理時間で作業性が優れている。
を有するTiNi合金であることを特徴としている。また、
冷間加工後の400〜600℃で約１時間の時効処理をするこ
とによって、室温（25℃）で50t以下の変形荷重で予備
圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも50℃での熱回復
機能を有する結果、約一時間（1hr）という短時間の時
効処理時間で作業性が優れている。
【００２４】 また、Ti−50.5at％Ni合金、Ti−51at％Ni合金の冷間
加工材の結果を実施例より削除しているが、表−１の他
の合金系同様に冷間加工材によっても所要の特性は得ら
れる。但し、冷間加工による加工組織の影響によって、
室温（25℃）での変形荷重が大きくなり、冷間加工をし
ないサンプルと同等を得るためには処理時間を長くする
ことが必要である。
加工材の結果を実施例より削除しているが、表−１の他
の合金系同様に冷間加工材によっても所要の特性は得ら
れる。但し、冷間加工による加工組織の影響によって、
室温（25℃）での変形荷重が大きくなり、冷間加工をし
ないサンプルと同等を得るためには処理時間を長くする
ことが必要である。
【００２５】 更に、本実施例でCu添加合金の一例（No.17〜22）を
示したが、この合金系は他のものに比べ変形荷重と逆変
態時の出力の差が小さく、実用性に富むことが判る。
（Cu添加量は7.5at％以上であれば同様の結果は得られ
る。但し、Niとの置換量が10at％を越えると、Cuが合金
に固溶せず、過剰の分だけそのまま析出してしまい、加
工の際この部分が割れやクラックが発生するので、10.0
at％以下である必要がある。）すなわち、本発明は上記
組成のTiNi合金のNiの一部を7.5〜10at％のCuで置換し
た組成を備えていることを特徴としている。
示したが、この合金系は他のものに比べ変形荷重と逆変
態時の出力の差が小さく、実用性に富むことが判る。
（Cu添加量は7.5at％以上であれば同様の結果は得られ
る。但し、Niとの置換量が10at％を越えると、Cuが合金
に固溶せず、過剰の分だけそのまま析出してしまい、加
工の際この部分が割れやクラックが発生するので、10.0
at％以下である必要がある。）すなわち、本発明は上記
組成のTiNi合金のNiの一部を7.5〜10at％のCuで置換し
た組成を備えていることを特徴としている。
【００２６】 本発明では、変形圧縮温度を25℃としたのは室温近傍
の温度で変形できることが実用的であるとしたからであ
る。既に実用化されている形状記憶合金の配管用継ぎ手
のごとく氷点下で逆変態をさせても良い使用であればそ
の限りではない。
の温度で変形できることが実用的であるとしたからであ
る。既に実用化されている形状記憶合金の配管用継ぎ手
のごとく氷点下で逆変態をさせても良い使用であればそ
の限りではない。
【００２７】 また、逆変態による回復温度を50℃以上としたのは、
夏期の直照下での使用を除き、通常の環境では回復しな
いと考えたためである。尚、50℃以上の環境下では冷水
に合金棒を保存しておけばよい。
夏期の直照下での使用を除き、通常の環境では回復しな
いと考えたためである。尚、50℃以上の環境下では冷水
に合金棒を保存しておけばよい。
【００２８】 ところで、本発明の特徴をNi49〜51.0at％としたの
は、Niがこれ以上多くとも少なくも加工性に難点を示す
ためである。
は、Niがこれ以上多くとも少なくも加工性に難点を示す
ためである。
【００２９】
このように本発明によれば、Ni49.5〜51.0at％で、残
りにTiを有するTiNi合金を組成すると共に、50t以下の
変形荷重で予備変形が容易で、25℃での変形が可能で50
℃以上で回復ができる岩石破砕用に最適で、時効処理時
間が約１時間という作業性に優れた形状記憶合金を提供
できる。
りにTiを有するTiNi合金を組成すると共に、50t以下の
変形荷重で予備変形が容易で、25℃での変形が可能で50
℃以上で回復ができる岩石破砕用に最適で、時効処理時
間が約１時間という作業性に優れた形状記憶合金を提供
できる。
【００３０】 また、TiNiCu合金であって、Cuの組成が7.5at％以上
で組成しても、10t以下の変形荷重でも予備変形が容易
で、25℃での変形が可能で50℃以上で回復ができる岩石
破砕用に最適で、時効処理時間が約１時間という作業性
に優れた形状記憶合金を提供できる。
で組成しても、10t以下の変形荷重でも予備変形が容易
で、25℃での変形が可能で50℃以上で回復ができる岩石
破砕用に最適で、時効処理時間が約１時間という作業性
に優れた形状記憶合金を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−227141（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242763（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−28548（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−196405（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】Ni49.5〜51.0at％で、残部にTiを有するTi
Ni合金であって、冷間加工後400〜600℃で約１時間の時
効処理をすることによって、室温（25℃）で50t以下の
変形荷重で予備圧縮変形を容易とし、且つ、少なくとも
50℃での熱回復機能を有し、逆変態時の最大出力が5t以
上であり、変形・加熱の50サイクル後の出力が1t以上で
あり、岩石を破砕する機能を有することを特徴とする岩
石破砕装置用形状記憶合金。 - 【請求項２】Ni49.5〜51.0at％で、残部にTiを有するTi
Ni合金のNiの一部を7.5〜10at％の範囲でCuと置換したT
iNiCu合金であって、 冷間加工後の400〜600℃の約１時間の時効処理によっ
て、室温（25℃）で10t以下の変形荷重で予備圧縮変形
を容易とし、且つ、少なくとも50℃での熱回復機能を有
し、逆変態時の最大出力が3t以上であり、変形・加熱の
50サイクル後の出力が0.5t以上であり、岩石を破砕する
機能を有することを特徴とする岩石破砕装置用形状記憶
合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26054790A JP3321735B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 岩石破砕装置用形状記憶合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26054790A JP3321735B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 岩石破砕装置用形状記憶合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141562A JPH04141562A (ja) | 1992-05-15 |
| JP3321735B2 true JP3321735B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=17349476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26054790A Expired - Lifetime JP3321735B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 岩石破砕装置用形状記憶合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3321735B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004092431A1 (en) | 2003-04-18 | 2004-10-28 | The University Of Hong Kong | Shape memory material and method of making the same |
| JP5172996B2 (ja) | 2011-07-15 | 2013-03-27 | ファナック株式会社 | 高速、高精度に指令が可能なガスレーザ発振器における指令装置 |
-
1990
- 1990-10-01 JP JP26054790A patent/JP3321735B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04141562A (ja) | 1992-05-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
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