JPS61210142A

JPS61210142A - 耐衝撃性に優れたＮｉＴｉ合金及びその製造方法

Info

Publication number: JPS61210142A
Application number: JP60051035A
Authority: JP
Inventors: Toru Degawa; 出川　通; Takashi Sato; 敬佐藤; Makoto Ebata; 江端　誠
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1986-09-18
Also published as: JPH0429727B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は耐衝撃性に優れたＮｉＴｉ合金及びその製造方
法に係り、特にＮｉＴｉ形状記憶合金として有用な耐衝
撃性に優れたＮｉＴｉ合金及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ＮｉＴｉ合金のうち、Ｎｉ５５重量％、Ｔｉ４５重量％
（±１〜２重量％）合金は形状記憶効果を示すことから
、近年注目を集めている。

ＮｉＴｉ合金は、Ｔｉが極めて高活性であることから、
通常の耐火物容器を用いた溶解では良好な合金は得られ
ない、従って、ＮｉＴｉ合金の製造方法としては、従来
よりアーク溶解による方法、あるいは黒鉛坩堝を用いた
高周波溶解等が実施されている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記従来法のうち、アーク溶解による方
法は、均質な合金が得られず、しかも、鋳物を得ること
ができないという欠点を有する。

また黒鉛坩堝による方法においては、合金中に炭素（以
下、Ｃと略記する。）が混入し易く、高純度のＮｉＴｉ
合金を製造するのは困難であった。

一方、ＮｉＴｉ合金の機械的性質や形状記憶効果が、合
金の酸素（以下、０と略記する。）含有量によって著し
く影響を受けることは以前から知られていることである
。しかるに、前記従来の方法は、いずれの場合において
も、Ｏ含有量の少ないものが得られない、即ち、従来法
では不純物含有量が少ない高純度のＮｉ及びＴｉ原料を
用いて溶解しても、得られる合金のＯ含有率は１１００
０ｐｐ以下に保つことは困難である。

上記問題点のうち、ＮｉＴｉ合金中のＣ混入の問題につ
いては、カルシア（Ｃａｏ）坩堝を用いることにより、
Ｃの混入を容易に低減できる旨の報告がなされているが
、カルシア坩堝を用いた場合においても、０混入の問題
は解決されていない。

従って、従来より、ＮｉＴｉ合金中の０混入量を低減す
ることは、高特性のＮ　ｉ　Ｔ　ｉ合金を得るための重
要な改良点とされているが、現時点においては、原料の
吟味や溶解炉の選択などを除いて、本格的な努力はなさ
れておらず、十分満足し得る対策は提案されていない。

［問題点を解決するための手段］本発明は上記従来の問題点を解決し、Ｃ及び０の含有量
が極めて少ないＮｉＴｉ合金及びその製造方法を提供す
るものであって。

イツトリウム及び／又は希土類元素を５０〜８００ｐｐ
ｍ含むことを特徴とする耐衝撃性に優れたＮｉＴｉ合金
、及び内面がカルシア質炉材で構成された容器中にて、真空又
はアルゴン雰囲気下でＮｉを溶解した′後、イツトリウ
ム及び／又は希土類元素を添加して脱酸処理し、しかる
後Ｔｉを添加する方法であって、冷却固化後にイツトリ
ウム及び／又は希土類元素を５０〜８００ｐｐｍ残留さ
せるように添加することを特徴とする耐衝撃性に優れた
Ｎ　ｉ　Ｔ　ｉ合金の製造方法、を要旨とするものである。

以下に本発明につぎ詳細に説明する。

なお、本明細書において「％」は「重量％」を表す。

本発明のＮｉＴｉ合金のＮｉ及びＴｉの組成比は特に制
限はないが、とりわけ本発明は、Ｎｉ５５％、Ｔｉ４５
％（±１〜２％）のＮ１Ｔｔ形状記憶合金に適用するの
が有利である。

本発明のＮｉＴｉ合金は１合金中にイツトリウム及び／
又は希土類元素を５０〜８００ｐｐｍ含有する０合金中
にイツトリウム及び／又は希土類元素が５０〜８００ｐ
ｐｍ含有されたＮｉＴｉ合金は、イツトリウム及び／又
は希土類元素（以下、Ｒと略記することがある。）の存
在により、合金中に混入した０がＲＯ１Ｒ２０３又はＲ
Ｏ２等の希土類元素酸化物となるため、０含有量が極め
て低減され、その耐衝撃性が大幅に向上する。

（生じたイツトリウム及び／又は希土類元素酸化物はス
ラグや炉壁耐火材に吸収される。）合金中のイツトリウ
ム及び／又は希土類元素含有量が５０ｐｐｍより少ない
と、十分なＯ含有量低減効果が発揮されず、耐衝撃性の
高い合金が得られない、またイツトリウム及び／又は希
土類元素含有量が８００ｐｐｍよりも多いと、イツトリ
ウム及び／又は希土類元素が合金の結晶粒界に偏析する
などして、合金が脆くなるため、耐衝撃性が低下するこ
ととなる。特に好ましいイツトリウム及び／又は希土類
元素の含有量は１００〜７００ｐｐｍである。さらに好
ましくは、Ｚｏ。

〜５００ｐｐｍである。

希土類元素としては、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ。

Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｎ、Ｇｄ、Ｔｂ、　Ｄｙ、Ｈａ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｎのいずれでも良いが、通常はＣｅを用
いる。これらのイツトリウム及び／又は希土類元素は各
々単独で用いても、２種以上を混合して用いても良い。

次に、このような本発明のＮｉＴｉ合金の製造方法につ
いて説明する。

本発明の製造方法においては、内面がカルシア質炉材で
構成された容器中にて、真空又はアルゴン雰囲気下で、
まずＮｉを溶解した後、イツトリウム及び／又は希土類
元素を添加して脱酸処理する。このときのイツトリウム
及び／又は希土類元素の添加量は、後工程でＴｉを添加
した後に冷却・凝固せしめたときの残留量が含量で５０
〜８００ｐｐｍとなるような量である。この添加量は、
例えば、繰り返し実験しておいて、用いるイツトリウム
及び／又は希土類元素の歩留りを予め求めておき、これ
に基いて決定しても良い。

イツトリウム及び／又は希土類元素の添加方法は、特に
限定はなく、従来より接種等に用いられている各種の方
法が用いられる。

なお、イツトリウム及び／又は希土類元素を添加した後
は、十分に攪拌を行うようにするのが好ましい。

また、本発明方法においては、イツトリウム及び／又は
希土類元素のＮｉ溶湯への添加に先立って、Ｎｉ溶湯中
にアルゴンガスを吹込み、介在物を除去するようにする
のも有用である。

イツトリウム及び／又は希土類元素を添加した後、引き
続いて溶湯にＴｉを添加する。

Ｎｉ、Ｔｉ原料としては、高純度のものを用いるのが好
ましいが、本発明においては、後工程で添加するイツト
リウム及び／又は希土類元素の脱酸作用により０含有量
を低減できることから、０含有量の比較的高い原料をも
用いることができる。

本発明において、合金の溶融に用いる容器の内面を構成
するカルシア質炉材としては、カルシア（Ｃａｂ）、ラ
ルナイト（安定化２ＣａＯｅｓｉ０２）、　　メルウィ
ナイト　（３Ｃａｏ１１ＭｇＯ・２Ｓｉ０２）、アノル
サイト　（ｃａｏ・Ａ１２０３ｅ２ｓｉｏ２）ならびに
ＣａＯを富化したドロマイト等が挙げられる。

このようなカルシア質炉材は、そのＣａＯ含有率が２０
％以上、特に４０％以上のものが好ましい、ＣａＯ含有
量の高いカルシア質炉材は酸化物と反応し易く、ＮｉＴ
ｉ合金溶湯中の酸化物を吸収し、酸化物介在量を大幅に
減少させることができ、また、Ｔｉ等に対する安定性が
高いので、高温溶解が可能となる。

［作用］ＮｉＴｉ合金中にイー／　）リウム及び／又は希土類元
素を５０〜８００ｐｐｍ含有させることにより１合金中
に混入した０がイツトリウム及び／又は希土類元素酸化
物として除かれ、合金の０含有量を大幅に低減すること
ができる。しかも１合金中のイツトリウム及び／又は希
土類元素はイツトリウム及び／又は希土類元素酸化物を
還元することはなく、０含有量は極めて確実に低減され
る。

本発明では、得られるＮ　ｉ　Ｔ　ｉ合金の０含有量を
通常で８００ｐｐｍ以下とすることが可能である。

［実施例］以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが１
本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１電解ニッケル（公称純度９９．９％）及びスポンジチタ
ン（酸素含有量０．０７％及び０．０４２％の２種類）
を用い、ｌ溶解あたり合量で０．８Ｋｇとなるように配
合し、Ｎｉ５５％、Ｔｉ４５％のＮｆＴｉ形状記憶合金
の製造を行った。

使用に供したＣａＯ坩堝（内径的５０ｍｍ）は、−級試
薬のＣａｏを原料とし、これを２０メツシユに粉砕後、
坩堝型中へ入れてよくつき固め、固められた坩堝を約９
００℃、４時間電気抵抗炉中で仮焼することにより作成
した。ＣａＯ坩堝の組成は第１表に示す通りである。

第　　１　　表Ｎｉ原料をＣａＯ坩堝に入れ、これを出力１０ＫＷ、周
波数７０ＫＨｚの内熱式誘導炉に入れ。

ｌＯ″″２Ｐａの減圧下でまずＮｉを溶解し、次いでＣ
ｅ又はＹを、冷却固化した合金中の含有量が０〜１１０
００ｐｐの間の所定の値となるような量で種々変更して
添加し、脱酸処理を行った。引き続き、高純度アルゴン
ガスを５Ｘ１０３Ｐａまで導入し、Ｔｉの添加を行った
。その後、カルシア製鋳型に鋳込み、　　１　ＯｍｍＸ
　Ｉ　ＯｍｍＸ　１．６０ｍｍの角棒試料を鋳造した。

得られた試料から０分析用試料を切出し、不活性ガス搬
送溶解−熱伝導度法で０の定量を行った。この結果得ら
れた合金中のＣｅ、Ｙの含有量とＯ含有量との関係を第
１図に示す。

また、前記角棒試料を、各々、長さ５５ｍｍに切断し、
鋳肌のままでシャルピー衝撃試験を行い、Ｃｅ、Ｙ含有
量と耐衝撃性との関係を求めた。結果を第２図に示す。

第２図よりＮｉＴｉ合金中のＣｅ、Ｙ含有量が５０ｐｐ
ｍ以上であると耐衝撃特性が大幅に向上することが認め
られる。これは第１図から明らかなように、合金中のＣ
ｅ含有量が５０ｐｐｍ以上であると、０含有量が極めて
少なくなるためと推察される。また、Ｃｅ含有量が８０
０ｐｐｍを超えると耐衝撃特性が低下するが、これは、
Ｃｅ分が合金の粒界に偏析するなどして脆くなるためと
推察される。

［効果］以上詳述した通り、本発明のＮ　ｉ　Ｔ　ｉ合金は、イ
ツトリウム及び／又は希土類元素を５０〜８００ｐｐｍ
含むものであり、イツトリウム及び／又は希土類元素の
０吸収効果により、合金中の０含有量が著しく低減され
るため、低酸素ＮｉＴｉ合金となる。しかして、このよ
うな本発明のＮｉＴｉ合金は、内面がカルシア質炉材で
構成された容器を用い、真空又はアルゴン雰囲気下でＮ
ｉを溶解した後、イツトリウム及び／又は希土類元素を
添加して脱酸処理し、次いでＴｉを添加して溶融させた
後、冷却・固化させる本発明の方法により、容易に製造
される。

本発明によれば、 ■　低酸素で、かつ低炭素含有量のＴ　ｉ　Ｎ　ｉ合金
を容易に得ることができる。

■　従って、得られる合金は極めて耐衝撃特性に優れる
。

■　極めて均質な組成の合金が得られる。

■　１回の溶融操作で良い。

■　原料は高酸素含有量のものでも良く、安価な原料で
製造し得る。

■　■、■より合金の製造コストを低廉化することがで
きる。

■　鋳物として鋳造することができる。

等の様々な効果が奏され、工業的に極めて有利である。

従って１本発明は、特に優れたＮｉＴｉ形状記憶合金を
製造するに極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例１で得られた試験結果を示す
グラフであり、第１図は合金中のＣｅ、Ｙ含有量とＯ含
有量との関係を示し、第２図は合金中のＣｅ、Ｙ含有量
と耐衝撃特性との関係を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イットリウム及び／又は希土類元素を５０〜８０
０ｐｐｍ含むことを特徴とする耐衝撃性に優れたＮｉＴ
ｉ合金。
（２）内面がカルシア質炉材で構成された容器中にて、
真空又はアルゴン雰囲気下でＮｉを溶解した後、希土類
元素を添加して脱酸処理し、しかる後Ｔｉを添加する方
法であって、冷却固化後に希土類元素を５０〜８００ｐ
ｐｍ残留させるように添加することを特徴とする耐衝撃
性に優れたＮｉＴｉ合金の製造方法。