具有形成记忆性和超弹性的铁系合金及其制造方法技术

一种具有形状记忆性及超弹性的铁系合金，其特征在于，具有如下组成：含有２５～３５质量％的Ｎｉ、１３～２５质量％的Ｃｏ及２～８质量％的Ａｌ，还含有１～５质量％的Ｔｉ、２～１０质量％的Ｎｂ及３～２０质量％的Ｔａ之中的至少一种合计为１～２０质量％，余量实质上由Ｆｅ及不可避免的杂质构成，并具有实质上由γ相及γ’相构成，所述γ相的特定结晶方位一致的再结晶集合组织，马氏体相变及逆相变的热滞下的逆相变结束温度和马氏体相变开始温度的差为１００℃以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在实用温度域具有优异的形状记忆性及超弹性，并且加工 性、耐腐蚀性及磁特性良好的铁系合金。
技术介绍
作为具有一方向或二方向的形状记忆合金及超弹性(伪弹性)的合金(形状记忆合金)，虽然实用化的有Ni-Ti基合金、Cu-Zn-Al基合金、 Fe-Mn-Si基合金等，但最为量产化的是形状记忆性、机械的强度等的特性 优异的Ni-Ti基合金。但是，Ni-Ti基合金有冷加工性差，材料成本也高这 样的缺点。Cu-Zn-Al基合金具有耐腐蚀性差，耗费加工成本这样的问题。 相对于这些非铁系形状记忆合金，因为铁系形状记忆合金其材料成本 低，富于加工性，所以被期待利用于各种用途。然而，至今为止所开发的 铁系形状记忆合金，其超弹性比非铁系形状记忆合金差得多，不适合利用 超弹性的应用。现有的铁系合金之所以不具有良好的超弹性，被认为是由于因变形使 位错等的永久应变被导入，从而发生无法显示形状记忆性的不可逆的透镜 状马氏体的应力诱导。为了解决这些问题，认为提高铁系形状记忆合金的 母相强度，特别是利用金属间化合物带来的析出强化有效。从这一观点出 发，提出有Fe-Ni-Co-Al-C合金(特开平03-257141号)、Fe-Ni-Al系合金 (特开2003-268501号)及Fe-Ni-Si系合金(特开2000-17395号)等。但 即使是这些铁系形状记忆合金，其超弹性的可以回复的应变量及回复率、 超弹性工作温度等也未必充分。"ScriptaMaterialia" Vol,46，pp.471-475提出一种大量含有高价的Pd， 显示出良好的超弹性的Fe-Pd合金，但是该合金的超弹性的可以回复的应 变量小到1%以下。特开平09-176729号公开有一种通过利用fcc/hcp相变而显示出形状记 忆性及超弹性的Fe-Mn-Si基合金。但是，因为该Fe-Mn-Si基合金显示超 弹性的温度比室温高，所以不能将其在室温下使用。另外其耐腐蚀性及冷 加工性差，为了进一步得到超弹性而需要复杂的加工及热处理，制造成本 咼昂。美国专利5173131号公开有一种具有如下组成铁系形状记忆合金，其含有9 13重量％的Mn及3 6重 量％的Si，余量由Fe及不可避免的杂质构成。该铁系形状记忆合金，以 DSC测定的马氏体相变温度(Ms点)和其逆相变温度(Af点)的差为110 。C。但是该铁系形状记忆合金的超弹性的可以回复的应变量及回复率未必 充分。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种在实用温度域具有优异的形状记 忆性及超弹性，并且具有良好的加工性、耐腐蚀性和磁力特性的铁系合金 及其制造方法。鉴于上述目的而锐意研究的结果是，本专利技术者们发现，(a)使马氏体 相变及逆相变的热滞(hysteresis)下的逆相变结束温度(Af)点和马氏体 相变开始温度(Ms点)的差在10(TC以下，并且(b)以成为Y相的特定 结晶方位一致的再结晶集合组织这样的条件进行加工，由此能够赋予铁系 形状记忆合金以优异的形状记忆性及超弹性，从而想到本专利技术。具有形状记忆性及超弹性的本专利技术的铁系合金，其特征在于，含有 25 35质量％的Ni、 13 25质量％的Co、及2 8质量°/。的AI，还含有 合计为1 20质量％的从1 5质量％的Ti、 2 10质量％的Nb、及3 20 质量％的Ta中选出的至少一种，余量实质上由Fe及不可避免的杂质构成， 并具有实质上由Y相及Y，相构成，所述Y相的特定结晶方位一致的再结晶 集合组织，并且，马氏体相变及逆相变的热滞中的逆相变结束温度和马氏 体相变开始温度的差为IO(TC以下。所述Y相的特定结晶方位优选与冷加工方向上一致，特别是所述冷加 工方向中的所述Y相的特定结晶方位的存在频度(由电子背散射图像法测定)优选为2以上。所述特定结晶方位优选为<100>或<110>方向。所述Y相的结晶晶界的20%以上优选为方位差为15°以下的小角晶界。铁系合金的Ni含量优选为26 30质量％， Al含量优选为4 6质量%。本专利技术的铁系合金优选还含有从B、 C、 Ca、 Mg、 P、 S、 Zr、 Ru、 La、Hf、Pb及混合稀土金属(mischmetal)中选出的至少一禾中，合计为0.001 1质量％。本专利技术的铁系合金，优选还含有从Be、 Si、 Ge、 Mn、 Cr、 V、 Mo、 W、 Cu、 Ag、 Au、 Ga、 Pd、 Re及Pt中选出的至少一种，合计为0.001 10质量％。一种铁系合金的制造方法，该铁系合金具有形状记忆性及超弹性，并 具有实质上由Y相及Y，相构成，所述Y相的特定结晶方位一致的再结晶集 合组织，马氏体相变及逆相变的热滞中的逆相变结束温度和马氏体相变开 始温度的差为IO(TC以下，该铁系合金的制造方法的特征在于，经退火多 次进行冷加工，设定最终退火后的冷加工的合计加工率，以使通过电子背散射图像法测定的此时冷加工方向中的所述Y相的特定结晶方位的存在频 度为2以上。所述最终退火后的冷加工的合计加工率优选为50%以上。在所述冷加 工后，优选以80(TC以上的温度进行固溶处理，再以20(TC以上低于800 "C的温度进行时效处理。由本专利技术的方法制造的铁系合金，优选所述铁系合金含有25 35质 量。/。的Ni、 13 25质量y。的Co、及2 8质量n/。的Al，还含有合计为l 20质量％的从1 5质量％的Ti、 2 10质量％的Nb、及3 20质量％的 Ta中选出的至少一种，余量实质上由Fe及不可避免的杂质构成。由本专利技术的方法制造的铁系合金的Ni含量优选为26 30质量％， Al 含量优选为4 6质量％。由本专利技术的方法制造的铁系合金，优选还含有从B、 C、 Ca、 Mg、 P、 S、 Zr、 Ru、 La、 Hf、 Pb及混合稀土金属中选出的至少一种，合计为0.001 1质量％。由本专利技术的方法制造的铁系合金，优选还含有从Be、 Si、 Ge、 Mn、Cr、 V、 Mo、 W、 Cu、 Ag、 Au、 Ga、 Pd、 Re及Pt中选出的至少一种， 合计为0.001 10质量％。本专利技术的铁系合金，具有y相的特定结晶方位一致的再结晶集合组织， 马氏体相变及逆相变的热滞下的逆相变结束温度和马氏体相变开始温度 的差为IO(TC以下，因此与现有的铁系合金相比，其形状记忆性及超弹性 显著提高。而且，'作为Fe-Ni-Co-Al系合金的本专利技术的铁系合金其材料成 本低廉，加工性及耐腐蚀性优异，因此适合于线材、板材、箔、弹簧材、 管材等各种加工品。附图说明图1是概略性地表示形状记忆合金的典型的电阻曲线的曲线图。 图2是表示铁系合金从第一退火工序至时效处理的加工工序的一个示 例的概略图。图3 (a)是概略性地表示由形状记忆合金的拉伸循环试验得到的典型 的应力-应变曲线的曲线图。图3 (b)是表示由形状记忆合金的应力-应变曲线求得超弹性应变的 方法的曲线图。图4是表示实施例3的铁系合金板材的最大应变为2%时的应力-应变 曲线的曲线图。图5 (a)是表示实施例6的铁系合金从第一退火工序至时效处理的加 工工序的概略图。图5 (b)是表示实施例7的铁系合金从第一退火工序至时效处理的加 工工序的概略图。图5 (c)是表示实施例8的铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁系合金，其具有形状记忆性及超弹性，其特征在于，含有２５～３５质量％的Ｎｉ、１３～２５质量％的Ｃｏ、及２～８质量％的Ａｌ，还含有合计为１～２０质量％的从１～５质量％的Ｔｉ、２～１０质量％的Ｎｂ、及３～２０质量％的Ｔａ中选出的至少一种，余量实质上由Ｆｅ及不可避免的杂质构成，并具有实质上由γ相及γ’相构成且所述γ相的特定结晶方位一致的再结晶集合组织，并且，马氏体相变及逆相变的热滞中的逆相变结束温度和马氏体相变开始温度的差为１００℃以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石田清仁，贝沼亮介，须藤祐司，田中优树，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]