Ni-Ti形状記憶合金とその成分
形状記憶合金への序文
形状記憶合金またはSMAは、常に元の形状を「記憶」する傾向があるタイプの合金です。これは、冷間鍛造された形状を記憶し、加熱されると変形前または元の形状に戻ることを意味します。形状記憶合金の他の呼び名としては、メモリー合金、メモリーメタル、スマートメタル・スマートアロイなどがあります。SMAは一般に軽量であり、多くの用途に使用されている。以下は形状記憶合金の用途と応用例です。
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1.形状記憶合金の主な用途
形状記憶合金は、航空機やエンジンの製造、航空機騒音の低減など、航空宇宙産業などいくつかの産業で使用されています。
- これらのスマートな合金はまた配管、例えば水管、オイルラインの管、等で使用される。
- 形状記憶合金のもう一つの用途は自動車産業である。
- これらの合金は、ロボット工学、電気通信、検眼、歯科、医療にも使用されている。
- 多くのエンジンが形状記憶合金を用いて作られており、整形外科も形状記憶合金が応用される分野である。
2.Ni-Ti形状記憶合金
ニッケル-チタン系形状記憶合金は、ニッケルとチタンをほぼ同量使用した形状記憶合金である。形状記憶合金の材料としては、銅、亜鉛、金、鉄などがありますが、Ni-Tiが最も一般的です。スマート合金の製造にこれら2つの元素を使用する理由は数多くあるが、その主なものを以下に示す：
- Ni-Ti形状記憶合金は、他の金属と比較して安定で実用的であり、優れた熱機械的性能を示すので好ましい。
- Ni-Ti系形状記憶合金の降伏強度は鋼鉄のそれよりも小さいが、特定の組成ではプラスチックやアルミニウムよりも優れた降伏強度が得られることが知られている。実際、Ni-Tiの降伏応力は500MPaに達することがある。
- Ni-Ti基合金を使用することで、高いレベルの回復可能な塑性ひずみが誘発される。
3.Ni-Ti SMAの製造
Ni-Ti（ニチノール）は、製造が非常に難しい。これは、非常に厳密な組成制御が必要であることと、チタン金属の反応性が非常に高いためです。ニチノールを得るために今日使用されている主な溶融方法は、次の2つである：
- 真空アーク再溶解 - 原料と水冷銅ストライクプレートの間に電気アークを発生させる方法です。この溶解手順は高真空中で行われる。この方法で使用される鋳型は水冷銅であり、溶解プロセス中にカーボンは導入されません。
- 真空誘導溶解-これはニチノールを得る方法であり、るつぼ内の原料を加熱するために代替磁場を使用して行われる。このプロセスも高真空で行われるが、唯一の違いは、炭素がプロセスに導入されることである。
これらの方法のどちらが優れているかを証明する証拠はなく、どちらにもそれぞれの利点がある。
