(57)【要約】  ニッケル−チタン−希土類（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ）焼結合金を製造するための粉末混合物が、約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉを含むＮｉ−Ｔｉ合金粉と、ＲＥ元素を含むＲＥ合金粉とを含む。
2015510036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉを含むＮｉ−Ｔｉ合金粉と、
ＲＥ元素を含むＲＥ合金粉と
を含む、ニッケル−チタン−希土類（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ）焼結合金を製造するための粉末混合物。
【請求項２】
前記Ｎｉ−Ｔｉ合金粉が、第１二元合金粉と第２二元合金粉との混合物を含み、前記第１二元合金粉が約５６重量％のＮｉおよび約４４重量％のＴｉを含み、かつ前記第２二元合金粉が約６０重量％のＮｉおよび約４０重量％のＴｉを含む、請求項１に記載の混合物。
【請求項３】
前記第１二元合金粉と前記第２二元合金粉との重量比が約７０：３０〜約３０：７０である、請求項１または２に記載の混合物。
【請求項４】
前記第１二元合金粉と前記第２二元合金粉との重量比が約４０：６０〜約５０：５０である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項５】
前記ＲＥ合金粉が少なくとも１種の更なる元素を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項６】
前記少なくとも１種の更なる元素が、Ｂ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｖ、他の希土類元素、およびＹからなる群から選択されるドーパント元素または更なる合金元素である、請求項５に記載の混合物。
【請求項７】
前記少なくとも１種の更なる元素がＦｅを含む、請求項６に記載の混合物。
【請求項８】
前記Ｆｅが、前記ＲＥ合金粉中に約１重量％〜約２重量％の濃度で存在する、請求項７に記載の混合物。
【請求項９】
前記ＲＥ元素が、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群から選択される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項１０】
前記ＲＥ元素がＥｒを含む、請求項９に記載のＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の混合物から製造されるＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金であって、前記Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金が、約４５重量％〜約５０重量％のＮｉ、約３３重量％〜約３８重量％のＴｉ、および約１５重量％のＲＥ〜約２０重量％のＲＥを含む、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金。
【請求項１２】
Ｆｅを含む、請求項１１に記載のＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金。
【請求項１３】
ＮｉＴｉマトリックス相と、前記マトリックス相中に分散した不連続領域を含む第２相とを含み、前記第２相が前記ＲＥ元素を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金。
【請求項１４】
オーステナイト終了温度が３７℃未満である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金から製造される熱機械的に処理された部材。
【請求項１５】
前記Ｎｉ−Ｔｉ合金粉が、第１二元合金粉と第２二元合金粉との混合物を含み、前記第１二元合金粉が約５６重量％のＮｉおよび約４４重量％のＴｉを含み、前記第２二元合金粉が約６０重量％のＮｉおよび約４０重量％のＴｉを含み、
前記第１二元合金粉と前記第２二元合金粉との重量比が約４０：６０〜約５０：５０であり、
前記ＲＥ元素がＥｒでありかつ前記ＲＥ合金粉がＦｅを約１重量％〜約２重量％の濃度で含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項１６】
Ｎｉ−Ｔｉ合金粉およびＲＥ合金粉を、電源に接続可能な導電性金型とパンチとを含む粉末固化装置に添加するステップであって、前記Ｎｉ−Ｔｉ合金粉が約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉを含み、前記ＲＥ合金粉がＲＥ元素を含む、添加ステップと；
前記粉末を約７３０℃〜約８４０℃の焼結温度に加熱するステップと；
前記焼結温度において前記粉末に約６０ＭＰａ〜約１００ＭＰａの圧力を加えるステップと；
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を形成させるステップと
を含む、ニッケル−チタン−希土類（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ）焼結合金の形成方法。
【請求項１７】
前記焼結温度までのランプ速度が約２５℃／分以下である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ＲＥ元素がＥｒを含み、前記圧力が少なくとも約８５ＭＰａであり、かつ前記焼結温度が約７３０℃〜約７６０℃である、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金がＦｅを含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも約７３０℃の温度で前記Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を熱間加工して、熱間加工Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金部材を形成させるステップを含み、かつ
前記熱間加工Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金部材を冷延伸して、直径が約２ｍｍ以下のＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金ワイヤーを形成させるステップを含む、
請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、希土類元素を含むニッケル−チタン合金に関し、さらに詳細には、希土類元素を含むニッケル−チタン合金の粉末冶金処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル−チタン合金は、一般的に、自己拡張型ステント、ステント移植皮弁、塞栓保護フィルター（ｅｍｂｏｌｉｃ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒｓ）、および石摘出バスケット（ｓｔｏｎｅ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｂａｓｋｅｔｓ）などの腔内生体医用器具（ｉｎｔｒａｌｕｍｉｎａｌ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ）の製造に用いられる。そのような器具は、等原子（ｅｑｕｉａｔｏｍｉｃ）または近等原子（ｎｅａｒ−ｅｑｕｉａｔｏｍｉｃ）ニッケル−チタン合金（一般的に、ニチノールと呼ばれる）の超弾性または形状記憶挙動を活用することができる。しかし、ニッケル−チタン合金はＸ線不透過性が劣るため、そのような器具は、Ｘ線透視撮影法などの非侵襲性イメージング技術を用いて体外から可視化するのが難しいことがある。腔内の器具が細いワイヤーまたは薄肉のストラットで作られている場合、可視化は特に難しい。それゆえに、臨床医は、身体血管内でニチノールのステントまたはバスケットを正確に配置し、かつ／または操作することができないであろう。
【０００３】
ニッケル−チタンの医療器具のＸ線不透過性を向上させるための現在の手法としては、重金属元素で作られたＸ線不透過性マーカー、コーティング、またはコアの使用がある。さらに、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）および金（Ａｕ）などの貴金属が、ニチノールのＸ線不透過性を向上させるために、こうした元素が高コストであるにもかかわらず、合金添加元素として用いられてきた。さらに最近の進歩において、エルビウムなどの希土類元素をニチノールと合金化して、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｐｔ合金のＸ線不透過性より優れているとは言えないまでもそれに匹敵するＸ線不透過性を有する三元合金を生じさせることができることが示された（例えば、米国特許出願公開第２００８／００５３５７７号明細書（“Ｎｉｃｋｅｌ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ａｌｌｏｙ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａ  Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｅｌｅｍｅｎｔ”）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
希土類または他の合金元素を含むニッケル−チタン三元合金は、一般的に、真空溶融手法（ｖａｃｕｕｍ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）で形成される。しかし、溶融物から合金を冷却すると、２次相のもろい網状組織が合金マトリックス中に形成されうる。それは、三元合金の加工性および機械的性質を低下させる可能性がある。このもろい２番目の相の網状組織を、適切な均質化熱処理ステップ及び／または熱機械的加工ステップによって壊すことができないと、医療器具または他の用途にニッケル−チタン三元合金を実際的に利用することはできないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開始粉末と適切な焼結条件との好ましい組合せを用いることにより、加工性が良好であるとともに望ましいオーステナイト終了（Ａｆ）温度を示すＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を得ることができることが見出された。
【０００６】
本発明の態様は添付の特許請求の範囲で定義される。
【０００７】
本発明の第１の態様では、約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉを含んでいるＮｉ−Ｔｉ合金粉とＲＥ元素を含んでいるＲＥ合金粉とを含む、ニッケル−チタン−希土類（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ）焼結合金を製造するための粉末混合物が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、ニッケル−チタン−希土類（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ）焼結合金を形成させる方法は、Ｎｉ−Ｔｉ合金粉およびＲＥ合金粉を、電源に接続可能な導電性金型とパンチとを含む粉末固化装置に添加することを含む。Ｎｉ−Ｔｉ合金粉は、約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉを含み、ＲＥ合金粉はＲＥ元素を含む。粉末を約７３０℃〜約８４０℃の焼結温度まで加熱し、その焼結温度で粉末に約６０ＭＰａ〜約１００ＭＰａの圧力をかける。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金が形成される。
【０００９】
本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら例だけを用いて以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）装置およびＳＰＳ金型の断面概略図である。ここで、図１Ａは、Ｈｕｎｇｒｉａ  Ｔ．ｅｔ  ａｌ．，（２００９）  “Ｓｐａｒｋ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ａｓ  ａ  Ｕｓｅｆｕｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｉｅｚｏ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，”Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １１：８，Ｐ．６１５−６３１からのものである。
【図１Ｂ】放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）装置およびＳＰＳ金型の断面概略図である。
【図１Ｃ】示されている粒径分布（ｄ５０は平均粒径である）を有する、入手時の状態のままの例示的な予合金化（ｐｒｅ−ａｌｌｏｙｅｄ）ガス噴霧粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図１Ｄ】示されている粒径分布（ｄ５０は平均粒径である）を有する、入手時の状態のままの例示的な予合金化ガス噴霧粉末のＳＥＭ像である。
【図１Ｅ】入手時の状態のままの例示的なＨＤＨエルビウム粉末（すなわち、微粉砕／粉砕して粉末にし、脱水素された水素脆化（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｄ）Ｅｒ））の顕微鏡写真である。
【図１Ｆ】ふるいにかける前の例示的なＥｒ−Ｆｅガス噴霧粉末のＳＥＭ像である。
【図１Ｇ】ふるいにかける前の例示的なＥｒ−Ａｇガス噴霧粉末のＳＥＭ像である。
【図２】ＳＰＳ装置によって記録された、２５℃／分のランプ速度（ｒａｍｐ  ｒａｔｅ）および８１５℃の焼結温度における最適化焼結法の例示的なＳＰＳデータ（電流、温度、電圧、圧力および変位（圧縮）の時間発展曲線（ｔｉｍｅ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｃｕｒｖｅｓ）を含む）を示す。
【図３】焼結した後の試料番号４の微細構造を示すＳＥＭ像である。
【図４】焼結および熱間圧延した後の試料番号４の微細構造を示すＳＥＭ像である。
【図５】焼結した後の試料番号６４の微細構造を示すＳＥＭ像である。
【図６】焼結および熱間圧延した後の試料番号６４の微細構造を示すＳＥＭ像である。
【図７】例示的な焼結および圧延されたＮｉ−Ｔｉ−Ｅｒ−Ｆｅ試料の微細構造を示すＳＥＭ像ならびにエネルギー分散型Ｘ線分光分析で得られた対応する組成データ。Ｎｉ−Ｔｉ−Ｅｒ−Ｆｅ試料は、直径２５ｍｍの焼結ビレットから直径５ｍｍの棒に縮小した。
【図８】連続的に熱間圧延した後の例示的なＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ−Ｆｅ焼結試料を肉眼で見た外観を示す。
【図９】例示的な熱間圧延試料の微細構造を示すＳＥＭ像である。
【図１０Ａ】冷延伸ワイヤー試料の微細構造のＳＥＭ像であり、直径が２ｍｍのものである。
【図１０Ｂ】冷延伸ワイヤー試料の微細構造のＳＥＭ像であり、直径が１．７１ｍｍのものである。
【図１０Ｃ】冷延伸ワイヤー試料の微細構造のＳＥＭ像であり、直径が０．８ｍｍのものである。
【図１１】Ｎｉ−Ｔｉ二元合金ワイヤー（上）とＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金ワイヤー（下）とを比較したＸ線像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の明細書および添付の特許請求の範囲で使用される次の用語は、以下に示す意味を有する。
【００１２】
マルテンサイト開始温度（Ｍｓ）は、冷却の際に、マルテンサイト相変態を示す形状記憶物質へとマルテンサイトへの相変態が始まる温度である。
【００１３】
マルテンサイト終了温度（Ｍｆ）は、冷却の際に、マルテンサイトへの相変態が終結する温度である。
【００１４】
オーステナイト開始温度（Ａｓ）は、加熱の際に、オーステナイト相変態を示す形状記憶物質へとオーステナイトへの相変態が開始する温度である。
【００１５】
オーステナイト終了温度（Ａｆ）は、加熱の際に、オーステナイトへの相変態が終結する温度である。
【００１６】
Ｘ線不透過性は、入射する電磁放射線（放射Ｘ線など）を物質または物体が吸収する能力を示す尺度である。Ｘ線不透過性物質は、優先的に入射Ｘ線を吸収する。またそれはＸ線像において高い放射線コントラストおよび良好な可視性を示す傾向がある。Ｘ線不透過性でない物質は、入射Ｘ線を透過する傾向があり、Ｘ線像において容易に見えないことがある。
【００１７】
加工性は、圧延、鍛造、押出しなどの方法で成形が行われる場合の、異なる形状及び／または寸法となるように合金が成形されうる際の容易さを表す。
【００１８】
冷間加工または冷間成形は、加熱によって部材の大きさ、形状及び／または機械的性質を変えることなく、塑性的に部材を変形させる。
【００１９】
熱間加工または熱間成形は、高温（典型的には、部材の再結晶温度以上）で部材を塑性的に変形させて、部材の大きさ、形状及び／または機械的性質を変える。
【００２０】
「熱機械的処理」という用語は、熱間加工および／または冷間加工を表しうる。
【００２１】
冷間加工パーセント（％）は、部材にもたらされる塑性変形の量の尺度であり、その量は所与の寸法における減少パーセントとして計算される。例えば、伸線の場合、冷間加工％は、１回の延伸によるワイヤーの断面積の減少パーセントに対応しうる。
【００２２】
「予合金化」という用語は、特定の合金組成物のインゴットから得られる（例えば、ガス噴霧法によって）粉末に変換された粉末を表すのに用いられる。そのような粉末は、本開示では、「予合金化粉末」または「合金粉」と呼ぶことがある。
【００２３】
焼結温度は、加圧力にさらすときに前駆体粉末を一緒に焼結することができる温度を表す。
【００２４】
軟化温度は、希土類元素に関連して用いる場合、高温硬度測定または溶融温度データによって決定される、希土類元素が軟化する温度を表す。
【００２５】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、本明細書全体および請求項を通じて、はっきり記載された内容だけまたは記載されていない内容と組み合わせたものを包含する、限定的でない中間的な用語として同義的に使用される。
【００２６】
上で述べたように、新しい組合せの開始粉末を適切な焼結条件と組み合わせて使用すると、良好な加工性および延性を示すと共に望ましいＡｆ温度を有するＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を生じさせることができる。開始粉末は、焼結時にＲＥ元素と反応しうるＮｉの量を過剰に埋め合わせるように選択することができる。そのようにしてＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金が、十分な量のＮｉをマトリックス相にとどめて体温より低いＡｆ温度を示すようにすることができる。したがって、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、体温において超弾性を有しうる。場合によっては、焼結合金を熱間加工し、かつ／または冷間加工した後でも、望ましいＡｆ温度が実現されうる。本発明者らは、焼結Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥの熱間加工性および冷間加工性が、開始粉末の組成だけでなく、焼結条件によっても影響されることを知った。例えば、以下にさらに述べるように、焼結温度を減少させつつ、焼結圧力を増大させることによって、改善された結果を得ることができる。
【００２７】
ニッケル−チタン−希土類金属（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ）焼結合金を製造するための粉末混合物は、Ｎｉ−Ｔｉ粉末および希土類元素含有粉末を含むことができる。Ｎｉ−Ｔｉ粉末は、適切な組成の予合金化Ｎｉ−Ｔｉ粉末（あるいはＮｉ−Ｔｉ合金粉とも呼ばれる）であってよく、その組成は、実質的に等原子（すなわち、約５０原子％のＮｉ（約５６重量％のＮｉ）および５０原子％のＴｉ（約４４重量％のＴｉ））であるか、より好ましくは、ニッケルを多く含む（すなわち、約５０原子％より多いＮｉ（約５６重量％のＮｉ）ものでありうる。あるいはまた、Ｎｉ元素粉末およびＴｉ元素粉末を同じ割合で使用してもよい。本開示全体を通じて、Ｎｉ元素とＴｉ元素の粉末であるか、Ｎｉ−Ｔｉ合金粉（予合金化Ｎｉ−Ｔｉ粉末）であるかに関わらず、Ｎｉ元素とＴｉ元素とを含む粉末は、Ｎｉ−Ｔｉ粉末と呼ぶことがある。
【００２８】
いろいろな別個の種類の希土類元素含有粉末をＮｉ−Ｔｉ粉末に加えて、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を形成させることができる。「希土類元素」という用語は、周期律表のランタニド系列及び／またはアクチニド系列中に見いだされる元素を表すために、「希土類金属」と代替的に用いられており、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、およびＵを含む。さらに、イットリウム（Ｙ）およびスカンジウム（Ｓｃ）が希土類元素と呼ばれることがあるが、それらはランタニド系列の元素でもアクチニド系列の元素でもない。典型的には、希土類元素は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群から選択される。好ましくは、希土類元素はエルビウムを含む。
【００２９】
粉末は、（希土類元素のみと任意の付随的な不純物を含む）ＲＥ元素粉末であっても、希土類元素と任意の付随的な不純物のほかに、１種または複数種の更なる合金元素及び／またはドーパント元素を含むＲＥ合金粉であってもよい。こうした粉末の具体例を以下に示す。
【００３０】
１つの実施形態によれば、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を製造するための粉末混合物は、Ｎｉ−Ｔｉ合金粉とＲＥ合金粉とを含むことができる。Ｎｉ−Ｔｉ合金粉は、約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉ、または約５７重量％のＮｉ〜約５９重量％のＮｉおよび約４１重量％のＴｉ〜約４３重量％のＴｉを含むことができ、ＲＥ合金粉はＲＥ元素を含み、かつ少なくとも１種の更なる元素を含むこともできる。
【００３１】
少なくとも１種の更なる元素は、Ｂ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｖ、他の希土類元素、およびＹからなる群から選択される更なる合金元素またはドーパント元素であってよい。更なる元素は、百万分率（ｐｐｍ）という低いレベルから約９５重量％もの濃度でＲＥ合金粉中に存在することができる。本明細書で使用される場合のｐｐｍは、重量によるものである。典型的には、更なる元素は、濃度が約５０重量％以下、約３０重量％以下、または約１５重量％以下であり、ＲＥ合金粉の約５重量％以下でありうる。例えば、ドーパント元素（Ｂなど）の場合、濃度は、少なくとも約１０ｐｐｍ、少なくとも約５０ｐｐｍ、または少なくとも約１００ｐｐｍであってよい。典型的には、ドーパント元素の濃度は、約１０００ｐｐｍ以下、または約５００ｐｐｍ以下、または約３００ｐｐｍ以下である。更なる合金元素（例えば、遷移金属または別の金属でありうる）の場合、濃度は、ＲＥ合金粉の少なくとも約０．１重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、または少なくとも約２０重量％であってよい。
【００３２】
ＲＥ合金粉と混ぜられるＮｉ−Ｔｉ合金粉は、第１二元合金粉と第２二元合金粉との混合物を含んでよく、第１二元合金粉は約５４〜５８重量％のＮｉおよび約４２〜４６重量％のＴｉを含み、第２二元合金粉は約５８〜６２重量％のＮｉおよび約３８〜４２重量％のＴｉを含む。例えば、第１二元合金粉は、約５６重量％のＮｉおよび約４４重量％のＴｉを含んでよく、第２二元合金粉は約６０重量％のＮｉおよび約４０重量％のＴｉを含む。第１二元合金粉と第２二元合金粉との重量比は、少なくとも約３０：７０、少なくとも約４０：６０、少なくとも約５０：５０、または少なくとも約６０：４０であってよい。この重量比はまた、約５０：５０以下、約６０：４０以下、または約７０：３０以下であってもよい。例えば、重量比は、約７０：３０〜約３０：７０、または約６０：４０〜約４０：６０の範囲であってよい。有利には、重量比は、実施例で述べられているように約４０：６０〜約５０：５０である。
【００３３】
Ｎｉ−Ｔｉ合金粉は、組成の異なる第１二元合金粉と第２二元合金粉との混合物を含むことはできず、単一の二元粉末組成物を含むことができる。例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金粉は、約５８重量％のＮｉ〜約５９重量％のＮｉおよび約４１重量％のＴｉ〜約４２重量％のＴｉ（例えば、約５８．５重量％のＮｉと約４１．５重量％のＴｉ）を含むことができる。
【００３４】
Ｎｉ−Ｔｉ合金粉とＲＥ合金粉との重量比は、少なくとも約６０：４０、少なくとも約６５：３５、少なくとも約７０：３０、少なくとも約７５：２５、または少なくとも約８０：２０であってよい。典型的には、Ｎｉ−Ｔｉ合金粉とＲＥ合金粉との重量比は、約９０：１０以下、または約８５：１５以下である。例えば、重量比は、約７５：２５〜約８５：１５、または約８３：１７であってよい。望ましい重量比は、ＲＥ合金粉中の任意の更なる元素の濃度を考慮に入れつつ、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金における希土類元素の望ましい濃度に基づいて決定することができる。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金のＸ線不透過性に関する実験では、約１０重量％のＲＥ〜約３０重量％のＲＥ、約１２重量％のＲＥ〜約２５重量％のＲＥ、または約１５重量％のＲＥ〜約２０重量％のＲＥの量が、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金にとって有利でありうることが示された。
【００３５】
好適なＲＥ含有粉末の例としては、例えば、予合金化ＲＥ−Ｎｉ合金（例えば、Ｅｒ−Ｎｉ合金）粉（任意選択で、ＢまたはＦｅがドープされている）で、細かい粒径となるようにガス噴霧法で製造されうるもの（図１Ｃおよび１Ｄを参照）、高純度のＲＥ元素（例えば、Ｅｒ）粉末（任意選択で、ＢまたはＦｅがドープされている）で、細かい粒径となるようにガス噴霧法で製造されうるもの、低純度のＲＥ元素粉末（例えば、さらに脱水素化された水素化−脱水素化（ＨＤＨ）ＲＥ粉末で、ＨＤＨ  Ｅｒ（図１Ｅを参照）など）、および延性希土類合金（または金属間）粉末（例えば、銀または別の延性金属と合金化された希土類元素で、Ｅｒ−ＡｇまたはＥｒ−Ｆｅ合金粉など）（図１Ｆおよび１Ｇを参照）がある。
【００３６】
企図された可能な粉末組成物の中には次のものがある（重量％）。Ｎｉ  ５５：Ｔｉ  ４５、Ｎｉ  ５６：Ｔｉ  ４４、Ｎｉ  ５７：Ｔｉ  ４３、Ｎｉ  ５８：Ｔｉ  ４２、Ｎｉ  ５９：Ｔｉ  ４１、Ｎｉ  ６０：Ｔｉ  ４０、Ｎｉ  ６０．５：Ｔｉ  ３９．５、およびＮｉ  ６１：Ｔｉ  ３９；  Ｅｒ  ９８．５：Ｆｅ  １．５、Ｅｒ（残りの部分）：Ｆｅ  １．５：１００ｐｐｍのＢ、Ｅｒ（残りの部分）：１００ｐｐｍのＢ、Ｅｒ（残りの部分）：Ｎｉ  ２５．７４：Ｆｅ  １、Ｅｒ（残りの部分）：Ｎｉ  ２５．７４：Ｆｅ  １：１００ｐｐｍのＢ、Ｅｒ（残りの部分）：Ｎｉ  ２６：１００ｐｐｍのＢ（±５重量％のＮｉ、±１重量％のＦｅまたは±０．５重量％のＦｅ、および±５０ｐｐｍのＢを前提とする）。
【００３７】
粉末の平均粒径は小さくてもよく、例えば、Ｄ５０サイズが約５０ミクロンで、分布が約１０ミクロン〜約１００ミクロンである（Ｄ５０は、中間粒径（ｍｅｄｉａｎ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｓｉｚｅ）を表し、これは、示されるサイズよりも約５０重量％の粒子が小さく、５０重量％が大きいことを表す）。粒子のＤ５０サイズは、約１０〜約１００ミクロン、または約３０〜約７０ミクロン、または約４０〜約６０ミクロンであってよい。しかし、粒径が小さくなると、表面積と体積との比が増大し、酸化物／酸素の含有量がそれに応じて増大しうる。それゆえに、噴霧、ふるい、輸送、貯蔵、混合および焼結は、有利には、酸素含有量を最小限に抑えるために、可能であれば、制御された真空または不活性ガス（例えば、アルゴン）の環境で実施される。
【００３８】
前述の粉末は、製品供給元から得ることができるか、または当該技術分野において知られている粉末製造法（例えば、ガス噴霧法、ボールミル粉砕など）を用いて製造できる。Ｎｉ−Ｔｉ合金粉は、ほとんどの工業用ガス噴霧法（黒鉛るつぼからの過熱溶融流の噴霧化、冷るつぼ（ｃｏｌｄ  ｃｒｕｃｉｂｌｅ）ガス噴霧法、電極誘導溶融噴霧法（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ−ｍｅｌｔｅｄ  ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）などを含む）によって噴霧化することができる。希土類の金属および合金を噴霧化する際に、細心の注意を払うのは賢明である。というのは、純粋な希土類金属および希土類含量の多い一部の合金は、粉末化されると自然発火しうるからである。過熱した温度で溶融した場合、金属は非常に反応性があり、黒鉛るつぼおよびセラミックるつぼを侵食することがある。純粋な希土類金属および希土類含有量の多い一部の合金は、電極誘導溶融噴霧法により、また冷るつぼガス噴霧法により、噴霧化することができる。セラミックるつぼからの過熱溶融流のガス噴霧化は、非反応性組成物の希土類合金については安全である。希土類合金粉をさらに取り扱い、Ｎｉ−Ｔｉ粉末と混合する場合にも、細心の注意を払うのは賢明である。有利には、塵雲および温度上昇を避ける。Ｎｉ−Ｔｉ粉末と混合すると、希土類粉末は事実上希釈され、扱いが安全になる。
【００３９】
焼結法で高純度の元素粉末またはＲＥ合金粉（ドーパント元素を含む）を使用する場合、粉末がＮｉと反応する傾向があるため「反応性」焼結と呼ぶことがある。ＲＥ元素によってＮｉ−Ｔｉマトリックスからニッケルが取り除かれることは、高純度のＲＥ元素粉末を用いた反応性焼結のマイナス面となりうる。というのは、Ｎｉレベルが下がると、合金の変態温度（例えば、Ａｆ）が、体温において超弾性が得られないレベルになるからである。以下の実施例に示すように、十分に脱水素化されたＨＤＨ  ＲＥ粉末を用いるか、またはニッケルの除去を補う組成を有する予合金化ＲＥ−Ｎｉ粉末を用いることにより、この問題は完全に軽減または回避することができる。１０−１０バールの真空下において約９００℃の温度で粉末を炉内で加熱することにより、ＤＨ  Ｅｒ粉末の完全な脱水素を行うことができる。
【００４０】
反応性焼結は有利でありうるが、一つには、希土類粒子はＮｉＴｉ粒子と反応するため、焼結時にサイズが減少しうるからである。これにより、多数のより細かい粒子が開始希土類粒子と置き換わるか、またはより細かい粒子のハロー（ｈａｌｏ）が、小さくなった最初の希土類粒子を取り囲みうる。こうした合金内でのＴｉを多く含む領域の形成をなくし、変態温度（例えば、Ａｆ）を制御できる場合、ランプ速度を（例えば、約３５℃／分まで）増大させることができるので、この方法は生産環境において非常に魅力的なものであろう。
【００４１】
予合金化ＲＥ−Ｎｉ粉末を使用する場合に問題となるのは、所与の原子百分率の希土類元素では、希土類元素粉末を使用した場合よりも第２相含有百分率が大きくなりうることである。このことは、合金において超弾性マトリックスが占める割合が小さくなり、回復可能な歪みまたは上側および下側の荷重プラトー（ｌｏａｄｉｎｇ  ｐｌａｔｅａｕｓ）が減少しうることを意味する。ＥｒＡｇまたは他の延性希土類金属間化合物（イットリウム−銀（ＹＡｇ）、イットリウム−銅（ＹＣｕ）、ジスプロシウム−銅（ＤｙＣｕ）、セリウム−銀（ＣｅＡｇ）、エルビウム−銀（ＥｒＡｇ）、エルビウム−金（ＥｒＡｕ）、エルビウム−銅（ＥｒＣｕ）、ホルミウム−銅（ＨｏＣｕ）、ネオジム−銀（ＮｄＡｇ）など）などの延性およびＸ線不透過性の合金を使用することは、これを回避する方法となりうる（例えば、Ｇｓｃｈｎｅｉｄｎｅｒ  Ｊｒ．Ｋ．Ａ．ｅｔ  ａｌ．（２００９）“Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｄｕｃｔｉｌｅ  ｂｅｈａｖｉｏｕｒ  ｏｆ  Ｂ２  ＣｓＣｌ−ｔｙｐｅ  ＡＢ  ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｓ，“Ａｃｔａ  Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ  ５７，５８７６−５８８１（本明細書に援用する）を参照）。その中では、一部の金属間化合物で、熱処理および熱間圧延の後に２０％を超える歪みが実現されることが報告されている。
【００４２】
１つの実施形態によれば、ＲＥ合金粉は、希土類金属（ＲＥ）のほかに鉄（Ｆｅ）を含むＲＥ−Ｆｅ合金粉であってよい。例えば、Ｆｅは、ＲＥ合金粉中に、約０．５重量％のＦｅ〜約２．５重量％のＦｅ、または約１重量％〜約２重量％（例えば、約１．５重量％）のＦｅ濃度で存在してよい。ＲＥ−Ｆｅ合金粉の残りの部分は、ＲＥ元素および任意の付随的な不純物であってよい。ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、ＹおよびＳｃからなる群から選択することができる。典型的には、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群から選択される。一例として、ＲＥ元素はＥｒであり、Ｅｒ−Ｆｅ合金粉は約１．５重量％のＦｅを含むことができる。実施形態によっては、ＲＥ−Ｆｅ合金粉（Ｅｒ−Ｆｅ合金粉であってよい）は、任意の付随的な不純物のほかにＢをさらに含むことができる。例えば、ＲＥ−Ｆｅ合金粉は、Ｂを約５０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの濃度で含むＲＥ−Ｆｅ−Ｂ粉末であってよい。
【００４３】
別の実施形態によれば、ＲＥ合金粉は、希土類金属のほかに鉄とニッケルを含むＲＥ−Ｎｉ−Ｆｅ合金粉であってよい。例えば、ＲＥ−Ｎｉ−Ｆｅ合金粉は、約２１重量％のＮｉ〜約３１重量％のＮｉ、約０．５重量％のＦｅ〜約１．５重量％のＦｅを含んでよく、残りの部分（残り）は希土類元素および任意の付随的な不純物であってよい。上記のように、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、ＹおよびＳｃからなる群から選択されるものであってよい。典型的には、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群から選択される。ＲＥ−Ｎｉ−Ｆｅ合金粉は、約２６重量％のＮｉ及び／または約１重量％のＦｅを含むことができる。ＲＥ−Ｎｉ−Ｆｅ合金粉は、約５０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍ（例えば、約１００ｐｐｍ）の濃度でＢをさらに含んでもよい。一例として、ＲＥ元素はＥｒであってよく、ＲＥ−Ｎｉ−Ｆｅ合金粉は約２６重量％のＮｉおよび約１重量％のＦｅを含んでもよい。
【００４４】
別の実施形態によれば、ＲＥ合金粉は、希土類金属のほかにニッケルおよびホウ素を含むＲＥ−Ｎｉ−Ｂ合金粉であってよい。例えば、ＲＥ−Ｎｉ−Ｂ合金粉は、約２１重量％のＮｉ〜約３１重量％のＮｉ、および約５０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの濃度でＢを含んでもよく、残りの部分はＲＥ元素および任意の付随的な不純物であってよい。上記のように、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、ＹおよびＳｃからなる群から選択されるものであってよい。典型的には、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群から選択される。一例として、ＲＥ元素はＥｒであってよく、Ｂの濃度は約１００ｐｐｍであってよい。ＲＥ−Ｎｉ−Ｂ合金粉は約２６重量％のＮｉを含んでもよい。
【００４５】
別の実施形態によれば、ＲＥ合金粉は、希土類金属のほかにホウ素を含むＲＥ−Ｂ合金粉であってよい。例えば、ＲＥ−Ｂ合金粉は、Ｂを約５０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの濃度で含んでもよく、残りの部分はＲＥ元素および任意の付随的な不純物であってよい。上記のように、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、ＹおよびＳｃからなる群から選択されるものであってよい。典型的には、ＲＥ元素は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕからなる群から選択される。一例として、ＲＥ元素はＥｒであってよく、Ｂの濃度は約１００ｐｐｍであってよい。
【００４６】
上述の混合物のいずれかから製造されるＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、約５重量％のＲＥ〜約３５重量％のＲＥ、約１０重量％のＲＥ〜約３０重量％のＲＥ、約１２重量％のＲＥ〜約２５重量％のＲＥ、または約１５重量％のＲＥ〜約２０重量％のＲＥを含むことができる。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、約４５重量％のＮｉ〜約５０重量％のＮｉおよび約３３重量％のＴｉ〜約３８重量％のＴｉを含むこともできる。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、ＮｉＴｉマトリックス相と、マトリックス相中に分散した不連続領域を含む第２相とを含んでもよく、ここで、第２相はＲＥ元素を含む。この第２相はまた、Ｂ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｖ、他の希土類元素、およびＹからなる群から選択される更なる元素を含んでもよい。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金中に複数種の第２相があってもよい。ＮｉＴｉマトリックス相は、Ｎｉ：Ｔｉの重量比が少なくとも約５５：４５、または少なくとも約５６：４４であってよい。Ｎｉ：Ｔｉの重量比は、典型的には６０：４０以下であり、５８：４２以下であってよい。
【００４７】
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、合金の組成および加工履歴によって異なる相構造を有する。第２相中に存在するＲＥ元素は、ＮｉおよびＴｉを含むＮｉＴｉマトリックス相との固溶体の形で存在してもよい。ＲＥ元素を含む第２相は、Ｎｉ及び／またはＴｉを含んでもよい。例えば、ＲＥ元素は、Ｎｉ及び／またはＴｉを含む金属間化合物相を形成しうる。言い換えれば、ＲＥ元素は、特定の割合のＮｉ、および／または特定の割合のＴｉと結合して化合物相を形成しうる。ＲＥ元素は、Ｔｉと置き換わることができ、Ｎｉとの１種または複数種の金属間化合物相、例えば、ＮｉＲＥ、Ｎｉ２ＲＥ、Ｎｉ３ＲＥ２、Ｎｉ３ＲＥ７、または別の相（例えば、ＮｉｘＲＥｙ（ｘおよびｙは、整数値または小数値であってよく、典型的には１〜２０である））などを形成しうる。あるいはまた、ＲＥ元素はＮｉと置き換わってよく、Ｔｉと結合して固溶体または化合物（ＴｉｘＲＥｙなど）を形成しうる。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金は、ＮｉおよびＴｉの１種または複数種の他の金属間化合物相（ＮｉＴｉなど）を含むこともでき、その相は、組成および熱処理に応じてマトリックス相、Ｎｉ３Ｔｉ及び／またはＮｉＴｉ２でありうる。ＲＥ元素は、ＮｉおよびＴｉの両方の原子との三元金属間化合物相（ＮｉｘＴｉｙＲＥｚなど）を形成することもできる。ＲＥ元素は、希土類金属にほかに少なくとも１種の更なる元素（Ｍで表される）を含む四元金属間化合物相（ＮｉｘＴｉｙＲＥｚＭｍなど）を形成することもできる。様々なＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金中の一部の例示的な相を以下の表１に示す。その表において、ｘ、ｙ、ｚおよびｍは、整数または小数値（典型的には１〜２０）であってよい。
【００４８】
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金中に（ＲＥ元素に加えて）存在してよい１種または複数種の更なる元素は、ＮｉＴｉマトリックス相との固溶体であってよく、かつ／またはＮｉ、Ｔｉ、及び／またはＲＥ元素と一緒になって１種または複数種の第２相を形成してもよい。したがって第２相は、希土類元素のほかに更なる合金元素を含みうる。第２相は、これに加えて、またはこれの代わりとして、ニッケル（Ｎｉ）及び／またはチタン（Ｔｉ）を含むことができる。第２相の不連続粒子は、平均的大きさが約１〜約５００ミクロン、好ましくは約１〜約１５０ミクロンでありうる。マトリックス相はＮｉＴｉを含みうる。
【００４９】
【表１】
2015510036.tif 000003
【００５０】
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金中に存在する１種または複数種の更なる合金元素は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ｖ、他の希土類元素、およびＹからなる群から選択されるものであってよい。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、これに加えて、またはこれの代わりとして、少量（例えば、数百ｐｐｍ以下）の非金属添加元素（例えば、Ｂ、Ｃ、Ｈ、Ｎ、またはＯなど）を含みうるが、非金属元素は一般には、合金の組成を明記するのに使用される合金元素の合計には含まれない。Ｂは、加工性及び／または延性を向上させるために合金に意図的に添加されるドーパント元素と見なすことができる。またこれは、約１０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍ、約２０〜約２００ｐｐｍ、または約５０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの量だけ存在してよい。好ましくは、Ｃ、Ｏ、およびＮの量は、高い数密度の、及び／またはサイズの大きな、カーバイド、酸化物、窒化物または複雑な炭窒化物の粒子（Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金の機械的性質に影響しうる）が形成されないようにするために、米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）（ＡＳＴＭ）規格Ｆ２０６３に適合する。Ｈは、好ましくは、合金の水素脆化を最小限に抑えるためにＡＳＴＭ規格Ｆ２０６３にしたがって制御する。前述のＡＳＴＭ規格を本明細書に援用する。
【００５１】
一例として、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、約４５重量％〜約５０重量％のＮｉ、約３３重量％〜約３８重量％のＴｉ、および約１５重量％のＥｒ〜約２０重量％のＥｒ（または約１６重量％のＥｒ〜約１７重量％のＥｒ）を含むＮｉ−Ｔｉ−Ｅｒ焼結合金であってよい。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、更なる元素（Ｆｅ及び／またはＢであってよい）をさらに含んでもよい。例えば、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｅｒ合金は、約０．１重量％のＦｅ〜約０．３重量％のＦｅを含んでもよい。Ｎｉ−Ｔｉ−Ｅｒ合金は、これに加えて、またはこれの代わりとして約１００ｐｐｍ以下の量のＢを含んでもよい。Ｎｉ−Ｔｉ−Ｅｒ焼結合金は、ＮｉＴｉマトリックス相と、マトリックス相中に分散した不連続領域を含む第２相とを含んでもよく、ここで、第２相はＥｒを含む。第２相は、Ｎｉをさらに含んでもよい。例えば、ＥｒとＮｉとを含む第２相は、少なくとも約５０重量％のＥｒを含む高エルビウム（ｅｒｂｉｕｍ−ｒｉｃｈ）相であってよい。ＮｉＴｉマトリックス相は、金属間化合物ＮｉＴｉを含んでもよい。
【００５２】
焼結は、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）法を用いて実施できるが、この方法は、粉末に圧力をかけながらパルス電流を粉末に通すことによって、金属及び／または合金の粉末から高密度の圧縮試験片を成形することを含む。低電圧の高パルス電流により、成形体全体に高局所温度で放電プラズマが生じて、粉末全体に均一な熱が生成しうる。
【００５３】
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金を製造するための従来の溶融技法（例えば、真空誘導溶解（ＶＩＭ）または真空アーク融解（ＶＡＲ））とは異なり、ＳＰＳでは、合金微細構造中に希土類元素の細かな分散または２次相が生じ得る。それゆえに、ＳＰＳによって製造されるビレットまたは成形体では、熱間加工または冷間加工の前に均質化熱処理を行う必要はないであろう。焼結ではまた、典型的な溶融法（典型的には１３５０℃を超える温度で実施される）よりもかなり低い温度（例えば、８５０℃未満）で、密度の高い三元合金成形体が形成されうる。また焼結温度は、所望される場合には、開始粒径を小さくし、かつ焼結圧力を高くすることにより、さらに低くすることができる。従来の溶融法および他の粉末冶金法と比べた場合のＳＰＳの別の利点としては、焼結の間に粉末粒子を純化することができ、それによって得られるＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ三元合金中の不純物を最小限に抑えることができるという点がある。開始粉末中の不純物レベルとは無関係に、酸素を極めて少なくし、かつ受け入れ可能な炭素含有量にすることが可能である。例えば、ＳＰＳによって焼結した合金の酸素含有量は、約０．００７原子％のＯという低い値になりうるが、ＶＩＭで溶融させたＮｉ−Ｔｉ合金試験片では約０．０３原子％のＯという酸素含有量が一般的である。
【００５４】
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を形成させるには、Ｎｉ−Ｔｉ合金粉およびＲＥ合金粉を、電源に接続可能な導電性金型とパンチとを含むことができる粉末固化装置に加える。Ｎｉ−Ｔｉ合金粉は、約５５重量％のＮｉ〜約６１重量％のＮｉおよび約３９重量％のＴｉ〜約４５重量％のＴｉを含んでよく、ＲＥ合金粉はＲＥ元素を含み、これはまた更なる元素を含んでもよい。ＲＥ元素および更なる元素は、前述のように選択されうる。
【００５５】
パルス電流を粉末に通してもよく、また粉末は望ましい焼結温度（約７３０℃〜約８４０℃でありうる）に加熱してもよい。粉末は、約３５℃／分以下のランプ速度で焼結温度まで加熱することができる。ランプ速度は、好ましくは約２５℃／分以下である。焼結温度で圧力を粉末に加える。焼結温度は、理論密度の少なくとも約９５％である密度を有するＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を形成させるのに十分な保持時間の間維持する。
【００５６】
溶融加工と比べて焼結法が有利なのは、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金をかなり短時間で形成させることができるからである。例えば、直径１０ｍｍのビレットの場合、焼結合金を生じさせる場合の保持時間は、焼結させる材料によって異なるが、典型的には、約１５分〜約２５分である。一般的に言えば、保持時間は、少なくとも約１分、少なくとも約１０分、または少なくとも約１５分（例えば、約１分〜約６０分、約１０分〜約２０分、または約５分〜約１５分）でありうる。したがって、焼結法は、合計時間が約７２分以下でありうる。これは、ここで使用されるランプ速度が遅いにもかかわらず他の焼結手段で必要とされる時間よりも著しく短い。
【００５７】
一般に、適切な焼結圧力と共に、低い焼結温度（例えば、８５０℃未満）および遅いランプ速度（３５℃以下）を用いると、所望の密度のＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金をうまく形成させることができる。焼結圧力が高いほど（例えば、少なくとも約５０ＭＰａ、少なくとも約６０ＭＰａ、少なくとも約７０ＭＰａ、または少なくとも約８５ＭＰａ）、有利でありうる。典型的には、焼結圧力は約１１０ＭＰａ以下である。例えば、焼結温度で加える圧力は、約４５ＭＰａ〜約１１０ＭＰａ、または約６０ＭＰａ〜約１００ＭＰａの範囲であってよい。
【００５８】
焼結時の圧力を増大させて焼結温度の減少を補うことができ、かつ／または粉末の平均粒径を増大させることができる。有利には、焼結合金では、焼結法の結果として、理論密度の少なくとも約９８％の密度が実現される。密度はまた、理論密度の少なくとも約９５％、または理論密度の少なくとも約９０％でありうる。
【００５９】
米国特許出願第１３／６５６，１５１号明細書（“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｓｉｎｔｅｒｅｄ  Ｎｉｃｋｅｌ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ−Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ  Ａｌｌｏｙ，”という名称）（本明細書にその全体を援用する）で述べられているように、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金の焼結温度は、希土類元素の軟化温度と一致しうる。軟化温度は、希土類元素が１７〜２０または１６〜２１のロックウェル（Ｅ）硬さを有するときの温度でありうる。軟化温度は、希土類元素の絶対溶融温度（Ｔｍ）とも関係しうる。例えば、軟化温度は、約０．５０・Ｔｍ〜約０．５５・Ｔｍでありうる。したがって、望ましい焼結温度は、約６５０℃〜約８５０℃、または約７００℃〜約８２５℃でありうる。希土類元素がＥｒである場合、焼結温度は、好ましくは約７３０℃〜約８４０℃、７４０℃〜約８４０℃、または約７５０℃〜約８００℃である。
【００６０】
Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金は、所望の最終形状を有する金型内で製造することができ、したがって、焼結合金は、プレスされたときの状態のままの形で、網形状または網に近い形状の部材として使用できる。あるいは、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金はビレットまたはボタンの形であってもよく、また特定用途に合わせた所望の形状とするため、焼結の後にさらなる熱機械的処理を施してもよい。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金の機械的特性及び／または超弾性特性は、熱機械的処理（１つまたは複数の（例えば、一連の）熱間加工及び／または冷間加工ステップを含みうる）によって変えるかまたは向上させることもできる。一連の熱間加工または冷間加工ステップは、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、または少なくとも４０の、典型的には１００以下の、連続的に実施される熱間加工または冷間加工ステップであってよい。熱間加工は、圧延、押出し、鍛造、延伸、及び／または（高温で実施され、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金が塑性変形する）他の機械的方法を伴ってもよい。冷間加工は、圧延、押出し、鍛造、延伸、及び／または（室温で実施して合金を塑性的にさらに変形させる）他の機械的方法を伴ってもよい。典型的には、熱間加工は、冷間加工の前に実施する。当業者に知られているように、歪みを減少させるため、また後で行う冷間加工ステップのために合金の加工性を向上させるため、パス間焼きなまし（ｉｎｔｅｒｐａｓｓ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ）ステップを、冷間加工ステップ間またはパス間に実施することができる。パス間焼きなましステップまたは再加熱ステップと呼ぶことのできるものは、熱間加工ステップ間またはパス間に実施してもよい。
【００６１】
１つの例として、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金に対して、最大６０回の熱間圧延パス（ｈｏｔ  ｒｏｌｌｉｎｇ  ｐａｓｓｅｓ）を実施して、焼結させたときの状態のビレット（直径が約２５ｍｍでありうる）から直径５ｍｍの棒を成形し、その後、さらに小さい直径の棒またはワイヤー（例えば、直径が約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、または約１ｍｍ未満）を形成させるために、一連の冷間加工（例えば、圧延及び／または延伸）およびパス間焼きなましステップを行う。熱間圧延およびパス間焼きなましステップは、約５５０℃〜約７５０℃、約６００℃〜約７５０℃、または約６３０℃〜約７３０℃の温度範囲で実施できる。パス当たり少なくとも約３％の断面減少（ａｒｅａ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、一般にはパス当たり約５％〜約３０％の断面減少が達成できる。断面減少は、パス当たり約５％〜パス当たり約１５％、またはパス当たり約５％〜パス当たり約１０％でもありうる。最終的な冷間加工形態（棒であってもワイヤーであってもよい）は、約５５０℃未満の温度で２〜１０分間焼きなましすることができる。焼きなましは、空気中、真空中、あるいは、空気、Ａｒ、Ｎ２またはＨｅのうちの１種または複数種を含むガス環境で行うことができる。酸化による合金の劣化を防ぐには、Ａｒおよび空気を含むガス環境が好ましい。
【００６２】
当該技術分野において知られている熱機械的加工装置を、熱間加工及び／または冷間加工に使用できる。有利には、焼結された（また任意選択的に、熱機械的に処理された）Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金部材は、オーステナイト終了温度が３７℃以下でありうる。熱間加工及び／または冷間加工によって生じる変形のため、第２相の不連続領域は、細長い形状を含みうる。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ部材の冷間加工の後、達成されうる断面積の全減少％は、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、または少なくとも約９０％である。パス当たりの減少％は、典型的には、少なくとも約３％、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、または少なくとも約２０％であり、典型的には約３０％以下である。
【００６３】
本明細書に記載している焼結法および任意選択の熱機械的処理は、様々な用途（埋め込み可能な医療器具での使用を含む）に適したＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金を形成させるのに特に有利であると考えられる。Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金については、２００７年９月６日に出願された米国特許出願公開第２００８／００５３５７７号明細書（“Ｎｉｃｋｅｌ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ａｌｌｏｙ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａ  Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｅｌｅｍｅｎｔ”）、および２０１０年１１月１５日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０１１４２３０号明細書（“Ｎｉｃｋｅｌ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ａｌｌｏｙ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ａｌｌｏｙ”）に詳しく記載されている。これらはその全体を本明細書に援用する。
【００６４】
本明細書で述べる焼結法は、放電プラズマ焼結装置（例えば、Ｄｒ．Ｓｉｎｔｅｒｌａｂ  ＳＰＳ  ５１５Ｓ（住友石炭鉱業（株）、日本）など）を用いて実施できる。この場合のＳＰＳ金型は良質の黒鉛で作られており、焼結は真空（およそ１０−３トル）で行われる。典型的なＳＰＳの実験では、粉末試料を高強度の黒鉛金型に詰め込み、図１Ａおよび１Ｂに模式図で示されているように、上側電極と下側電極との間に配置する。焼結に適した例示的な粉末試料を図１Ｃ〜１Ｇに示す。ＳＰＳ装置では、パルス直流を電極および試料に流す。例えば、１２の電流パルスと２つのオフ電流（ｏｆｆ−ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス（これは、１２／２シーケンス（１２／２  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）として知られる）を使用できる。４６．２ｍｓの全シーケンス期間での１２のオンパルス（ｏｎ  ｐｕｌｓｅｓ）とその後の２つのオフパルス（ｏｆｆ  ｐｕｌｓｅｓ）のシーケンスから、約３．３ｍｓという単一パルス固有時間が計算される。
【実施例】
【００６５】
実施例１
７５回を超える実験を実施したが、これは、いろいろな開始粉末組成および様々な焼結パラメータを用いてＮｉ−Ｔｉ合金粉とＲＥ合金粉との混合物を焼結し、その後、熱間加工および冷間加工ステップを行って実施した。方法のパラメータおよび結果を以下の表２Ａ〜６Ｂに要約する。焼結試料は、物理的な形が、直径２５ｍｍ、厚さ約４ｍｍの小さな円板であった。
【００６６】
各実験において、約５６重量％のＮｉと約４４重量％のＴｉとを含む第１二元合金粉（「Ｎｉ５６Ｔｉ」）と、約６０重量％のＮｉと約４０重量％のＴｉとを含む第２二元合金粉（「Ｎｉ６０Ｔｉ」）との混合物を、ＥｒとＦｅとを含むＲＥ合金粉と一緒に焼結した。第１および第２二元合金粉（Ｎｉ５６ＴｉおよびＮｉ６０Ｔｉ）のいろいろな重量比を実験で使用した。各実験において、Ｅｒ−Ｆｅ合金粉は１．５重量％のＦｅを含んでいた。Ｅｒ−Ｆｅ合金粉の残りの部分（残り）は、Ｅｒおよび任意の付随的な不純物であった。
【００６７】
表２Ａは、７０：３０の重量比のＮｉ５６ＴｉとＮｉ６０Ｔｉとの粉末を含む試料１〜１５についての結果を示し、表２Ｂは、試料１〜１５に対応する焼結合金の組成を示す。表３Ａは、６０：４０の重量比のＮｉ５６ＴｉとＮｉ６０Ｔｉとの粉末を含む試料２１〜３５についての結果を示し、表３Ｂは、試料２１〜３５に対応する焼結合金の組成を示す。表４Ａは、５０：５０の重量比のＮｉ５６ＴｉとＮｉ６０Ｔｉとの粉末を含む試料４１〜５５についての結果を示し、表４Ｂは、試料４１〜５５に対応する焼結合金の組成を示す。表５Ａは、４０：６０の重量比のＮｉ５６ＴｉとＮｉ６０Ｔｉとの粉末を含む試料６１〜７５についての結果を示し、表５Ｂは、試料６１〜７５に対応する焼結合金の組成を示す。表６Ａは、３０：７０の重量比のＮｉ５６ＴｉとＮｉ６０Ｔｉとの粉末を含む試料８１〜９５についての結果を示し、表６Ｂは、試料８１〜９５に対応する焼結合金の組成を示す。
【００６８】
試料の各セットについて、７６０℃、８００℃、および８４０℃の温度で、５分、３０分、または６０分の保持時間を用いて焼結および熱間圧延を実施した。各実験では、６０または７０ＭＰａのいずれかの焼結圧力を使用した。場合によっては、焼結の後に、７６０℃、８００℃、または８４０℃の温度において、２４分または４８分の熱処理保持時間で熱処理を行った。焼結の後に、熱間加工、次いで冷間加工を行った。結果は、以下の各表に示されているように、０（＝劣る）〜３（＝優れている）の段階で評価している。熱間加工は、７６０℃の温度での熱間圧延あるいは７６０℃〜８００℃の温度での熱間押出加工（温度下で短い浸漬（約３０分間）が行われた）を伴っており、冷間加工は、複数の冷間圧延パス（例えば、２０〜６０パスを伴っていた（好ましくは、約７６０℃以下でのパス間焼きなまし処理が行われた）。試料は、熱間加工および冷間加工できることに着目して評価した。最もよい熱機械的処理結果は、約７６０℃以下の温度および約７０ＭＰａ以上の圧力で焼結および熱間圧延が行われたＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金試料で得られた。
【００６９】
焼結されたときのままの状態および熱機械的処理後のいくつもの試料の微細構造を、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）で調べた。図３および４のＳＥＭ像は、焼結されたときのままの状態の試料４と熱間圧延後の試料４をそれぞれ示し、図５および６のＳＥＭ像は、焼結されたときのままの状態の試料６４と熱間圧延後の試料６４をそれぞれ示す。
【００７０】
別の熱機械的に処理された試料を、エネルギー分散型Ｘ線分光分析（ＥＤＸ）で得られた局所組成データと一緒に、図７のＳＥＭ像に示す。最初は直径２５ｍｍだったビレットが、熱間圧延および冷間圧延によって直径５ｍｍの棒にされた。焼結試料は、Ｎｉ５６Ｔｉ粉末とＥｒ−Ｆｅ合金粉とを混ぜたものから造った。ＥｒＮｉ第２相に幾つかの亀裂が明らかに見られるが、ＮｉＴｉマトリックス相には見られない。ＥｒＮｉ相には、ＮｉＴｉマトリックス相と強力に界面結合しているストリンガー（細長い領域）が形成されているのが見られる。Ｅｒを多く含む領域がＥｒＮｉ相に観察されるが、それが、相の展性を向上させると考えられる。ＥＤＸによると、Ｎｉ−Ｔｉ相はＴｉを多く含み、Ｅｒ−Ｎｉストリンガーにもっとも近い領域でいっそう多く含むことが分かる。図８は、連続的な熱間圧延パスの後の例示的なＮｉ−Ｔｉ−Ｅｒ−Ｆｅ焼結試料を肉眼で見た外観を示す（試料は、熱間圧延の前にキャニングした）。
【００７１】
Ｎ１６〜Ｎ２０およびＮ３６（「Ｎ−シリーズ」）と表示されている更なる実験セットは表７に要約されている。このシリーズの実験では、Ｎｉ−Ｔｉ−ＲＥ合金の加工性を高めるために、高い焼結圧力（１つだけ７０ＭＰａである以外は、１００ＭＰａ）を使用した。さらに、焼結後の熱処理は行わなかった。というのは、熱処理により、試料の粒の成長ゆえに圧延性（ｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ）が劇的に減少し、また望ましくないことにＡｆが増大することが先の実験からから分かったからである。熱間加工および冷間加工に含まれるパス間焼きなましステップの間に、著しい粒の成長（ある場合）を引き起こすことなく、必要とされる均質化が行われると考えられる。
【００７２】
Ｎシリーズの試料で行われた実験では、使用したＮｉ５６Ｔｉ粉末とＮｉ６０Ｔｉ粉末との重量比は７０：３０および６０：４０であった。各試料は、７６０℃、７３０℃または７００℃で、３０分の保持時間の間焼結させた。焼結温度までのランプ速度は、２５℃／分、３８℃／分または５０℃／分であった。焼結の後に、Ｎシリーズの試料を熱間圧延し（７６０℃）、その後、冷間圧延した。リグの場合に最大減少が可能であった。試料はすべてうまく処理されたが、５０：５０の重量比と７６０℃の焼結温度との組合せが冷間圧延の観点からもっとも良いことが分かった。
【００７３】
表８は、熱間圧延の結果及び／または冷間圧延の結果においてスコアが３（「優れている」）だったいろいろな例示的な試料についての、冷間圧延減少（試験片は平板圧延されたので、高さに関する減少）およびパス間焼きなまし処理を示す。
【００７４】
【表２】
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【００７５】
【表３】
2015510036.tif 000005
【００７６】
【表４】
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【００７７】
【表５】
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【００７８】
【表６】
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【００７９】
【表７】
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【００８０】
【表８】
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【００８１】
【表９】
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【００８２】
【表１０】
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【００８３】
【表１１】
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【００８４】
【表１２】
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【００８５】
【表１３】
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【００８６】
【表１４】
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【００８７】
【表１５】
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【００８８】
【表１６】
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【００８９】
【表１７】
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【００９０】
【表１８】
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【００９１】
【表１９】
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【００９２】
実施例２
Ｎｉ−Ｔｉ合金粉とＲＥ合金粉とを含む粉末混合物の第２セットに対して、更なる焼結および熱機械的処理実験を実施した。上述の実験の場合のように、ＲＥ合金粉は、約１．５重量％のＦｅを含みかつ残りの部分がＥｒおよび任意の付随的な不純物であるＥｒ−Ｆｅ合金粉であった。いろいろな実験（試料Ｓ１〜Ｓ１０）で、Ｅｒ−Ｆｅ合金粉の代わりに、Ｎｉ−Ｅｒ合金粉を使用した。長さが約３０〜３５ｍｍ、直径が２５ｍｍの円柱形のビレットまたはインゴットを、焼結実験で成形した（実施例１で成形した円板とは異なる）。
【００９３】
一部の実験では、約５６重量％のＮｉおよび約４４重量％のＴｉを含む第１二元合金粉（「Ｎｉ５６Ｔｉ」）と、約６０重量％のＮｉおよび約４０重量％のＴｉを含む第２二元合金粉（「Ｎｉ６０Ｔｉ」）との混合物を、Ｅｒ−ＦｅまたはＮｉ−Ｅｒ合金粉と一緒に焼結した。混合物では、いろいろ異なる第１および第２二元合金粉（Ｎｉ５６ＴｉおよびＮｉ６０Ｔｉ）の重量比を用いた。別の実験では、Ｎｉ５６Ｔｉ粉末のみまたはＮｉ６０Ｔｉ粉末のみをＥｒ−Ｆｅ合金粉と一緒に焼結した。試料Ｓ１８〜Ｓ２０の場合（以下の表９を参照）、粉末の粒径は以下のとおりであった：Ｎｉ５６Ｔｉ粉末の場合、ｄ５０サイズは１８．８μｍであった。Ｎｉ６０Ｔｉ粉末の場合、ｄ５０サイズは２５〜５０μｍであった。Ｅｒ−Ｆｅ合金粉の場合、ｄ５０粒径は２５〜５０μｍであった。約７６０℃〜約８８０℃の温度範囲および約５０ＭＰａ〜約８５ＭＰａの圧力で焼結を実施した。以下の表９に要約されているとおりである。ランプ速度はすべて約２５℃／分以下であった。均質化熱処理は行わなかった。
【００９４】
実施例１の実験の場合のように、７６０℃が、熱間加工および冷間加工を良好に行うことのできるＮｉ−Ｔｉ−ＲＥ焼結合金を製造するのに好ましい焼結温度であることが見出された。また、少なくとも約８５ＭＰａの焼結圧力および約１５分以下の焼結時間が、好ましい加工条件であることが分かった。
【００９５】
【表２０】
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【００９６】
【表２１】
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【００９７】
焼結の後、焼結試料（インゴットまたはビレットと呼ばれることもある）を、熱間加工し冷間加工した。熱間加工の後にキャニング（包み込み）を行い、その後、インゴットを熱間圧延して小さくして約３ｍｍの直径にした。正方形圧延リグ（ｓｑｕａｒｅ  ｒｏｌｌｉｎｇ  ｒｉｇ）を熱間圧延に使用した。最初に、１２のグルーブすべてを用いて焼結インゴットを熱間圧延して小さくして８ｍｍの棒にした。その後、熱間圧延試料を被覆除去（ｄｅｃａｎｎｅｄ）し、もっと厚い缶に再びキャニングしてから、１１のグルーブを通過させた。パス間焼きなましまたは再加熱は、各単独パスの前に、７６０℃で３分間行った。試料はうまく熱間圧延されて小さくなり、直径３ｍｍの棒になった。
【００９８】
図９は、例示的な熱間圧延試料の微細構造を示すＳＥＭ像である。見て分かるように、ＮｉＥｒストリンガーの最大幅は２０μｍ程度である。幅の小さい一部のストリンガーで、薄い濃淡部分が横切っているのが観察できる。
【００９９】
熱間圧延インゴットを冷延伸して直径を２ｍｍ以下、場合によっては１ｍ未満（例えば、約０．８ｍｍ）にした。各パスで１０％の断面減少が行われる３ｍｍ〜０．５ｍｍの金型を冷延伸に使用した。パス間焼きなましステップを、各単独パスの前に、冷延伸ステップと冷延伸ステップの間に約７６０℃の温度で３分間実施した。パス間焼きなましステップは空気中で行った。
【０１００】
図１０Ａ〜１０Ｃは、冷延伸ワイヤー試料の微細構造のＳＥＭ像であり、直径が２ｍｍ（図１０Ａ）、１．７１ｍｍ（図１０Ｂ）、および０．８ｍｍ（図１０Ｃ）のものである。顕微鏡写真は、延伸パスを増やすにつれて（またワイヤー直径が減少するにつれて）ＮｉＥｒストリンガーの最大幅が減少することを示している。ストリンガーは、直径０．８ｍｍのワイヤーで、幅がおよそ１〜５μｍである。ストリンガーは、長さ方向に沿って幅方向亀裂が見られ、外観が鉄道線路のようになっている。
【０１０１】
冷延伸後に、延伸されたワイヤーのＡｆは、５００℃での３分間の焼き戻し後の直径１．７１ｍｍの冷延伸ワイヤーおよび直径０．８ｍｍの冷延伸ワイヤーで測定した場合に、約４０℃〜約５０℃の範囲である。曲げ試験および自由回復（ｆｒｅｅ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ）試験を、冷延伸された直径１．７１ｍｍのワイヤーおよび直径１．４６ｍｍのワイヤーで行った。図１１のＸ線像に示すように、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｅｒ−Ｆｅワイヤー（下側）は、Ｎｉ−Ｔｉ二元合金ワイヤー（上側）と比べてＸ線不透過性が増大している。本発明を、ある特定の実施形態を参照しながらかなり詳しく説明してきたが、本発明から逸脱することなく他の実施形態で行うことも可能である。したがって、添付の特許請求の精神と範囲は、本明細書に含まれる好ましい実施形態の記述に限定されるべきではない。請求項の趣旨の範囲内で行われる実施形態はすべて、そのままのものであれ同等のものであれ、請求項に包含されることを意図している。さらに、必ずしも上述の利点だけが、本発明の利点ではなく、また必ずしも述べられた利点すべてが本発明のすべての実施形態で実現されると予期されることもない。
【０１０２】
記載された実施形態および従属請求項の、任意選択および好ましい特徴や変更形態はすべて、本明細書で教示した本発明の態様すべてで使用できる。さらに、従属請求項の個々の特徴、ならびに記載された実施形態の、任意選択および好ましい特徴や変更形態はすべて、互いに組み合わせることが可能であり、また置き換えが可能である。
【０１０３】
本願で優先権を主張する米国特許出願第６１／５８７，９１９号明細書の開示内容および本出願に添付の要約書の開示内容を本明細書に援用する。
【図１Ａ】
2015510036.tif 000024
【図１Ｂ】
2015510036.tif 000025
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015510036.tif 000036
【図８】
2015510036.tif 000037
【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2015510036.tif 000043
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