(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％より少ないタンタルと、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項２】
２４ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上７ｍｏｌ％以下のアルミニウムおよびケイ素の１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３０ｍｏｌ％以上３６ｍｏｌ％以下となることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項３】
２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．１ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下の窒素、ホウ素、酸素および炭素の１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）｝、で計算される前記タンタル当量が、３３．３ｍｏｌ％以上３５．８ｍｏｌ％以下となることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項４】
１５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下のニオブおよびバナジウムの１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３１．７ｍｏｌ％以上３９．５ｍｏｌ％以下となることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項５】
２０ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．１ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下のモリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルトおよびニッケルの１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋８．３×Ｍｏ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３３．３ｍｏｌ％以上３７．８ｍｏｌ％以下となることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項６】
２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下のジルコニウムまたはハフニウムと、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３１．１ｍｏｌ％以上３６ｍｏｌ％以下となることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項７】
２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のスズと、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３２．８ｍｏｌ％以上３９ｍｏｌ％以下となることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項８】
１５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の１種以上の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）＋Ｍｏ（ｍｏｌ％）｝＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３０ｍｏｌ％以上３９．５ｍｏｌ％以下となるように添加されたタンタル以外の１種以上の添加元素と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなることを特徴とするチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項９】
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、および、バナジウム、の少なくとも１種類の元素であることを特徴とする請求項８に記載のチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項１０】
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、バナジウム、および、ハフニウム、の少なくとも１種類の元素と、０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のジルコニウムと、を有することを特徴とする請求項８に記載のチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項１１】
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、バナジウム、および、ハフニウム、の少なくとも１種類の元素と、０．５ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下のスズと、を有することを特徴とする請求項８に記載のチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項１２】
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、および、バナジウム、の少なくとも１種類の元素であることを特徴とする請求項８に記載のチタン−タンタル系形状記憶合金。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のチタン−タンタル系形状記憶合金により構成されたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のチタン−タンタル系形状記憶合金により構成された流量調整弁を備えたことを特徴とする発動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン−タンタル系の形状記憶合金および前記形状記憶合金が使用されたアクチュエータや発動機に関し、特に、逆変態開始温度が５０℃以上のチタンータンタル系の形状記憶合金および前記形状記憶合金が使用されたアクチュエータや発動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の作動温度以上に加熱されると記憶された形状に戻る形状記憶合金として、チタン（Ｔｉ）とニッケル（Ｎｉ）とからなるＴｉ−Ｎｉ合金が広く知られている。しかし、実用化されているＴｉ−Ｎｉ系合金は、マルテンサイト変態ピーク温度(Ｍ＊)が７０℃（＝３４３Ｋ）以下、逆変態ピーク温度（Ａ＊）が１００℃（＝３７３Ｋ）以下であるため、形状記憶合金としての作動温度の限界も１００℃程度であった。したがって、従来のＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金は、高温の環境下や高温になる部分での形状記憶合金として使用することは困難であった。このような合金としては、例えば、２００Ｋ〜３６０Ｋの範囲の形状記憶特性の発現温度を有するＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系の合金（特許文献１（特開２００２−２９４３７１号公報））がある。【０００３】
高温（本願では５０℃以上とする）環境下で形状記憶合金として使用できる変態開始温度（Ｍｓ）が１１０℃以上である合金として、以下の合金が従来公知である。
（１）（Ｔｉ−Ｚｒ）−Ｎｉ系合金
チタン（Ｔｉ）を、０〜２０ｍｏｌ％（ａｔ％、原子％）のジルコニウム（Ｚｒ）に置換した（Ｔｉ−Ｚｒ）−Ｎｉ系合金では、３７３（Ｋ）＜Ｍｓ＜５５０（Ｋ）を実現している。
（２）（Ｔｉ−Ｈｆ）−Ｎｉ系合金
チタン（Ｔｉ）を、０〜２０ｍｏｌ％のハフニウム（Ｈｆ）に置換した（Ｔｉ−Ｈｆ）−Ｎｉ系合金では、３７３（Ｋ）＜Ｍｓ＜５６０（Ｋ）を実現している。【０００４】
（３）Ｔｉ−（Ｎｉ−Ｐｄ）系合金
ニッケル（Ｎｉ）を、０〜５０ｍｏｌ％のパラジウム（Ｐｄ）に置換したＴｉ−（Ｎｉ−Ｐｄ）系合金では、２８０（Ｋ）＜Ｍｓ＜８００（Ｋ）を実現している。
（４）Ｔｉ−（Ｎｉ−Ａｕ）系合金
ニッケル（Ｎｉ）を、０〜５０ｍｏｌ％の金（Ａｕ）に置換したＴｉ−（Ｎｉ−Ａｕ）系合金では、３００（Ｋ）＜Ｍｓ＜８５０（Ｋ）を実現している。
（５）Ｔｉ−（Ｎｉ−Ｐｔ）系合金
ニッケル（Ｎｉ）を、０〜５０ｍｏｌ％の白金（Ｐｔ）に置換したＴｉ−（Ｎｉ−Ｐｔ）系合金では、２８０（Ｋ）＜Ｍｓ＜１３００（Ｋ）を実現している。【０００５】
（６）Ｎｉ−Ａｌ系合金
３０〜３６ｍｏｌ％のアルミニウム（Ａｌ）と、残部のニッケル（Ｎｉ）とからなるＮｉ−Ａｌ系合金では、２７３（Ｋ）＜Ｍｓ＜１０００（Ｋ）を実現している。
（７）Ｔｉ−Ｎｂ系合金
１０〜２８ｍｏｌ％のニオブ（Ｎｂ）と、残部のチタン（Ｔｉ）とからなるＴｉ−Ｎｂ系合金では、１７３（Ｋ）＜Ｍｓ＜９００（Ｋ）を実現している。【０００６】
（８）Ｔｉ−Ｐｄ系合金（特許文献２（特開平１１−３６０２４号公報）記載の合金）
特許文献２には、４８ａｔ％〜５０ａｔ％のパラジウム（Ｐｄ）と、５０ａｔ％〜５２ａｔ％のＴｉとからなり、逆変態終了温度（Ａｆ）が５６０℃（８３３Ｋ）以上のＴｉ−Ｐｄ系合金が記載されている。
（９）Ｔｉ−Ｔａ系合金(非特許文献１記載の合金)
非特許文献１には、５０ｍａｓｓ％（ｍｏｌ％に換算すると３０ｍｏｌ％未満）のタンタル（Ｔａ）と、残部のＴｉとを有する合金、または、Ｔｉ−Ｔａに４ｍａｓｓ％のスズ（Ｓｎ）または１０ｍａｓｓ％のジルコニウム（Ｚｒ）を混融した合金により、形状回復開始温度が１５０℃（４２３Ｋ）以上が実現できることが記載されている。【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９４３７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３６０２４号公報
【非特許文献１】Masahiko Ikeda, Shin-ya Komatsu and Yuichiro Nakamura（著者名）, Effects of Sn and Zr Additions on Phase Constitution and Aging Behavior Ti-50mass%Ta Alloys Quenched from βSingle Phase Region（論文名）, Materials Transactions(刊行物名),  日本(発行国) ,The Japan Institute of Metals(発行者) , 2004年(発行年) , 45巻(巻数) , 4号(号数) , 1106ページ−1112ページ(ページ数)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（従来技術の問題点）
前記従来の高温で使用可能な形状記憶合金（１）、（２）は、もろく、割れやすいため、加工性が悪く、成型等で自由に加工できないという問題がある。
前記形状記憶合金（３）〜（５）、（８）では、加工性が悪い上に、使用する元素（Ｐｄ，Ａｕ，Ｐｔ）が高価な元素であるため、コストが高くなるという問題がある。
前記形状記憶合金（６）では、加工性が悪い上に、組織安定性が悪く、脆化を引き起こす析出物（Ｎｉ５Ａｌ３）を形成するため、２００℃以上では繰り返し使用できない、すなわち、形状記憶効果がほとんどないという問題がある。
前記形状記憶合金（７）では、加工性が良いが、組織安定性が悪く、１００℃以上で、形状記憶特性が失われる原因となるω相が形成されるため変態温度が低下し、１００℃以上では繰り返し使用できない、すなわち、形状記憶効果がほとんどないという問題がある。
前記形状記憶合金（９）では、塑性変形しやすいため、繰り返し使用できないという問題がある。また使用中にω相が形成されやすく、形状記憶特性が失われてしまうという問題がある。【０００９】
本発明は、前述の事情に鑑み、加工性が高く、高温で繰り返し利用が可能な形状記憶合金を提供することを第１の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（第１発明）
前記技術的課題を解決するために第１発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
３０ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％より少ないタンタルと、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなることを特徴とする。【００１１】
（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、３０ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％より少ないタンタル（Ｔａ）と、残部のチタン（Ｔｉ）との二元合金であるため、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用できる。また、冷間加工により加工することできる。【００１２】
（第２発明）
前記技術的課題を解決するために第２発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
２４ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上７ｍｏｌ％以下のアルミニウムおよびケイ素の１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３０ｍｏｌ％以上３６ｍｏｌ％以下となることを特徴とする。
【００１３】
（第２発明の作用）
前記構成要件を備えた第２発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、２４ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、０．５ｍｏｌ％以上７ｍｏｌ％以下のアルミニウムおよびケイ素の１種以上とを含み、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３０ｍｏｌ％以上３６ｍｏｌ％以下となるので、形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出が抑えられ、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用できる。また、冷間加工により加工することできる。
【００１４】
（第３発明）
前記技術的課題を解決するために第３発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．１ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下の窒素、ホウ素、酸素および炭素の１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）｝、で計算される前記タンタル当量が、３３．３ｍｏｌ％以上３５．８ｍｏｌ％以下となることを特徴とする。
【００１５】
（第３発明の作用）
前記構成要件を備えた第３発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、０．１ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下の窒素、ホウ素、酸素および炭素の１種以上とを含み、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）｝、で計算される前記タンタル当量が、３３．３ｍｏｌ％以上３５．８ｍｏｌ％以下となるので、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用でき、冷間加工により加工することできる。さらに、０．１ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下の窒素、ホウ素、酸素および炭素の１種以上により、形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出が抑えられると共に、固溶硬化により塑性変形が抑制される。
【００１６】
（第４発明）
前記技術的課題を解決するために第４発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
１５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下のニオブおよびバナジウムの１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３１．７ｍｏｌ％以上３９．５ｍｏｌ％以下となることを特徴とする。
【００１７】
（第４発明の作用）
前記構成要件を備えた第４発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、１５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、０．５ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下のニオブおよびバナジウムの１種以上とを含み、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３１．７ｍｏｌ％以上３９．５ｍｏｌ％以下となるので、形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出が抑えられると共に、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用でき、冷間加工により加工することできる。
【００１８】
（第５発明）
前記技術的課題を解決するために第５発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
２０ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．１ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下のモリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルトおよびニッケルの１種以上と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋８．３×Ｍｏ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３３．３ｍｏｌ％以上３７．８ｍｏｌ％以下となることを特徴とする。
【００１９】
（第５発明の作用）
前記構成要件を備えた第５発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、２０ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、０．１ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下のモリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルトおよびニッケルの１種以上とを含み、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋８．３×Ｍｏ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３３．３ｍｏｌ％以上３７．８ｍｏｌ％以下となるので、形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出が抑えられると共に、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用でき、冷間加工により加工することできる。
【００２０】
（第６発明）
前記技術的課題を解決するために第６発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下のジルコニウムまたはハフニウムと、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３１．１ｍｏｌ％以上３６ｍｏｌ％以下となることを特徴とする。
【００２１】
（第６発明の作用）
前記構成要件を備えた第６発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下のジルコニウムまたはハフニウムとを含み、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３１．１ｍｏｌ％以上３６ｍｏｌ％以下となるので、変態歪みが大きくなり且つ形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出が抑えられると共に、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用でき、冷間加工により加工することできる。
【００２２】
（第７発明）
前記技術的課題を解決するために第７発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のスズと、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなり、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３２．８ｍｏｌ％以上３９ｍｏｌ％以下となることを特徴とする。
【００２３】
（第７発明の作用）
前記構成要件を備えた第７発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、２５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のスズとを含み、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３２．８ｍｏｌ％以上３９ｍｏｌ％以下となるので、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用でき、冷間加工により加工することできる。さらに、０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のスズにより、形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出が抑えられると共に、固溶硬化により塑性変形が抑制される。
【００２４】
（第８発明）
前記技術的課題を解決するために第８発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、
１５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、
チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の１種以上の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）＋Ｍｏ（ｍｏｌ％）｝＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３０ｍｏｌ％以上３９．５ｍｏｌ％以下となるように添加されたタンタル以外の１種以上の添加元素と、
残部のチタンと、
不可避的不純物と、
からなることを特徴とする。
【００２５】
（第８発明の作用）
前記構成要件を備えた第８発明のチタン−タンタル系形状記憶合金は、１５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下のタンタルと、チタンに添加されたタンタルおよびタンタル以外の１種以上の元素について、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のタンタルのみの場合の効果に相当するのかをタンタルのみの量に換算して表したタンタル当量であって、タンタル当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）＋Ｍｏ（ｍｏｌ％）｝＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）、で計算される前記タンタル当量が、３０ｍｏｌ％以上３９．５ｍｏｌ％以下となるように添加されたタンタル以外の１種以上の添加元素とを含むので、高い変態温度と形状回復性を有し、高温で繰り返し使用でき、冷間加工により加工することできる。
【００２６】
（第８発明の形態１）
第８発明の形態１のチタン−タンタル系形状記憶合金は、前記第８発明において、
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、および、バナジウム、の少なくとも１種類の元素であることを特徴とする。
（第８発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第８発明の形態１のチタン−タンタル系形状記憶合金では、前記添加元素として、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、および、バナジウム、の少なくとも１種類の元素を使用することができる。
【００２７】
（第８発明の形態２）
第８発明の形態２のチタン−タンタル系形状記憶合金は、前記第８発明において、
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、バナジウム、および、ハフニウム、の少なくとも１種類の元素と、０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のジルコニウムと、を有することを特徴とする。
（第８発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第８発明の形態２のチタン−タンタル系形状記憶合金では、前記添加元素として、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、バナジウム、および、ハフニウム、の少なくとも１種類の元素と、０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下のジルコニウムと、を含む多元合金により構成できる。
【００２８】
（第８発明の形態３）
第８発明の形態３のチタン−タンタル系形状記憶合金は、前記第８発明において、
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、バナジウム、および、ハフニウム、の少なくとも１種類の元素と、０．５ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下のスズと、を有することを特徴とする。
（第８発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第８発明の形態３のチタン−タンタル系形状記憶合金では、前記添加元素として、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、バナジウム、および、ハフニウム、の少なくとも１種類の元素と、０．５ｍｏｌ％以上２ｍｏｌ％以下のスズと、を含む多元合金により構成できる。
【００２９】
（第８発明の形態４）
第８発明の形態４のチタン−タンタル系形状記憶合金は、前記第８発明において、
前記添加元素は、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、および、バナジウム、の少なくとも１種類の元素であることを特徴とする。
（第８発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第８発明の形態４のチタン−タンタル系形状記憶合金では、前記添加元素として、モリブデン、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、炭素、ニオブ、および、バナジウム、の少なくとも１種類の元素と、を含む多元合金により構成できる。
【００３０】
（第９発明）
前記技術的課題を解決するために第９発明のアクチュエータは、
前記第１発明〜第８発明および第８発明の形態１〜４のいずれかのチタン−タンタル系形状記憶合金により構成されたことを特徴とする。
（第９発明の作用）
前記構成要件を備えた第９発明のアクチュエータは、前記第１発明〜第８発明および第８発明の形態１〜４のいずれかのチタン−タンタル系形状記憶合金により構成されているので、冷間加工により加工することできると共に、高い変態温度と形状回復性を有し、高温環境下で繰り返し使用できる。【００３１】
（第１０発明）
前記技術的課題を解決するために第１０発明の発動機は、
前記第１発明〜第８発明および第８発明の形態１〜４のいずれかのチタン−タンタル系形状記憶合金により構成された流量調整弁を備えたことを特徴とする。
（第１０発明の作用）
前記構成要件を備えた第１０発明の発動機では、前記第１発明〜第８発明および第８発明の形態１〜４のいずれかのチタン−タンタル系形状記憶合金により構成された流量調整弁を備えているので、高い変態温度と形状回復性を有し、高温環境下で繰り返し使用できる。
【発明の効果】
【００３２】
前述の本発明は、加工性が高く、高温で繰り返し利用が可能な形状記憶合金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は形状記憶特性評価試験の説明図であり、図１Ａは繰り返し形状記憶特性を示す合金の代表的な歪み−温度曲線の説明図、図１Ｂは繰り返し形状記憶特性を示さない合金の代表的な歪み−温度曲線の説明図である。
【図２】図２は実施例のＴｉ−Ｔａ二元合金の実験結果の説明図であり、図２Ａは５０ＭＰａ下でのＴａのモル分率と変態開始温度（Ｍｓ）との関係の説明図、図２ＢはＴｉ−３２ＴａとＴｉ−４０Ｔａの温度−歪み曲線の説明図である。
【図３】図３は実施例のＴｉ−２７Ｔａ二元合金の温度−歪み曲線の説明図である。
【図４】図４は比較例のＴｉ−２２Ｎｂ二元合金の温度−歪み曲線の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に実施例を使用して、本発明を詳細に説明する。
（実施例）
本発明の実施例である下記表１〜表７に示す合金組成の合金１〜合金５２および比較例としての表８に示す合金組成の合金５３〜合金５７の試験片を作製して、実験を行った。実験に使用した試験片は、下記の方法（１）〜（３）により作製された。
（１）各金属元素のｍｏｌ％を計測してアーク溶解法により溶融して合金インゴットを作製する。すなわち、合金１（Ｔｉ−３６Ｔａ）は、３６ｍｏｌ％のＴａと残部（６４ｍｏｌ％）のＴｉの合金組成の合金であり、合金５（Ｔｉ−３０Ｔａ−１Ａｌ）は３０ｍｏｌ％のＴａと、１ｍｏｌ％のＡｌと、残部（６９ｍｏｌ％）のＴｉの合金組成の合金である。
（２）作成された合金インゴットを冷間圧延機で８０％〜９５％の圧延率で冷間圧延して、板材を作製する。
（３）板材から長さ４０ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの試験片を切り出して作製する。【００３５】
図１は形状記憶特性評価試験の説明図であり、図１Ａは繰り返し形状記憶特性を示す合金の代表的な歪み−温度曲線の説明図、図１Ｂは繰り返し形状記憶特性を示さない合金の代表的な歪み−温度曲線の説明図である。
（形状記憶特性評価試験）
前記作製方法で作製された合金の形状記憶特性を、試験を行って評価した。下記表１及び表８では、引張り試験機を使用して、一定応力下（１００ＭＰａ）での熱サイクル試験（−１００℃〜３００℃）を行うことにより、形状記憶特性である変態温度（Ａｓ，Ｍｓ）と形状回復率（％）を評価した。すなわち、形状記憶特性を示した実施例の合金１〜１６および合金５７では、図１Ａに示すようなほぼ同様の温度−歪み曲線が計測され、計測された温度−歪み曲線から、Ａｓ（逆変態開始温度）とＭｓ（マルテンサイト変態開始温度）、変態歪みεＭ、回復歪みεＡ、および形状回復率（εＡ／εＭ）を計測した。また、２サイクル目から形状記憶特性が見られなかった合金５３〜５６では、図１Ｂに示すようなほぼ同様の温度―歪み曲線が計測され、計測された温度−歪み曲線から、１サイクル目のＡｓ（逆変態開始温度）を計測した。【００３６】
また、表２〜表７では、引張り試験機を使用して、室温で２％の歪みを与えた後、２回の熱サイクル（室温〜２５０℃）を与えて、形状記憶特性である各サイクルの形状回復率を評価した。
なお、下記表１〜表８に記載されたタンタル当量（Ｔａ当量）は、下記の式（１）により計算される。
Ｔａ当量（ｍｏｌ％）＝Ｔａ（ｍｏｌ％）＋１．２×Ａｌ（ｍｏｌ％）＋５．６×Ｓｉ（ｍｏｌ％）＋８．３×｛Ｎ（ｍｏｌ％）＋Ｂ（ｍｏｌ％）＋Ｃ（ｍｏｌ％）＋Ｏ（ｍｏｌ％）＋Ｍｏ（ｍｏｌ％）｝＋３．９×Ｖ（ｍｏｌ％）＋１．７×Ｎｂ（ｍｏｌ％）＋６．４×｛Ｆｅ（ｍｏｌ％）＋Ｍｎ（ｍｏｌ％）｝＋５．０×｛Ｃｏ（ｍｏｌ％）＋Ｃｒ（ｍｏｌ％）｝＋４．２×Ｎｉ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｚｒ（ｍｏｌ％）＋１．１×Ｈｆ（ｍｏｌ％）＋２．８×Ｓｎ（ｍｏｌ％）      …（１）
なお、前記Ｔａ当量の式（１）は、ＴａやＴａ以外の元素が添加された場合に、合金の変態温度を変化させる効果が、どれだけの量のＴａのみの場合の効果に相当するのかを計算（換算）するための式である。この式（１）は、発明者らの実験により導出された式であり、Ｔａ当量を計算することで、変態温度がどのくらい変化するのかを導出（推測）することができる。【００３７】
ＴｉとＴａの二元合金の実施例である合金１〜合金３および、ＴｉとＴａに他の添加元素が添加された実施例の合金４〜合金１６の組成と、各合金１〜１６の１サイクル目のＡｓ（℃）、２サイクル目のＭｓ（℃）、変態歪みεＭ（％）、回復歪みεＡ（％）、形状回復率（εＡ／εＭ）（％）の計測結果およびＴａ当量（ｍｏｌ％）を表１に示す。【００３８】
【表１】
0005337963.tif 000002
【００３９】
また、Ｔｉ合金の低温安定相であるα相から高温安定相であるβ相へ相変態する温度を上昇させる（α相を安定化させる）効果があり、Ｔｉの形状記憶特性が失われる原因となるω相の析出を抑え、熱安定性、形状回復性を高めるα相安定化元素（本願明細書では「Ａ群」と記載する）であるＡｌ（アルミニウム）やＳｉ（ケイ素）が添加されたＴｉ−Ｔａ系三元合金である合金４〜８，１７，１８の組成と、各合金４〜８，１７，１８の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表２に示す。【００４０】
【表２】
0005337963.tif 000003
【００４１】
また、ω相の析出を抑え、熱安定性、形状回復性を高めると共に、固溶硬化で塑性変形を抑制する効果のある侵入型元素（本願明細書では「Ｂ群」と記載する）であるＮ（窒素）、Ｂ（ホウ素）、Ｏ（酸素）、Ｃ（炭素）が添加されたＴｉ−Ｔａ系三元合金である合金９，１０，１９〜２２の組成と、各合金の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表３に示す。【００４２】
【表３】
0005337963.tif 000004
【００４３】
Ｔｉ合金の母相であるβ相を安定化させるβ相安定化元素であって、Ｔａと同属の元素（本願明細書では「Ｃ群」と記載する）であるＮｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）が添加されたＴｉ−Ｔａ系三元合金である合金１１〜１４，２３〜２６の組成と、各合金の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表４に示す。【００４４】
【表４】
0005337963.tif 000005
【００４５】
Ｔｉ合金のβ相を安定化させるβ相安定化元素であって、遷移金属元素である（本願明細書では「Ｄ群」と記載する）であるＭｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）が添加されたＴｉ−Ｔａ系三元合金である合金１５，２７〜３３の組成と、各合金の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表５に示す。【００４６】
【表５】
0005337963.tif 000006
【００４７】
添加元素としてのＺｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｎ（スズ）、が添加されたＴｉ−Ｔａ系三元合金である合金１６と３４〜４０の組成と、各合金の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表６に示す。なお、ＺｒとＨｆは、変態歪みεＭを大きくする効果があり（表１参照）、Ｓｎは固溶硬化によりω相の析出を抑える効果が期待できる。【００４８】
【表６】
0005337963.tif 000007
【００４９】
前記α相安定化元素、侵入型元素、β相安定化元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎが添加されたＴｉ−Ｔａ系多元合金である合金４１〜５２の組成と、各合金の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表７に示す。【００５０】
【表７】
0005337963.tif 000008
【００５１】
比較例の合金である合金５３〜５７の組成と、各合金の１サイクル目の形状回復率（％）、２サイクル目の形状回復率（％）およびＴａ当量（ｍｏｌ％）の計測結果を表８に示す。合金５３は、従来技術（７）のＴｉ−２２Ｎｂの二元合金、合金５４は非特許文献１のようなＴａが３０ｍｏｌ％以下の例として調べたＴａが２７ｍｏｌ％（＝５８ｗｔ％）のＴｉ−２７Ｔａの二元合金である。合金５５と５６は従来技術（９）の非特許文献１に記載されたＴａ当量が３０ｍｏｌ％以下の合金であり、合金５７は、Ｔｉ−４０Ｔａ二元合金である。
なお、表８において、２サイクル目の変態開始温度Ｍｓが計測されず、変態歪みεＭや回復歪みεＡ等が計測されない場合、すなわち、１サイクル目で形状記憶特性が失われた場合には、表８中に「×」が付してある。【００５２】
【表８】
0005337963.tif 000009
【００５３】
前記実験結果から、Ｔａが３０ｍｏｌ％〜３６ｍｏｌ％のＴｉ−Ｔａ二元合金（合金１〜３）では、１００℃以上の変態温度を示し、高い形状回復率が確認された。したがって、高温（５０℃（３２３Ｋ）以上）での熱サイクル下で、形状記憶合金として繰り返し使用することができる。
また、Ｔａが３０ｍｏｌ％以下であっても、Ｔａ当量が３０ｍｏｌ％以上となるように、Ａ群のα相安定化元素（Ａｌ，Ｓｉ）が添加された合金４〜８，１７，１８では、高い変態温度と形状回復率が確認された（表１，表２参照）。なお、α相安定化元素の総量が７ｍｏｌ％を超えると、８０％以上の冷間圧延により試験片の作製が困難であったため、７ｍｏｌ％以下であることが望ましい。
さらに、表１，３から、Ｔａが３０ｍｏｌ％以下であっても、Ｔａ当量が３０ｍｏｌ％以上となるように、Ｂ群の侵入型元素（Ｎ，Ｂ，Ｏ，Ｃ）が添加された合金９，１０，１９〜２２では、高い変態温度と形状回復率が確認された。なお、合金９，１０から、侵入型元素が増加すると回復率が低下する傾向があり、試験片作製時の冷間加工性が低下し、総量が１ｍｏｌ％を超えると、８０％以上の冷間圧延により試験片の作製が困難であった。【００５４】
また、表１，表４から、Ｔａが３０ｍｏｌ％以下であっても、Ｔａ当量が３０ｍｏｌ％以上となるように、Ｃ群の元素（Ｎｂ，Ｖ）が添加された合金１１〜１４，２３〜２６では、高い変態温度と形状回復率が確認された。なお、合金１１〜１４，２３〜２６から、Ｃ群の元素が増加すると回復率が低下する傾向があり、また、Ｔａ当量が大きくなると変態温度が低下する傾向もあるので、７５％以上の回復率を確保するためには、総量は１２ｍｏｌ％を超えないことが望ましい。
さらに、表１，表５から、Ｔａが３０ｍｏｌ％以下であっても、Ｔａ当量が３０ｍｏｌ％以上となるように、Ｄ群の元素（Ｍｏ、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ）が添加された合金１５，２７〜３３では、高い変態温度と形状回復率が確認された。なお、合金１５，２７から、Ｄ群の元素が増加すると回復率が低下する傾向があり、冷間加工性が悪くなり、変態温度も低下する傾向がある。前記Ｄ群の元素の総量が２ｍｏｌ％を超えると、８０％以上の冷間圧延により試験片の作製が困難であった。したがって、Ｄ群の元素の総量は２ｍｏｌ％以下であることが望ましい。【００５５】
また、表６、表８から、Ｔａが３０ｍｏｌ％以下であっても、Ｔａ当量が３０ｍｏｌ％以上となるように、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎが添加された合金１６と３４〜４０では、高い形状回復率が確認された。なお、合金１６と３４〜３６，３８〜４０の結果から、Ｚｒ，Ｓｎが増加すると回復率が低下して形状特性が失われ、冷間加工性が悪くなった。また、Ｔａ当量が大きくなりすぎると変態温度も低下するので、総量はＺｒが１０ｍｏｌ％を超えないことが望ましく、Ｓｎが５ｍｏｌ％を超えないことが望ましい。
さらに、表７から、Ｔａ当量が３０ｍｏｌ％以上となるように、Ａ群、Ｂ群、Ｃ群、Ｄ群、Ｚｒ、Ｈｆ，Ｓｎの元素が添加された合金４１〜５２では、高い形状回復率が確認された。【００５６】
図２は実施例のＴｉ−Ｔａ二元合金の実験結果の説明図であり、図２Ａは５０ＭＰａ下でのＴａのモル分率と変態開始温度（Ｍｓ）との関係の説明図、図２ＢはＴｉ−３２ＴａとＴｉ−４０Ｔａの温度−歪み曲線の説明図である。
図３は実施例のＴｉ−２７Ｔａ二元合金の温度−歪み曲線の説明図である。
表１，表８、図２において、合金１〜３と合金５７および図２の実験結果から、Ｔｉ−Ｔａの二元合金では、Ｔａが４０ｍｏｌ％以上になると変態温度が５０℃以下となってしまい、高温（５０℃以上）での熱サイクル下で形状回復ができない。また、図２Ｂから、形状回復率も低下する傾向にあることがわかる。
また、合金１〜３と合金５４および図３の実験結果から、Ｔｉ−Ｔａの二元合金では、Ｔａが３０ｍｏｌ％を下回ると、変態温度は高いが、１サイクル目のみ形状回復効果が見られるが、２サイクル目以降は形状回復効果が見られず（表８の「×」参照）、ω相が析出されて形状記憶特性が失われていることがわかる。また、Ｔａが３０ｍｏｌ％を下回ると、塑性変形しやすく、繰り返し利用ができない問題もあった。【００５７】
図４は比較例のＴｉ−２２Ｎｂ二元合金の温度−歪み曲線の説明図である。
表８の合金５３および図４の実験結果から、Ｔｉ−２２Ｎｂは、Ｔｉ−３２Ｔａと同程度の変態温度を有するが、図４に示すように２サイクル目以降は形状記憶特性が失われ、単純に熱膨張、熱収縮をしているだけで、熱的に不安定であることが確認された。【００５８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
前記本発明の形状記憶合金は、高温の熱サイクル下で繰り返し使用しても形状記憶特性が失われにくいので、発動機（自動車のエンジンや航空機のエンジン、ガスタービン）において、高温となるガス流路の弁として使用して、加熱時に形状回復効果で変形して流路面積を調整して、冷却時には弁を変形させるバネにより流路面積を戻すように使用することが考えられる。他にも高速回転するシャフトの潤滑剤を共有する弁として使用することも可能である。さらに、家電の電源等の高温となる部分における安全装置にも適用することも考えられる。また、高温条件下で作業を行う際に使用するアクチュエータに使用することもできる。なお、アクチュエータとして応用する場合、変態温度が高いため、雰囲気温度（即ち、室温）と作動温度との差が大きくなるため冷却効率が高く、冷却速度が速くなるという利点がある。したがって、冷却速度が速くなり、応答性が向上すると、作動可能な周波数を高めることができるという利点もある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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