(57)【要約】【課題】室温以上、特に８０℃以上のような高温における制振性を高めたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法を提供する。【解決手段】ＴｉおよびＮiから成る基本組成にＨをドープしたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法であって、使用温度以上のマルテンサイト変態温度を有する基本組成のＴｉ−Ｎｉ合金に歪取り焼鈍温度以上の温度で焼鈍を施した後にＨをドープする。望ましくは、Ｔｉ−Ｎi基本組成をＴｉｘＮi（１００−ｘ）、５０．５≦ｘ≦５１．５（at％）とし、基本組成Ｔｉ−Ｎｉ合金への水素のドープ量ｙを合金全体に対して０．５≦ｙ≦４．０（at％）とする。望ましくは、本発明により製造される合金組成は[ＴｉｘＮi(１００−ｘ)](１００−ｙ)Ｈｙ、５０．５≦ｘ≦５１．５、０．５≦ｙ≦４．０で表わされるＴｉ−Ｎi−Ｈ三元組成である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴｉおよびＮiから成る基本組成にＨをドープしたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法であって、
使用温度以上のマルテンサイト変態温度を有する基本組成のＴｉ−Ｎｉ合金に歪取り焼鈍温度以上の温度で焼鈍を施した後にＨをドープすることを特徴とするＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記焼鈍を温度８００〜１０００℃、保持時間１〜１０ｈｒで行なうことを特徴とするＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記基本組成は、at％表示で、ＴｉｘＮi（１００−ｘ）、５０．５≦ｘ≦５１．５で表わされる範囲内であり、
上記水素のドープ量ｙは、at％表示で、合金全体に対して０．５≦ｙ≦４．０で表わされる範囲内であり、
Ｈドープ後の合金組成を[ＴｉｘＮi(１００−ｘ)](１００−ｙ)Ｈｙで表わされる三元組成とすることを特徴とするＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項において、製造される制振合金が８０℃において２０％以上の減衰率を有することを特徴とするＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｔｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法に関し、特に８０℃以上のような高温における制振性を高めたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＴｉ−Ｎi合金は制振合金として知られており、マルテンサイト組織中に存在する双晶の移動に伴う内部摩擦により大きな減衰能が得られる。
【０００３】
特許文献１には、Ｔｉ板とＮi−Ｃｕ合金板とを交互に重ね合わせた積層材に拡散熱処理を施して一様化した後、水素をドープして高減衰能のＴｉ−Ｎi−Ｃｕ−Ｈ合金を製造する方法が提案されている。この提案は、製造が困難であったＴｉ−Ｎi−Ｃｕ−Ｈ合金の薄板材の製造を可能とし、更に、Ｈによる減衰能向上効果を付加した点で優れている。
【０００４】
しかし、上記提案のＴｉ−Ｎi−Ｃｕ−Ｈ合金は、マルテンサイト変態温度が０℃以下であるため、マルテンサイト中の双晶により減衰能が発現する温度域が０℃以下である。したがって、Ｈドープによる減衰能向上効果も０℃以下の温度域でのみ有効あり、室温以上、特に８０℃以上のような高温で高い制振性を発現することができない。
【０００５】
また、Ｔｉ−Ｎｉ合金は組成によりマルテンサイト変態温度を広い範囲で調整することが可能であるが、８０℃以上のような高温での制振性をＨドープにより高めることはできなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３２３８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、室温以上、特に８０℃以上のような高温における制振性を高めたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、ＴｉおよびＮiから成る基本組成にＨをドープしたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法であって、
使用温度以上のマルテンサイト変態温度を有する基本組成のＴｉ−Ｎｉ合金に歪取り焼鈍温度以上の温度で焼鈍を施した後にＨをドープすることを特徴とするＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
Ｈによる減衰能の発現は、金属結晶格子内でＨ原子が運動する際の内部摩擦によって起きる。したがって、この機構を有効に機能させるためには、Ｈ原子の運動量を高く確保することが重要である。実用金属材料中には転位が高密度で存在している。原子直径の小さいＨ原子は金属格子に侵入型原子として取り込まれ、転位に容易にトラップされて運動を拘束される。
【００１０】
本発明においては、使用温度（例えば８０℃）以上のマルテンサイト変態温度を有する基本組成のＴｉ−Ｎｉ合金に歪取り焼鈍温度以上の温度で焼鈍することにより転位密度を低下させた後に、Ｈをドープする。Ｈのトラップサイトとしての転位が上記の焼鈍により低減し、その後この合金にドープされたＨは運動量を高く確保され内部摩擦による減衰能を有効に発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明においては、焼鈍温度は歪取り焼鈍の温度以上とする。歪取り温度あるいはそれより高温で焼鈍することにより、合金中の転位密度が低減し、それに対応してＨの運動に対する拘束が低下する。この効果が得られる温度であればよく、回復、再結晶あるいは粒成長を生起させる温度であってよい。具体的な温度は、焼鈍の対象とする合金の状態により適宜設定できる。焼鈍前の合金の状態は、例えば鋳造したまま（as-cast）、熱間加工状態、冷間加工状態等のいずれでもよい。例えば鋳造したままの合金に焼鈍を施す場合は、鋳造時の凝固速度により合金の内部歪の大きさが異なるため、焼鈍条件（温度×時間）は凝固速度に応じて下記のように設定することが望ましい。
【００１２】
凝固速度                焼鈍条件
１０℃／秒以下        １０００℃×１０ｈｒ
１００℃／秒以上          ８００℃×１ｈｒ
１０℃／秒〜１００℃／秒  〔８００℃〜１０００℃〕×〔１ｈｒ〜１０ｈｒ〕
なお焼鈍は窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気中または真空中のような非酸化性雰囲気中で行なう。
【００１３】
本発明の方法により製造するＴｉ−Ｎi−Ｈ合金の組成は下記の範囲とすることが望ましい。
【００１４】
すなわち、望ましくは、本発明の方法に用いるＴｉ−Ｎi基本組成を、at％表示で、ＴｉｘＮi（１００−ｘ）、５０．５≦ｘ≦５１．５で表わされる範囲内とすることにより、マルテンサイト変態温度を１００℃以上とすることができ、使用温度８０℃で十分に制振性を発揮できる。
【００１５】
望ましくは、上記基本組成のＴｉ−Ｎｉ合金への水素のドープ量ｙを、at％表示で、合金全体に対して０．５≦ｙ≦４．０で表わされる範囲内とすることにより、使用温度８０℃において２０％以上の減衰率を発揮できる。
【００１６】
したがって、望ましくは、本発明により製造される合金組成は[ＴｉｘＮi(１００−ｘ)](１００−ｙ)Ｈｙ、５０．５≦ｘ≦５１．５、０．５≦ｙ≦４．０で表わされるＴｉ−Ｎi−Ｈ三元組成である。
【実施例】
【００１７】
本発明によりＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金を下記の手順および条件で作製した。
【００１８】
まず、at％でＴｉｘＮｉ（１００−ｘ）〔ただし、ｘ＝５０、５０．５、５１、５１．５、５２〕の５種類の基本組成の合金を溶製・鋳造した。溶製はアーク炉（容量５００ｇ）にてアルゴン雰囲気中で行ない、同雰囲気中にて鋳造してボタン型インゴット（概略寸法：φ５０ｍｍ×ｔ２０〜３０ｍｍ）とした。
【００１９】
得られたインゴットから測定用サンプル（概略寸法：３０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍ）を採取し、測定温度−１００℃〜２５０℃の範囲で減衰率を測定した。
【００２０】
図１に、ｘ＝５０〜５２at％の各組成について、測定温度に対する減衰率の変化を曲線で示す。ｘ＝５２at％以外の各組成では、曲線は明確なピークを境にして低温側で減衰率が１２％程度でほぼ一定値を示し、ピークより高温側では減衰率はゼロに近い一定値を示している。ピークの左側の安定領域では組織はマルテンサイト相が維持されており、右側はマルテンサイトから逆変態したオーステナイト相の領域である。したがって、例えば１００℃以上でマルテンサイト相を安定に維持したい場合には、ｘ＝５０．５at％以上とする必要があり、ｘ＝５１at％以上とすることが更に望ましい。なお、ｘ＝５２at％の場合はマルテンサイト相に基づく減衰率１２％程度の高位安定領域が現れていないが、これはこのサンプルについて測定した室温以上の温度域ではマルテンサイト変態が起きない組成であるためと考えられる。
【００２１】
次に、上記の結果から１００℃以上のマルテンサイト変態温度を安定に確保できる基本組成Ｔｉ５１Ｎｉ４９（ｘ＝５１）を選択し、これに８００℃×１ｈｒの焼鈍を施した後に、ｙ＝０〜５at％のＨを電解ドープした。これら各Ｈドープ量のサンプルについて、それぞれ０℃〜２４０℃の測定温度範囲で減衰率を測定した。
【００２２】
図２に、ｙ＝０〜５at％の各Ｈドープ量について、測定温度に対する減衰率の変化を曲線で示す。ｙ＝０at％（Ｈ無添加）の場合を除くいずれの曲線も測定温度８０℃に減衰率の極大値が認められる。
【００２３】
図３に示すように、測定温度８０℃での減衰率の極大値は、Ｈドープ量が０から２at％までは増加するが、更にＨドープ量が増加すると低下する。すなわちＨドープ量２at％のときに、８０℃での減衰率は最大となる。
【００２４】
したがって、例えば自動車用途等において使用環境が８０℃である場合には、at％表示で基本組成Ｔｉ５１Ｎｉ４９合金にＨを２at％ドープした[Ｔｉ５１Ｎｉ４９]９８Ｈ２が最適組成と言える。
【００２５】
図４に、本発明の焼鈍による効果を示す一例として、[Ｔｉ５１Ｎｉ４９]９９Ｈ１の合金組成について、８００℃×１ｈｒの焼鈍を行なった後にＨドープした場合と、焼鈍を行なわずにＨドープした場合の測定温度０℃〜２４０℃における減衰率の測定結果を示す。
【００２６】
図４に示したように、焼鈍無しの場合はマルテンサイト相による基本的な減衰率である１５％程度の値が認められるのみである。
【００２７】
これに対して、本発明による焼鈍有りの場合にはマルテンサイト相による基本的な減衰率に付加する形でＨドープによる減衰率の増加分が温度８０℃付近をピークとして表われており、本発明の焼鈍による効果が明確に現れている。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によって、室温以上、特に８０℃以上のような高温における制振性を高めたＴｉ−Ｎi−Ｈ制振合金の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の製造方法に用いるＴｉ−Ｎｉ合金の種々の組成について測定温度に対する減衰率の変化を示すグラフ。
【図２】本発明の製造方法の適用対象とするＴｉ−Ｎｉ−Ｈ合金の種々のＨドープ量について測定温度に対する減衰率の変化を示すグラフ。
【図３】図２において測定温度８０℃に現れた減衰率のピーク値をＨドープ量に対してプロットしたグラフ。
【図４】本発明の焼鈍有りの場合と焼鈍無しの場合について、測定温度に対する減衰率の変化を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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