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形状記憶合金の応用

形状記憶合金の応用

 
 
現在、最も広く実用化されている形状記憶合金は、Ti(チタン)とNi(ニッケル)が1:1の割合の化合物であるTi-Ni合金であります。この合金は、形状記憶特性が良く、耐食性が優れています。また、低温でのマルテンサイト相では柔らかくて発生する力が小さく、高温のオーステナイト相(母相)では堅くて発生する力が強いという特徴を持っています。これらの特徴を利用してTi-Ni形状記憶合金が実際にどのように使われているのでしょうか?
 
 

 

お湯、水の排出の制御に応用

 
 
 
お湯の時と冷水の時で水の流れる方向の制御に応用した例です。これは、温度によって相変態し高温では発生力が大きく、低温では発生力が小さいという形状記憶合金と、温度によって発生力が変化せず一定のステンレスばねを組み合わせることにより可能になります。冷たい水の時、形状記憶合金ばねは、変態点より低い温度の状態、すなわちマルテンサイト相であり発生力が小さいのでステンレスばねの力に負けて左側に押されてしまいます。また、暖かいお湯が出てくると、形状記憶合金ばねは変態点より高い温度の状態、すなわちオーステナイト相(母相)になりステンレスばねより強い発生力で形状回復し右側に動きます。このように温度によって形状記憶合金の発生力が変わる性質を利用してお湯、水の排出の制御に応用しています。

 
 

方向性を持つ形状記憶合金の応用

 
 
 
 
二方向性形状記憶効果という特殊な性質を利用した魚のアンコウとトビウオのモデルです。通常の形状記憶合金では、高温側のオーステナイト相の状態しか形状記憶していませんが、特殊な熱処理(形状記憶処理)をすると、低温側のマルテンサイト相の状態も形状記憶することができます。
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