CN102317482B - 非晶态富铂合金 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施方式，非晶态合金包含至少Pt、P、Si和B作为合金元素，且具有约0.925或更高的Pt重量分数。在一些实施方式中，Pt重量分数为约0.950或更高。

Description

非晶态富铂合金
发明领域
本发明大体涉及非晶态富铂合金且涉及由该非晶态富铂合金形成的三维物体。
发明背景
铂是在精致的珠宝生产中使用的贵金属。与许多其它贵重金属一样，在制成珠宝之前，铂(“Pt”)通常与其它元素形成合金。对珠宝应用来说，非晶态Pt基合金或Pt基玻璃是特别感兴趣的。非晶态Pt基合金的无序的原子尺度结构使得其比常规的(结晶的)Pt基合金产生改进的硬度、强度、弹性和耐腐蚀性。另外，由于当非晶态Pt基合金被加热至高于它们的玻璃化转变温度(Tg)时的软化和流动的能力，使得非晶态Pt基合金呈现所期望的加工特性。
硬的Pt基合金是所期望的，因为它们更耐划伤，且甚至在频繁使用后仍维持光亮的饰面。软的Pt基合金在使用较短时段后会变得无光泽。Pt合金的硬度可取决于其组成。除了硬度外，合金的组成可影响形成玻璃的临界铸造厚度(critical casting thickness)，临界铸造厚度是可被制造且同时保留其非晶态原子结构和相关性能的材料的厚度的量度。通常通过快速冷却的方式来制备具有合适的临界铸造厚度的合金。为获得具有所期望的Pt含量和合适的尺寸规格的材料，可通过可用的标准冷却技术调整材料的组成来生产非晶态材料。通过可用的标准冷却技术得到的临界铸造厚度越高，合金的可加工性变得越强。通过可用的标准冷却技术得到的能够生产非晶态物体的厚(比1.0mm厚)的合金称为大块金属玻璃。
Pt基珠宝合金通常含有小于100％重量百分比的Pt。珠宝行业通过压印、刻印或压制到金属上的标记，使用纯度印记来表示一件珠宝的金属含量或纯度。尽管与纯度印记关联的Pt含量在各个国家不同，但约0.850、约0.900、约0.950的Pt重量分数常常用于铂珠宝中。含有约0.950Pt重量分数的合金称为“纯铂”，且价格比含有约0.800、约0.850或甚至约0.900Pt重量分数的合金高。因此，所期望的是生产具有约0.950Pt重量分数的非晶态Pt基合金。
概述
本发明的一个实施方式涉及非晶态合金，包含至少Pt、磷(“P”)、硅(“Si”)和硼(“B”)作为合金元素，其中Pt以约0.925或更高的重量分数存在于合金中。
本发明的另一个实施方式涉及由包含至少Pt、P、Si和B作为合金元素的非晶态合金形成的三维物体，其中Pt以约0.925或更高的重量分数存在于合金中。
附图简述
通过参考下面的详细描述，同时结合附图考虑，本发明的这些和其它特征和优点将被更好理解，其中：
图1A是按照实施例21生产的直径为1.7mm的非晶态Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015棒的照片；以及
图1B是塑性弯曲的Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015棒的照片；以及
图2是比较具有下面组成的不同合金的量热扫描的图：(a)根据实施例15制备的Pt0.765P0.18B0.04Si0.015，(b)根据实施例21制备的Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015，和(c)根据实施例23制备的Pt0.7Cu0.055Ag0.01P0.18B0.04Si0.015。从左到右，每个扫描中的箭头指示每种合金的玻璃化转变温度、结晶温度、固相线温度和液相线温度。
详述
在下面的详述中，仅以例证方式示出和描述本发明的一些示例性的实施方式。正如本领域技术人员将认识到的，本发明可以许多不同的形式体现，且不应理解为限制于本文提出的实施方式。在整个说明书中，相同的参考数字指示相同的要素。
所期望的是生产非晶态的且具有高的Pt含量的Pt基合金。特别期望的是具有高的Pt含量且具有适合于生产标纯度的Pt珠宝的临界铸造厚度的非晶态Pt基合金。然而，富Pt合金的生产会要求最佳工艺，该最佳工艺将决定对于所期望的Pt含量的较高的玻璃形成能力和临界铸造厚度。这是因为提高合金的Pt含量会以可削弱玻璃形成能力且显著减小合金的临界铸造厚度的方式来减小与其它元素的化学和拓扑相互作用。虽然降低合金的Pt含量可以提高玻璃形成能力且增大合金的临界铸造厚度，但如果Pt含量未高至所需要的标纯度的含量，则合金会不适合于具有该纯度印记的珠宝应用或其它应用。本发明的实施方式克服了这些困难。
虽然已经生产出具有约0.850Pt重量分数的Pt基合金，但还未能生产出具有更高Pt重量分数的合金，且特别是具有约0.910以上的Pt重量分数的合金。例如，J.Schroers的美国专利申请号2006/0124209“Highly Processable Bulk Metallic Glass-FormingAlloys in the Pt-Co-Ni-Cu-P System(高度可加工的大块金属玻璃-在Pt-Co-Ni-Cu-P体系中形成合金)”Applied Physics Letters，84(18)(2004)3666-3668和J.Schroers的“Precious Bulk Metallic Glasses for Jewelry Applications(用于珠宝应用的贵重大块金属玻璃)”，Materials Science&Engineering A，449-451(2007)235-238显示出公开了具有约0.850Pt重量分数的非晶态Pt基合金，两篇参考文献中的每个的全部内容通过引用被并入本文。在这些参考文献中报道的最高Pt-含量的示例性合金显示的是具有0.907Pt-重量分数的合金。在尝试用Schroers描述的方法制备具有较高Pt-含量的形成大块玻璃的合金时，本申请的发明人使用可用的标准冷却技术未能制备能够形成比0.5mm厚的非晶态物体的具有0.925Pt含量或更高含量的合金。然而，本发明的实施方式实现约0.925或更高Pt含量。
根据本发明的一些实施方式，非晶态合金具有至少Pt、磷(P)、硅(Si)和硼(B)作为合金元素，其中Pt以约0.925或更高的重量分数存在于合金中。例如，在一些实施方式中，合金具有约0.950或更高的Pt重量分数。通过合金组成中的所有构成元素的原子分数和分子量的知识来计算合金中的Pt重量分数。因此，为了计算合金中的Pt重量分数，必须知道全部合金组成，包括所有构成元素的原子分数。
非晶态Pt基合金中的包含物P、B和Si(为非金属和准金属)能够赋予良好的玻璃形成能力，同时保留相对高的Pt重量分数。具体地，适当分数的P、B和Si与高含量Pt的组合产生独特地适合于形成大块玻璃的某些化学和拓扑相互作用。如果去掉P、B和Si中的一个或多个，余下元素与高含量Pt的相互作用不足以能够形成大块玻璃。到目前为止，已公开的参考文献未显示出以下的教导或提示：为了由含有0.925或更高重量分数的Pt的合金实现大块玻璃形成，P、B和Si三者必须与Pt共存。具体地，虽然Schroers参考文献可能公开制备具有约0.850Pt重量分数(且可能高达0.910)的合金的方法，但这些参考文献既未显示出公开具有更高Pt重量分数的形成大块玻璃的合金，也未公开制备这样的合金的方法。实际上，本申请的发明人不能够根据在Schroers参考文献中所描述的方法来制备能够形成比0.5mm厚的非晶态物体的、具有0.925或更高Pt重量分数的合金。然而，根据本发明的实施方式，合金维持良好的玻璃形成能力，正如通过等于或大于0.5mm的其临界铸造厚度所证明的。本发明的合金还获得了满足或超过最高的珠宝纯度印记(例如，0.95的Pt重量分数)的Pt含量，这使得它们适合于具有高的Pt含量纯度印记的珠宝应用和其它应用。在一些实施方式中，这已经通过将Pt与独特原子分数的P、B和Si三者的组合实现。
只要Pt重量分数为约0.925或更高，则P、B和Si可以任何合适的量存在于合金中。在本发明的一些实施方式中，P的原子分数可为约0.10至约0.20。例如，在一些实施方式中，P的原子分数为约0.18。
在一些实施方式中，B的原子分数可为约0.01至约0.10。例如，在一些实施方式中，B的原子分数可为0.04。
在一些实施方式中，Si的原子分数可为约0.005至约0.05。例如，在一些实施方式中，Si的原子分数可为约0.015。
根据本发明的其它实施方式，具有至少Pt、P、Si和B作为合金元素的非晶态合金还包含一种或多种另外的合金元素。用于另外的合金元素的合适元素的非限制性实例包括Cu、Ag、Ni、Pd、Au、Co、Fe、Ru、Rh、Ir、Re、Os、Sb、Ge、Ga、Al及其组合。合金中的另外的合金元素的原子浓度应使得合金中的Pt重量分数为约0.925或更高，且因此该另外的合金元素的原子浓度受余下的合金元素(例如，P、Si和B)的原子浓度控制。
非晶态合金还可以包含约0.02或更少原子分数的另外的合金元素或杂质。
根据本发明的其它实施方式，具有至少Pt、P、Si和B作为合金元素的非晶态合金还包含作为合金元素的Cu。合金中的Cu的浓度应使得合金中的Pt重量分数为约0.925或更高，且因此合金中的Cu的浓度受余下的合金元素(例如，P、Si和B)的原子浓度控制。在一些实施方式中，例如，Cu的原子分数为约0.015至约0.025，P的原子分数为约0.15至约0.185，B的原子分数为约0.02至约0.06，且Si的原子分数为约0.005至约0.025。在Pt重量分数为0.950且P、B和Si的原子浓度分别为0.18、0.04和0.015的一个示例性的实施方式中，Cu的原子分数为0.02。
根据本发明的其它实施方式，具有至少Pt、P、Si和B作为合金元素的非晶态合金还包含作为合金元素的Cu和Ag。合金中的Cu和Ag的原子浓度应使得合金中的Pt重量分数为约0.925或更高，且因此合金中的Cu和Ag的原子浓度受余下的合金元素(例如，P、Si和B)的原子浓度控制。在一些实施方式中，存在于合金中的Cu与Ag的原子比为约2至约10。例如，在一些实施方式中，合金中的Cu与Ag的原子比为约5。
如上文所提到的，合金中的Cu和Ag的原子浓度取决于余下的合金元素的原子浓度，且使得Pt重量分数为约0.925或更高。在一些实施方式中，例如，Cu的原子分数为约0.01至约0.02，Ag的原子分数为约0.001至约0.01，P的原子分数为约0.15至约0.185，B的原子分数为约0.02至约0.06，且Si的原子分数为约0.005至0.025。在Pt重量分数为0.950且P、B和Si的原子浓度分别为0.18、0.04和0.015的一个示例性的实施方式中，Cu和Ag的原子分数分别为0.015和0.003。
根据本发明的实施方式的合适的非晶态合金的非限制性实例包括Pt0.765P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7425Cu0.0125Ni0.01P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015、Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.013Ni0.003Pd0.002Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7Cu0.055Ag0.01P0.18B0.04Si0.015、Pt0.75Cu0.05P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.035Ni0.015P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.035Pd0.015P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.025Ni0.02Pd0.005P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.025Ni0.02Cr0.005P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.02Ni0.02Pd0.005Ag0.005P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.02Ni0.02Pd0.005Co0.005P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.015Ni0.02Pd0.005Ag0.005Au0.005P0.125B0.05Si0.025、Pt0.75Cu0.015Ni0.02Pd0.005Ag0.005Fe0.005P0.125B0.05Si0.025、Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.115B0.09Si0.015、Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.1725B0.02Si0.0275、Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.14B0.04Si0.04、Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.17B0.04Si0.01、Pt0.71125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.185B0.04Si0.015、及类似物，其中下标表示近似原子分数。
在一些实施方式中，例如，非晶态合金可选自：Pt0.765P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7425Cu0.0125Ni0.01P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015、Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.013Ni0.003Pd0.002Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7Cu0.055Ag0.01P0.18B0.04Si0.015、及类似物，其中下标表示近似原子分数。
在其它示例性实施方式中，非晶态合金可选自：Pt0.765P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015和Pt0.7Cu0.055Ag0.01P0.18B0.04Si0.015，其中下标表示近似原子分数。
只要所得到的合金具有至少约0.925Pt重量分数，则根据本发明的实施方式的非晶态合金可以任何合适的方法制造。生产这样的非晶态合金的一种示例性的方法包括：在惰性气氛下在石英管中感应熔炼适当量的合金成分。然而，可首先通过在惰性气氛下在石英管中熔炼适当量的合金成分(除P外)来生产无P的预合金，然后通过在惰性气氛下密封的石英管中通过用预合金包封P来添加P以生产较大量的合金(大于5克)。随后将密封的管放到炉中，并以阶梯方式间歇地升高温度，直至P完全被合金化。
根据本发明的实施方式的非晶态合金可用于形成三维大块物体。生产具有至少50％(按体积计)非晶态相的三维大块物体的示例性的方式包括：通过在惰性气氛下在石英管中与失水的B2O3熔体接触将合金锭熔化来熔融合金锭，以及在高于合金熔点约100℃的温度下保持两种熔体接触，持续约1000s。随后，在仍接触熔融的失水的B2O3时，以足够防止形成多于50％的结晶相的速率将熔体从熔化温度以上冷却至低于玻璃化转变温度的温度。
使用一些方法还可以将熔融锭进一步加工成三维大块形状，所述方法包括但不限于：(i)在惰性气氛下将熔融锭加热至高于熔化温度约100℃的温度，以及施加压力以迫使熔化的液体进入由高导热性的金属(例如铜或钢)制成的模子或模具中；(ii)将熔融锭加热至高于玻璃化转变温度的温度，在不超过在该温度下进行结晶所需时间的时间段内，施加压力以使粘性液体形成网状形状或迫使粘性液体进入模具中，以及随后将所形成的物体冷却至玻璃化转变温度以下。
下面的实施例仅被以例证的目的示出，而不是限制本发明的范围。在每个实施例中，合金通过毛细管水淬方法来制备。使用约99.9％或更高纯度的元素。元素被称重至所计算质量的约0.1％内，且在熔化之前在丙酮和乙醇中进行超声清洗。在局部氩气气氛下密封的石英管中感应熔炼元素。随后将合金化的锭与失水的B2O3熔融。通过在氩气下在石英管中接触失水的B2O3以感应熔炼锭来进行熔融，将熔融锭保持在高于合金熔化温度约100度的温度下约20分钟，以及最后对含有熔融锭的管进行水淬。随后使用石英毛细管将熔融锭重新熔化且铸成玻璃棒。在丙酮和乙醇中超声清洗熔融锭并将其放置到连接至石英毛细管的石英管中。毛细管具有不同的内径，且具有比对应的内径大约20％的外径。抽空含有合金化的锭的石英管/毛细管容器并将其放置到设定在比合金熔化温度高约100℃的温度的炉中。在合金锭完全熔化后，使用1.5个大气压的氩气将熔体注射到毛细管中。最后，将含有熔体的毛细管容器从炉中取出，且进行快速水淬。使用下面方法中的至少一种来证实玻璃棒的非晶态性质：(a)x射线衍射(如果衍射图样呈现无结晶峰，则证实是非晶态)；(b)差示扫描量热法(当从室温加热时，如果扫描显示略微吸热的玻璃弛豫事件，随后是放热结晶事件，则证实是非晶态)。在表1中示出对应于各种实施例的合金组成，且在表2中示出各种对比实施例的组成。
通过水淬含有熔融合金的具有根据石英直径变化的石英壁厚的石英毛细管，将表1和表2中的实施例和对比实施例的合金形成非晶态棒。由于已知石英为阻碍传热的不良热导体，因此用于铸造特定直径的棒的石英毛细管的壁厚是与示例性合金的玻璃形成能力有关的关键参数。用于铸造本发明的棒的石英毛细管的壁厚是该毛细管内径的约10％。因此，本文所报道的临界棒直径与通过水淬含有熔融合金的具有等于对应的棒直径的约10％的壁厚的石英毛细管所能够实现的冷却速率有关。临界铸造棒直径(d)被制成表，对于根据本发明的一些示例性合金被制在表1中，且对于一些对比的合金被制在表2中。
表1
实施例 合金组成 Pt重量分数 d[mm]
1 Pt0.75Cu0.05P0.125B0.05Si0.025 0.948 0.8
2 Pt0.75Cu0.035Ni0.015P0.125B0.05Si0.025 0.947 0.7
3 Pt0.75Cu0.035Pd0.015P0.125B0.05Si0.025 0.942 0.6
4 Pt0.75Cu0.025Ni0.02Pd0.005P0.125B0.05Si0.025 0.946 0.8
5 Pt0.75Cu0.025Ni0.02Cr0.005P0.125B0.05Si0.025 0.947 0.5
6 Pt0.75Cu0.02Ni0.02Pd0.005Ag0.005P0.125B0.05Si0.025 0.944 0.9
7 Pt0.75Cu0.02Ni0.02Pd0.005Co0.005P0.125B0.05Si0.025 0.946 0.6
8 Pt0.75Cu0.015Ni0.02Pd0.005Ag0.005Au0.005P0.125B0.05Si0.025 0.940 0.8
9 Pt0.75Cu0.015Ni0.02Pd0.005Ag0.005Fe0.005P0.125B0.05Si0.025 0.944 0.7
10 Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.115B0.09Si0.015 0.944 1.3
11 Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.1725B0.02Si0.0275 0.937 1.4
12 Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.14B0.04Si0.04 0.939 1.4
13 Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.17B0.04Si0.01 0.938 1.3
14 Pt0.71125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.185B0.04Si0.015 0.932 0.5
15 Pt0.765P0.18B0.04Si0.015 0.962 0.5
16 Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015 0.949 1.4
17 Pt0.7425Cu0.0125Ni0.01P0.18B0.04Si0.015 0.949 1.3
18 Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015 0.949 2.0
19 Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015 0.949 1.6
20 Pt0.745Cu0.013Ni0.003Pd0.002Ag0.002P0.18B0.04Si0.015 0.949 1.5
21 Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015 0.950 1.7
22 Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015 0.934 2.7
23 Pt0.7Cu0.055Ag0.01P0.18B0.04Si0.015 0.925 ＞4.0
24 Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015 0.950 1.3
表2
对比实施例 合金组成 Pt重量分数 d[mm]
1 Pt0.80P0.20 0.962 ＜0.5
2 Pt0.775Si0.225 0.959 ＜0.5
3 Pt0.71B0.29 0.978 ＜0.5
4 Pt0.76P0.20B0.04 0.957 ＜0.5
5 Pt0.80P0.125B0.075 0.963 ＜0.5
6 Pt0.75Si0.20B0.05 0.960 ＜0.5
7 Pt0.71Cu0.06Si0.23 0.931 ＜0.5
8 Pt0.71Ni0.06Si0.23 0.933 ＜0.5
9 Pt0.71Co0.06Si0.23 0.937 ＜0.5
10 Pt0.73Ag0.03Si0.16P0.06Ge0.02 0.928 ＜0.5
11 Pt0.75Cr0.05P0.20 0.943 ＜0.5
12 Pt0.65Ni0.09B0.26 0.940 ＜0.5
13 Pt0.75Ni0.05B0.05P0.15 0.947 ＜0.5
通过实例的方式，在表3中报道了根据实施例15、21、23和24制备的合金的热力学性能和机械性能。在表3中，Tg是玻璃化转变温度(以20℃/分钟的加热速率)，Tx是结晶温度(以20℃/分钟的加热速率)，Ts是固相线温度，Tl是液相线温度，□Hx是结晶焓，□Hf是熔化焓，且ΔHv是维氏硬度。
表3
实施例15 实施例21 实施例23 实施例24
Pt重量分数 0.962 0.950 0.925 0.950
d[mm] 0.5 1.7 ＞4 1.3
Tg[℃] 201 207 220 208
Tx[℃] 238 256 254 255
Ts[℃] 557 552 562 555
Tl[℃] 584 589 609 592
□Hx[J/g] 50.8 56.6 56.8 56.4
□Hf[J/g] 76.0 76.4 81.0 75.1
Hy[kgf/mm2] -- 395 -- --
金属玻璃通过快速冷却的方式形成，这避免结晶且相反地冷冻呈液体状原子构型(即玻璃化状态)的材料。具有良好的玻璃形成能力的合金是使用可用的标准冷却技术能够形成具有完全非晶态相的大块物体(其最小尺寸大于约1mm)的合金。对于给定的合金，临界铸造棒直径(d)被定义为能够使用可用的标准冷却技术形成的完全非晶态棒的最大直径，且是合金的玻璃形成能力的量度。
正如在表1和表2中示出的，根据对比实施例1-13制备的具有仅包含P、仅包含Si、仅包含B、包含P和B、P和Si或Si和B(即，不是包含全部的三种P、Si和B)的非金属或准金属合金化元素的合金获得不足的临界铸造厚度。特别地，虽然这些对比实施例中的每个的Pt重量分数在0.928或以上，但通过这些合金获得的临界铸造厚度小于0.5mm。正如上文所述的，临界铸造厚度是玻璃形成能力的量度，而对比实施例的合金未能获得足够的临界铸造厚度表明这些合金具有差的玻璃形成能力。因此，这些合金不适合于实际应用，且当然不适合用于珠宝应用或需要良好的可加工性和玻璃形成能力的类似应用。
与对比实施例生产的合金相比，由表2中示出的实施例制成的合金全都实现约0.925或以上的Pt重量分数和约0.5mm或以上的临界铸造厚度。实际上，这些合金中的一些获得的临界铸造厚度呈指数级大于由对比实施例的合金获得的临界铸造厚度。例如，图1A示出了根据实施例21生产且具有1.7mm直径的非晶态Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.01棒。另外，图1B示出了塑性弯曲的Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015棒，这表明棒不是易碎的。因此，根据本发明的实施方式的合金不仅实现较高的Pt含量，它们还具有良好的玻璃形成能力，这种能力是用于实际应用(例如珠宝应用和需要可加工性和高的Pt含量的其它应用)所必需的特性。
兼具高的Pt含量和良好的玻璃形成能力显示出可归因于根据本发明的实施方式的合金中的非金属和准金属合金化元素的特定组合。具体地，使用全部三种P、Si和B能够提高Pt含量，而不会完全削弱玻璃形成能力。相反，合金式中仅包含这些元素中的一种或两种的合金未获得相同的结果。正如表2所示，不管使用这些元素中的哪一种或哪两种，仅包含P、Si和B中的一种或两种的合金未获得适合于实际应用的临界铸造厚度。然而，正如表1所示，根据本发明的实施方式生产的包含全部三种P、Si和B的合金不仅实现高的Pt含量，而且还实现了临界铸造厚度指数级增大，这使得它们适合于许多实际应用，包括珠宝应用和需要可加工性和高的Pt含量的其它应用。
使用X射线衍射分析和差示扫描量热法中的至少一种来证实表1和表2中报道的实施例和对比实施例的组成的非晶态性质。图2比较了实施例15(a)、实施例21(b)和实施例23(c)的组成的量热扫描。在图2中，用箭头指示每种合金的玻璃化转变温度、结晶温度、固相线温度和液相线温度。
虽然已经参考某些示例性的实施方式说明和描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可对所描述的实施方式做出各种修改和改变，而不偏离如在下面的权利要求中界定的本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.一种非晶态合金，包含至少Pt、P、Si、B和Cu作为合金元素，其中所述Pt以0.925或更高的重量分数存在于所述合金中，其中所述Cu以0.015至0.025的原子分数存在，所述P以0.15至0.185的原子分数存在于所述合金中，所述B以0.02至0.06的原子分数存在于所述合金中，且所述Si以0.005至0.025的原子分数存在于所述合金中，并且其中所述合金被构造以形成具有至少0.5mm厚度的大块非晶态物体。
2.如权利要求1所述的非晶态合金，还包含选自由以下元素组成的组的另外的合金元素：Ag、Ni、Pd、Au、Co、Fe、Ru、Rh、Ir、Re、Os、Sb、Ge、Ga、Al及其组合。
3.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述合金包括Ag。
4.如权利要求3所述的非晶态合金，其中存在于所述合金中的Cu与Ag的原子比的范围为2至10。
5.如权利要求3所述的非晶态合金，其中存在于所述合金中的Cu与Ag的原子比为5。
6.如权利要求3所述的非晶态合金，其中所述Cu以0.015至0.02的原子分数存在于所述合金中，所述Ag以0.001至0.01的原子分数存在于所述合金中，所述P以0.15至0.185的原子分数存在于所述合金中，所述B以0.02至0.06的原子分数存在于所述合金中，且所述Si以0.005至0.025的原子分数存在于所述合金中。
7.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述Pt以0.950或更高的重量分数存在于所述合金中。
8.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述P以0.18的原子分数存在。
9.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述B以0.04的原子分数存在。
10.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述Si以0.015的原子分数存在。
11.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述合金包括选自由以下合金组成的组的合金：Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015、Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015、Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.17B0.04Si0.01、Pt0.71125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.185B0.04Si0.015，其中Pt、P、B、Si、Cu、Ag、Ni和Pd中的每个的浓度以原子分数表示。
12.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述合金包括选自由以下合金组成的组的合金：Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015、Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015，其中Pt、P、B、Si、Cu、Ag、Ni和Pd中的每个的浓度以原子分数表示。
13.如权利要求1所述的非晶态合金，其中所述合金包括选自由以下合金组成的组的合金：Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015，其中Pt、P、B、Si、Cu和Ag中的每个的浓度以原子分数表示。
14.一种三维物体，其由权利要求1所述的非晶态合金形成。
15.如权利要求14所述的三维物体，其中所述非晶态合金包括选自由以下合金组成的组的合金：Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015、Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015、Pt0.73125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.17B0.04Si0.01、Pt0.71125Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.185B0.04Si0.015，其中Pt、P、B、Si、Cu、Ag、Ni和Pd中的每个的浓度以原子分数表示。
16.如权利要求14所述的三维物体，其中所述非晶态合金包括选自由以下合金组成的组的合金：Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7435Cu0.0215P0.18B0.04Si0.015、Pt0.7456Cu0.0159Ag0.0035P0.18B0.04Si0.015、Pt0.744Cu0.015Ni0.004Ag0.002P0.18B0.04Si0.015、Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.71625Cu0.0195Ni0.0195Pd0.004875Ag0.004875P0.18B0.04Si0.015，其中Pt、P、B、Si、Cu、Ag、Ni和Pd中的每个的浓度以原子分数表示。
17.如权利要求14所述的三维物体，其中所述非晶态合金包括选自由以下组成的组的合金：Pt0.747Cu0.015Ag0.003P0.18B0.04Si0.015、Pt0.745Cu0.02P0.18B0.04Si0.015，其中Pt、P、B、Si、Cu和Ag中的每个的浓度以原子分数表示。
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