DE102017008066A1 - SULFUR METALLIC GLASSES FORMING ALLOY - Google Patents
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Abstract
Schwefelhaltige metallische Gläser bildende Legierungen und eine Verfahren zu deren Herstellung werden beschrieben.Sulfur-containing metallic glasses-forming alloys and a process for their preparation are described.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft schwefelhaltige metallische Gläser bildende Legierungen und ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to sulfur-containing metallic glasses-forming alloys and a process for their preparation.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Metallische Gläser oder amorphe metallische Legierungen haben wegen ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dabei wurden Legierungen gefunden, die massive metallische Gläser bilden, hohe Korrosionsbeständigkeiten aufweisen und bei denen die erforderlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten zum Erhalt einer amorphen Struktur stark verringert werden konnten. Für diesen Zweck hat sich die Zugabe von Phosphor zu den Metalllegierungen als sehr vorteilhaft herausgestellt, siehe zum Beispiel die
Hingegen haben schwefelhaltige Metalllegierungen wesentlich weniger Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die
Es wurde nun überraschend gefunden, dass in einer sehr großen Vielfalt von metallische Gläser bildenden Legierungen unter Beibehaltung guter mechanischer und glasbildender Eigenschaften Schwefel ganz oder teilweise anstelle von Phosphor eingesetzt werden kann, was die oben genannten Nachteile abmildert oder vermeidet. Zudem konnte eine Vielzahl gänzlich neuartiger schwefelhaltiger Legierungssysteme amorph hergestellt werden.It has now surprisingly been found that sulfur can be used wholly or partly instead of phosphorus in a very large variety of metallic glass-forming alloys while retaining good mechanical and glass-forming properties, which mitigates or avoids the abovementioned disadvantages. In addition, a multitude of completely novel sulfur-containing alloy systems could be produced amorphously.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Dementsprechend betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt eine schwefelhaltige metallische Gläser bildende Legierung mit der folgenden Formel:
- a = 0 - 15 Gew.% oder 30 - 90 Gew.%,
- b = 0 - 68 Gew.% und
- a + b = 30 - 97 Gew.%,
- wobei, wenn a = 0 - 15 Gew.%, b = 35 - 68 Gew.%,
- A ein oder mehrere Elemente der Gruppe der Seltenen Erden (Lanthanide + Yttrium) ist, wobei a1/a = 0 - 1/10,
- c = 0 - 65 Gew.%,
- d = 0 -15 Gew.%,
- e = 0 - 15 Gew.%,
- f = 0 - 15 Gew.%,
- g = 0 - 23 Gew.%,
- h = 0 - 1 Gew.%,
- i = 0 - 3,5 Gew.% und
- j = 0 - 0,20 Gew.%
- wobei, wenn b = 0, a und mindestens eines von c und e > 0, und, wenn a = 0 - 15 Gew. % und b = 35 - 68 Gew.%,-mindestens eines von c,d,e,f,g > 0 und
- Fe(1) und Fe(2) jeweils für Fe stehen, wobei Fe(2) nur vorhanden ist, wenn a = 0,
- x = 0,21 - 9 Gew.%, wenn a= 30 - 90 Gew%., und
- x = 8 - 16,5 Gew. %, wenn a = 0 - 15 Gew.% und b > 35 Gew., und
- x1/x = 1/10 bis 1,
- und
- die Summe aller Gew.% a + b + c + d + e + f + g + h + i + j + x = 100 Gew.%, wobei zumindest, wenn x1/x = 1 und x = 0,21 - 1 Gew.% ist, Legierungen, die Fe(1), Ni und Al enthalten, zu mindestens 50 Vol.% amorph sind.
- a = 0-15% by weight or 30-90% by weight,
- b = 0 - 68% by weight and
- a + b = 30-97% by weight,
- where a = 0-15% by weight, b = 35-68% by weight,
- A is one or more elements of the rare earth group (lanthanide + yttrium), where a1 / a = 0 - 1/10,
- c = 0-65% by weight,
- d = 0-15% by weight,
- e = 0-15% by weight,
- f = 0 - 15% by weight,
- g = 0-23% by weight,
- h = 0-1% by weight,
- i = 0-3.5% by weight and
- j = 0-0.20% by weight
- where if b = 0, a and at least one of c and e> 0, and if a = 0-15 wt% and b = 35-68 wt%, - at least one of c, d, e, f , g> 0 and
- Fe (1) and Fe (2) are each Fe, Fe (2) being present only if a = 0,
- x = 0.21-9% by weight, when a = 30-90% by weight, and
- x = 8-16.5% by weight, when a = 0-15% by weight and b> 35% by weight, and
- x1 / x = 1/10 to 1,
- and
- the sum of all wt.% a + b + c + d + e + f + g + h + i + j + x = 100 wt.%, where at least when x1 / x = 1 and x = 0.21 - 1 % By weight, alloys containing Fe (1) , Ni and Al are at least 50% by volume amorphous.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend genannten Legierung, in dem
- - eines oder mehrere der Elemente Fe, Pd, Ni, Cr, Cu und Co unter Argon in einem geeigneten Gefäß einzeln mit Schwefel und gegebenenfalls in einem gesonderten Gefäß einzeln mit Phosphor erwärmt und legiert werden,
- - die resultierende(n) Legierung(en), falls erforderlich, zur Reinigung mit B2O3 einem Fluxprozess unterzogen werden und das überschüssige B2O3 ,und die nicht- - sulfidischen und gegebenenfalls nicht-phosphidischen Verunreinigungen von der resultierenden hochreinen Sulfid- und gegebenenfalls Phosphorlegierung abgetrennt werden, und
- - die hochreine Schwefellegierung, gegebenenfalls zusammen mit der hochreinen Phosphorlegierung, mit den übrigen Elementen der Legierung in hochreiner Form und gegebenenfalls mit weiterem Fe, Pd, Ni, Cr, Cu und/oder Co in hochreiner Form in einem geeigneten Ofen unter Argon geschmolzen und legiert werden
- - One or more of the elements Fe, Pd, Ni, Cr, Cu and Co under argon in a suitable vessel individually with sulfur and optionally in a separate vessel individually heated with phosphorus and alloyed,
- if necessary, the resulting alloy (s) are subjected to a fluxing process for purification with B 2 O 3 and the excess B 2 O 3 , and the non-sulfidic and optionally non-phosphidic impurities from the resulting high purity sulfide - And optionally phosphorus alloy are separated, and
- - The high-purity sulfur alloy, optionally together with the high-purity phosphorus alloy, melted and alloyed with the other elements of the alloy in highly pure form and optionally with more Fe, Pd, Ni, Cr, Cu and / or Co in highly pure form in a suitable furnace under argon become
Figurenlistelist of figures
-
Die
1 ,3 ,5 und7 zeigen Thermogramme der in den Beispielen 1-5 hergestellten Legierungen.The1 .3 .5 and7 show thermograms of the alloys prepared in Examples 1-5. -
Die
2 ,4 und6 zeigen Diffraktogramme der in den Beispielen 1-4 hergestellten Legierungen.The2 .4 and6 show diffractograms of the alloys prepared in Examples 1-4.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die in der Zusammenfassung der Erfindung angegebene Legierungsformel umfasst mehrere Gruppen von Elementen, wobei jedes Element innerhalb einer Klammer entweder allein oder in Kombination mit anderen Elementen innerhalb der Klammer in einer erfindungsgemäßen Legierung vorhanden sein kann. Die tiefgestellten Buchstaben nach der Klammer stehen jeweils für einen Bereich von Gewichtsprozenten, welche die Summe aller Gewichtsprozente der Elemente innerhalb der Klammer sind.The alloy formula given in the Summary of the Invention comprises several groups of elements, each element within a clip, either alone or in combination with other elements within the clip, in an alloy of the invention. The subscripts after the parenthesis each represent a range of weight percent, which is the sum of all the weight percentages of the elements within the parenthesis.
Dabei gelten die folgenden Besonderheiten:The following special features apply:
Fe taucht als Fe(1) und Fe(2) in zwei verschiedenen Klammern in der Formel auf, wobei Fe(2) nur anwesend ist, wenn Fe(1) fehlt. Diese ungewöhnliche Form der Darstellung war notwendig, um auf kompakte Weise die notwendige Anwesenheit von Legierungselementen anzugeben, die in einer Vorlegierung entweder mit Schwefel oder mit Phosphor umgesetzt werden können.Fe appears as Fe (1) and Fe (2) in two different parentheses in the formula, Fe (2) being present only when Fe (1) is missing. This unusual form of presentation was necessary to compactly indicate the necessary presence of alloying elements that can be reacted in a master alloy with either sulfur or phosphorus.
Der Buchstabe A steht für Seltene Erdelemente (Lanthanide + Yttrium), deren Gesamtgewicht maximal 10 % oder ein Zehntel des Gewichts aller Elemente in dieser Klammer ausmacht. Es ist dem Fachmann bekannt, dass ein prozentual begrenzter Ersatz der Elemente Ti, Zr, Nb, Hf, Fe in der ersten Klammer durch Seltene Erdmetalle (Lanthaniden und Yttrium) die Glasbildungseigenschaften verbessert. The letter A stands for rare earth elements (lanthanide + yttrium) whose total weight makes up no more than 10% or one tenth of the weight of all elements in this bracket. It is known to those skilled in the art that a percentage limited replacement of the elements Ti, Zr, Nb, Hf, Fe in the first staple with rare earth metals (lanthanides and yttrium) improves the glass forming properties.
Weiter gilt, dass, wenn der Gewichtsprozentsatz a von Ti, Zr, Nb, Hf, Fe und A in der ersten Klammer 0 - 15 Gew.% beträgt, der Gewichtsprozentsatz b des Elementes Pd hoch, d.h. > 35 - 68 Gew.%, ist. Pd kann, bedingt durch seine Größe, teilweise oder ganz die Elemente Ti, Zr, Nb, Hf, Fe und A ersetzen. Der Gesamtgewichtsprozentsatz von a + b beträgt 30 - 97 Gew.%.Further, when the weight percentage a of Ti, Zr, Nb, Hf, Fe and A in the first bracket is 0 to 15% by weight, the weight percentage b of the element Pd is high, that is to say. > 35-68% by weight. Due to its size, Pd can partially or completely replace the elements Ti, Zr, Nb, Hf, Fe and A. The total weight percentage of a + b is 30-97% by weight.
Alle Legierungen enthalten mindestens zwei Metalle. Unter den Metallen muss immer mindestens eines vorhanden sein, das mit Schwefel oder Phosphor leicht eine Vorlegierung bilden kann. Dies sind die Elemente Pd mit dem Gewichtsprozentsatz b, Cu und Ni mit dem Gewichtsprozentsatz c und Co, Cr und Fe mit dem Gewichtsprozentsatz e.All alloys contain at least two metals. Among the metals, there must always be at least one that can easily form a master alloy with sulfur or phosphorus. These are the elements Pd with the weight percentage b, Cu and Ni with the weight percentage c and Co, Cr and Fe with the weight percentage e.
Der Gesamtgewichtsprozentsatz x der Elemente P und S hängt von dem Mengenverhältnis der Elemente Ti, Zr, Nb, Hf, Fe und A zum Element Pd ab. Wenn die Elemente Ti, Zr, Nb, Hf, Fe und A nur mit einem Gesamtgewichtsprozentsatz a von 0 - 15 Gew.% vorliegen und demgemäß der Gewichtsprozentsatz b von Pd 35 - 68 Gew.% beträgt, ist der Gesamtgewichtsprozentsatz x von P und S relativ hoch, d.h. 8 - 16,5 Gew. % und bevorzugt 9 oder auch 10 - 68 Gew.%. Wenn der Gesamtgewichtsprozentsatz a von Ti, Zr, Nb, Hf, Fe und A hoch, d.h. 30 - 90 Gew.% ist und der Gesamtgewichtsprozentsatz b von Pd dementsprechend niedriger, d.h. 0 - 40 Gew.% ist, ist der Gesamtgewichtsprozentsatz x von P und S 0,21 - 9 Gew.%. Das Verhältnis der Gewichtsprozentsatzes x1 von S zum Gesamtgewichtsprozentsatz x von P und S liegt im Bereich von 1/10 bis 1. Es beträgt bevorzugt 1, d.h. Phosphor ist in diesem Fall in der Legierung nicht anwesend.The total weight percentage x of the elements P and S depends on the quantity ratio of the elements Ti, Zr, Nb, Hf, Fe and A to the element Pd. When the elements Ti, Zr, Nb, Hf, Fe and A are present only at a total weight percentage a of 0-15% by weight, and accordingly the weight percentage b of Pd is 35-68% by weight, the total weight percentage x is P and S relatively high, ie 8-16.5% by weight and preferably 9 or even 10-68% by weight. When the total weight percentage a of Ti, Zr, Nb, Hf, Fe and A is high, i. 30-90% by weight and the total weight percentage b of Pd is accordingly lower, i. 0-40% by weight, the total weight percentage x of P and S is 0.21-9% by weight. The ratio of the weight percentage x1 of S to the total weight percentage x of P and S is in the range of 1/10 to 1. It is preferably 1, i. Phosphorus is not present in the alloy in this case.
Wenn x1/x = 1 und x = 0,21 - 1 Gew.%, sind Legierungen, die Fe(1), Ni und Al enthalten, zu mindestens 50 Vol.% amorph. Im anderen Fall, also neben der in der Zusammenfassung im ersten Aspekt beschriebenen Legierungsformel auch in jedem der nachstehend erörterten Fälle von Legierungen mit bevorzugter Legierungsformel, können sie in amorpher oder teilamorpher (z. B. zu mindestens 50 Vol.% amorph) oder kristalliner Form vorliegen.When x1 / x = 1 and x = 0.21-1 wt%, alloys containing Fe (1) , Ni and Al are at least 50% by volume amorphous. In the other case, besides the alloying formula described in the Summary in the first aspect also in each of the alloyed alloy examples discussed below, they may be in amorphous or partially amorphous (eg at least 50% by volume amorphous) or crystalline form available.
Die Gewichtsprozentsätze f, g, h, i, und j der übrigen Elemente der Legierung bedürfen keiner besonderen Erklärung, mit der Ausnahme von j, dem Gewichtsprozentsatz von Be, der bevorzugt 0 Gew.% ist, da Be bekanntermaßen toxisch ist.The weight percentages f, g, h, i, and j of the other elements of the alloy need not be specifically explained, except for j, the weight percentage of Be, which is preferably 0 wt%, because Be is known to be toxic.
Nachfolgend werden noch weitere bevorzugte Gruppen von erfindungsgemäßen Legierungen erläutert.Hereinafter, further preferred groups of alloys according to the invention will be explained.
Eine bevorzugte Legierung weist die Formel (Ti, Zr, Nb)a Pdb(Cu, Ni)cAlfSng(P,Sx1)x auf, worin a = 30 - 90 Gew.%, b = 0 - 40 Gew.%, a + b = 30 - 97 Gew.%, c, f, g, x1, x, und die Summe aller Gew.% wie in der Zusammenfassung im ersten Aspekt der Erfindung definiert sind und mindestens eines von b und c > 0 Gew.% ist.A preferred alloy has the formula (Ti, Zr, Nb) a Pd b (Cu, Ni) c Al f Sn g (P, S x1) x in which a = 30 - 90% by weight, b = 0 -. 40 Wt%, a + b = 30-97 wt%, c, f, g, x1, x, and the sum of all wt% as defined in the summary in the first aspect of the invention and at least one of b and c > 0% by weight.
Eine weitere bevorzugte Legierung weist die Formel
Noch eine weitere bevorzugte Legierung weist die Formel
Die Legierung, die die Formel
Bevorzugt ist schließlich auch noch eine Legierung der Formel
Tabelle 1 zeigt konkrete Legierungsbeispiele, die mit Hilfe der nachstehenden allgemeinen Verfahrensvorschrift hergestellt wurden, wobei eine Schnellabkühlung mittels Gießen in eine gekühlte Kupferkokille verwendet wurde. Alle diese Legierungen sind bei einer Dicke von 250 µm zu mindestens 50% amorph. Es ist dem Fachmann bekannt, dass in einem solchen Fall bei Verwendung einer effizienteren Schnellabkühlungsmethode, wie z.B. eines Schmelzspinnverfahrens, 100 % amorphe Legierungen (metallische Gläser) erhalten werden können.Table 1 shows concrete alloy examples prepared by the following general procedure, using rapid cooling by casting into a chilled copper mold. All of these alloys are at least 50% amorphous at a thickness of 250 microns. It is known to those skilled in the art that in such a case using a more efficient rapid cooling method, such as e.g. a melt spinning process, 100% amorphous alloys (metallic glasses) can be obtained.
Durch die amorphe Struktur weisen die Legierungen eine höhere Härte, Elastizität und Festigkeit als ihre kristallinen Pendants auf. Beispielsweise zeigt die Legierung Nr. 276 in Tabelle 1 eine Härte von 566 HV5, eine Elastizität von mehr als 2 % und eine Biegefestigkeit von etwa 3 GPa.Due to the amorphous structure, the alloys have higher hardness, elasticity and strength than their crystalline counterparts. For example, alloy # 276 in Table 1 has a hardness of 566 HV5, an elasticity of more than 2%, and a flexural strength of about 3 GPa.
Für die Herstellung der Legierungen muss die Reinheit der eingesetzten Ausgangsmaterialien so beschaffen sein, dass die vorstehend in der Zusammenfassung der Erfindung im ersten Aspekt beschriebenen Höchstmengen Im allgemeinen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierungen werden zunächst eine oder mehrere Vorlegierungen aus Fe, Pd, Ni, Cr, Cu oder Co mit Schwefel und gegebenenfalls eine oder mehrere Vorlegierungen aus Fe, Pd, Ni, Cr, Cu oder Co mit Phosphor hergestellt. Dazu werden das Metall und Schwefel oder Phosphor unter Inertgas, vorzugsweise Argon, in einem hitzebeständigen geeigneten Gefäß (z.B. Quarzglas) erwärmt und legiert. Das Erwärmen und Legieren wird vorzugsweise durch 1- bis 10-minütige induktive Erwärmung bei 50 - 100 °C über dem Schmelzpunkt des am höchsten schmelzenden Bestandteils der Legierung bewerkstelligt.For the preparation of the alloys, the purity of the starting materials used must be such that the maximum amounts described above in the Summary of the Invention in the first aspect. In the general process for the preparation of the alloys of the invention are first one or more master alloys of Fe, Pd, Ni, Cr , Cu or Co with sulfur and optionally one or more master alloys of Fe, Pd, Ni, Cr, Cu or Co prepared with phosphorus. To this end, the metal and sulfur or phosphorus are heated and alloyed under inert gas, preferably argon, in a heat-resistant suitable vessel (e.g., quartz glass). The heating and alloying is preferably accomplished by inductive heating for 1 to 10 minutes at 50-100 ° C above the melting point of the highest melting component of the alloy.
Falls für die Vorlegierung keine hochreinen Elemente eingesetzt werden, kann die Vorlegierung zur Reinigung einem Fluxprozes mit B2O3 unterzogen werden. Dabei wird die rohe Vorlegierung unter Inertgas, vorzugsweise Argon, zusammen mit 5 - 15 Gewichtsprozent B2O3 geschmolzen und 2 - 24 Stunden, bevorzugt 4 Stunden bei einer Temperatur von 1000 bis 1300 °C, bevorzugt mindestens etwa 100 °C über dem Schmelzpunkt der Legierung gehalten. Dabei gehen die nicht-sulfidischen und gegebenenfalls nicht-phosphidischen Verunreinigungen in die B2O3-Schmelze über, da dadurch die Freie Energie des Gesamtsystems reduziert wird.If no high purity elements are used for the master alloy, the master alloy may be subjected to a fluxing process with B 2 O 3 for purification. The crude master alloy is melted under inert gas, preferably argon, together with 5-15% by weight of B 2 O 3 and for 2 to 24 hours, preferably 4 hours at a temperature of 1000 to 1300 ° C., preferably at least about 100 ° C. above the melting point held the alloy. The non-sulfidic and optionally non-phosphidic impurities pass into the B 2 O 3 melt, as this reduces the free energy of the entire system.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird das überschüssige B2O3 mit den darin enthaltenen Verunreinigungen, welches sich oben auf der Legierung befinden, in Wasser gelöst bzw. aufgeschlämmt und mit diesem abgegossen, wodurch eine hochreine Vorlegierung zurückbleibt.After cooling to room temperature, the excess B 2 O 3 with the impurities contained therein, which are on top of the alloy, dissolved in water and slurried, leaving behind a high purity master alloy.
Die bevorzugt hochreinen schwefelhaltige(n) Vorlegierung(en) werden, gegebenenfalls zusammen mit der oder den bevorzugt hochreinen Phosphorlegierung(en) mit den übrigen Elementen der Legierung, die ebenfalls bevorzugt in hochreiner Form eingesetzt werden, und gegebenenfalls mit weiterem Fe, Pd, Ni, Cr, Cu und/oder Co, bevorzugt ebenfalls in hochreiner Form, in einem geeigneten Ofen unter Inertgas, vorzugsweise Argon, oder unter Vakuum geschmolzen und legiert. Dies geschieht bevorzugt in einem Lichtbogenofen, wobei die Legierung insgesamt etwa 30 - 180 Sekunden in einem Lichtbogenofen bei 1000 - 2000°C, bevorzugt etwa 500 °C oberhalb des Schmelzpunktes des höchstschmelzenden Bestandteils geschmolzen wird. Dabei wird mehrfaches 30-sekündiges Aufschmelzen mit einem jeweils angeschlossenem Wenden der Legierung bevorzugt.The preferably highly pure sulfur-containing master alloy (s) are, optionally together with the preferred high-purity phosphorus alloy (s) with the other elements of the alloy, which are also preferably used in highly pure form, and optionally with more Fe, Pd, Ni , Cr, Cu and / or Co, preferably also in highly pure form, in a suitable furnace under inert gas, preferably argon, or melted and alloyed under vacuum. This is preferably done in an electric arc furnace wherein the alloy is melted for a total of about 30-180 seconds in an electric arc furnace at 1000-2000 ° C, preferably about 500 ° C above the melting point of the highest melting component. In this case, multiple 30-second melting with a respectively connected turning of the alloy is preferred.
Zur Herstellung amorpher oder teilamorpher - hierin zusammen auch als (teil-)amorph bezeichnet, was mindestens 50 Vol.% amorph bedeutet und vollständig amorph einschließt - Legierungen (metallischer Gläser) wir dann die Legierung einer Schnellabkühlung unterzogen. Dies kann z.B. unter Verwendung eines Kokillengussverfahrens, wie Kipp-, Schleuder-, Saug- oder Druckguss in gekühlte Kokillen, oder effizienter unter Verwendung eines Schmelzspinnverfahren oder eines Pulverherstellungsverfahrens, bei dem die Legierungsschmelze unter Schutzgasatmosphäre zu einem Pulver verarbeitet wird, oder durch sogenanntes Splat-Quenching bewerkstelligt werden.For the preparation of amorphous or partially amorphous - collectively referred to herein as (partially) amorphous, which is at least 50% by volume amorphous and includes completely amorphous - alloys (metallic Glasses) we then subjected the alloy to rapid cooling. This can be done, for example, by using a chill casting process such as tilting, spinning, suction or pressure casting into chill molds, or more efficiently using a melt spinning process or a powder manufacturing process in which the alloy melt is made into a powder under a protective gas atmosphere, or by so-called splattering. Quenching be accomplished.
Formkörper aus den Legierungen können z.B. aus amorphem Legierungspulver durch thermoplastisches Formen oder Kaltumformung oder aus amorphem und/oder (teil-)kristallinem Legierungspulver durch Laser-Strahlschmelzen (3D-Druck) hergestellt werden.Shaped articles of the alloys may e.g. from amorphous alloy powder by thermoplastic molding or cold forming or from amorphous and / or (partially) crystalline alloy powder by laser beam melting (3D printing) are produced.
BEISPIELEEXAMPLES
In den Beispielen, die folgen, bedeutet (teil-)amorph, dass mindestens 50 Vol.% der Probe amorph sind.In the examples that follow, (partially) amorphous means that at least 50 vol.% Of the sample is amorphous.
Beispiel 1: Herstellung der Legierung Ti8.58Zr69,43Ni10,75Cu8,22S3,02 Example 1: Preparation of the alloy Ti 8.58 Zr 69.43 Ni 10.75 Cu 8.22 S 3.02
A. Herstellung der Vorlegierung Ni73,3S26,7 A. Preparation of master alloy Ni 73.3 S 26.7
Zum Herstellen von 30 g hochreiner Ni-S Legierung Ni73,3S26,7 wurden 21,99 g Nickel und 8,01 g Schwefel eingewogen und in einem Quarzglas unter Argon induktiv bei max. 1500 °C für 5 min legiert. Die Legierung wurde im anschließenden Reinigungsprozess unter Argon mit 3,4 g B2O3 erschmolzen und für 4 h bei 1000 °C gehalten. Beim Reinigungsprozess gehen Verunreinigung aus der metallischen Schmelze in die B2O3-Schmelze über. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das B2O3 samt den Verunreinigungen in Wasser gelöst bzw. aufgeschlämmt und mit diesem von der Vorlegierung abgegossen, wodurch eine hochreine Vorlegierung zurückblieb.To produce 30 g of highly pure Ni-S alloy Ni 73.3 S 26.7 , 21.99 g of nickel and 8.01 g of sulfur were weighed out and inductively introduced into a quartz glass under argon at max. 1500 ° C alloyed for 5 min. The alloy was melted in the subsequent purification process under argon with 3.4 g of B 2 O 3 and kept at 1000 ° C for 4 h. During the cleaning process, impurities from the metallic melt are converted into the B 2 O 3 melt. After cooling to room temperature, the B 2 O 3 was dissolved together with the impurities in water or slurried and poured with this of the master alloy, leaving a high-purity master alloy remained.
B. Umsetzen der Vorlegierung mit den übrigen LegierungsbestandteilenB. Reaction of the master alloy with the other alloying constituents
15 g der Legierung Ti8.58Zr69.43Ni10.75Cu8.22S3,02 wurden durch Einwaage von 0,3689 g Nickel, 10,4145 g Zirkonium, 1,2870 g Titan, 1,2330 g Kupfer und 1,6966 g Nickel-Schwefel Legierung der Zusammensetzung Ni73,3S26,7 hergestellt. Die Reinelemente und die Nickel-Schwefel Legierung wurden unter Argon in einem Lichtbogenofen bei etwas 2000 °C legiert. Der Legierungsknopf wurde mindestens drei Mal gewendet und erschmolzen (etwas 30 s), um die Homogenität der Legierung zu gewährleisten.15 g of the alloy Ti 8.58 Zr 69.43 Ni 10.75 Cu 8.22 S 3.02 were obtained by weighing 0.3689 g of nickel, 10.4145 g of zirconium, 1.2870 g of titanium, 1.2330 g of copper and 1.6966 g of nickel. Sulfur alloy of composition Ni 73.3 S 26.7 . The pure elements and the nickel-sulfur alloy were alloyed under argon in an electric arc furnace at about 2000 ° C. The alloy button was turned at least three times and melted (a little 30 seconds) to ensure the homogeneity of the alloy.
Die Herstellung (teil-)amorpher Teile mit einer Dicke von 0,5 - 1 mm erfolgte anschließend durch Gießen in auf Raumtemperatur temperierte Kupferkokillen.The production of (semi-) amorphous parts with a thickness of 0.5-1 mm was then carried out by casting into room temperature-tempered copper molds.
In
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Beispiel 2: Herstellung der Legierung Ti74,1Ni20,6S5,3 Example 2: Preparation of the alloy Ti 74.1 Ni 20,6 S 5,3
A. Herstellung der Vorlegierung Ni69,11S30,89 A. Preparation of master alloy Ni 69.11 S 30.89
Die Herstellung der Vorlegierung Ni69,11S30,89 erfolgte wie in Beispiel 1A, aber mit Einwaage von 13,822 g Nickel und 6,178 g Schwefel und 2,1 g B2O3.The preparation of the master alloy Ni 69.11 S 30.89 was carried out as in Example 1A, but with the weight of 13.822 g of nickel and 6.178 g of sulfur and 2.1 g of B 2 O 3 .
B. Umsetzen der Vorlegierung mit den übrigen LegierungsbestandteilenB. Reaction of the master alloy with the other alloying constituents
8 g der Legierung Ti74,1Ni20,6S5,3 wurden durch Einwaage von 0,6994 g Nickel, 5,9280 g Titan, und 1,3726 g Nickel-Schwefel Legierung der Zusammensetzung Ni69,11S30,89 hergestellt. Die Reinelemente und die Nickel-Schwefel Legierung wurden unter Argon in einem Lichtbogenofen bei etwa 2000 °C legiert. Der Legierungsknopf wurde mindestens drei Mal gewendet und erschmolzen (etwa 30 s), um die Homogenität der Legierung zu gewährleisten.8 g of the alloy Ti 74.1 Ni 20.6 S 5.3 were obtained by weighing 0.6994 g of nickel, 5.9280 g of titanium, and 1.3726 g of nickel-sulfur alloy of composition Ni 69.11 S 30, 89 produced. The pure elements and the nickel-sulfur alloy were alloyed under argon in an electric arc furnace at about 2000 ° C. The alloy button was turned at least three times and melted (about 30 seconds) to ensure the homogeneity of the alloy.
Die Herstellung (teil-)amorpher Teile mit einer Dicke von 0,5 mm erfolgte anschließend durch Gießen in auf Raumtemperatur temperierte Kupferkokillen. The production of (semi-) amorphous parts with a thickness of 0.5 mm was then carried out by casting in room temperature cooled copper molds.
In
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Die
Beispiel 3: Herstellung der Legierung Pd56,71Ni31,28S12,01 Example 3: Preparation of the alloy Pd 56.71 Ni 31.28 S 12.01
A. Herstellung der Vorlegierung Ni69,11S30,89 A. Preparation of master alloy Ni 69.11 S 30.89
Die Herstellung der Vorlegierung Ni69,11S30,89 erfolgte wie in Beispiel 2A.The preparation of the master alloy Ni 69.11 S 30.89 was carried out as in Example 2A.
B. Herstellung der Vorlegierung Pd86,04S13,96 B. Preparation of master alloy Pd 86.04 S 13.96
Zum Herstellen von 30 g hochreiner Pd-S Legierung Pd86,04S13,96 wurden 25,812 g Palladium und 4,188 g Schwefel eingewogen und in einem Quarzglas unter Argon induktiv bei max. 1600 °C für 5 min legiert. Die Legierung wurde im anschließenden Reinigungsprozess unter Argon mit 2,9 g B2O3 erschmolzen und für 4 h bei 1000 °C gehalten. Beim Reinigungsprozess gehen Verunreinigung aus der metallischen Schmelze in die B2O3-Schmelze über. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur kann das B2O3 samt den Verunreinigungen in Wasser gelöst werden, so dass eine hochreine Vorlegierung übrig bleibt.For the preparation of 30 g of highly pure Pd-S alloy Pd 86.04 S 13.96 , 25.812 g of palladium and 4.188 g of sulfur were weighed out and, in a quartz glass under argon, inductively at max. 1600 ° C alloyed for 5 min. The alloy was melted in the subsequent purification process under argon with 2.9 g B 2 O 3 and kept at 1000 ° C for 4 h. During the cleaning process, impurities from the metallic melt are converted into the B 2 O 3 melt. After cooling to room temperature, the B 2 O 3 together with the impurities can be dissolved in water, so that a high-purity master alloy remains.
C. Umsetzen der Vorlegierung mit den übrigen LegierungsbestandteilenC. Reaction of the master alloy with the other alloy components
20 g der Legierung Pd56,71Ni31,28S12,01 wurden durch Einwaage von 3,5693 g Nickel, 3,9415 g Palladium, 3,8872 g Nickel-Schwefel-Legierung der Zusammensetzung Ni69,11S30,89 und 8,6020 g Palladium-Schwefel-Legierung der Zusammensetzung Pd86,04S13,96 hergestellt. Die Reinelemente, die Nickel-Schwefel-Legierung und die Palladium-Schwefel-Legierung wurden unter Argon in einem Lichtbogenofen bei etwas 2000 °C legiert. Der Legierungsknopf wurde mindestens drei Mal gewendet und erschmolzen (etwas 30 s), um die Homogenität der Legierung zu gewährleisten20 g of the alloy Pd 56.71 Ni 31.28 S 12.01 were obtained by weighing 3.5693 g of nickel, 3.9415 g of palladium, 3.8872 g of nickel-sulfur alloy of the composition Ni 69.11 S 30, 89 and 8.6020 g of palladium-sulfur alloy of composition Pd 86.04 S 13.96 . The pure elements, the nickel-sulfur alloy and the palladium-sulfur alloy were alloyed under argon in an electric arc furnace at about 2000 ° C. The alloy button was turned at least three times and melted (a little 30 seconds) to ensure the homogeneity of the alloy
Die Herstellung (teil-)amorpher Teile mit einer Dicke von 0,5 - 1,5 mm erfolgte anschließend durch Gießen in auf Raumtemperatur temperierte Kupferkokillen.The production of (semi-) amorphous parts with a thickness of 0.5-1.5 mm was then carried out by casting in room temperature cooled copper molds.
Alternativ können die Reinelemente die Nickel-Schwefel-Legierung und die Palladium-Schwefel-Legierung in Quarzglas legiert werden.Alternatively, the pure elements, the nickel-sulfur alloy and the palladium-sulfur alloy can be alloyed in quartz glass.
In
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Die
Beispiel 4: Herstellung der Legierung Nb50,76Ni45,22Cu2,67S1,35 Example 4: Preparation of the alloy Nb 50.76 Ni 45.22 Cu 2.67 S 1.35
A. Herstellung der Vorlegierung Ni69,11S30,89 A. Preparation of master alloy Ni 69.11 S 30.89
Die Herstellung der Vorlegierung Ni69,11S30,89 erfolgte wie in Beispiel 2A.The preparation of the master alloy Ni 69.11 S 30.89 was carried out as in Example 2A.
B. Umsetzen der Vorlegierung mit den übrigen Legierungsbestandteilen B. Reaction of the master alloy with the other alloying constituents
6,3 g der Legierung Nb50,76Ni45,22Cu2,67S1,35 wurden durch Einwaage von 2,6586 g Nickel, 3,1979 g Niob, 0,2753 g Nickel-Schwefel Legierung der Zusammensetzung Ni69,11S30,89 und 0,1682 g Kupfer hergestellt. Die Reinelemente und die Nickel-Schwefel Legierung wurden unter Argon in einem Lichtbogenofen bei etwas 2000 °C legiert. Der Legierungsknopf wurde mindestens drei Mal gewendet und erschmolzen (etwas 30 s), um die Homogenität der Legierung zu gewährleisten6.3 g of the alloy Nb 50.76 Ni 45.22 Cu 2.67 S 1.35 were obtained by weighing 2.6586 g of nickel, 3.1979 g of niobium, 0.2753 g of nickel-sulfur alloy of composition Ni 69 , 11 S, 30.89, and 0.1682 g of copper. The pure elements and the nickel-sulfur alloy were alloyed under argon in an electric arc furnace at about 2000 ° C. The alloy button was turned at least three times and melted (a little 30 seconds) to ensure the homogeneity of the alloy
Die Herstellung (teil-)amorpher Teile mit einer Dicke von 0,5 - 3 mm erfolgte anschließend durch Gießen in auf Raumtemperatur temperierte Kupferkokillen.The production of (semi-) amorphous parts with a thickness of 0.5 - 3 mm was then carried out by pouring in tempered to room temperature copper molds.
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Die
Beispiel 5: Herstellung der Legierung Mo10,68Ni6,59Fe69,48Cr3,37S1,25P6,90B0,50C1,23 Example 5: Preparation of the alloy Mo 10.68 Ni 6.59 Fe 69.48 Cr 3.37 S 1.25 P 6.90 B 0.50 C 1.23
A. Herstellung der Vorlegierung Ni84,06S15,94 A. Preparation of master alloy Ni 84.06 S 15.94
Zum Herstellen von 20 g hochreiner Ni-S Legierung Ni84,06S15,94 wurden 16,812 g Nickel und 3,188 g Schwefel eingewogen und in einem Quarzglas unter Argon induktiv bei max. 1500 °C für 5 min legiert. Die Legierung wurde im anschließenden Reinigungsprozess unter Argon mit 2,7 g B2O3 erschmolzen und für 4 h bei 1250 °C gehalten. Beim Reinigungsprozess gehen Verunreinigung aus der metallischen Schmelze in die B2O3-Schmelze über. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das B2O3 samt den Verunreinigungen in Wasser gelöst bzw. aufgeschlämmt und mit diesem von der Vorlegierung abgegossen, wodurch eine hochreine Vorlegierung zurückblieb.To prepare 20 g of highly pure Ni-S alloy Ni 84.06 S 15.94 , 16.812 g of nickel and 3.188 g of sulfur were weighed out and inductively introduced into a quartz glass under argon at max. 1500 ° C alloyed for 5 min. The alloy was melted in the subsequent purification process under argon with 2.7 g of B 2 O 3 and held at 1250 ° C for 4 h. During the cleaning process, impurities from the metallic melt are converted into the B 2 O 3 melt. After cooling to room temperature, the B 2 O 3 was dissolved together with the impurities in water or slurried and poured with this of the master alloy, leaving a high-purity master alloy remained.
B. Herstellung der Vorlegierung Fe90,97P9,03 B. Preparation of the master alloy Fe 90.97 P 9.03
Zum Herstellen von 25 g hochreiner Fe-P Legierung Fe90,97P9,03 wurden 22,7425 g Eisen und 2,2575 g Phosphor eingewogen und in einem Quarzglas unter Argon induktiv bei max. 1600 °C für 5 min legiert. Die Legierung wurde im anschließenden Reinigungsprozess unter Argon mit 1,5 g B2O3 erschmolzen und für 4 h bei 1250 °C gehalten. Beim Reinigungsprozess gehen Verunreinigung aus der metallischen Schmelze in die B2O3-Schmelze über. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das B2O3 samt den Verunreinigungen in Wasser gelöst bzw. aufgeschlämmt und mit diesem von der Vorlegierung abgegossen, wodurch eine hochreine Vorlegierung zurückblieb.For the preparation of 25 g of highly pure Fe-P alloy Fe 90.97 P 9.03 , 22.7425 g of iron and 2.2575 g of phosphorus were weighed in and inductive in a quartz glass under argon at max. 1600 ° C alloyed for 5 min. The alloy was melted in the subsequent purification process under argon with 1.5 g of B 2 O 3 and kept at 1250 ° C for 4 h. During the cleaning process, impurities from the metallic melt are converted into the B 2 O 3 melt. After cooling to room temperature, the B 2 O 3 was dissolved together with the impurities in water or slurried and poured with this of the master alloy, leaving a high-purity master alloy remained.
C. Umsetzen der Vorlegierung mit den übrigen LegierungsbestandteilenC. Reaction of the master alloy with the other alloy components
20 g der Legierung Mo10,68Ni6,59Fe69,48Cr3,37S1,25P6,90B0,50C1,23 wurden durch Einwaage von 2,136 g Molybdän, 0,674 g Chrom, 0,246 g Kohlenstoff, 0,100 g Bor, 15,276 g Eisen-Phosphor Legierung der Zusammensetzung Fe90,97P9,03 und 1,568 g Nickel-Schwefel Legierung der Zusammensetzung Ni84,06S15,94 hergestellt. Die Reinelemente, die Nickel-Schwefel-Legierung und die Eisen-Phosphor-Legierung wurden unter Argon in einem Lichtbogenofen bei etwa 2000 °C legiert. Der Legierungsknopf wurde mindestens drei Mal gewendet und erschmolzen (etwas 30 s), um die Homogenität der Legierung zu gewährleisten20 g of the alloy Mo 10.68 Ni 6.59 Fe 69.48 Cr 3.37 S 1.25 P 6.90 B 0.50 C 1.23 were obtained by weighing 2.136 g of molybdenum, 0.674 g of chromium, 0.246 g Carbon, 0.100 g of boron, 15.276 g of iron-phosphorus alloy of composition Fe 90.97 P 9.03 and 1.568 g of nickel-sulfur alloy of composition Ni 84.06 S 15.94 . The pure elements, the nickel-sulfur alloy and the iron-phosphorus alloy were alloyed under argon in an electric arc furnace at about 2000 ° C. The alloy button was turned at least three times and melted (a little 30 seconds) to ensure the homogeneity of the alloy
Die Herstellung (teil-)amorpher Teile mit einer Dicke von 0,5 mm erfolgte anschließend durch Gießen in auf Raumtemperatur temperierte Kupferkokillen.The production of (semi-) amorphous parts with a thickness of 0.5 mm was then carried out by casting in room temperature cooled copper molds.
In
Beispiel 6: Weitere hergestellte Legierungen Example 6: Further Prepared Alloys
In Tabelle 1 sind weitere Beispiele gezeigt, die analog zu den Beispielen 1-5 hergestellt wurden.
Tabelle 1
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 3243964 [0003]DE 3243964 [0003]
- DD 225721 A1 [0003]DD 225721 A1 [0003]
- US 2009/0162629 A1 [0003]US 2009/0162629 A1 [0003]
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