JP2005350720A

JP2005350720A - 疲労強度に優れた非晶質合金

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Publication number: JP2005350720A
Application number: JP2004172253A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Yokoyama; 嘉彦横山
Original assignee: YKK Corp
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US20060081310A1; DE102005027009A1; CN1754974A; CN100545294C; KR20060048249A

Abstract

【課題】硬度及び強度が高く、加工性に優れ、高耐食性を有するというＺｒ基又はＨｆ基非晶質合金の優れた特性を保持すると共に、さらに疲労強度が向上し、且つ耐制振性に優れた非晶質合金を提供する。
【解決手段】非晶質合金は、一般式：Ｘ_aＭ_bＡｌ_c（但し、ＸはＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素を表わし、ＭはＮｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、２５≦ａ≦８５、５≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５である。）で示される組成を有し、５０〜１００％（体積率）の非晶質相を含む非晶質合金中に、水素を含有していることを特徴としている。
【選択図】なし

Description

本発明は、硬度及び強度が高く、加工性に優れ、高耐食性を有し、且つ疲労強度が高く、さらに制振性に優れた非晶質合金に関するものである。

非晶質合金は金属ガラスとも呼ばれ、一般に引張強さがステンレス鋼の約３倍、チタン合金の約２倍と高強度であり、また耐食性が高く、ヤング率が低いので工業用材料として大きな注目を浴びている。

従来知られている非晶質合金の中でも、加工特性に優れた非晶質合金として、ガラス遷移温度（Ｔｇ）と結晶化温度（Ｔｘ）との温度幅である過冷却液体領域の温度幅が広く、高硬度、高強度、高耐熱性、高耐食性に優れた特性を有するＺｒ，Ｈｆ−Ｍ（Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ）−Ａｌ系の非晶質合金が知られている（特許文献１参照）。
特開平３−１５８４４６号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、上記非晶質合金や、現在一般的に研究が進められている金属ガラスは、疲労強度が低く、長期間繰り返し応力がかかる場所に使用する材料としては問題があった。その上、金属ガラスは、ミクロ的に見た場合、一般的な結晶金属に含まれている「転位」などが材料中に存在しない無欠陥な材料であるため、ひとたび材料に振動を加えると、その振動が「転位」などによって妨げられることがないため、長時間振動が続く、即ち「制振性」が悪いといった問題があった。

従って、本発明の目的は、硬度及び強度が高く、加工性に優れ、高耐食性を有するという前記Ｚｒ基又はＨｆ基非晶質合金の優れた特性を保持すると共に、さらに疲労強度が向上し、且つ制振性に優れた非晶質合金を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明によれば、一般式：Ｘ_aＭ_bＡｌ_c（但し、ＸはＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素を表わし、ＭはＮｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、２５≦ａ≦８５、５≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５である。）で示される組成を有し、５０〜１００％（体積率）の非晶質相を含む非晶質合金中に、水素を含有していることを特徴とする非晶質合金が提供される。

本発明の非晶質合金は、ガラス遷移温度（Ｔｇ）と結晶化温度（Ｔｘ）との温度幅である過冷却液体領域の温度幅が広い前記一般式で示される組成の非晶質合金をベースとして、これに水素を含有させたものであるため、高硬度、高強度、高耐熱性、高耐食性に優れた特性を有することに加えて、下記の特徴・効果が顕著に現れる。
−疲労強度が大幅に向上することにより、材料としての長期信頼性が向上する。
−制振性が向上し、振動が加えられても速やかに減衰すると同時に発生する音が小さくなる。

本発明の非晶質合金は、前記一般式で示される組成の非晶質合金をベースとして、これに水素を含有させたものである。金属ガラス中に存在する水素は、他の金属原子と比較してその原子半径が小さい（０．３Å；酸素や窒素は０．７４Å）ことにより、金属ガラス中を移動することができ、疲労破壊による亀裂が進展していく際、疲労亀裂先端部に水素が集中し、その部分が硬化することにより、疲労破壊の進展を止めるという効果が得られる。

金属ガラス中に水素を含有させる方法は、原料溶湯から母合金（プリフォーム）を作製する際に用いる不活性雰囲気中に水素ガスを添加することによって好適に行うことができる。
金属ガラスの主原料であるＺｒやＨｆは非常に酸化し易いので、原料は不活性雰囲気中で溶解しなければならない。本発明では、このプリフォームを作る際に水素ガスを混合した不活性雰囲気（不活性ガス）を用いることで、プリフォーム中に水素を均一に混入させ、最終的に水素を若干含んだ金属ガラス製品を作製することができる。この方法により作製された水素含有金属ガラスは、疲労強度や制振性が大幅に向上し、実用材料として信頼性のある非晶質合金材料を提供することができる。

金属ガラス中の水素の含有量は、少なすぎると疲労破壊亀裂先端部に水素が集中し難く、その部分が硬化し難くなるため、疲労破壊の進展をとめることができ難くなるので好ましくない。一方、水素含有量が高すぎると、ＺｒやＨｆと水素原子の結合量が増えてしまい、結果的にＺｒやＨｆの水素化物を生成してしまい、脆くなり易いので好ましくない。合金組成によっても異なるが、一般に、金属ガラス中の水素の含有量は、重量比で０．００５〜１０％程度が適当である。
金属ガラス中の水素の含有量は、主として母合金作製時に不活性ガス中の水素ガス量を調整することによって制御するが、溶解時間、溶解温度など他の条件を調整することによっても任意に制御できる。また、ここで金属ガラス中の酸素の含有量は、製造プロセス下において重量比で１％以下にしておくことが好ましい。これは、１％よりも多くなってしまうと、金属ガラス中に含まれる酸化物が多くなることによって脆くなり易いので好ましくない。さらに、酸素量が多いと、疲労破壊の進展の際に亀裂先端部に集中した水素と金属ガラス中に含まれる酸素が反応を起こし、亀裂進展を抑制する水素が水として金属ガラス外へ排出されてしまうからである。

本発明の非晶質合金のベースとなる合金は、前記したように一般式：Ｘ_aＭ_bＡｌ_c（但し、ＸはＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素を表わし、ＭはＮｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、２５≦ａ≦８５、５≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５である。）で示される組成を有し、５０〜１００％（体積率）の非晶質相を含む非晶質合金である。ここで、元素Ｘ、Ｍ及びＡｌの原子パーセントａ、ｂ、ｃが上記範囲に限定されている理由は、上記範囲から外れると非晶質化し難くなり、例えば液体急冷法などを利用した工業的な急冷手段では、少なくとも５０％（体積率）の非晶質相を含む合金を得難くなるためである。

本発明の非晶質合金は、上記組成を有する水素含有の母合金を作製し、その溶湯を液体急冷法で急冷凝固することにより得ることができる。この液体急冷法とは、溶融した合金を急速に急冷させる方法をいい、例えば以下のような製法により作製することができる。

（１）ロール法、双ロール法
これらの方法では１０⁴〜１０⁶Ｋ／ｓｅｃ程度の冷却速度が得られる。この単ロール法、双ロール法などにより薄帯を製造する場合には、ノズル孔を通して約３００〜１０，０００ｒｐｍの範囲の一定速度で回転している直径３０〜３，０００ｍｍの例えば銅あるいは鋼製のロールに、予め水素を含有させた上記組成の溶湯を噴出する。これにより、幅が約１〜３００ｍｍで厚さが約５〜５００μｍの各種薄帯材料を容易に得ることができる。

（２）回転液中防糸法
回転液中防糸法により細線材料を製造する場合には、ノズル穴を通じ、アルゴンガス背圧にて、約５０〜５００ｒｐｍで回転するドラム内に遠心力により保持された深さ約１０〜１００ｍｍの溶液冷媒層中に、予め水素を含有させた上記組成の溶湯を噴出して、細線材料を容易に得ることができる。この際、ノズルからの噴出溶湯と溶液冷媒面とのなす角度は約６０〜９０度、噴出溶湯と溶液冷媒面の相対速度比は０．７〜０．９であることが好ましい。

（３）ダイカスト法
ダイカスト法により金属ガラス製品を作製する場合には、まず、不活性雰囲気中で、アーク溶解などの溶解方法により、上記金属ガラス原料を均一に溶解したプリフォーム（母合金）を予め作製し、このプリフォームを用いてダイカストを行い、金属ガラスの製品に仕上げることができる。このとき、不活性雰囲気として水素ガスを混合した不活性ガスを用いることで、プリフォーム中に水素を均一に混入させることができ、前記水素を混入したプリフォームを製造できる。次いで、例えば特開平２００１−２４６４５１号公報に記載のような装置を用い、冷却手段を有する金型の湯口に向って前後進自在に配されたスリーブの中にプリフォームを供給し、加熱溶解し、前記スリーブ内に摺動自在に配設されたプランジャによって、前記金型に射出鋳造を行い、該金型内で、過冷却領域で冷却することにより、金属ガラス特有のアモルファス構造を形成する。尚、金型は冷却を行っていても行わなくてもよく、また、キャビティサイズとダイセットの容積比によっては、金型を加熱しておいても十分に溶融金属は冷却される。

また、上記のような方法の他、（４）スパッタリング法によって薄膜を作製でき、また、（５）高圧ガス噴霧法などの各種アトマイズ法やスプレー法により急冷粉末を得ることができる。この時、スパッタリング法では、雰囲気ガスに水素を含有させるか、あるいは、ターゲット材料を溶解して作る際に、溶解雰囲気に水素を含有させて作製することにより、同様に生成させる金属ガラス薄膜に水素を含有させることができる。また、アトマイズ法においては、噴霧するガスとして水素含有ガスを用いることにより、金属ガラス粉末に水素を含有させることが可能となる。

得られた急冷合金が非晶質であるかどうかは、通常のＸ線回折法によって、非晶質特有のハローパターンが存在する否かによって知ることができる。さらに、この非晶質組織を加熱すると特定の温度以上で結晶化する（この温度を結晶化温度と呼ぶ）。
次に、前記した方法のうち、ダイカスト法により金属ガラス製品を作製するための装置の一例を添付図面を参照しながら説明する。

図１乃至図４は金属ガラス製品を作製するための真空溶解射出成形装置の一例を示しており、図中、符号１は金型であり、固定下型２と可動上型３とからなる。湯口４を有する下型２は、対応する箇所に円形の開口部６を有する主定盤７に固定されており、かつそれらの間はＯ−リング等のシール部材８によりシールされている。主定盤７には複数本のタイバー９が平行に立設され、その上端部には固定盤１０が固定されている。タイバー９の本数は、本実施例では４本であるが、勿論これに限られず、３本又は２本の場合もある。このタイバー９に装着された可動盤１１は、固定盤１０上に装着された型締用シリンダ１２により昇降されるようになっている。可動盤１１の下部には、固定部材１３及び連結部材１４（固定部材１３と一体のものでもよい）を介して、固定下型２とのパーティング面に形成されたキャビティ５を有する可動上型３が固定されており、この可動上型３は可動盤１１の昇降に伴って昇降する。なお、可動盤１１及び固定部材１３の所定位置には金型排気孔１５が形成されており、また可動盤１１、固定部材１３、連結部材１４、可動上型３及び固定下型２の各々の間はそれぞれシール部材８によりシールされる。

また、金型１には、キャビティ５内に突出できるようにエジェクタピン１６が複数本（図示の例では一対であるが、キャビティの個数に応じて３本以上とすることもできる）挿入されており、これらエジェクタピン１６の連結ロッド１７は可動盤１１及び固定部材１３に挿通され、上方への付勢手段及びストッパ手段（図示せず）により各エジェクタピン１６の下端面が金型キャビティ５の上面と一致するように構成されている。なお、射出成形終了後に可動盤１１が上死点まで上昇すると、連結ロッド１７の上端面は、それと整合するように固定盤１０に装着されたエジェクタシリンダ１８のシリンダロッド１９の下端面と当接し、エジェクタシリンダ１８を作動させることにより、シリンダロッド１９が連結ロッド１７を押し下げ、エジェクタピン１６がキャビティ５内に突出するようになっている。

さらに可動盤１１の下面には、可動上型３を囲繞するように垂下する筒状の真空ハウジング２０がシール部材８を介して固定されており、一方、主定盤７の上面には、対応する位置にシール用枠体２１が同様にシール部材８を介して固定されており、可動盤１１が降下して可動上型３の固定下型２への型締めが行なわれるときに、真空ハウジング２０の外面がシール用枠体２１の内面にシール部材８を介して摺接し、密閉された射出成形部空間Ｘを形成できるように構成されている。

また、主定盤７上の所定位置には、所定の高さで射出成形部に接近・後退可能なアーム部２３を備えた成形品排出シリンダ２２が取り付けられている。
一方、主定盤７の下部には加熱溶解部空間Ｙを密閉形成するための真空チャンバ２４が配設され、フレーム４８により支持されている。前記射出成形部空間Ｘと真空チャンバ２４内の加熱溶解部空間Ｙとの間の遮断及び連通は、シャッタシリンダ２５により主定盤７下面に摺接して前進・後退するように作動される遮蔽シャッタ２６による開口部６の閉鎖及び開口により行なわれる。

真空チャンバ２４内には、固定下型２の湯口４及び主定盤７の開口部６と整合する位置真下に円筒状の射出スリーブ２７が配設されており、その内部には摺動自在に配設された射出プランジャ２８を備え、該射出プランジャ２８は真空チャンバ２４の下部に装着された射出シリンダ２９により作動される。また、射出スリーブ２７の下端部はスリーブ保持部材３０に固着されており、該スリーブ保持部材３０はスリーブ移動シリンダ３１により作動され、スリーブ移動ガイドピン３２により案内されて昇降する。従って、射出スリーブ２７は、スリーブ移動シリンダ３１を作動させてスリーブ保持部材３０を昇降させることにより、金型１の湯口４に向って上昇し、また当初位置まで降下する。
また、射出スリーブ２７の上部周囲には、加熱手段として高周波誘導加熱用コイル３４が配設されている。加熱手段としては、高周波誘導加熱に限られるものではなく、抵抗加熱等他の公知の加熱方法を採用できることは勿論である。

さらに真空チャンバ２４内には、上記射出スリーブ２７の側部開口部３３に整合して母合金供給装置３５が付設されている。この母合金供給装置３５は、上記射出スリーブ２７の側部開口部３３に接続可能な高さ位置に設置された母合金供給路筒体３６と、該母合金供給路筒体３６上に配置される母合金カセット３７と、上記供給路筒体３６内に摺動自在に配設された母合金供給プランジャ３８及びそれを作動する母合金供給シリンダ３９とからなり、母合金供給プランジャ３８及びそれを作動する母合金供給シリンダ３９は、母合金カセット３７から母合金供給路筒体３６内に落下した母合金塊Ａを射出スリーブ２７内に移動させる強制移動手段として機能する。

母合金カセット３７は、図１〜４及び図５に示すように、母合金供給路筒体３６に固定された取付台４０上に回転自在に載置されるターンテーブル４１と、該ターンテーブル４１上に配設された複数本（図示の例では４本であるが、２本もしくは３本又は５本以上でもよい）の竪型筒状の母合金収納マガジン４２とからなり、各母合金収納マガジン４２内には所定寸法に成形された母合金塊Ａが一定個数内装されている。母合金カセット３７の上記ターンテーブル４１の中心穴部４３をステッピングモータ４４の回転軸に嵌め合わせることにより、ターンテーブル４１を所定の時間間隔で段階的に回転させ、各母合金収納マガジン４２が順次、母合金供給路筒体３６上でかつ取付台４０の開口部４５上に位置するようになっている。

母合金収納マガジン４２内に段重ね状に収容されている母合金塊Ａは、母合金供給路筒体３６内に落下した最下段の母合金塊Ａが母合金供給プランジャ３８により射出スリーブ２７内に供給されている間は、母合金供給プランジャ３８により取付台４０の開口部４５が塞がれているために、母合金供給路筒体３６内に落下することはないが、母合金供給プランジャ３８が後退して取付台４０の開口部４５が開口すると、母合金供給路筒体３６内に落下し、次の供給に備える。このようにして、母合金収納マガジン４２内の母合金塊Ａは順次落下して、１個ずつ所定の時間間隔で射出スリーブ２７に供給される。母合金収納マガジン４２が空になると、ターンテーブル４１が所定角度だけ回転し、次の母合金収納マガジン４２が供給位置に配置される。

上記母合金供給装置３５は真空チャンバ２４のスライド式蓋体４６に取り付けられており、該蓋体４６はガイドレール４７上に摺動自在に載置され、蓋体４６を引くことにより母合金供給装置３５全体を引き出すことができるようになっている。従って、全ての母合金収納マガジン４２内の母合金塊Ａを用いて射出成形が終了した後、真空チャンバ２４に接続されているチャンバ空気弁５３を開いて真空状態を解除し（このとき、真空チャンバ２４の真空排気系統Ｌ２は遮断）、蓋体４６を引き出して母合金カセット３７を取り換えることにより、一度の操作で多数の母合金塊Ａの供給態勢を整えることができる。なお、蓋体４６を真空チャンバ２４にセットすると、母合金供給路筒体３６の先端面は射出スリーブ２７の側部開口部３３の周囲に当接し、また蓋体４６と真空チャンバ２４の間はシール部材８によりシールされる。
なお、母合金供給装置は、母合金収納マガジン内に配された母合金を昇降ピン等により上方に移送するようにし、上方に移送された母合金をアーム等の移送手段によりスリーブ上方に移送し、上方からスリーブ内に母合金を投入するように構成してもよい。

真空ポンプ５０（拡散ポンプとロータリポンプから構成）の真空排気系統Ｌの一つのラインＬ１（金型排気ライン）は可動盤１１及び固定部材１３に形成された金型排気孔１５に接続され、射出成形部空間Ｘ内が所定の真空度になるまで排気するように構成され、他のラインＬ２は真空チャンバ２４に接続され、加熱溶解部空間Ｙ内が所定の真空度になるまで排気するように構成されている。また、金型排気ラインＬ１には、射出成形部空間Ｘの真空状態を解除するための金型空気弁５４が接続されていると共に、真空リザーブタンク５１も接続され、可動上型３を固定下型２に型締めした後に瞬時に射出成形部空間Ｘを真空状態にできるようになっている。
また、真空チャンバ２４には不活性ガス容器５２も接続され、用いる母合金の種類によってはＡｒ等の不活性ガス雰囲気下で加熱溶解ができるようになっている。符号５５〜５９は電磁弁である。

次に、前記装置を用いた射出成形工程について説明する。
＜母合金供給工程＞
まず、蓋体４６を引き出して前記したように母合金カセット３７を母合金供給装置３５にセットした後、蓋体４６を閉め、チャンバ空気弁５３を閉じた状態で電磁弁５８を開き、真空チャンバ２４内の加熱溶解部空間Ｙを真空引きする。このとき、遮蔽シャッタ２６は閉じられており、母合金供給部と加熱溶解部は１つの真空チャンバ２４内に内装されたことになる。
母合金カセット３７の母合金収納マガジン４２が所定位置にセットされると、母合金供給シリンダ３９が作動し、母合金収納マガジン４２から母合金供給路筒体３６内に落下した母合金塊Ａは、図１に示すように、母合金供給プランジャ３８により射出スリーブ２７内に押し入れられる。

＜加熱溶解工程＞
次に射出シリンダ２９が作動し、図２に示すように、射出プランジャ２８が母合金塊Ａを溶解ゾーンまで押し上げる。ここで、高周波誘導加熱用コイル３４に電流が流され、母合金塊Ａが加熱溶解される。このとき、可動上型３は固定下型２に型締めされ、真空ハウジング２０内の射出成形部空間Ｘは真空引きされ、射出成形できる態勢になっている。

＜射出成形工程＞
射出スリーブ２７内の溶湯が所定温度に達した後（温度測定は、射出プランジャ２８内に熱電対を配設したり、後述する実施例のように放射温度計を用いるなど、適当な方法を採用できる。）高周波誘導加熱用コイル３４が消磁され、シャッタシリンダ２５が作動して遮蔽シャッタ２６が開き、射出成形部空間Ｘと加熱溶解部空間Ｙは連通する。この段階で直ちにスリーブ移動シリンダ３１及び射出シリンダ２９が同期的に作動し、射出スリーブ２７及び射出プランジャ２８が上昇し、図３に示すように、射出スリーブ２７の上端が金型１の湯口４周囲に密着すると共に、なお、所定距離だけ上昇する射出プランジャ２８で加圧された溶湯が金型キャビティ５内に射出充填され、金型１により熱を奪われて急冷凝固して成形される。このとき、金型１は、溶湯の流れの終末側となるエジェクタ部より可動盤１１の金型排気孔１５を通して排気されているため、溶湯の流れは排気流れに乗って金型キャビティ５内に充填されるので、気泡の巻き込みが起こり難い。

＜成形品排出工程＞
射出成形終了後、図４に示すように、射出スリーブ２７と射出プランジャ２８が元の位置まで後退し、遮蔽シャッタ２６が閉じられ、電磁弁５５を閉じ、金型空気弁５４を開いた後、型締めシリンダ１２により可動盤１１が上昇され、金型１が開かれる。可動盤１１が上死点に達すると、エジェクタピン１６の連結ロッド１７上端面は、エジェクタシリンダ１８のシリンダロッド１９下端面と当接した状態となる。この段階で、凝固した成形品Ｂは可動上型３と共に固定下型２から離脱しているので、エジェクタシリンダ１８が作動してエジェクタピン１６を下方に突き出し、成形品Ｂを可動上型３から離脱させて固定下型２上に落下させる。次いで、成形品排出シリンダ２２が作動し、アーム部２３が前進して成形品Ｂを把持した後に後退し、成形品Ｂを装置外に取り出す。このとき、電磁弁５６、５７は開かれていて真空リザーブタンク５１は真空ポンプ５０と接続されており、金型開き工程時間を利用して真空リザーブタンク５１内の真空度は高められる。

＜ショットサイクル＞
成形品排出後、再度型締シリンダ１２が作動して金型１を閉止する。次いで、金型空気弁５４が閉、電磁弁５５が開となって、射出成形部空間Ｘが真空リザーブタンク５１に接続され、予備排気された後、電磁弁５６が閉じて（電磁弁５７は、通常、開の状態）真空ポンプ５０と接続されるので、極めて短時間に射出成形部空間Ｘの真空化が完了し、図１に示す状態に復帰して次の射出サイクルに入る。
一方、母合金供給装置３５では、母合金供給プランジャ３８が後退することにより母合金収納マガジン４２から母合金供給路筒体３６内に落下した次の母合金塊Ａが、母合金供給プランジャ３８により押し出されて射出スリーブ２７内に供給されているので、次のショットサイクルに入る。

以上のようにして、母合金カセット３７の各母合金収納マガジン４２に収容されている母合金塊Ａが全てなくなるまで、自動的にかつ連続的にショットサイクルが繰り返される。母合金カセット３７の母合金塊Ａが全てなくなった後は、電磁弁５８を閉じ、チャンバ空気弁５３を開いた後、先に説明したように、蓋体４６を引き出し、母合金カセット３７の交換を行なう。カセット交換後、蓋体４６を閉め、前記したようなショットサイクルを再度繰り返す。

アーク溶解法により、表１に示す各組成となるように金属ガラス原料（Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ等）を均一に溶解し、プリフォーム（母合金）を作製した。このプリフォームを作る際に、水素ガスを３ｖｏｌ％混合した不活性ガスを用い、プリフォーム中に水素を均一に混入させた。比較のために、水素ガスを混入していない不活性ガスのみを用い、水素を含有していないプリフォームも作製した。
得られた各プリフォームを用いて、前記図１に示すような装置により鋳造（ダイカスト）を行い、金属ガラス試験片を作製した。

得られた各金属ガラス試験片を用い、疲労試験を行った。その結果を表１及び図６〜９に示す。なお、図６〜９において、横軸の「Ｅ」は指数関数を表わし、例えば１．０Ｅ＋０１は１．０×１０、１．０Ｅ＋０２は１．０×１０²を表わす。
疲労試験は、小野式回転曲げ疲労試験機を用いて、応力比Ｒ＝−１の条件でサイン波繰り返し応力を用いて行った。サイクル周波数は１３Ｈｚで、疲労試験は室温、大気中で行った。試験片としては、棒状試験片（直径１６ｍｍで中央部がくびれた砂時計型、肩半径（くびれ移行部の曲率半径）Ｒ＝１６ｍｍ、試験機のチャック部に把持する部分の直径（くびれ部の直径）φ＝８ｍｍ、破断する部分の最短直径φ＝４ｍｍ、標点距離Ｌ＝２０ｍｍ）を用い、平滑材（ノッチ無し）の疲労試験結果となる。

表１及び図６〜９に示される結果から明らかなように、水素含有金属ガラスから作製したサンプルは、水素を含有しない金属ガラスから作製したサンプルに比べて、サイクル数に対する疲労限が大幅に向上していることがわかる。

本発明の金属ガラス製品を作製するための真空溶解射出成形装置の一例の概略部分断面側面図であり、母合金供給工程を示している。図１に示す装置の概略部分断面側面図であり、母合金の加熱溶解部への移動工程を示している。図１に示す装置の概略部分断面側面図であり、射出工程を示している。図１に示す装置の概略部分断面側面図であり、成形品排出工程を示している。図１に示す装置に用いる母合金供給装置の母合金カセット部の平面図である。水素含有又は水素を含有しない金属ガラス試験片（Ｚｒ₅₀Ｃｕ₄₀Ａｌ₁₀）のサイクル数に対する疲労応力の変化を示すグラフである。水素含有又は水素を含有しない金属ガラス試験片（Ｚｒ₆₀Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀）のサイクル数に対する疲労応力の変化を示すグラフである。水素含有又は水素を含有しない金属ガラス試験片（Ｚｒ₅₀Ｃｕ₃₀Ｎｉ₁₀Ａｌ₁₀）のサイクル数に対する疲労応力の変化を示すグラフである。水素含有又は水素を含有しない金属ガラス試験片（Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ｎｉ₅Ａｌ₁₀）のサイクル数に対する疲労応力の変化を示すグラフである。

符号の説明

１金型
２固定下型
３可動上型
４湯口
５キャビティ
１１可動盤
１２型締用シリンダ
１５金型排気孔
１６エジェクタピン
１８エジェクタシリンダ
２０真空ハウジング
２２成形品排出シリンダ
２４真空チャンバ
２５シャッタシリンダ
２６遮蔽シャッタ
２７射出スリーブ
２８射出プランジャ
２９射出シリンダ
３１スリーブ移動シリンダ
３４高周波誘導加熱用コイル
３５母合金供給装置
３６母合金供給路筒体
３７母合金カセット
３９母合金供給シリンダ
４２母合金収納マガジン

Claims

一般式：Ｘ_aＭ_bＡｌ_c（但し、ＸはＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素を表わし、ＭはＮｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、２５≦ａ≦８５、５≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５である。）で示される組成を有し、５０〜１００％（体積率）の非晶質相を含む非晶質合金中に、水素を含有していることを特徴とする非晶質合金。