JP2011045931A - バルク凝固非晶質合金組成物を改良する方法、及びそれから作られた鋳造品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Zr−Ti基のバルク凝固非晶質合金で、付加合金化金属として、La、Y、Ca、Al及びBeからなる群から選択される酸素に対して個々に生成熱を有する複数の金属成分を含む合金であり、過加熱処理が行われ、その後高弾性限界を有する製品に鋳造される。低純度の原材料の使用を可能にして、最終製品全体の価格を効果的に減少する。さらに、従来のバルク凝固非晶質合金で可能であるよりもさらに遅い冷却速度で、新しい合金を種々の形状に鋳造する方法を提供することが可能となる。
【選択図】なし
Description
本発明は、付加合金化金属を非晶質合金混合物に含んでいる改良されたバルク凝固非晶質合金組成物に向けられる。
本発明は、非晶質合金混合物中に付加合金化金属を含む改良されたバルク凝固非晶質合金組成物と、このような組成物を形成する改良された方法に向けられる。
H(Q)>H(C)max (1)
x=k×C(O) (2)
Theat=Tm(C)+200℃ (3)
ここでTheatは過加熱温度であり、Tmは合金組成物の溶融温度である。したがって、このような実施例では、金属Qが添加された後で、新しい合金(M1a、M2b、M3c)100-XQXが合金Cの溶融温度以上に過加熱される。ここで、溶融温度は、℃で示す液体温度として理解される。過加熱は、約100℃〜300℃または溶融温度以上、好ましくは200℃周辺、或いは代わりに好ましくは300℃またはそれ以上の範囲である。
Claims (71)
- 酸素に対して個々に生成熱を有する複数の金属成分を含むバルク凝固非晶質の基本合金、及び
酸素に対する合金化金属生成熱が、前記金属成分の中で酸素に対する最も大きな生成熱より大きい付加合金化金属、
を含むバルク凝固非晶質合金。 - 前記バルク凝固非晶質の基本合金が、Zr−Ti基である請求項1記載のバルク凝固非晶質合金。
- 前記付加合金化金属が、La、Y、Ca、Al及びBeからなるグループから選択される請求項1記載のバルク凝固非晶質合金。
- 請求項2のバルク凝固非晶質合金の鋳造品であって、
前記バルク凝固非晶質合金が、次の分子式で定義され、
(M1aM2b・・・Mnc)100-XQX
かつ鋳造されたときは次の式に支配され、
x=k×C(O)
ここで、M1、M2及びM3は、前記基本合金の金属成分であり、nは、前記基本合金の金属成分の番号であり、a、b及びcは、前記基本合金の金属成分の原子百分率を定義し、Qは、前記付加合金化金属であり、xは、前記バルク凝固非晶質合金中の前記付加合金化金属の原子百分率を定義し、kは、約0.5〜10の範囲にある定数であり、C(O)は、前記バルク凝固非晶質合金を鋳造したままの鋳造品中の酸素原子の百分率であるバルク凝固非晶質合金の鋳造品。 - kが約0.5〜1の範囲にある請求項4記載の鋳造品。
- kが約3〜5の範囲にある請求項4記載の鋳造品。
- kが約5〜10の範囲にある請求項4記載の鋳造品。
- kが約1〜3の範囲にある請求項4記載の鋳造品。
- 酸素の含有量が200ppm以上である請求項4に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 酸素の含有量が500ppm以上である請求項4に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 酸素の含有量が1000ppm以上である請求項4に記載のバルク凝固非晶質合金。
- Zr及びTiの合計が、前記基本合金中で最も大きな金属成分の原子百分率を含んで成る請求項2に記載のバルク凝固非晶質合金。
- Zrの酸素に対する生成熱が、酸素に対する最も大きな金属成分の生成熱の5%以内である請求項2に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 酸素に対するZrの生成熱が、5原子%以上の前記基本合金を含んで成る前記基本合金の金属成分のグループから選択された酸素に対する前記金属成分の生成熱の中で最大である請求項2に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 前記基本合金が、約0.5以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項1に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 前記基本合金が、約0.55以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項1に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 前記基本合金が、約0.6以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項1に記載のバルク凝固非晶質合金。
- 酸素に対して個々に生成熱を有する複数の金属成分を含むバルク凝固非晶質の基本合金を準備する工程、
酸素に対する合金化金属生成熱が、前記金属成分の中で酸素に対する最も大きな生成熱より大きい付加合金化金属を準備する工程、及び、
前記基本合金に前記付加合金化金属を添加して、新しい前記バルク凝固非晶質合金を作る添加工程、
を含んで成るバルク凝固非晶質合金を作る方法。 - 前記基本合金がZr−Ti基である請求項18に記載の方法。
- 前記付加合金化金属が、La、Y、Ca、Al及びBeからなるグループから選択される請求項18に記載の方法。
- 前記バルク凝固非晶質合金が、次の分子式で定義され、
(M1aM2b・・・Mnc)100-XQX
前記添加工程が次の式にしたがって前記付加合金金属の量を添加する工程を含み、
x=k×C(O)
M1、M2及びM3は、前記基本合金の金属成分であり、nは、前記基本合金の金属成分の番号であり、a、b及びcは、前記基本合金の金属成分の原子百分率を定義し、Qは、前記付加合金化金属であり、xは、前記バルク凝固非晶質合金中の付加合金化金属の原子百分率を定義し、kは、約0.5〜10の範囲にある定数であり、C(O)は、前記バルク凝固非晶質合金を鋳造したままの鋳造品中の酸素原子の百分率である請求項18に記載の方法。 - kが約0.5〜1の範囲にある請求項18に記載の方法。
- kが約3〜5の範囲にある請求項18に記載の方法。
- kが約5〜10の範囲にある請求項18に記載の方法。
- kが約1〜3の範囲にある請求項18に記載の方法。
- Zr及びTiの合計が、前記バルク凝固非晶質合金の金属成分の最も大きな原子百分率より成る請求項19に記載の方法。
- Zrの生成熱が、酸素に対する最も大きな金属成分の生成熱の5%以内である請求項19に記載の方法。
- 酸素に対するZrの生成熱が、5原子%以上の前記基本合金を含んで成る前記基本合金の金属成分のグループから選択された酸素に対する前記金属成分の生成熱の中で最大である請求項19に記載の方法。
- 前記基本合金は、約0.5以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項18に記載の方法。
- 前記基本合金は、約0.55以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項18に記載の方法。
- 前記基本合金は、約0.6以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項18に記載の方法。
- 前記付加合金化金属を準備する工程が、前記付加合金化金属を前記基本合金の原料に添加することを含む請求項18に記載の方法。
- 前記バルク凝固非晶質合金を過加熱する工程をさらに含み、前記バルク凝固非晶質合金を過加熱温度まで加熱する請求項18に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、式:Theat=Tm(C)+200℃にしたがう過加熱温度で行われ、Theatは過加熱温度であり、Tmは前記バルク凝固非晶質合金の溶融温度である請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、約100℃〜300℃の範囲または前記バルク凝固非晶質合金の溶融温度以上で行われる請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、約300℃からまたは前記バルク凝固非晶質合金の溶融温度以上の範囲で行われる請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、さらに、約1分〜60分の範囲の特定した継続期間を過加熱温度に維持されることを含む請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、さらに、約5分〜10分の範囲の特定した継続期間を過加熱温度に維持することを含む請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、さらに、約1分〜5分の範囲の特定した継続期間を過加熱温度に維持することを含む請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、さらに、約1分〜60分の範囲の特定した継続期間を過加熱温度に維持することを含む請求項33に記載の方法。
- 前記過加熱する工程が、さらに、約10分〜30分の範囲の特定した継続期間を過加熱温度に維持することを含む請求項33に記載の方法。
- 酸素に対して個々に生成熱を有する複数の金属成分を含む基本合金を準備する工程、
酸素に対する合金化金属生成熱が、前記金属成分の中の酸素に対する最も大きな生成熱より大きい付加合金化金属を準備する工程、
前記基本合金に前記付加合金化金属を添加して、前記バルク凝固非晶質合金を作る添加工程、及び
前記バルク凝固非晶質合金を過加熱温度まで加熱する工程を含む前記バルク凝固非晶質合金を過加熱する工程、
を含んで成るバルク凝固非晶質合金の原料を作る方法。 - 前記付加合金化金属を準備する工程が、前記付加合金化金属を前記基本合金の原料に添加することを含む請求項42に記載の方法。
- 酸素に対して個々に生成熱を有する複数の金属成分を含む基本合金を準備する工程、
酸素に対する合金化金属生成熱が、前記金属成分の中の酸素に対する最も大きな生成熱より大きい付加合金化金属を準備する工程、
前記基本合金に前記付加合金化金属を添加して、前記バルク凝固非晶質合金を作る添加工程、及び
前記バルク凝固非晶質合金を過加熱して、前記バルク凝固非晶質合金を過加熱温度まで加熱する工程、及び
前記バルク凝固非晶質合金を最終製品に、前記最終製品が実施的に非晶質を残留する冷却速度で鋳造する工程、
を含んで成る非晶質製品を鋳造する方法。 - 前記付加合金化金属を準備する工程が、前記付加合金化金属を前記基本合金の原料に添加することを含む請求項44に記載の方法。
- 前記鋳造する工程が、前記基本合金に要求される冷却速度未満の冷却速度で行われ、前記基本合金が実質的に非晶質を残留することを確実にする請求項44に記載の方法。
- 前記基本合金は、約0.55以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項44に記載の方法。
- 前記基本合金は、約0.6以上の、溶融温度に対するガラス転移温度の比Trgを有する請求項44に記載の方法。
- 前記バルク凝固非晶質合金が、次の分子式で定義され、
(M1aM2b・・・Mnc)100-XQX
前記添加工程が次の式にしたがって前記付加合金金属の量を添加する工程を含み、
x=k×C(O)
ここで、M1、M2及びM3は、前記基本合金の金属成分であり、nは、前記基本合金の金属成分の番号であり、a、b及びcは、前記基本合金の金属成分の原子百分率を定義し、Qは、前記付加合金化金属であり、xは、前記バルク凝固非晶質合金中の付加合金化金属の原子百分率を定義し、kは、約0.5〜10の範囲にある定数であり、C(O)は、前記バルク凝固非晶質合金を鋳造したままの鋳造品中の酸素原子の百分率である請求項44に記載の方法。 - 前記バルク凝固非晶質の基本合金が、Zr−Ti基である請求項44記載の非晶質合金の方法。
- 前記付加合金化金属が、La、Y、Ca、Al及びBeからなるグループから選択される請求項44記載の非晶質合金の方法。
- 前記鋳造する工程が、高圧力ダイキャスト法を使用する請求項44に記載の方法。
- 前記鋳造する工程が不活性雰囲気または真空中で実施される請求項44に記載の方法。
- 前記最終製品が少なくとも1.2%の弾性限界を有する請求項44に記載の方法。
- 前記最終製品が少なくとも1.8%の弾性限界を有する請求項44に記載の方法。
- 前記最終製品が少なくとも1.8%の弾性限界及び少なくとも1.0%の曲げ延性を有する請求項44に記載の方法。
- さらに前記最終製品の弾性限界を試験する工程を含む請求項44に記載の方法。
- 前記試験する工程が前記最終製品を曲げ試験することを含む請求項57に記載の方法。
- 請求項1の前記バルク凝固非晶質合金から作られた少なくとも一つの鋳造部品を含む鋳造品。
- 前記鋳造品が少なくとも1.2%の弾性限界を有する請求項59に記載の鋳造製品。
- 前記鋳造品が少なくとも1.8%の弾性限界を有する請求項59に記載の鋳造製品。
- 前記鋳造品が少なくとも1.8%の弾性限界及び少なくとも1.0%の曲げ延性を有する請求項59に記載の鋳造品。
- 前記バルク凝固非晶質合金が、Zr−Ti基である請求項59に記載の鋳造品。
- 前記鋳造品は、酸素の含有量が200ppm以上である請求項59に記載の鋳造品。
- 前記鋳造品は、酸素の含有量が500ppm以上である請求項59に記載の鋳造品。
- 前記鋳造品は、酸素の含有量が1000ppm以上である請求項59に記載の鋳造品。
- 請求項1の前記バルク凝固非晶質合金なら作られた少なくとも一つの部片を含む原料素材。
- 前記バルク凝固非晶質の基本合金がZr−Ti基である請求項67記載の原料素材。
- 前記原料素材は、酸素の含有量が200ppm以上である請求項68に記載の原料素材。
- 前記原料素材は、酸素の含有量が500ppm以上である請求項68に記載の原料素材。
- 前記原料素材は、酸素の含有量が1000ppm以上である請求項68に記載の原料素材。
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