JP2012162805A - Zirconium based amorphous alloy and use thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alloy in which the glass formability is excellent, the compatibility with a living body is improved; and to provide especially an alloy that does not emit nickel even if contacting with a body fluid.SOLUTION: The alloy includes an amorphous phase and is shown by general formula [Zr(Fe)(AlG)]Z. In the formula, a, b, x, and y are a real number indicating an atomic percent; 70≤a≤90, x≥50, y>0, 0≤b≤6 are satisfied; G denotes at least one element chosen from the group consisting of platinum and palladium; Z is a component comprising at least one element; and all component of G and Z are each different and are not zirconium, iron, and aluminum; and the alloy does not substantially includes copper and nickel.

Description

本発明は、請求項1から19の前文の特徴を有する合金、及びその使用に関する。また、本発明は、前記合金から製造された成形品、特に、人工臓器などのインプラントに関する。   The invention relates to an alloy having the features of the preamble of claims 1 to 19 and to its use. The present invention also relates to a molded article produced from the alloy, particularly an implant such as an artificial organ.

多くの合金を、例えば10K/秒の非常に高い冷却速度における超急冷により、ガラス質の状態、すなわち、非晶質の非結晶構造にすることができる。しかし、これらの合金のほとんどは、鋳造による冷却速度よりもかなり低い冷却速度では、バルクガラス質の構造に鋳造することができない。 Many alloys can be brought into a vitreous state, i.e., an amorphous structure, by rapid quenching, for example, at a very high cooling rate of 10 < 6 > K / sec. However, most of these alloys cannot be cast into bulk glassy structures at cooling rates much lower than the cooling rates by casting.

近年、冷却速度が1000K/秒未満であればガラス化に十分であるような、バルク金属ガラス形成液が多く見出されている。本明細書では、「バルク金属ガラス」とは、非晶質相の融点を上回る温度から、ガラス遷移温度を下回る温度まで、冷却速度1000K/秒以下、好ましくは100K/秒以下で冷却した場合に、少なくとも部分的に非晶質構造を発現する合金をいう。この範囲における冷却速度はバルク鋳造作業において一般的である。   In recent years, many bulk metallic glass forming liquids have been found that are sufficient for vitrification if the cooling rate is less than 1000 K / sec. In the present specification, “bulk metallic glass” means when cooling from a temperature above the melting point of the amorphous phase to a temperature below the glass transition temperature at a cooling rate of 1000 K / sec or less, preferably 100 K / sec or less. , Refers to an alloy that at least partially exhibits an amorphous structure. Cooling rates in this range are common in bulk casting operations.

バルク金属ガラスは、一般に、それらの結晶体よりも優れた機械特性を有する。可塑変形のための転位機序がないために、バルク金属ガラスは往々にして高い降伏強さ及び弾性限界を有する。さらに、多くのバルク金属ガラスは、良好な破壊靭性、耐食性、及び疲労特性を有する。このような材料の性質及び応用分野の概略については、例えば、Johnson WL、MRS Bull、24、42(1999)及びLoffler JF、Intermetallics 11、529(2003)を参照されたい。これらの文献の開示事項及び、これら文献に引用されたガラス形成金属合金の性質、及び、ガラス形成金属合金の性質を決定するための方法を教示する援用例は、明らかに参照される。バルク金属ガラスの産業分野への適用は、例えば、Buchanan O, MRS Bull. 27, 850 (2002)に記載されている。   Bulk metallic glasses generally have better mechanical properties than their crystalline bodies. Due to the lack of dislocation mechanisms for plastic deformation, bulk metallic glasses often have high yield strength and elastic limits. In addition, many bulk metallic glasses have good fracture toughness, corrosion resistance, and fatigue properties. See, for example, Johnson WL, MRS Bull, 24, 42 (1999) and Loffler JF, Intermetallics 11, 529 (2003) for an overview of the properties and applications of such materials. Reference is explicitly made to the disclosure of these documents and the incorporated examples teaching the properties of the glass-forming metal alloys cited in these documents and the methods for determining the properties of the glass-forming metal alloys. Application of bulk metallic glass to the industrial field is described, for example, in Buchanan O, MRS Bull. 27, 850 (2002).

現在、ジルコニウム系のバルク金属ガラス(及び宝石用プラチナ系ガラスのいくつか)だけは、その適用分野を見出している。従来技術に関する下記の文献が、ジルコニウム系のガラス形成合金に関するものである。
−米国特許5,740,854は、組成Zr65Al7.5Ni10Cu17.5の合金を開示している。
−米国特許5,288,344は、一般組成Zr−Ti−Cu−Ni−Beの合金を開示している。特に、商標名Vitreloy1又はVit1で知られる合金Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5及び商標名Vitreloy4又はVit4で知られる合金Zr46.75Ti8.8Ni10Cu7.5Be27.5がこの文献に開示されている。
−米国特許5,737,975は、一般組成Zr−Cu−Ni−Al−Nbの合金を開示している。特に、商標名Vitreloy106又はVit106で知られる組成Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nbの合金がこの文献に開示されている。
−Lin X H, Johnson W L, Rhim W K, Mater. Trans. JIM 38, 473 (1997)は、Vit105で知られる合金Zr52.2TiCu17.9Ni14.6Al10を開示している。
−Loffler JF, Bossuyt S, Glade SC,
Johnson WL, Wagner W, Thiyagarajan P, Appl. Phys. Lett. 77, 525 (2000) and Loffler JF, Johnson WL, Appl.
Phys. Lett. 76, 3394 (2000)には、Vit1、Vit105及びVit106の比較考察が記載されている。
−Kundig AA, Loffler JF, Johnson WL, Uggowitzer PJ, Thiyagarajan P, Scr. mater. 44, 1269 (2001)には、一般式Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10−xTi5+x、の合金、すなわちVit105の組成の近くで変わった合金組成が記載されている。
−Inoue A, Shibata T. and Zhang T., Mater. Trans. JIM 36, 1426 (1995)には、組成Zr65−xTiAl10Cu15Ni10の合金が開示されている。
−Zhang T, Inoue A, Mater. Trans. JIM 39, 1230 (1998)には、組成Zr70−x−yTiAlCu20Ni10の合金が開示されている。
−Xing LQ, Ochin P, Harmelin M et al, Mat. Sci. Eng. A220, 155 (1996)には、とりわけ、組成Zr57Cu20Al10NiTiの合金及び他のZr−Cu−Al−Ni−Ti系合金が開示されている。
−Loffler JF, Thiyagarajan P, Johnson WL, J. Appl. Cryst. 33, 500 (2000)には、その(Zr、Ti)及び(Cu、Be)含量が、Vit1及びVit4の組成の間で変化するZr−Ti−Cu−Ni−Be合金が開示されている。
−Inoue A, Zhang T, Nishiyama N, Ohba K, Masumoto T, Mater. Trans. JIM 34, 1234 (1993)には、組成Zr65Al7.5Cu17.5Ni10の合金が開示されている。
Currently, only zirconium-based bulk metallic glasses (and some of the platinum-based glasses for gems) have found their application. The following documents relating to the prior art relate to zirconium-based glass-forming alloys.
US Pat. No. 5,740,854 discloses an alloy of composition Zr 65 Al 7.5 Ni 10 Cu 17.5 .
US Pat. No. 5,288,344 discloses an alloy of general composition Zr—Ti—Cu—Ni—Be. In particular, the alloy Zr 41.2 Ti 13.8 Cu 12.5 Ni 10 Be 22.5 known under the trade name Vitreloy 1 or Vit 1 and the alloy Zr 46.75 Ti 8.8 Ni 10 Cu known under the trade name Vitreloy 4 or Vit4. 7.5 Be 27.5 is disclosed in this document.
US Pat. No. 5,737,975 discloses an alloy of general composition Zr—Cu—Ni—Al—Nb. In particular, an alloy of the composition Zr 57 Cu 15.4 Ni 12.6 Al 10 Nb 5 known under the trade name Vitreloy 106 or Vit 106 is disclosed in this document.
-Lin X H, Johnson WL, Rhim W K, Mater. Trans. JIM 38, 473 (1997) discloses the alloy Zr 52.2 Ti 5 Cu 17.9 Ni 14.6 Al 10 known as Vit105.
-Loffler JF, Bossuit S, Grade SC,
Johnson WL, Wagner W, Thiagaarajan P, Appl. Phys. Lett. 77, 525 (2000) and Loffler JF, Johnson WL, Appl.
Phys. Lett. 76, 3394 (2000) describes comparative considerations of Vit1, Vit105 and Vit106.
-Kundig AA, Loffler JF, Johnson WL, Ugowitzer PJ, Thiayagarajan P, Scr. material. 44, 1269 (2001) describes an alloy of the general formula Zr 52.5 Cu 17.9 Ni 14.6 Al 10-x Ti 5 + x , that is, an alloy composition changed near the composition of Vit105.
-Inoue A, Shibata T .; and Zhang T. , Mater. Trans. JIM 36, 1426 (1995) discloses an alloy of composition Zr 65-x Ti x Al 10 Cu 15 Ni 10 .
-Zhang T, Inoue A, Mater. Trans. The JIM 39, 1230 (1998), an alloy of composition Zr 70-x-y Ti x Al y Cu 20 Ni 10 is disclosed.
-Xing LQ, Ochin P, Harmelin et al, Mat. Sci. Eng. A220, the 155 (1996), among others, alloys and other Zr-Cu-Al-Ni- Ti -based alloy composition Zr 57 Cu 20 Al 10 Ni 8 Ti 5 is disclosed.
-Loffler JF, Thiagaarajan P, Johnson WL, J. MoI. Appl. Cryst. 33, 500 (2000) discloses a Zr—Ti—Cu—Ni—Be alloy whose (Zr, Ti) and (Cu, Be) contents vary between the compositions of Vit1 and Vit4.
-Inoue A, Zhang T, Nishiyama N, Ohba K, Masamoto T, Mater. Trans. JIM 34, 1234 (1993) discloses an alloy of composition Zr 65 Al 7.5 Cu 17.5 Ni 10 .

下記の文献によれば、Zr−Al−Ni−Cu合金に鉄を添加すると、ガラス形成能が改良されないどころか、低下さえすると考えられていた。
-Inoue A, Shibata T, Zhang T, Mater. Trans. JIM 36, 1420 (1995)
−Eckert J, Kubler A, Reger−Leonhard A et al, Mater. Trans. JIM 41, 1415 (2000)
−Mattern N, Roth S, Kuhn U et al, Mater. Trans. JIM 42, 1509 (2001)
According to the following literature, it was thought that adding iron to a Zr—Al—Ni—Cu alloy would not even improve the glass forming ability, but even decrease it.
-Inoue A, Shibata T, Zhang T, Mater. Trans. JIM 36, 1420 (1995)
-Eckert J, Kubler A, Reger-Leonhard A et al, Mater. Trans. JIM 41, 1415 (2000)
-Mattern N, Roth S, Kuhn U et al, Mater. Trans. JIM 42, 1509 (2001)

その好ましい機械的特性により、バルク金属ガラスはバイオメディカル用途に使用すると有望である。しかし、最もよく知られているガラス形成合金、特にジルコニウム系の合金は、かなりの比率でニッケル(Ni)を含有している。ニッケルに曝されると、場合により、アレルギーを引き起こすことが知られている。それゆえ、これらの合金は、合金が体液、皮膚、細胞、又はその他の身体部分に接触する医療用途にはあまり向いていない。特に、これらの合金は、長時間身体に接触すると少量のニッケルを放出する傾向があるため、アレルギー反応を引き起こす。ニッケルほどではないにしろ、銅(Cu)もまた問題がある。   Due to its favorable mechanical properties, bulk metallic glasses are promising for use in biomedical applications. However, the most well-known glass forming alloys, especially zirconium-based alloys, contain a significant proportion of nickel (Ni). Exposure to nickel is known to cause allergies in some cases. Therefore, these alloys are not well suited for medical applications where the alloy contacts body fluids, skin, cells, or other body parts. In particular, these alloys cause an allergic reaction because they tend to release a small amount of nickel upon prolonged contact with the body. If not as nickel, copper (Cu) is also problematic.

Fan C, Inoue A, Mater. Trans. JIM 38, 1040 (1997)は、ナノ単位の化合物粒子を、Zr−Cu−Pd−Al非晶質合金に析出させることによって、機械的特性を改良できると記載している。しかしながら、これらの合金は、バルク金属ガラスではなく、溶融紡糸又は超急冷を実施する場合にのみ非晶質である。   Fan C, Inoue A, Mater. Trans. JIM 38, 1040 (1997) describes that mechanical properties can be improved by precipitating nano-unit compound particles in a Zr-Cu-Pd-Al amorphous alloy. However, these alloys are not bulk metallic glasses and are amorphous only when performing melt spinning or ultra-quenching.

本発明の目的は、ガラス形成能が良好で、生体との適合性を改善した合金、特に、体液と接触してもニッケルを放出しない合金を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an alloy having good glass forming ability and improved compatibility with a living body, particularly an alloy that does not release nickel even when it comes into contact with a body fluid.

上記目的は、請求項1の特徴を有する合金によって達成される。   This object is achieved by an alloy having the features of claim 1.

本発明の他の目的は、ガラス形成能が良好で、生体との適合性を改善した合金、特に、銅とニッケルの両方を実質的に含有しない合金を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an alloy having good glass forming ability and improved compatibility with a living body, particularly an alloy substantially free of both copper and nickel.

上記目的は、請求項19の特徴を有する合金によって達成される。   This object is achieved by an alloy having the features of claim 19.

かくして、少なくとも4つの成分A、D、E及びGを含有する合金が提供される。必要に応じて、第5の成分Zが存在してもよい。この合金は、好ましくは、少なくとも1つの非晶質相を含むバルク構造を有する。すなわち、合金の少なくとも10%、好ましくは50%の体積分率が非晶質である。この文書の文脈においては、この構造を有する材料がX線回折パターンにおいて明らかなブラッグピークを示さない場合、この構造は完全に非晶質であると考えられる。よって、混合相材料における非晶質相の体積分率は、ブラッグピークの強度を積分し、非ブラッグ特性の強度と比較することによって概算することができる。   Thus, an alloy containing at least four components A, D, E and G is provided. If necessary, a fifth component Z may be present. This alloy preferably has a bulk structure comprising at least one amorphous phase. That is, a volume fraction of at least 10%, preferably 50% of the alloy is amorphous. In the context of this document, a structure is considered to be completely amorphous if a material having this structure does not show a clear Bragg peak in the X-ray diffraction pattern. Therefore, the volume fraction of the amorphous phase in the mixed phase material can be estimated by integrating the intensity of the Bragg peak and comparing it with the intensity of the non-Bragg characteristic.

好ましくは、非晶質相は、冷却速度1000K/秒以下で、非晶質相の融点を上回る温度から、かつガラス遷移温度を下回る温度まで冷却することによって得られる。すなわち、合金はバルク金属ガラスである。より好ましくは、非晶質相は、冷却速度100K/秒以下で得られる。これにより、材料を鋳造、特に、銅の鋳型を用いた鋳造によって形成することができる。換言すれば、少なくとも1つの非晶質相を有する合金が、空間のいずれの方向においても、少なくとも0.1ミリメートル、好ましくは少なくとも0.5ミリメートル、さらに好ましくは少なくとも1ミリメートルの寸法を有する形状で得られる。これは、超急冷もしくは溶融紡糸によって達成される冷却速度においてのみ非晶質構造をとる合金には不可能である。   Preferably, the amorphous phase is obtained by cooling at a cooling rate of 1000 K / sec or less from a temperature above the melting point of the amorphous phase and below the glass transition temperature. That is, the alloy is a bulk metallic glass. More preferably, the amorphous phase is obtained at a cooling rate of 100 K / second or less. This allows the material to be formed by casting, in particular casting using a copper mold. In other words, the alloy having at least one amorphous phase is in a shape having a dimension of at least 0.1 millimeter, preferably at least 0.5 millimeter, more preferably at least 1 millimeter in any direction of space. can get. This is not possible with alloys that have an amorphous structure only at the cooling rate achieved by ultra-quenching or melt spinning.

成分Aはジルコニウム、ハフニウム、チタニウム、ニオビウム、ランタン、パラジウム、及びプラチナからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素からなる。その他の成分D、E、G、及び、必要に応じて、Zは、それぞれ互いに異なり、成分Aとも異なる。これらの成分のそれぞれは、全ての成分の全ての元素が異なる限り、複数の元素からなっていてもよい。好ましくは、成分D、E及びGはそれぞれ単一の元素からなっている。合金の組成は「80:20の図式」に準じる。すなわち、成分A及びDの全原子含量と、成分E及びGの全原子含量の比率が、プラスマイナス10、好ましくはプラスマイナス5、特にプラスマイナス2の幅をもって、およそ80対20であるということである。   Component A is composed of at least one element selected from the group consisting of zirconium, hafnium, titanium, niobium, lanthanum, palladium, and platinum. The other components D, E, G, and, if necessary, Z are different from each other and different from the component A. Each of these components may consist of a plurality of elements as long as all the elements of all the components are different. Preferably, components D, E and G are each composed of a single element. The composition of the alloy follows the “80:20 diagram”. That is, the ratio of the total atomic content of components A and D to the total atomic content of components E and G is approximately 80:20 with a range of plus or minus 10, preferably plus or minus 5, especially plus or minus 2. It is.

本発明の合金は下記の化学式で表わされる。
[(A100−xa(E100−y100−a100−bb
(式中、x、y、a及びbは、原子パーセントを示す、ゼロ及び正の実数から選ばれる独立した数であり、70≦a≦90、好ましくは75≦a≦85、より好ましくは78≦a≦82である)下記の例は、原子パーセントの意味を説明するためのものである。かっこの外側及び内側の指数を乗じる前に、かっこの内側の指数を100で除する。例えば、(Zr72.5Cu27.580(Fe40Al6020はZr58Cu22FeAl12となる。すべてのかっこをはずすと、各指数は、合金の式単位に寄与する元素数を表す。この例では、ジルコニウムの58の元素は、銅の22の元素、鉄の8つの元素、及びアルミニウムの12の元素と結合して1つの式単位となる。換言すれば、もし1つの数が「原子パーセント」であるならば、これは100で除した場合に、通常の化学で理解されている化学当量論を示す。
The alloy of the present invention is represented by the following chemical formula.
[(A x D 100-x ) a (E Y G 100-y) 100-a] 100-b Z b
(Wherein x, y, a and b are independent numbers selected from zero and a positive real number indicating atomic percent, and 70 ≦ a ≦ 90, preferably 75 ≦ a ≦ 85, more preferably 78. The following example (≦ a ≦ 82) is intended to illustrate the meaning of atomic percent. Divide the index inside the brackets by 100 before multiplying the index inside and outside the brackets. For example, (Zr 72.5 Cu 27.5 ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 becomes Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 . With all parentheses removed, each index represents the number of elements contributing to the formula unit of the alloy. In this example, 58 elements of zirconium are combined with 22 elements of copper, 8 elements of iron, and 12 elements of aluminum to form one formula unit. In other words, if one number is "atomic percent", this shows the chemical equivalence theory understood in normal chemistry when divided by 100.

成分Aは、x≧50という意味で、本発明の合金における主成分である。成分Dの含量を有効にするため、好ましくはx≦95であり、より好ましくはx≦90である。成分Eに対する成分Gの含量が少なすぎないことが有利であり、好ましくはy≧5、より好ましくはy≧10である。一方、含量は多すぎてはならない。好ましくは、y≦95、より好ましくはy≦90である。もし、第5の成分Zが存在するならば、その成分は、ごく少ない比率においてのみ存在する。数でいえば、0≦b≦6、好ましくは0≦b≦4、より好ましくは0≦b≦2である。数x、y、a及びbは、通常、それぞれ互いに独立している。   Component A is the main component in the alloy of the present invention in the sense of x ≧ 50. In order to make the content of the component D effective, preferably x ≦ 95, more preferably x ≦ 90. Advantageously, the content of component G relative to component E is not too low, preferably y ≧ 5, more preferably y ≧ 10. On the other hand, the content should not be too high. Preferably, y ≦ 95, more preferably y ≦ 90. If a fifth component Z is present, that component is present only in a very small proportion. In terms of numbers, 0 ≦ b ≦ 6, preferably 0 ≦ b ≦ 4, and more preferably 0 ≦ b ≦ 2. The numbers x, y, a and b are usually independent of each other.

本発明の合金は実質的にニッケルを含まないことが重要である。本明細書において、「実質的にニッケルを含まない」とは、合金の全ニッケル含量が1原子パーセント未満、好ましくは0.1原子パーセント未満であることを意味する。医療用途では、ニッケル含量は10原子ppmを下回ることが要求される。特に、成分A、D、E、G又はZのいずれもニッケルを含有しないことが要求される。   It is important that the alloys of the present invention are substantially free of nickel. As used herein, “substantially free of nickel” means that the total nickel content of the alloy is less than 1 atomic percent, preferably less than 0.1 atomic percent. For medical applications, the nickel content is required to be below 10 atomic ppm. In particular, none of components A, D, E, G or Z is required to contain nickel.

好ましくは、成分A及びEは広い組成及び温度範囲で混和する。「広い組成及び温度範囲」とは、「少なくとも600Kの温度範囲を超えて拡がる温度範囲」、及び、液状であり、A−E相の相図における液状温度を下回るいずれかの成分について、「少なくとも60原子パーセントを超えて拡がる組成範囲」を意味する。本例では、広い組成範囲とは、例えば、AからEの二成分系混合物において、成分Aが20原子パーセントから80原子パーセントであることを意味する。   Preferably, components A and E are miscible over a wide composition and temperature range. “Wide composition and temperature range” means “a temperature range that extends beyond a temperature range of at least 600 K” and any component that is liquid and below the liquid temperature in the phase diagram of the AE phase. “Composition range extending beyond 60 atomic percent”. In this example, a broad composition range means, for example, that component A is 20 atomic percent to 80 atomic percent in a binary mixture from A to E.

成分A及び成分Eが、他の成分の不在下で、深い共晶組成物を形成できることがより好ましい。「深い共晶組成物を形成できる」とは、A及びEが、他の成分の不在下で、溶融状態で混合した場合、A及びEが液相温度まで混和する組成物があり、その組成物に関する混合物の液相温度が、組成の関数としての極小値を有していることを意味する。換言すれば、深い共晶組成の近域で組成を変えた場合、液相温度が、深い共晶そのものの組成における温度よりも高いということである。往々にして、深い共晶組成物における二成分系の液相温度は、各成分の融点よりもさらに低くなる。深い共晶組成の一例として、成分Aがジルコニウムの場合、融点T(Zr)は2128Kであり、成分Eが鉄の場合、融点T(Fe)は1811Kであり、共晶は1201K=0.66T(Fe)で発生する。同様に、T(Au)=1337K、T(Si)=1687Kの場合、共晶は636K=0.47T(Au)である。 More preferably, Component A and Component E can form a deep eutectic composition in the absence of other components. “A deep eutectic composition can be formed” means that when A and E are mixed in the molten state in the absence of other components, there is a composition in which A and E are miscible up to the liquidus temperature. It means that the liquidus temperature of the mixture with respect to the product has a local minimum as a function of the composition. In other words, when the composition is changed in the vicinity of the deep eutectic composition, the liquidus temperature is higher than the temperature in the composition of the deep eutectic itself. Often, the binary liquid phase temperature in a deep eutectic composition is even lower than the melting point of each component. As an example of the deep eutectic composition, when the component A is zirconium, the melting point T m (Zr) is 2128K, when the component E is iron, the melting point T m (Fe) is 1811K, and the eutectic is 1201K = 0. .66 T m (Fe). Similarly, when T m (Au) = 1337K and T m (Si) = 1687K, the eutectic is 636K = 0.47T m (Au).

好ましくは、成分AからEの混合物の深い共晶組成物が、組成Aa’100−a’(この場合、70≦a’≦90、好ましくは75≦a’≦85)で生じるように成分を選択する。それから、数字aを、好ましくはa及びa’の差の絶対値が10よりも小さいか10に等しくなるように(すなわち|a−a’|≦10、好ましくは|a−a’|≦5)選択する。 Preferably, a deep eutectic composition of the mixture of components A to E occurs with composition A a ′ E 100-a ′ (in this case 70 ≦ a ′ ≦ 90, preferably 75 ≦ a ′ ≦ 85). Select ingredients. The number a is then preferably set so that the absolute value of the difference between a and a ′ is less than or equal to 10 (ie | a−a ′ | ≦ 10, preferably | a−a ′ | ≦ 5). )select.

好ましくは、成分A及びDは広い温度範囲及び組成範囲で混和する。より好ましくは、成分A及びDは、二成分系で混合した場合、深い共晶組成物を形成できる。もし、成分A及びDがAx’100−x’で深い共晶組成物を形成した場合、xは好ましくは、|x−x’|≦10、より好ましくは|x−x’|≦5となるように選択される。 Preferably, components A and D are miscible over a wide temperature range and composition range. More preferably, components A and D can form deep eutectic compositions when mixed in a binary system. If components A and D form a deep eutectic composition with A x ′ D 100-x ′ , x is preferably | x−x ′ | ≦ 10, more preferably | x−x ′ | ≦ Is selected to be 5.

好ましくは、成分Gは、特に、成分Eが遷移金属、特に鉄及びコバルトからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である場合、広い温度範囲及び組成範囲で成分Eと混和する。そして、好ましくは、成分Gは成分Aと共に深い共晶組成物を形成する。   Preferably, component G is miscible with component E over a wide temperature range and composition range, particularly when component E is at least one element selected from the group consisting of transition metals, particularly iron and cobalt. And preferably, component G forms a deep eutectic composition with component A.

より好ましくは、成分G及びEは、Ey’100−y’で、深い共晶組成物を形成することができる。そして、yは、好ましくは|y−y’|≦10、より好ましくは|y−y’|≦5となるように選択される。又は、もしくはさらに、A及びGが、好ましくは深い共晶組成物を形成することが好ましい。 More preferably, components G and E can form a deep eutectic composition with E y ′ G 100-y ′ . And y is preferably selected to satisfy | y−y ′ | ≦ 10, more preferably | y−y ′ | ≦ 5. Alternatively or additionally, it is preferred that A and G preferably form a deep eutectic composition.

好ましくは、成分Aの各元素のゴールドシュミット原子半径が比較的大きく、少なくとも0.137ナノメートル、好ましくは、少なくとも0.147ナノメートル、より好ましくは、少なくとも0.159ナノメートルである。特に、成分Aの各元素のゴールドシュミット原子半径が、少なくとも0.159ナノメートルの場合、好ましくは70≦a≦90である。もし、この半径が少なくとも0.147ナノメートルである場合、好ましくは、75≦a≦85である。もし、この半径が少なくとも0.137ナノメートルである場合、好ましくは、78≦a≦82である。特に、ジルコニウム、ハフニウム、及びランタン系の合金の場合、好ましくは70≦a≦90であることを意味する。チタニウム及びニオビウム系の合金の場合、好ましくは75≦a≦85である。プラチナ及びパラジウム系の合金の場合、好ましくは78≦a≦82である。   Preferably, the gold schmidt atomic radius of each element of component A is relatively large, at least 0.137 nanometers, preferably at least 0.147 nanometers, more preferably at least 0.159 nanometers. In particular, when the gold Schmidt atomic radius of each element of component A is at least 0.159 nanometers, it is preferably 70 ≦ a ≦ 90. If this radius is at least 0.147 nanometers, preferably 75 ≦ a ≦ 85. If this radius is at least 0.137 nanometers, preferably 78 ≦ a ≦ 82. In particular, in the case of zirconium, hafnium, and lanthanum alloys, it preferably means that 70 ≦ a ≦ 90. In the case of titanium and niobium alloys, preferably 75 ≦ a ≦ 85. In the case of platinum and palladium based alloys, preferably 78 ≦ a ≦ 82.

成分A、D、E及びGは同様の原子半径及び原子特性を有してもよい。しかし、成分Eにおける各元素の原子半径は、成分Aにおける各元素の原子半径よりも小さいことが好ましい。   Components A, D, E and G may have similar atomic radii and atomic properties. However, the atomic radius of each element in component E is preferably smaller than the atomic radius of each element in component A.

元素の原子(ゴールドシュミット)半径を表にまとめたものが、標準的な教科書又は英国HuntingdonのGoodfellow社から出版された2004版GoodfellowCatalogに掲載されている。特に選択された元素については、下記の表1を参照されたい。   A table summarizing the atomic (Gold Schmid) radii of the elements can be found in standard textbooks or in the 2004 edition of Goodfellow Catalog published by Goodfellow, Huntingdon, England. See Table 1 below for particularly selected elements.

Figure 2012162805
Figure 2012162805

一般に、成分Dは、好ましくは銅、ベリリウム、銀、及び金からなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であることが好ましい。特に、成分Aが、ランタン、パラジウム、及びプラチナからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である場合、成分Dは好ましくは銅である。成分Aが、ジルコニウム、ハフニウム、及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である場合、成分Dは好ましくは銅もしくはベリリウムである。銅及びベリリウムのどちらも、ジルコニウム、ハフニウム、及びチタンと深い共晶組成物を有する。   In general, component D is preferably at least one element selected from the group consisting of copper, beryllium, silver, and gold. In particular, when component A is at least one element selected from the group consisting of lanthanum, palladium, and platinum, component D is preferably copper. When component A is at least one element selected from the group consisting of zirconium, hafnium, and titanium, component D is preferably copper or beryllium. Both copper and beryllium have deep eutectic compositions with zirconium, hafnium, and titanium.

一般に、成分Eは、好ましくはニッケルを除く遷移金属からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である。特に、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、イットリウム、モルビデン、タンタリウム、及びタングステンである。遷移金属とは、原子番号21から30、39から48、71から80の、30個の化学元素のいずれかであると定義される。これらの金属は、成分Aと深い共晶組成物を形成しやすい傾向、及びその特殊な電子特性ゆえに好適である。特に、成分Eは、鉄及びコバルトから選択される少なくとも1つの金属であることが好ましい。これらの金属が好ましいことが、経験則的に見出された。   In general, component E is preferably at least one metal selected from the group consisting of transition metals excluding nickel. In particular, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, yttrium, morbidene, tantalum, and tungsten. A transition metal is defined as any of 30 chemical elements with atomic numbers 21 to 30, 39 to 48, 71 to 80. These metals are preferred because of their tendency to form deep eutectic compositions with component A and their special electronic properties. In particular, component E is preferably at least one metal selected from iron and cobalt. It has been found empirically that these metals are preferred.

成分Gは、好ましくはアルミニウム、ジルコニウム、リン、炭素、ガリウム、インジウム、及びメタロイドからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。特に、ホウ素、シリコン、及びゲルマニウムである。公知のメタロイドとしては、ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、砒素、アンチモン、テルリウム、ポロニウムが挙げられる。これら元素の特有な電子特性が、ガラス形成能に良い影響を与えると考えられている。さらに、ホウ素、リン、炭素、及びシリコンは特に小さい原子サイズ(≦0.117ナノメートル)を有するが、これは、成分A及び成分Gのサイズの大きな違いに寄与する。特に、成分Eが鉄の場合、成分Gは、好ましくは、アルミニウム、ジルコニウム、リン、ホウ素、シリコン、及び炭素からなる群から選ばれる。より好ましくは、成分Eが鉄の場合、成分Gはアルミニウムである。この場合、yは、好ましくは、およそ30から50の範囲、特におよそ40になるように選択される。又は、成分Eがコバルトの場合、成分Gは好ましくは、ジルコニウム、アルミニウム、ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム及びインジウムから選択される少なくとも1つの元素である。   Component G is preferably at least one element selected from the group consisting of aluminum, zirconium, phosphorus, carbon, gallium, indium, and metalloid. In particular, boron, silicon, and germanium. Known metalloids include boron, silicon, germanium, arsenic, antimony, tellurium, and polonium. It is believed that the unique electronic properties of these elements have a positive effect on glass forming ability. In addition, boron, phosphorus, carbon, and silicon have particularly small atomic sizes (≦ 0.117 nanometers), which contributes to the large differences in component A and component G sizes. In particular, when component E is iron, component G is preferably selected from the group consisting of aluminum, zirconium, phosphorus, boron, silicon, and carbon. More preferably, when component E is iron, component G is aluminum. In this case, y is preferably selected to be in the range of approximately 30 to 50, in particular approximately 40. Alternatively, when component E is cobalt, component G is preferably at least one element selected from zirconium, aluminum, boron, silicon, germanium, gallium and indium.

好適な実施態様において、成分Aはジルコニウム又はジルコニウムと、ハフニウム又はチタンのうちのいずれかとの混合物、又はその両方との混合物であり、成分Aの少なくとも80原子パーセントがジルコニウムである。成分Dは、好ましくは銅である。この組み合わせによって、合金がすぐれたガラス形成能を有することが、経験則的に見出された。   In a preferred embodiment, component A is zirconium or zirconium and a mixture of either hafnium or titanium, or both, and at least 80 atomic percent of component A is zirconium. Component D is preferably copper. It has been found empirically that this combination has an excellent glass-forming ability.

成分Aがジルコニウムで成分Dが銅の場合、xは62及び83の間(すなわち、62≦x≦83)から選択されるのが好ましい。好ましくは68≦x≦77で、特に好ましくは、xはおよそ72.5である。成分Aがジルコニウムで成分Dが銅の場合、成分Eが鉄であり、成分Gがアルミニウムであればさらに好ましい。この場合、yはおよそ30からおよそ50の範囲で選択されるのが好ましい。特に好ましくは、yはおよそ40である。この組成の合金、特に、Zr58Cu22FeAl12に近似した組成の合金が、これまでで最も優れたガラス形成能を有することが発明者等によって見出された。 When component A is zirconium and component D is copper, x is preferably selected from between 62 and 83 (ie, 62 ≦ x ≦ 83). Preferably 68 ≦ x ≦ 77, particularly preferably x is approximately 72.5. More preferably, when component A is zirconium and component D is copper, component E is iron and component G is aluminum. In this case, y is preferably selected in the range of approximately 30 to approximately 50. Particularly preferably, y is approximately 40. It has been found by the inventors that an alloy having this composition, in particular, an alloy having a composition close to that of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 has the most excellent glass forming ability so far.

第5の成分Zが存在する場合、この成分は、好ましくは、チタン、ニオビウム、ハフニウムからなる群から選択された少なくとも1つの元素である。又は、成分Zは、好ましくは、遷移金属からなる群から選択された少なくとも1つの元素、又は、成分Zは、好ましくは、ベリリウム、イットリウム、パラジウム、銀、プラチナ、錫からなる群から選択された少なくとも1つの元素である。一般に、成分Zは、成分Aと共に、深い共晶組成物を形成可能なことが好ましい。   When the fifth component Z is present, this component is preferably at least one element selected from the group consisting of titanium, niobium, hafnium. Or component Z is preferably at least one element selected from the group consisting of transition metals, or component Z is preferably selected from the group consisting of beryllium, yttrium, palladium, silver, platinum, tin At least one element. In general, it is preferred that component Z, together with component A, can form a deep eutectic composition.

本発明の合金は、少なくとも1つの非晶質相及び少なくとも1つの結晶相を含む構造を有することができる。非晶質相の体積分率は、好ましくは、少なくとも10パーセントである。非晶質相及び結晶相は、巨視的には分離されていてはならない。このような構造は、異なる手段によって生成できる。1つの方法として、非晶質のマトリックスに埋め込まれた結晶を含む複合物を、ガラス遷移温度を上回る温度で合金を熱処理することによって製造できる。詳細については、下記の好ましい態様の説明を参照されたい。別の方法として、例えば、Holland TB, Loffler JF, Munir ZA, J. Appl. Phys. 95, 2896 (2004)に記載されているように、本発明の合金に電流を流す方法がある。それには、高密度直流電流の影響下での金属ガラスの結晶化について記載されている。さらに別の方法としては、溶融状態の合金組成を、当初、ガラス形成領域外にあるように選択する方法がある。冷却時に、溶融物の内部で結晶が生成し始める。これによって、溶融物に残存する混合物の組成が、ガラス形成領域に変化する。さらに冷却すると、結晶が埋め込まれたガラス質のマトリックスが形成される。詳細については、Hays CC, Kim CP, Johnson WL, Phys Rev. Lett. 84, 2901 (2000)を参照されたい。さらに別の方法としては、第5の成分Zとして適当なものを選択することによって、非晶質マトリックスにおける結晶の成長を促進させる方法がある。適切な成分Zは、好ましくは、チタン、ニオビウム、タンタル、又は遷移金属からなる群から選ばれる少なくとも1つの元素、又はベリリウム及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。詳細については、例えば、He G, Eckert J, Loser W, Schultz L, Nature Materials 2, 33 (2003)を参照されたい。   The alloys of the present invention can have a structure comprising at least one amorphous phase and at least one crystalline phase. The volume fraction of the amorphous phase is preferably at least 10 percent. The amorphous phase and the crystalline phase must not be separated macroscopically. Such a structure can be generated by different means. As one method, a composite comprising crystals embedded in an amorphous matrix can be produced by heat treating the alloy at a temperature above the glass transition temperature. For details, see the description of preferred embodiments below. As another method, for example, Holland TB, Loffler JF, Munir ZA, J. et al. Appl. Phys. 95, 2896 (2004), there is a method of passing an electric current through the alloy of the present invention. It describes the crystallization of metallic glass under the influence of high-density direct current. As yet another method, there is a method of selecting an alloy composition in a molten state so that it is initially outside the glass forming region. Upon cooling, crystals begin to form inside the melt. As a result, the composition of the mixture remaining in the melt changes to the glass forming region. Upon further cooling, a glassy matrix with embedded crystals is formed. For details, see Hays CC, Kim CP, Johnson WL, Phys Rev. Lett. 84, 2901 (2000). As yet another method, there is a method of promoting crystal growth in an amorphous matrix by selecting an appropriate fifth component Z. Suitable component Z is preferably at least one element selected from the group consisting of titanium, niobium, tantalum or transition metals, or at least one element selected from the group consisting of beryllium and palladium. For details, see, for example, He G, Eckert J, Loser W, Schultz L, Nature Materials 2, 33 (2003).

好ましい態様において、成分Aはジルコニウムであり、成分Dは、銅及び鉄からなる群から選ばれる。特に、成分Aがジルコニウムであり、成分Dが銅であり、成分Eが鉄及びコバルトからなる群から選ばれることが好ましい。そして、成分Gは、好ましくは、アルミニウム及びメタロイドからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であることが好ましい。特に好ましい系は、Zr−Cu−Fe−Al系である。すなわち、成分Aがジルコニウム、成分Dが銅、成分Eが鉄、成分Gがアルミニウムである。この組成の合金が、前述した80:20の概念に従えば、好ましいガラス形成特性を有することが見出された。   In a preferred embodiment, component A is zirconium and component D is selected from the group consisting of copper and iron. In particular, component A is preferably zirconium, component D is copper, and component E is selected from the group consisting of iron and cobalt. The component G is preferably at least one element selected from the group consisting of aluminum and metalloid. A particularly preferred system is the Zr—Cu—Fe—Al system. That is, component A is zirconium, component D is copper, component E is iron, and component G is aluminum. It has been found that alloys of this composition have favorable glass forming properties according to the 80:20 concept described above.

成分Aがジルコニウム及び成分Dが銅である場合、これらの比率は62≦x≦83に従って選択するのが好ましい。成分Eが鉄で成分Fがアルミニウムの場合、これらの比率は30≦y≦50に従って選択するのが好ましい。これらの範囲の組み合わせは、一般的な80:20の概念と共に、非常に優れたガラス形成特性を有する4成分系化合物の範囲を決定する。   When component A is zirconium and component D is copper, these ratios are preferably selected according to 62 ≦ x ≦ 83. When component E is iron and component F is aluminum, these ratios are preferably selected according to 30 ≦ y ≦ 50. The combination of these ranges, along with the general 80:20 concept, determines the range of quaternary compounds with very good glass forming properties.

特に、本発明の合金は式(ZrCu100-x80(Fe40Al6020によって実質的に表される。ここでxは62≦x≦83である。特にxが62、64、66、68、72.5、77、79、81又は83、又は、下記の式のいずれかで表される。(Zr95Ti72Cu13Fe13Al、Zr70Cu13Fe13AlSn、Zr70Cu13Fe13AlCr、Zr70Cu13Fe13AlNb、Zr70Cu13Fe13AlZn、(Zr72Cu13Fe13Al98Mo、(Zr72Cu13Fe13Al98、(Z95Hf72Cu13Fe13Al、Zr70Cu11Fe11Al、Zr71Cu11Fe10Al、(Zr74Cu13Fe1390Al10、Zr72Cu13Fe13Al、(Zr74Cu13Fe1398Al、Zr73Cu13Fe13Al、Zr72Cu13Fe13Al、Zr71Cu13Fe13Al、Zr72Cu12Fe12Al、Zr70Cu13Fe13Al、Zr72Cu11Fe11Al、Zr72Cu11.5Fe11Al5.5、Zr73Cu11Fe11Al、Zr71Cu11Fe11Al、Zr69Cu11Fe11Al、Zr70Cu10.5Fe10.5Al、Zr70Cu10Fe11Al、Zr70Cu11Fe10Al、Zr69Cu10Fe10Al11、Zr69Cu10Fe11Al10、Zr70Cu13Fe13AlSn、Zr72Cu13Fe13Sn、(Zr74Cu13Fe1398Sn、(Zr79Cu2180(Fe40Al6020、(Zr81Cu1980(Fe40Al6020、(Zr83Cu1780(Fe40Al6020、(Zr66Cu3480(Fe40Al6020、(Zr64Cu3680(Fe40Al6020、及び(Zr62Cu3880(Fe40Al6020In particular, the alloys of the present invention are substantially represented by the formula (Zr x Cu 100-x ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 . Here, x is 62 ≦ x ≦ 83. In particular, x is represented by 62, 64, 66, 68, 72.5, 77, 79, 81 or 83, or any of the following formulas. (Zr 95 Ti 5 ) 72 Cu 13 Fe 13 Al 2 , Zr 70 Cu 13 Fe 13 Al 3 Sn 1 , Zr 70 Cu 13 Fe 13 Al 2 Cr 2 , Zr 70 Cu 13 Fe 13 Al 2 Nb 2 , Zr 70 Cu 13 Fe 13 Al 2 Zn 2, (Zr 72 Cu 13 Fe 13 Al 2) 98 Mo 2, (Zr 72 Cu 13 Fe 13 Al 2) 98 P 2, (Z 95 Hf 5) 72 Cu 13 Fe 13 Al 2, Zr 70 Cu 11 Fe 11 Al 8 , Zr 71 Cu 11 Fe 10 Al 8, (Zr 74 Cu 13 Fe 13) 90 Al 10, Zr 72 Cu 13 Fe 13 Al 2, (Zr 74 Cu 13 Fe 13) 98 Al 2 , Zr 73 Cu 13 Fe 13 Al 1, Zr 72 Cu 13 Fe 13 A 2, Zr 71 Cu 13 Fe 13 Al 3, Zr 72 Cu 12 Fe 12 Al 4, Zr 70 Cu 13 Fe 13 Al 4, Zr 72 Cu 11 Fe 11 Al 6, Zr 72 Cu 11.5 Fe 11 Al 5.5 , Zr 73 Cu 11 Fe 11 Al 5, Zr 71 Cu 11 Fe 11 Al 7, Zr 69 Cu 11 Fe 11 Al 9, Zr 70 Cu 10.5 Fe 10.5 Al 9, Zr 70 Cu 10 Fe 11 Al 9, Zr 70 Cu 11 Fe 10 Al 9 , Zr 69 Cu 10 Fe 10 Al 11, Zr 69 Cu 10 Fe 11 Al 10, Zr 70 Cu 13 Fe 13 Al 2 Sn 2, Zr 72 Cu 13 Fe 13 Sn 2, (Zr 74 Cu 13 Fe 13) 98 Sn 2 , (Zr 79 Cu 21) 8 (Fe 40 Al 60) 20, (Zr 81 Cu 19) 80 (Fe 40 Al 60) 20, (Zr 83 Cu 17) 80 (Fe 40 Al 60) 20, (Zr 66 Cu 34) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 , (Zr 64 Cu 36 ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 , and (Zr 62 Cu 38 ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 .

80:20の概念に従った場合に優れたガラス形成特性を有する別の系は、Zr−Fe−Al−(Pd/Pt)系である。この系は、銅が含まれていないという点でさらに有利である。換言すれば、好ましくは、成分Aはジルコニウム、成分Dは鉄、成分Eはアルミニウム、及び成分Gは、パラジウム及びプラチナから選択される1つ又は両方の元素である。特に、成分Gがパラジウムである場合、ガラス形成能が高まることが見出されたが、一方で、パラジウムをプラチナに全体的又は部分的に代えると、生体適合性が若干向上する。これに関連して、パラジウム及びプラチナが、元素周期表の同じグループに属すること、及び、同様の(外殻)電子構造を有し、ほとんど同じゴールドシュミット半径及び同様の化学的挙動を有することに注目されたい。それゆえ、パラジウムの代わりにプラチナを使用しても、合金のガラス形成能に大きな変化がないことが期待される。これらの系においては、鉄とアルミニウムの原子パーセントが実質的に等しい場合、有利である。ガラス形成能が高いのは、68≦x≦89及び73≦a≦87の場合であることが見出された。とりわけ良好な結果は、特に成分Gがパラジウムである場合、81≦x≦85、80≦a≦83、及び65≦y≦80について得られた。アルミニウムとパラジウム/プラチナとの比率は40≦y≦82に従って選択される。   Another system that has excellent glass forming properties when following the 80:20 concept is the Zr-Fe-Al- (Pd / Pt) system. This system is further advantageous in that it does not contain copper. In other words, preferably component A is zirconium, component D is iron, component E is aluminum, and component G is one or both elements selected from palladium and platinum. In particular, it has been found that when component G is palladium, the glass-forming ability is increased, while the biocompatibility is slightly improved when palladium is totally or partially replaced with platinum. In this context, palladium and platinum belong to the same group of the periodic table and have similar (shell) electronic structures, almost the same Gold Schmid radius and similar chemical behavior. Please pay attention. Therefore, even if platinum is used instead of palladium, it is expected that the glass forming ability of the alloy will not change greatly. In these systems, it is advantageous if the atomic percent of iron and aluminum is substantially equal. It was found that the glass forming ability is high when 68 ≦ x ≦ 89 and 73 ≦ a ≦ 87. Particularly good results have been obtained for 81 ≦ x ≦ 85, 80 ≦ a ≦ 83, and 65 ≦ y ≦ 80, especially when component G is palladium. The ratio of aluminum to palladium / platinum is selected according to 40 ≦ y ≦ 82.

一般に、ごく少量の追加元素が存在することが好ましい。すなわち、0≦b≦2であることが好ましい。特に、b=0であることが好ましい。すなわち、実質的には、多くともごく少量の追加元素しか存在しないことが好ましい。このような元素が存在する場合、すなわちb>0であるならば、Zは、好ましくはチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオビウム、イットリウム、クロム、モリブデン、鉄、銅、錫、亜鉛、燐、パラジウム、銀、金、及びプラチナからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。   In general, it is preferred that only a small amount of additional elements be present. That is, it is preferable that 0 ≦ b ≦ 2. In particular, b = 0 is preferable. That is, it is preferred that substantially only a very small amount of additional elements be present. If such an element is present, ie if b> 0, Z is preferably titanium, hafnium, vanadium, niobium, yttrium, chromium, molybdenum, iron, copper, tin, zinc, phosphorus, palladium, silver , At least one element selected from the group consisting of gold and platinum.

別の表現をすれば、Zr−Fe−Al−Pd/Pt系は、一般式Zr(Fe50+εAl50−εを満たす場合、良好なガラス形成能を有する。ここで、Xは、パラジウム、プラチナから選択される1つ又は両方の元素、a、b、c、及びεは、原子パーセントを示す、ゼロ又は正の実数で、ε≦10、i≧50、j≧19、k≧0.5、i+j+k=100である。Xがパラジウムの例において、良好なガラス形成能が達成された。一方、パラジウムを、パラジウムと非常によく似た特性を有するプラチナに部分的、又は全体的に代えると、生体適合性が若干向上する可能性が期待される。好ましい範囲は(独立又は組み合わせて)62≦i≦77、19≦j≦34、及びε≦2である。好ましくは、εは実質的にゼロ、すなわち、鉄及びアルミニウムの原子パーセントがほぼ等しいということである。この系で発見された最も良いガラス形成合金について、εは実質的にゼロであり、66≦i≦70、25≦j≦29、及び4≦k≦7である。この系の、最も良好なガラス形成合金は、上述した80:20の概念に準じるものである。 Stated differently, Zr-Fe-Al-Pd / Pt system if it meets the general formula Zr i (Fe 50 + ε Al 50-ε) j X k, having a good glass forming ability. Where X is one or both elements selected from palladium, platinum, a, b, c, and ε are zero or positive real numbers indicating atomic percent, ε ≦ 10, i ≧ 50, j ≧ 19, k ≧ 0.5, and i + j + k = 100. In the example where X is palladium, good glass forming ability was achieved. On the other hand, when palladium is partially or wholly replaced with platinum having characteristics very similar to palladium, it is expected that biocompatibility may be slightly improved. Preferred ranges (independently or in combination) are 62 ≦ i ≦ 77, 19 ≦ j ≦ 34, and ε ≦ 2. Preferably, ε is substantially zero, that is, the atomic percent of iron and aluminum is approximately equal. For the best glass-forming alloys found in this system, ε is substantially zero, with 66 ≦ i ≦ 70, 25 ≦ j ≦ 29, and 4 ≦ k ≦ 7. The best glass-forming alloy of this system conforms to the 80:20 concept described above.

特に、下記の式の1つで実質的に表される合金は、高いガラス形成能を有している。Zr67Fe13.2Al13.2Pd6.6、Zr69.7Fe12.95Al12.95Pd4.4、Zr66.7Fe14.45Al14.45Pd4.4、Zr68.3Fe13.4Al13.4Pd4.9、Zr65.4Fe14.85Al14.85Pd4.9、Zr62.3Fe16.7Al16.7Pd4.3、Zr59.2Fe18.3Al18.3Pd4.2、Zr72Fe11.5Al11.5Pd5、Zr73.4Fe10.9Al10.9Pd4.8、Zr75.2Fe10.2Al10.2Pd4.3、Zr77Fe9.5Al9.5Pd、Zr67.9Fe11.8Al11.8Pd8.5、Zr65Fe11.4Al11.4Pd12.2、Zr62.5Fe10.75Al10.75Pd16のいずれかで表される合金、式Zr(Fe50Al5030Pd70−i(62≦i≦69.5)、特に、式Zr69.5Fe15Al15Pd0.5、Zr69Fe15Al15Pd0.5、Zr68Fe15Al15Pd、Zr67Fe15Al15Pd、Zr66Fe15Al15Pd、Zr65Fe15Al15Pd、Zr64Fe15Al15Pd、Zr63Fe15Al15Pd、Zr62Fe15Al15Pdのいずれかで表される合金、又は、Zr71Fe12Al12Pd、Zr69Fe12.85Al12.85Pd5.3、Zr66.8Fe13.7Al13.7Pd5.8、Zr65Fe14.5Al14.5Pd、Zr61.9Fe16.2Al16.2Pd5.7、Zr50Fe12Al12Pd26、Zr53.2Fe12.6Al12.6Pd21.6、Zr57.6Fe13.95Al13.95Pd14.5、Zr60Fe14.3Al14.3Pd11.4のいずれかで表される合金である。 In particular, an alloy substantially represented by one of the following formulas has a high glass forming ability. Zr 67 Fe 13.2 Al 13.2 Pd 6.6 , Zr 69.7 Fe 12.95 Al 12.95 Pd 4.4, Zr 66.7 Fe 14.45 Al 14.45 Pd 4.4 , Zr 68.3 Fe 13.4 Al 13.4 Pd 4.9 , Zr 65.4 Fe 14.85 Al 14.85 Pd 4.9 , Zr 62.3 Fe 16.7 Al 16.7 Pd 4.3 , Zr 59.2 Fe 18.3 Al 18.3 Pd 4.2 , Zr 72 Fe 11.5 Al 11.5 Pd 5, Zr 73.4 Fe 10.9 Al 10.9 Pd 4.8 , Zr 75. 2 Fe 10.2 Al 10.2 Pd 4.3 , Zr 77 Fe 9.5 Al 9.5 Pd 4 , Zr 67.9 Fe 11.8 Al 11.8 Pd 8.5 , Zr 65 Fe 11.4 Al 11.4 P 12.2, Zr 62.5 Fe 10.75 Al 10.75 alloy represented by any one of Pd 16, wherein Zr i (Fe 50 Al 50) 30 Pd 70-i (62 ≦ i ≦ 69.5) In particular, the formula Zr 69.5 Fe 15 Al 15 Pd 0.5, Zr 69 Fe 15 Al 15 Pd 0.5 , Zr 68 Fe 15 Al 15 Pd 2 , Zr 67 Fe 15 Al 15 Pd 3 , Zr 66 Fe 15 An alloy represented by any one of Al 15 Pd 4 , Zr 65 Fe 15 Al 15 Pd 5 , Zr 64 Fe 15 Al 15 Pd 6 , Zr 63 Fe 15 Al 15 Pd 7 , Zr 62 Fe 15 Al 15 Pd 8 , or , Zr 71 Fe 12 Al 12 Pd 5, Zr 69 Fe 12.85 Al 12.85 Pd 5.3, Zr 66.8 Fe 13. Al 13.7 Pd 5.8, Zr 65 Fe 14.5 Al 14.5 Pd 6, Zr 61.9 Fe 16.2 Al 16.2 Pd 5.7, Zr 50 Fe 12 Al 12 Pd 26, Zr 53 .2 Fe 12.6 Al 12.6 Pd 21.6 , Zr 57.6 Fe 13.95 Al 13.95 Pd 14.5 , Zr 60 Fe 14.3 Al 14.3 Pd 11.4 It is an alloy represented.

好ましくは、合金は少なくとも1つの非晶質相及び少なくとも1つの結晶相を含む構造を有している。前記少なくとも1つの非晶質相は、好ましくは、合金の融点を超える温度から、非晶質相のガラス遷移温度を下回る温度まで、冷却速度1000K/秒以下で冷却することによって得られる。すなわち、本発明の合金は、好ましくは、バルク金属ガラスである。   Preferably, the alloy has a structure comprising at least one amorphous phase and at least one crystalline phase. Said at least one amorphous phase is preferably obtained by cooling at a cooling rate of 1000 K / sec or less from a temperature above the melting point of the alloy to a temperature below the glass transition temperature of the amorphous phase. That is, the alloy of the present invention is preferably a bulk metallic glass.

本発明は、さらに、上記の本発明の合金を製造する方法にも関する。その方法は、
−成分A、D、E、G、及び、必要に応じて、成分Zのアリコットの溶融物を準備し、及び
−前記溶融物を、融点を超える温度から、非晶質相のガラス遷移温度を下回る温度まで、冷却速度1000K/秒以下で冷却し、固体状の物質を得ることを含む。
The present invention further relates to a method for producing the above-described alloy of the present invention. The method is
-Preparing an aliquot melt of components A, D, E, G and optionally component Z; and-bringing the melt from a temperature above the melting point to a glass transition temperature of the amorphous phase. Cooling to a lower temperature at a cooling rate of 1000 K / sec or less to obtain a solid substance.

又は、本発明の合金は、例えば、Eckert J, Mater. Sci. Eng. A 226−228, 364 (1997):
Mechanical alloying of highly processable glassy alloysに記載されているような機械的な方法によっても製造できる。機械的な方法とは、合金又は固体状の成分を機械的に加工することを意味し、液体状態を経ない。特に、例えば結晶粒子を機械的に合金にすることにより、非晶質の金属合金が得られる可能性がある。好適な機械的方法としては、ボールミリメートルングがあるが、これに限定されるものではない。詳細については、上述したEckertの論文の教示に明確に言及されている。
Alternatively, the alloys of the present invention can be obtained, for example, from Eckert J, Mater. Sci. Eng. A 226-228, 364 (1997):
It can also be produced by mechanical methods such as those described in Mechanical alloying of high processable glassy alloys. The mechanical method means that an alloy or a solid component is mechanically processed and does not go through a liquid state. In particular, an amorphous metal alloy may be obtained by mechanically alloying crystal grains, for example. A suitable mechanical method includes, but is not limited to, ball milling. For details, reference is made explicitly to the teachings of Eckert's paper mentioned above.

本発明の方法は、さらに、例えば、混合相の材料を得るために、上記の合金を、ガラス遷移温度を超えて加工する工程を含むことができる。特に、本発明の方法は、固化した材料を、最初の結晶化温度を下回る温度で、数分から15時間、熱処理する、又は、最初の結晶化温度を上回る温度で、数秒から2時間、熱処理する工程を含む。最初の結晶化温度は、温度をガラス遷移温度より上げた場合の、非晶質合金のDTAスキャンにおける最初の発熱特性の温度である。比較的低温度における熱処理は、反応速度をゆるやかにする。ゆるやかな反応速度は、小さい結晶の形成につながると考えられている。詳細については、下記に記載する好適な実施態様を参照されたい。   The method of the present invention can further include processing the alloy above the glass transition temperature, for example, to obtain a mixed phase material. In particular, the method of the invention heat treats the solidified material at a temperature below the initial crystallization temperature for a few minutes to 15 hours, or at a temperature above the initial crystallization temperature for a few seconds to 2 hours. Process. The initial crystallization temperature is the temperature of the first exothermic characteristic in the DTA scan of the amorphous alloy when the temperature is raised above the glass transition temperature. Heat treatment at a relatively low temperature moderates the reaction rate. A slow reaction rate is thought to lead to the formation of small crystals. For details, see the preferred embodiments described below.

特殊な表面特性を有する材料を得るには、例えば、Kundig AA, Cucinelli M, Uggowitzer PJ, Dommann A, Microelectr. Eng. 67, 405 (2003):「ジルコニウム系のバルク金属ガラスを用いた、高アスペクト比の表面微細構造の形成」、又は、特許出願PCT/CH2004/000401に記載されている方法で、合金を微細構造化させればよい。これらの文献の内容は、参考として、その全体をここに盛り込んでいる。微細化は、それ自体が微細構造を有する鋳型に、液状の合金を流し込むことによって達成できる。詳細については、上述のKundig等による論文及びPCT/CH2004/000401が参考となる。別の態様においては、すでに固化した合金を、ガラス遷移温度を超える温度まで熱することによって超可塑性の状態、すなわち、加工しやすい状態にし、微細化されたマトリックスに押し当てる。詳細については、PCT/CH2004/000401を参照されたい。好適な実施態様においては、微細構造を有するマトリックスは、エッチングで微細構造を設けたシリコンウェハーであって、当該技術分野では周知である。またさらに別の態様においては、液状の合金は、毛管効果によって毛管系に引き込まれ、毛管内で急速に固化する。詳細については、PCT/CH2004/000401の教示が参考となる。   To obtain materials with special surface properties, see, for example, Kundig AA, Cucinelli M, Uggowitzer PJ, Dominmann A, Microelect. Eng. 67, 405 (2003): “Formation of high-aspect-ratio surface microstructure using zirconium-based bulk metallic glass” or the method described in patent application PCT / CH2004 / 000401. What is necessary is just to make it. The contents of these documents are incorporated herein in their entirety for reference. Refinement can be achieved by pouring a liquid alloy into a mold that itself has a microstructure. For details, refer to the above-mentioned paper by Kundig et al. And PCT / CH2004 / 000401. In another embodiment, the already solidified alloy is brought to a superplastic state, i.e., easy to process, by heating it to a temperature above the glass transition temperature and pressed against the refined matrix. Refer to PCT / CH2004 / 000401 for details. In a preferred embodiment, the microstructured matrix is a silicon wafer that has been etched to provide a microstructure and is well known in the art. In yet another aspect, the liquid alloy is drawn into the capillary system by the capillary effect and rapidly solidifies within the capillary. For details, the teaching of PCT / CH2004 / 000401 is helpful.

本発明はまた、人又は動物の身体に接触する成形品の製造への、本発明の合金の使用にも関する。特に、本発明は、外科用機器、宝石類、とりわけ時計ケースや人工器官、特に、いわゆるステントと称される人工臓器の製造への、本発明の合金の使用に関する。ステントは、血管に挿入する人工臓器で、血管の内表面をライニングするものである。ステントは、特に、血管に十分な血流を確保するため、又は動脈瘤の防止を目的として血管を安定させるために用いられる。本発明の合金が使用できるその他のインプラントは、骨接合の分野で使用できる。例えば、股関節インプラント、人口膝等である。本発明は、また、本発明の合金から製造された人口臓器、特にステントに関する。   The invention also relates to the use of the alloys according to the invention in the manufacture of molded articles that come into contact with the human or animal body. In particular, the invention relates to the use of the alloys according to the invention for the production of surgical instruments, jewelry, in particular watch cases and prostheses, in particular prostheses called so-called stents. A stent is an artificial organ that is inserted into a blood vessel, and lines the inner surface of the blood vessel. Stents are used in particular to ensure sufficient blood flow in blood vessels or to stabilize blood vessels for the purpose of preventing aneurysms. Other implants in which the alloys of the invention can be used can be used in the field of osteosynthesis. For example, hip implants, artificial knees and the like. The invention also relates to artificial organs, in particular stents, made from the alloys of the invention.

本発明の合金は、生体適合性が高く、高強度と高弾性のため、特に、このようなバイオメディカルの用途に好適である。特に、一般組成Zr−Cu−Fe−Al又はZr−Fe−Al−Pdで表される、本発明の合金がこれらの目的に非常に適している。   The alloy of the present invention is particularly suitable for such biomedical applications because of its high biocompatibility, high strength and high elasticity. In particular, the alloys according to the invention represented by the general composition Zr—Cu—Fe—Al or Zr—Fe—Al—Pd are very suitable for these purposes.

図1は、ジルコニウムと鉄の二成分系合金の、ごく簡略化した、概略的な相図である。FIG. 1 is a very simplified schematic phase diagram of a binary alloy of zirconium and iron. 図2は、銅とジルコニウムの二成分系合金の、ごく簡略化した、概略的な相図である。FIG. 2 is a very simplified schematic phase diagram of a binary alloy of copper and zirconium. 図3は、鉄とアルミニウムの二成分系合金とε相の、ごく簡略化した、概略的な相図である。FIG. 3 is a very simplified schematic phase diagram of a binary alloy of iron and aluminum and the ε phase. 図4は、組成Zr54.4Cu25.6Fe、Al12Zr58Cu22FeAl12及びZr61.6Cu18.4FeAl12の合金を1ミリメートルx1センチ平方に鋳造(鋳放し)した合金のXRDパターンである。FIG. 4 shows an alloy of composition Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 , Al 12 Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 and Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 cast to 1 mm × 1 cm 2 ( It is an XRD pattern of an as-cast alloy. 図5は、1ミリメートルx1センチ平方に鋳造した(鋳放し)、組成Zr54.4Cu25.6FeAl12、Zr58Cu22FeAl12及びZr61.6Cu18.4FeAl12(波数Q=4πsinθ/lであり、θは散乱角の半分であり、及びlは中性子の波長である)である合金の、小角中性子散乱強度データである。FIG. 5 shows the composition Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 Al 12 , Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 and Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 cast as 1 mm × 1 cm 2 (as cast). Small angle neutron scattering intensity data for an alloy of Al 12 (wave number Q = 4πsin θ / l, θ is half the scattering angle, and l is the wavelength of the neutron). 図6は、Zr54.4Cu25.6FeAl12、Zr58Cu22FeAl12、Zr61.6Cu18.4FeAl12及びZr65Al7.5Ni10Cu17.5の組成を有するサンプルの、加熱速度20K/分で実施されたDTAスキャンである(Tはガラス遷移であり、Tx1は最初の結晶化温度である)。6 shows Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 Al 12 , Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 , Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 and Zr 65 Al 7.5 Ni 10 Cu 17. 5 is a DTA scan of a sample having a composition of 5 performed at a heating rate of 20 K / min (T g is the glass transition and T x1 is the initial crystallization temperature). 図7は、Zr58Cu22FeAl12の、加熱速度20K/分で実施されたDTAスキャンである。FIG. 7 is a DTA scan of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 performed at a heating rate of 20 K / min. 図8は、Zr58Cu22FeAl12の組成を有する鋳造されたサンプルを、実際のサイズを示すルーラーと共に示した写真である。FIG. 8 is a photograph showing a cast sample having a composition of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 with a ruler indicating the actual size. 図9は、直径5、7、及び8ミリメートルの円筒ロッド、及び厚さ1ミリメートル(挿入図)の板に鋳造されたZr58Cu22FeAl12のXRDパターンである。FIG. 9 is an XRD pattern of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 cast into 5 mm, 7 and 8 mm diameter cylindrical rods and a 1 mm thick (inset) plate. 図10は、直径5、7、及び8ミリメートルの円筒ロッド(加熱速度20K/分)に鋳造されたZr58Cu22FeAl12のDTAスキャンである。FIG. 10 is a DTA scan of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 cast on cylindrical rods with a diameter of 5, 7, and 8 millimeters (heating rate 20 K / min). 図11は、外径6ミリメートルの円錐に鋳造されたZr54.4Cu25.6FeAl12のXRDパターンである。FIG. 11 is an XRD pattern of Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 Al 12 cast into a 6 mm outer diameter cone. 図12は、加熱速度20K/分で実施されたZr61.6Cu18.4FeAl12のDTAスキャンである。FIG. 12 is a DTA scan of Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 performed at a heating rate of 20 K / min. 図13は、ガラス質のZr61.6Cu18.4FeAl12の破面のSEM画像である。FIG. 13 is an SEM image of a fracture surface of vitreous Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 . 図14は、直径5ミリメートルの円筒に鋳造された(鋳放し)Zr58Cu22FeAl12の室温での引張-歪曲線を示す。FIG. 14 shows a room temperature tensile-strain curve of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 cast (as-cast) into a 5 mm diameter cylinder. 図15は、製造状態及び数時間の焼きなまし後の、Zr58Cu22FeAl12のXRDパターンを示す。FIG. 15 shows the XRD pattern of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 after fabrication and after several hours of annealing. 図16は、708Kで12時間の焼きなまし後のZr58Cu22FeAl12のXRDパターン(72時間のスキャン)を示す。指数は、格子定数4.76オングストロームの正二十面体相の存在を示している。FIG. 16 shows the XRD pattern (72 hour scan) of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 after annealing at 708 K for 12 hours. The index indicates the presence of an icosahedral phase with a lattice constant of 4.76 angstroms. 図17は、製造直後及び図示したように温度を変えて数時間焼きなまし後の、Zr58Cu22FeAl12のDTAスキャンを示す(加熱速度は20K/分)。FIG. 17 shows a DTA scan of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 immediately after manufacture and after annealing for several hours at different temperatures as shown (heating rate is 20 K / min). 図18は、Zr58Cu22FeAl12の、温度708Kで時間を変えて実施した、正常位置での小角中性子散乱測定結果である。FIG. 18 is a result of small-angle neutron scattering measurement at a normal position of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 carried out at a temperature of 708 K at different times. 図19は、ギニア近似を用いた、Zr58Cu22FeAl12の粒径及びФの経持変化を示す。FIG. 19 shows the change in grain size and wrinkle of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 using the Guinea approximation. 図20は、擬三成分系混合ダイアグラムである。FIG. 20 is a pseudo-ternary mixing diagram. 図21は、厚さ1ミリメートルに鋳造した合金Zr68.3(Fe0.5Al0.526.8Pd4.9のDTAスキャンである。FIG. 21 is a DTA scan of alloy Zr 68.3 (Fe 0.5 Al 0.5 ) 26.8 Pd 4.9 cast to a thickness of 1 millimeter. 図22は、厚さ1ミリメートルに鋳造した合金Zr68.3(Fe0.5Al0.526.8Pd4.9のX線回折パターンである。FIG. 22 is an X-ray diffraction pattern of alloy Zr 68.3 (Fe 0.5 Al 0.5 ) 26.8 Pd 4.9 cast to a thickness of 1 millimeter.

本発明の合金の具体例及びその特性を記載する前に、本発明の合金の開発に至った概念を記載、例示する。   Before describing specific examples and characteristics of the alloy of the present invention, the concept leading to the development of the alloy of the present invention will be described and illustrated.

超急冷されると、金属ガラスを形成する多くの二成分系合金は、組成A8020を有する。ここで、成分Aの原子半径は成分Xの原子半径よりもかなり大きい。このような大きなサイズ比を有する合金のガラス形成能は、トポロジー効果によって説明される。本発明においては、この「80−20概念」は四成分系又はそれより大きい成分系の合金に一般化され、ニッケルを含まないバルク金属ガラスの開発にうまく適用できた。驚くべきことには、例外的に良好なガラス形成能を有する合金が、請求項1に記載された原理に従うと形成されることが見出された。当該技術分野では、ニッケルの存在が合金、特にジルコニウム系合金のガラス形成能を向上させ、ゆえに、ニッケルは多くの四成分系バルクガラス形成合金、特にジルコニウム系合金の必須成分であると考えられている。一方、本発明者らは、優れたガラス形成能を有する合金を得ながら、下記に記載する本発明の原理によってニッケルを省くことができることを見出した。 Many binary alloys that form metallic glass when ultra-quenched have the composition A 80 X 20 . Here, the atomic radius of component A is considerably larger than the atomic radius of component X. The glass forming ability of alloys having such a large size ratio is explained by the topology effect. In the present invention, this “80-20 concept” has been generalized to quaternary or larger component alloys and has been successfully applied to the development of nickel-free bulk metallic glasses. Surprisingly, it has been found that an alloy with exceptionally good glass-forming ability is formed according to the principle described in claim 1. In the art, the presence of nickel improves the glass forming ability of alloys, particularly zirconium-based alloys, and therefore nickel is considered an essential component of many quaternary bulk glass-forming alloys, particularly zirconium-based alloys. Yes. On the other hand, the present inventors have found that nickel can be omitted by the principle of the present invention described below while obtaining an alloy having excellent glass forming ability.

本発明は、下記に記載する特殊な組成物に限定されないが、本発明の基礎となる原理は、一般組成Zr−Cu−Fe−Alを有する合金について、下記に例示する。このような合金に存在する、4つの成分の中で、ジルコニウムは最も大きい原子サイズ(半径=0.160ナノメートル)を有する。鉄(半径=0.128ナノメートル)と共に、ジルコニウムは鉄が20原子パーセント(at.%)に近い、深い共晶組成物を形成する。これは図1に示される。これは非常に概略的ではあるが、二成分系Zr−Fe合金の相図の一部分を示している。様々な固体相間の移動は、この図では省略されているが、それは、相図が期待された液相線、すなわち、組成の関数としての液相温度のみを示し、図をわかりやすいものとするためである(S=固体、L=液体)。鉄24原子パーセントにおける深い共晶の特徴が明らかに見られる。この深い共晶は、トポリジーによって定性的に説明できる。   The present invention is not limited to the special compositions described below, but the principles underlying the present invention are illustrated below for alloys having the general composition Zr-Cu-Fe-Al. Of the four components present in such alloys, zirconium has the largest atomic size (radius = 0.160 nanometers). Together with iron (radius = 0.128 nanometers), zirconium forms a deep eutectic composition with iron close to 20 atomic percent (at.%). This is shown in FIG. This is very schematic, but shows a portion of the phase diagram for a binary Zr-Fe alloy. The movement between the various solid phases is omitted in this figure, but it only shows the liquidus where the phase diagram was expected, ie the liquidus temperature as a function of composition, to make the figure easier to understand. (S = solid, L = liquid). A deep eutectic feature at 24 atomic percent iron is clearly seen. This deep eutectic can be explained qualitatively by topologies.

ジルコニウムと銅も共晶組成を有するが、図2に示すように、そのうちの1つはジルコニウム72.5%に生じる。この相図も非常に概略化して示してあるが、液相線を示している。38.2原子パーセントから72.5原子パーセントの間の様々な組成において、いくつかの他の共晶が期待される。   Zirconium and copper also have a eutectic composition, but as shown in FIG. 2, one of them occurs at 72.5% zirconium. This phase diagram is also shown very schematically, but shows the liquidus. Several other eutectics are expected at various compositions between 38.2 atomic percent and 72.5 atomic percent.

上述した一般組成の、第4の成分はアルミニウムである。図3もまた非常に概略して示してあるが、二成分系Al−Fe合金の相図の一部分を示している。様々な固体相間の移動もこの図に示している。特に、高温相、いわゆるε相301が、組成AlFeの近くに存在する。この相は、Al−Fe相図の60原子パーセントの近くに深い共晶が存在することを防止する。この深い共晶は、防止されなければ、図3において点線で示されるように、外挿にて発生する。しかし、Zr76Fe24及びZr72.5Cu27.5の共晶がすでに1000℃を下回っているため、摂氏1102度及び1232度にまたがる高温のε相は、四成分系合金ではもう生成されない。 The fourth component of the general composition described above is aluminum. FIG. 3 is also shown very schematically, showing a portion of the phase diagram of a binary Al—Fe alloy. The movement between the various solid phases is also shown in this figure. In particular, a high temperature phase, the so-called ε phase 301, is present near the composition Al 6 Fe 4 . This phase prevents the presence of deep eutectics near 60 atomic percent of the Al-Fe phase diagram. If this deep eutectic is not prevented, it will occur by extrapolation, as shown by the dotted line in FIG. However, because the eutectic of Zr 76 Fe 24 and Zr 72.5 Cu 27.5 is already below 1000 ° C., the high temperature ε phase spanning 1102 degrees Celsius and 1232 degrees Celsius is no longer generated in quaternary alloys. .

これらの考察が、組成(Zr72.5Cu27.580(Fe40Al6020の開発に結びついた。これは下記に詳述する、さらなる観察の出発点である。この合金は、組成物をさらに精製しなくとも、優れたガラス形成能を発揮する。さらに、この合金の組成が変化し、組成の幅広い範囲において、良好なガラス形成能を保持することが見出された。 These considerations led to the development of the composition (Zr 72.5 Cu 27.5 ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 . This is the starting point for further observation, detailed below. This alloy exhibits excellent glass forming ability without further purification of the composition. Furthermore, it has been found that the composition of this alloy varies and retains good glass forming ability over a wide range of compositions.

このことは、「80:20概念」がうまく四成分系の合金に一般化されることを示すものである。この概念は、一般に適用可能であり、上述した特定のZr−Cu−Fe−Al系には限定されない。特に、同様の考察を、チタン、ハフニウム、ニオビウム、ランタン、パラジウム、又はプラチナを主成分とする系の合金に適用してもよい。銅の代わりに、深い共晶を主成分と共に有する他の元素を使用してもよい。特に好ましいのは、ベリリウム、銀、及び金である。鉄成分の代わりに、ニッケルを除く1つ以上の遷移金属、例えばコバルトなどを使用してもよい。アルミニウム成分の代わりに、例えばジルコニウム又は1つ以上のメタロイドを使用してもよい。   This indicates that the “80:20 concept” is successfully generalized to quaternary alloys. This concept is generally applicable and is not limited to the specific Zr—Cu—Fe—Al system described above. In particular, similar considerations may be applied to alloys based on titanium, hafnium, niobium, lanthanum, palladium, or platinum. Instead of copper, other elements having a deep eutectic together with the main component may be used. Particularly preferred are beryllium, silver and gold. Instead of the iron component, one or more transition metals other than nickel, such as cobalt, may be used. Instead of the aluminum component, for example zirconium or one or more metalloids may be used.

以下、本発明の合金の製造法及び特徴化の例を挙げる。   Examples of the production method and characterization of the alloy of the present invention will be given below.

実施例1
非晶質(ZrCu100−x80(Fe40Al6020サンプルの作製及び特徴化
ニッケルを含有しない、いくつかのジルコニウム系合金(ZrCu100−x80(Fe40Al6020を作製した。ここで、xは、60、62、64、66、68、72.5、77、79、81、83、及び85である。チタンでゲッターしたアルゴン雰囲気下で、成分(純度>99.9%)をアーク溶融することによってインゴットを作製した(純度:99.9999%)。加熱誘導コイルを使用して、インゴットを石英管(真空度≒10−5mbar)で再溶融し、高純度アルゴンで銅金型に射出鋳造した。サンプルは厚み0.5ミリメートル、幅5ミリメートル、長さ10ミリメートルの板に鋳造した。臨界鋳造厚さを決定するため、いくつかのサンプルを追加又は代わりに、直径10ミリメートルまでの範囲で、様々なロッド及び円錐状に鋳造した。さらに、いくつかのサンプルを、厚さ1ミリメートル及び断面1センチx4センチに作製した。次に、これらのサンプルを、適当と思われる場合、長さ1センチの様々な破片に切り取り、X線回折(XRD)、小角中性子散乱装置(SANS)、示差熱分析(DTA)及び/又は硬度測定で観察した。XRDは、平行ビーム単色CuKαX線源を使用し、Scintag XDS−2000X線回折装置にて行った。熱物理特性は、Netzsch Proteus C550 DTAを用いて観察し、SANSはスイスのPaul Scherrer協会にて行われ、使用した波長はλ=6オングストロームであり、サンプルと検出器の間の距離は1.8メートル、6メートル、及び20メートルであった。
Example 1
Preparation and Characterization of Amorphous (Zr x Cu 100-x ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 Samples Several zirconium-based alloys (Zr x Cu 100-x ) 80 (Fe 40 Al 60 that do not contain nickel) 20 was produced. Here, x is 60, 62, 64, 66, 68, 72.5, 77, 79, 81, 83, and 85. An ingot was produced by purging the components (purity> 99.9%) in an argon atmosphere gettered with titanium (purity: 99.9999%). Using a heating induction coil, the ingot was remelted with a quartz tube (vacuum ≈10 −5 mbar) and injection cast into a copper mold with high purity argon. The sample was cast into a plate having a thickness of 0.5 mm, a width of 5 mm, and a length of 10 mm. In order to determine the critical casting thickness, some samples were additionally or alternatively cast into various rods and cones in the range up to 10 millimeters in diameter. In addition, some samples were made with a thickness of 1 millimeter and a cross section of 1 cm x 4 cm. These samples are then cut into various 1 cm long pieces, as deemed appropriate, and X-ray diffraction (XRD), small angle neutron scattering equipment (SANS), differential thermal analysis (DTA) and / or hardness. Observed by measurement. XRD was performed with a Scintag XDS-2000 X-ray diffractometer using a parallel beam monochromatic CuKα X-ray source. Thermophysical properties were observed using a Netzsch Proteus C550 DTA, SANS was performed at the Paul Scherrer Society in Switzerland, the wavelength used was λ = 6 Å, and the distance between sample and detector was 1.8. Meters, 6 meters and 20 meters.

図4は、組成Zr54.4Cu25.6FeAl12、Zr58Cu22FeAl12、及びZr61.6Cu18.4FeAl12、すなわちx=68、72.5、及び77である(ZrCu100−x80(Fe40Al6020の鋳放しの合金のXRDパターンを示す。全てのサンプルが、ブラッグピークのない非晶質構造の典型的なXRDパターンを示す。非晶質性はSANSでも確認した。図5から明らかなように、広いQ範囲において、同じサンプルが小角散乱を示すことはない。これによって、均一な非晶質構造の存在が証明される。 FIG. 4 shows the composition Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 Al 12 , Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 , and Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 , ie, x = 68, 72.5, The XRD pattern of an as-cast alloy of (Zr x Cu 100-x ) 80 (Fe 40 Al 60 ) 20 that is 77 and 77. All samples show a typical XRD pattern with an amorphous structure without a Bragg peak. The amorphous nature was also confirmed by SANS. As is apparent from FIG. 5, the same sample does not show small angle scattering over a wide Q range. This proves the presence of a uniform amorphous structure.

加熱速度20K/分で行われた、図6に示されるDTAスキャンから、全ての3つの合金について、その後に、冷却不十分な液体範囲が広がり、発熱結晶化ピークが続く、明らかなガラス遷移が存在することが分かる。比較のために、ニッケルを含む合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5もDTAで観察した。結果を比較のために図6に示す。さらに、図7に示されるDTAスキャンは、より広い温度範囲で行われたものであるが、Zr58Cu22FeAl12の発熱溶融ピークを示す。 From the DTA scan shown in FIG. 6 performed at a heating rate of 20 K / min, for all three alloys, there was an apparent glass transition followed by an extended undercooled liquid range followed by an exothermic crystallization peak. You can see that it exists. For comparison, an alloy Zr 65 Al 7.5 Ni 10 Cu 17.5 containing nickel was also observed with DTA. The results are shown in FIG. 6 for comparison. Furthermore, although the DTA scan shown in FIG. 7 was performed in a wider temperature range, it shows an exothermic melting peak of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 .

表2は、図6及び7のものと同様に、DTAスキャンから抽出した特徴値を示す。ガラス遷移温度Tは、図6における吸熱事象の始まり(上向きの矢印)から抽出され、最初の結晶化温度Tx1は、発熱ピークの始まり(下向きの矢印)から得られる。溶融の始まりT及び溶融の終わりTは、図7に示されるようなスキャンから得られた。ニッケルを含有しない新規な合金は、78から86Kの、冷却不十分な液体範囲ΔT=Tx1−T及び、0.56と0.57の間の換算ガラス遷移温度T/Tを示す。表2は、T/Tの比率を示している。なぜならば、多くの刊行物において、この比率が換算ガラス遷移温度として用いられているからである。T/Tの値は、ニッケルを含有しない新規な合金について0.59から0.62であり、Zr65Al7.5Ni10Cu17.5の値よりもかなり大きい。 Table 2 shows the feature values extracted from the DTA scan, similar to those in FIGS. The glass transition temperature T g is extracted from the beginning of the endothermic event in FIG. 6 (upward arrow), and the initial crystallization temperature T x1 is obtained from the beginning of the exothermic peak (downward arrow). The start of melting T m and the end of melting T 1 were obtained from a scan as shown in FIG. The new nickel-free alloy has an undercooled liquid range ΔT x = T x1 -T g of 78 to 86K and a reduced glass transition temperature T g / T l between 0.56 and 0.57. Show. Table 2 shows the ratio of T g / T m. This is because in many publications this ratio is used as the reduced glass transition temperature. The value of T g / T m is 0.62 from 0.59 for the new alloy containing no nickel, significantly greater than the value of Zr 65 Al 7.5 Ni 10 Cu 17.5 .

Figure 2012162805
Figure 2012162805

表3は、荷重500gで測定した、ニッケルを含有しない合金のビッカース硬さHVを示す。これらの測定値から、相似関係σy=3HVを用いて概算降伏強度1.56から1.68GPaが得られる。つまり、詳細な引っ張り強さ試験によって、合金Zr58Cu22FeAl12について、降伏強度σy=1.71GPa及び弾性限界2.25%であることが判明した。 Table 3 shows the Vickers hardness HV of alloys not containing nickel, measured at a load of 500 g. From these measurements, an approximate yield strength of 1.56 to 1.68 GPa is obtained using the similarity relationship σy = 3HV. That is, a detailed tensile strength test revealed that the alloy Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 had a yield strength σy = 1.71 GPa and an elastic limit of 2.25%.

Figure 2012162805
Figure 2012162805

詳細な鋳造実験がこれらのニッケルを含有しない合金について行われた。そして、これらをZr65Al7.5Ni10Cu17.5及びZr52.5TiCu17.9Ni14.6Al10(Vit105(登録商標))の臨界鋳造厚さと、同等の実験条件下で比較した。合金Zr58Cu22FeAl12(x=72.5)は、ロッド直径7ミリメートルまで、完全に非晶質な状態に鋳造できた。図8は、このような鋳造サンプルのいくつかの例を示している。これらの例は、実際の用途で用いられる成形品が、本発明の合金から製造できることを証明している。くさび形のサンプルは、直径7ミリメートルまで完全に非晶質である。 Detailed casting experiments have been performed on these nickel-free alloys. And these are the same experimental conditions as Zr 65 Al 7.5 Ni 10 Cu 17.5 and Zr 52.5 Ti 5 Cu 17.9 Ni 14.6 Al 10 (Vit105 (registered trademark)). Compared below. The alloy Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 (x = 72.5) could be cast into a completely amorphous state up to a rod diameter of 7 millimeters. FIG. 8 shows some examples of such cast samples. These examples demonstrate that molded articles used in actual applications can be produced from the alloys of the present invention. The wedge-shaped sample is completely amorphous up to a diameter of 7 millimeters.

図9は、直径5、7、及び8ミリメートルの円筒形のロッド、及び厚み1ミリメートルの板(挿入図)に鋳造したZr58Cu22FeAl12のX線回折パターンを示している。5ミリメートルのロッドサンプル又は1ミリメートルの板のいずれにおいても、明らかなブラッグピークは観測できず、7ミリメートルのロッドサンプルに非常に弱いブラッグピークだけが見られる。これに対し、強いブラッグピークから明らかなように、はっきりとした結晶性の成分が8ミリメートルのロッドサンプルに存在している。 FIG. 9 shows the X-ray diffraction pattern of Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 cast on cylindrical rods with diameters of 5, 7, and 8 millimeters and a 1 millimeter thick plate (inset). No obvious Bragg peak can be observed in either the 5 millimeter rod sample or the 1 millimeter plate, and only a very weak Bragg peak is seen in the 7 millimeter rod sample. In contrast, a clear crystalline component is present in the 8 millimeter rod sample, as evidenced by the strong Bragg peak.

これらの知見は、図10に示されるDTAスキャンと一致する。このDTAスキャンは、5ミリメートル、7ミリメートル、及び8ミリメートルのロッドサンプルについて実施された。はっきりとした発熱結晶化ピークが5ミリメートル及び7ミリメートルのサンプルに観察されるが、8ミリメートルのサンプルには観察されない。   These findings are consistent with the DTA scan shown in FIG. This DTA scan was performed on 5 millimeter, 7 millimeter, and 8 millimeter rod samples. A clear exothermic crystallization peak is observed in the 5 and 7 millimeter samples, but not in the 8 millimeter sample.

同様に、x=68、77である合金は、非晶質構造を有した、直径が少なくとも5ミリメートルのロッドの形状に鋳造できる。   Similarly, an alloy with x = 68, 77 can be cast in the form of a rod having an amorphous structure and a diameter of at least 5 millimeters.

図11は、最大外径6ミリメートルの円錐に鋳造された、Zr54.4Cu25.6FeAl12(x=68)のXRDパターンを示している。XRDスキャンは、円錐の長手方向の軸に垂直に切られた厚さ0.5ミリメートルの板について実施した。これらの板の平均直径を図示する。直径5ミリメートル以下の板のXRDパターンは、典型的な非晶質構造を示し、直径6ミリメートルの板は、非晶質マトリックス内の、結晶の非常に小さい体積分率を示すいくつかのブラッグピークを示しているように見える。これは、均一な直径を有するロッドについての知見と完全に一致する。 FIG. 11 shows the XRD pattern of Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 Al 12 (x = 68) cast into a cone with a maximum outer diameter of 6 millimeters. An XRD scan was performed on a 0.5 millimeter thick plate cut perpendicular to the longitudinal axis of the cone. The average diameter of these plates is illustrated. The XRD pattern of plates with a diameter of 5 millimeters or less shows a typical amorphous structure, and a plate with a diameter of 6 millimeters has several Bragg peaks that show a very small volume fraction of crystals within the amorphous matrix. Looks like it shows. This is in complete agreement with the finding for rods with a uniform diameter.

図12は、加熱速度20K/分で実施されたZr61.6Cu18.4FeAl12(x=77)のDTAスキャンを示す。明らかなガラス遷移、結晶化、及び溶融特性が観察される。図13は、非晶質ガラスに典型的な、ガラス質のZr61.6Cu18.4FeAl12(x=77)の破面を示すSEM画像である。これらの知見は、Zr61.6Cu18.4FeAl12(x=77)が、優れたガラス形成能を有することを証明するものである。 FIG. 12 shows a DTA scan of Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 (x = 77) performed at a heating rate of 20 K / min. Obvious glass transition, crystallization and melting properties are observed. FIG. 13 is an SEM image showing a fracture surface of vitreous Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 (x = 77) typical of amorphous glass. These findings prove that Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 (x = 77) has an excellent glass forming ability.

要約すると、x=68、72.5、及び77である3つの合金の内、合金Zr58Cu22FeAl12(x=72.5)が、Vit105(登録商標)に匹敵する最も大きいガラス形成能を有している。その次に優れたガラス形成能を有するのは、Zr61.6Cu18.4FeAl12及びZr54.4Cu25.6FeAl12であり、さらにそれに続くのが、従来の合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5である。これらの実験結果は、Turnbull理論(D. Turnbull, Contemp. Phys. 10, 473 (1969), F. Spaepen and D. Turnbull, Proc. Sec. Int. Conf. on Rapidly Quenched Metals (Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1976), pp. 205−229)とよく一致しており、最も優れたガラス形成能はT/Tの最も高い比率を有する合金において得られることが予測される。 In summary, of the three alloys with x = 68, 72.5, and 77, the alloy Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 (x = 72.5) is the largest glass comparable to Vit105®. Has ability to form. The next best glass forming ability is Zr 61.6 Cu 18.4 Fe 8 Al 12 and Zr 54.4 Cu 25.6 Fe 8 Al 12 , followed by conventional alloys Zr 65 Al 7.5 Ni 10 Cu 17.5 . These experimental results are shown in Turnbull theory (D. Turnbull, Contemp. Phys. 10, 473 (1969), F. Spapen and D. Turnbull, Proc. Sec. Int. Conf. On Rapid. On Rapid. M.I.T. Press, 1976), pp. 205-229) and are well matched, the best glass-forming ability is expected to be obtained in the alloy with the highest ratio of T g / T l The

図14は、直径5ミリメートルに鋳放しの円筒形サンプルZr58Cu22FeAl12(x=72.5)について、引張応力-歪の曲線を示す。Hookの法則は2.25%までの歪についてよく当てはまる。この図から明らかな優れた弾性率及び高い引張強度は、本発明の合金の優れた機械特性の単に1つの例に過ぎない。 FIG. 14 shows the tensile stress-strain curve for an as-cast cylindrical sample Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 (x = 72.5) with a diameter of 5 millimeters. Hook's law applies well for strains up to 2.25%. The excellent elastic modulus and high tensile strength evident from this figure are just one example of the excellent mechanical properties of the alloys of the present invention.

x=60、62、64、66、79、81、83、85である合金もまた選択された同様な方法で観察した。xが62と81の間である合金は、厚み0.5ミリメートルに鋳造した場合、非晶質である。厚み0.5ミリメートルに鋳造した場合、x=60である合金は結晶性で、x=83である合金は部分的に非晶質であり、x=85である合金は結晶性である。   Alloys where x = 60, 62, 64, 66, 79, 81, 83, 85 were also observed in a similar manner selected. Alloys where x is between 62 and 81 are amorphous when cast to a thickness of 0.5 millimeters. When cast to a thickness of 0.5 millimeters, the alloy with x = 60 is crystalline, the alloy with x = 83 is partially amorphous, and the alloy with x = 85 is crystalline.

この例から明らかなように、材料の組成は、ガラス形成能を損なうことなく、むしろ広い範囲において変化させることができる。特に、他の成分元素に関して組成に生じる変化、a及びyの数に生じる適度な変化は、ガラス形成能を大きく変化させることはない。さらに、少量の追加成分を添加しても、本発明の合金のガラス形成能に悪影響を及ぼすことも、向上させることもない。一方で、ある種の好ましい特性を向上させることがある。   As is apparent from this example, the composition of the material can be varied over a wide range without compromising the glass forming ability. In particular, changes that occur in the composition with respect to other component elements, and moderate changes that occur in the numbers of a and y do not significantly change the glass forming ability. Furthermore, the addition of a small amount of additional components does not adversely affect or improve the glass forming ability of the alloy of the present invention. On the other hand, certain desirable characteristics may be improved.

実施例2
混合相サンプルの作製
混合相構造を有するサンプルを下記のように作製した。完全に非晶質のサンプルZr58Cu22FeAl12を実施例1と同様に作製した。サンプルをさまざまな温度で12時間熱処理(焼きなまし、図15においてannと示す)した。熱処理したサンプルについて、XRDパターン及びDTAスキャンを記録した。図15は、作製された状態(ボトムトレース)及び焼きなまし直後のサンプルのXRDパターンを示す。XRDパターンは、焼きなまし温度683Kまでの、典型的な非晶質構造を示す。より高い焼きなまし温度において、二十面相(I.P.)に由来する明確なブラッグピークが観察される。さらに高い温度において、ZrFe構造に典型的なピークが観察される。図16は、708Kで12時間焼きなまししたサンプルのXRDパターンをより詳細に示したものである。指数は、格子定数0.476ナノメートルの正二十面体相の存在を示している。図17は、図15に示したものと同じサンプルのDTAスキャンを示す。このDTAスキャンは、ガラス質であり結晶質である構造の発現と一致している。
Example 2
Preparation of mixed phase sample A sample having a mixed phase structure was prepared as follows. A completely amorphous sample Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 was prepared in the same manner as in Example 1. Samples were heat treated at various temperatures for 12 hours (annealed, indicated as ann in FIG. 15). XRD patterns and DTA scans were recorded for the heat treated samples. FIG. 15 shows the XRD pattern of the fabricated state (bottom trace) and the sample immediately after annealing. The XRD pattern shows a typical amorphous structure up to an annealing temperature of 683K. At higher annealing temperatures, a clear Bragg peak derived from the icosahedral phase (IP) is observed. At higher temperatures, a peak typical of the Zr 2 Fe structure is observed. FIG. 16 shows in more detail the XRD pattern of a sample annealed at 708K for 12 hours. The index indicates the presence of an icosahedral phase with a lattice constant of 0.476 nanometers. FIG. 17 shows a DTA scan of the same sample as shown in FIG. This DTA scan is consistent with the development of a glassy and crystalline structure.

焼きなまし後の構造をより良く特徴づけるため、正常位置での小角中性子散乱(SANS)実験を、最初に完全に非晶質であったZr58Cu22FeAl12温度708Kでの焼きなまし中に実施した。結果を図18に示す。合計の焼きなまし時間は、図示されたとおりである。この結果から、最初に完全に非晶質のサンプルにおいて、結晶性の領域が発現することを示している。その典型的なサイズはわずかナノメートル台である。これらのデータを、ギニエ近似を適用して分析した。図19は、この近似における粒径Фの経時変化を示す。これは、ガラス質のマトリックスにおけるナノクリスタルの発現を明確に証明するものである。このようなナノクリスタルの生成は、焼きなまし温度を、実験レベルのガラス遷移温度よりもわずか上に保つことによって助長される。特に、実験レベルのガラス遷移温度よりも、0から150Kだけ上回る範囲に保つことによって助長される。実験レベルのガラス遷移温度は、DSC(示差走査熱量測定)を用い、典型的な加熱速度20K/分で決定されたガラス遷移温度であると考えられる。焼きなまし温度が高いほど、往々にして、たとえば、0.1から20ミクロンのより大きな結晶の析出につながる。 For better characterize the structure after annealing, the small angle neutron scattering (SANS) experiments in normal position, the Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 was the first fully amorphous, in annealing at a temperature 708K Implemented. The results are shown in FIG. The total annealing time is as shown. From this result, it is shown that a crystalline region is first developed in a completely amorphous sample. Its typical size is only a few nanometers. These data were analyzed applying the Guinier approximation. FIG. 19 shows the change with time of the particle diameter に お け る in this approximation. This clearly demonstrates the expression of nanocrystals in a vitreous matrix. The production of such nanocrystals is facilitated by keeping the annealing temperature slightly above the experimental glass transition temperature. In particular, it is facilitated by keeping it in the range of 0 to 150 K above the experimental glass transition temperature. The glass transition temperature at the experimental level is considered to be the glass transition temperature determined using DSC (Differential Scanning Calorimetry) at a typical heating rate of 20 K / min. Higher annealing temperatures often lead to the deposition of larger crystals, for example from 0.1 to 20 microns.

このような混合相の材料は、完全にガラス質の材料よりもいくぶん異なる機械特性を有する。特に、延性が往々にして向上する。それは、せん断力によって、生成中に発現し、材料の破壊につながるせん断帯が結晶によって粉砕されるという事実によって説明できる。これらの特性は、特に、最終製品の製造中に材料を加工、変形しなければならない用途において有利である。   Such mixed phase materials have somewhat different mechanical properties than completely glassy materials. In particular, ductility often improves. It can be explained by the fact that, due to shear forces, the shear bands that develop during production and lead to the destruction of the material are broken up by the crystals. These properties are particularly advantageous in applications where the material must be processed and deformed during manufacture of the final product.

実施例3
組成の変化
非常に広い範囲の組成を有するサンプルを作製し、観察した。下記の表の組成物が、厚さ1ミリメートル(表4)、厚さ0.5ミリメートル(表5)、又は厚さ0.2ミリメートル(表6)の板に鋳造された場合、少なくとも部分的に非晶質であることが証明された。
Example 3
Compositional changes Samples with a very wide range of compositions were made and observed. When the composition in the table below is cast into a plate of 1 millimeter thickness (Table 4), 0.5 millimeter thickness (Table 5), or 0.2 millimeter thickness (Table 6), at least partially It was proved to be amorphous.

Figure 2012162805
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比較のため、表7に示す、二成分系、三成分系、又はニッケル含有の合金もまた観察したところ、厚さ0.2ミリメートルに鋳造した場合、少なくとも部分的に非晶質構造を発現した。   For comparison, binary, ternary, or nickel-containing alloys shown in Table 7 were also observed, and at least partially developed an amorphous structure when cast to a thickness of 0.2 millimeters. .

Figure 2012162805
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特に、このリストは、「80:20の図式」に従って組成された場合、三成分系の、ニッケルフリーの合金が良好なガラス形成能を有することを示す。特に、このリストは、組成(Zr100−xFe100−aの三成分系合金が、数aがおよそ70からおよそ90の範囲、とりわけ80前後の時、良好なガラス形成能を有することを示している。ここで、Dは、好ましくは銅、ニオビウム、アルミニウム又は錫である。 In particular, this list shows that ternary, nickel-free alloys have good glass-forming ability when formulated according to the “80:20 scheme”. In particular, this list shows that a ternary alloy having the composition (Zr x D 100-x ) a Fe 100-a has good glass forming ability when the number a is in the range of about 70 to about 90, especially around 80. It shows that it has. Here, D is preferably copper, niobium, aluminum or tin.

表8の合金もまた作製され、厚さ20ミクロンでおよそ10K/秒の高速冷却速度で超急冷した場合、完全に非晶質となることが判明した。これらの合金は、バルク金属ガラスの候補と見なされてよく、鋳造実験がこれらの内のどれかがバルク金属ガラスかを証明するために必要である。 The alloys of Table 8 were also made and found to be completely amorphous when superquenched at a high cooling rate of approximately 10 6 K / sec at a thickness of 20 microns. These alloys may be considered candidates for bulk metallic glasses, and casting experiments are necessary to prove which of these are bulk metallic glasses.

Figure 2012162805
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また、表9に挙げる、三成分系及び二成分系の合金も、超急冷した場合、完全に非晶質になることが判明した。これらは、比較の目的でリストアップしたものである。   It was also found that the ternary and binary alloys listed in Table 9 were completely amorphous when supercooled. These are listed for comparison purposes.

Figure 2012162805
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これらの実験で調査された本発明による広範囲の合金は、ガラス形成能を失うことなく、広い範囲で組成を変化させることができることが証明された。   A wide range of alloys according to the present invention investigated in these experiments have been shown to be able to vary in composition over a wide range without losing glass forming ability.

実施例4
生体適合性テスト
新規に開発されたニッケルを含有しない合金の一例として、合金Zr58Cu22FeAl12の細胞毒性を決定した。希釈した硝酸におけるパッシベーションによる表面変化の効果もまた調査した。
Example 4
Examples of the alloy containing no nickel was developed biocompatibility testing new, to determine the cytotoxicity of the alloy Zr 58 Cu 22 Fe 8 Al 12 . The effect of surface change due to passivation in diluted nitric acid was also investigated.

XPSを用いた表面分析から、厚さが7−8ナノミリメートルの、ほとんど酸化ジルコニウムからなる自然の酸化物層が、このガラスの表面に形成したことが判明した。この層によって、バルクに存在する毒性金属、特に銅から、研究用マウスの繊維芽細胞が保護され、合金にとって良好な細胞の成長を促す。間接的試験の結果、この層はPBS(リン酸緩衝液)においても何週間も安定していること、及び媒体に拡散する高イオン濃度による毒性の影響がないことが判明した。   Surface analysis using XPS revealed that a natural oxide layer consisting of mostly zirconium oxide with a thickness of 7-8 nanometers was formed on the surface of the glass. This layer protects the fibroblasts of research mice from toxic metals, especially copper, present in the bulk and promotes good cell growth for the alloy. Indirect testing has shown that this layer is stable in PBS (phosphate buffer) for weeks and is not affected by toxicity due to the high ion concentration diffusing into the medium.

ジルコニア層の厚みは硝酸によるパッシベーションでわずかに増加した。しかし、この処理は、表面層の質を明らかに向上させた。これによって、防食性が増加し、バルク元素の媒体への拡散が低下し、結果として、生体適合性の向上をもたらす。パッシベーション処理後、合金は、ここではネガティブコントロールとして使用されるポリスチレン上での細胞成長に匹敵する細胞成長を示す。   The thickness of the zirconia layer increased slightly with nitric acid passivation. However, this treatment clearly improved the surface layer quality. This increases anticorrosion and reduces the diffusion of bulk elements into the medium, resulting in improved biocompatibility. After passivation treatment, the alloy exhibits cell growth comparable to that on polystyrene, which is used here as a negative control.

結論として、本発明の、金属ガラスの細胞毒特性は非常に有望であり、非常に良好な生体適合性を示す。   In conclusion, the cytotoxic properties of the metallic glass of the present invention are very promising and show very good biocompatibility.

実施例5
銅及びニッケルを含有しない合金
多くの医療用途において銅は問題があるため、銅を含有しない合金の研究が行われてきた。前述した例の、Zr−Cu−Fe−Alのバルク金属ガラスに始まり、パラジウムはこのような合金の中の銅に代替する金属として有望であることが判明した。バルク金属合金を体系的に研究するため、擬三成分系Zr−(Fe0.5Al0.5)−Pd系の合金が挙げられた。最初、パラジウムの量は、擬三成分系Zr−(Fe0.5Al0.5)−Pd系において、(Fe0.5Al0.530ラインに沿って、0%及びおよそ22%の間で変更される。一方で、80:20の概念におおまかに従ってZrとFeの原子パーセントの合計と、AlとPdの原子パーセントの合計の比率を選択した。このようにして、好ましいガラス形成能を有する初期の合金組成が数多く同定された。組成は、擬二成分系Zr−(Fe0.5Al0.5)−Pd系組成の範囲における繰り返しにおいて、これらの初期の組成の近くで変わった。
Example 5
Copper and Nickel-Free Alloys Copper has been problematic in many medical applications, and studies have been conducted on alloys that do not contain copper. Beginning with the Zr-Cu-Fe-Al bulk metallic glass of the previous example, palladium has proven to be a promising metal to replace copper in such alloys. In order to systematically study bulk metal alloys, pseudo-ternary Zr— (Fe 0.5 Al 0.5 ) —Pd alloys have been mentioned. Initially, the amount of palladium is 0% and approximately 22% along the (Fe 0.5 Al 0.5 ) 30 line in the pseudo-ternary system Zr— (Fe 0.5 Al 0.5 ) —Pd system. Will be changed between. On the other hand, the ratio of the sum of atomic percentages of Zr and Fe and the sum of atomic percentages of Al and Pd was selected according to the concept of 80:20. In this way, a number of initial alloy compositions having favorable glass forming ability have been identified. The composition changed near these initial compositions in repetitions in the range of pseudobinary Zr— (Fe 0.5 Al 0.5 ) —Pd compositions.

下記の表は、これらの観察で見出された結果をまとめたものである。   The table below summarizes the results found in these observations.

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表10、11及び12の例は、図20の擬三成分系の混合図において、黒い四角で示される。この図から、少なくとも50原子パーセントのジルコニウム、少なくとも0.5原子パーセントのパラジウム、及び少なくとも19原子パーセントの鉄とアルミニウムの混合物をほぼ等しい原子比率で含有する合金が優れたガラス形成能を有すると期待される。これは、少なくとも約59原子パーセントのジルコニウム、約36原子パーセントまでの鉄とアルミニウムの混合物、且つ/又は、少なくとも4原子パーセントのパラジウムを含有するこの種の合金についても当てはまる。特に、図20において、台形で示された領域の合金の全ては、優れたガラス形成能を有すると合理的に期待できる。鉄とアルミニウムの相対的比率における、数パーセント内のわずかな変化、すなわち60:40と40:60の間、又は、より好ましくは55:45と45:55の間は、ガラス形成能に強い影響を及ぼすとは期待されない。   The examples of Tables 10, 11 and 12 are shown as black squares in the pseudo-ternary mixing diagram of FIG. From this figure, an alloy containing at least 50 atomic percent zirconium, at least 0.5 atomic percent palladium, and a mixture of at least 19 atomic percent iron and aluminum in approximately equal atomic ratios is expected to have excellent glass-forming ability. Is done. This is also true for such alloys containing at least about 59 atomic percent zirconium, up to about 36 atomic percent iron and aluminum mixtures, and / or at least 4 atomic percent palladium. In particular, in FIG. 20, it can be reasonably expected that all alloys in the region indicated by the trapezoid have excellent glass forming ability. A slight change in the relative ratio of iron to aluminum within a few percent, ie between 60:40 and 40:60, or more preferably between 55:45 and 45:55 has a strong influence on the glass forming ability. Is not expected to affect

特に、表10及び11の全ての合金、及び表12のほとんどの合金が、下記の意味で、80:20の原則に対応している。その意味とは、ジルコニウムと鉄の原子パーセントの合計と、アルミニウムとパラジウムの原子パーセントの合計の比率が、およそ80:20であるということである。表10及び11の例において、Zr+Feの原子の含量とAl+Pdの原子の含量の比率はおよそ73:27とおよそ87:13の間で変化する。80:20の原則は、表10に示す合金、すなわち、最も高い臨界鋳造厚さを有することが見出された全ての合金組成について、良好に実現される。ここで、対応する比率は、およそ80:20とおよそ83:17の間で変化する。   In particular, all alloys in Tables 10 and 11 and most alloys in Table 12 correspond to the 80:20 principle in the following sense: The meaning is that the ratio of the sum of atomic percent of zirconium and iron to the sum of atomic percent of aluminum and palladium is approximately 80:20. In the examples of Tables 10 and 11, the ratio of the Zr + Fe atom content to the Al + Pd atom content varies between approximately 73:27 and approximately 87:13. The 80:20 principle is well realized for the alloys shown in Table 10, ie all alloy compositions found to have the highest critical cast thickness. Here, the corresponding ratio varies between approximately 80:20 and approximately 83:17.

Zr−Feのサブシステムにおける変化に関して、表10及び11の好ましい組成において、ジルコニウムの原子パーセントと鉄の原子パーセントの比率はおよそ76:24とおよそ89:11の間である。これは好ましい範囲であると思われる。特に、表10の例において、この比率はおよそ81:19とおよそ85:15の間で変化する。対照的に、アルミニウムとパラジウムの比率は、合金のガラス形成能に悪影響を与えることなく、より広い範囲で明らかに変化する。表10及び11の例において、アルミニウムの原子パーセントのパラジウムの原子パーセントに対する比率は、およそ40:60と82:18の間で変化する。特に、表10の例において、この比率はおよそ65:35とおよそ78:22の間で変化する。   With respect to changes in the Zr-Fe subsystem, in the preferred compositions of Tables 10 and 11, the ratio of atomic percent zirconium to atomic percent iron is between approximately 76:24 and approximately 89:11. This seems to be the preferred range. In particular, in the example of Table 10, this ratio varies between approximately 81:19 and approximately 85:15. In contrast, the aluminum to palladium ratio clearly varies over a wider range without adversely affecting the glass forming ability of the alloy. In the examples of Tables 10 and 11, the ratio of atomic percent of aluminum to atomic percent of palladium varies between approximately 40:60 and 82:18. In particular, in the example of Table 10, this ratio varies between approximately 65:35 and approximately 78:22.

上記の例で、パラジウムを部分的又は完全にプラチナに代えると、生体適合性がさらに向上する。プラチナは、外部電子構造など、パラジウムに非常に類似した特性を有し、その結果、ほぼ同様なゴールドシュミット半径を有する。それゆえ、パラジウムをプラチナに部分的又は完全に代替しても、合金の機械特性又はガラス形成能に強い影響を与えないであろう。   In the above example, replacing palladium partially or completely with platinum further improves biocompatibility. Platinum has properties very similar to palladium, such as the external electronic structure, and as a result, has a similar gold schmidt radius. Therefore, partial or complete replacement of palladium with platinum will not have a strong effect on the mechanical properties or glass forming ability of the alloy.

銅を含有しない合金で実施した測定の例として、図21は、1ミリメートルに鋳造したZr68.3(Fe0.5Al0.526.8Pd4.9のDTAスキャンを示し、図22はX線源としてCo−Kαを使用した場合のX線回折パターンを示す。DTAスキャンは、明らかなガラス遷移及び第二の結晶化現象を示している。一方、X線回折パターンは、非晶質の材料の存在を示す、幅広いこぶ(hump)を示す。 As an example of measurements performed on an alloy containing no copper, FIG. 21 shows a DTA scan of Zr 68.3 (Fe 0.5 Al 0.5 ) 26.8 Pd 4.9 cast to 1 millimeter, 22 shows an X-ray diffraction pattern when Co-Kα is used as the X-ray source. The DTA scan shows a clear glass transition and a second crystallization phenomenon. On the other hand, the X-ray diffraction pattern shows a broad hump indicating the presence of an amorphous material.

また、銅を含有しない下記の合金も、0.5ミリメートルに鋳造した場合、少なくとも部分的に非晶質であることが見出された。
Zr69Fe15Al15Y1, Zr68.5Fe15Al15Y1.5.
これらの例において、パラジウムは完全にイットリウムに代替されている。
The following alloys containing no copper were also found to be at least partially amorphous when cast to 0.5 millimeters.
Zr 69 Fe 15 Al 15 Y 1, Zr 68.5 Fe 15 Al 15 Y 1.5.
In these examples, palladium is completely replaced by yttrium.

0.2ミリメートルに鋳造された場合、少なくとも部分的に非晶質であることが見出された合金のさらなる例は、Zr70Fe28NbSnである。 A further example of an alloy that was found to be at least partially amorphous when cast to 0.2 millimeters is Zr 70 Fe 28 Nb 1 Sn 1 .

上述の例は単に説明のためのものであり、本発明はこれらの例に限定されるものではない。   The above examples are merely illustrative and the present invention is not limited to these examples.

at% 原子パーセント
XRD X線回折
SEM 走査電子顕微鏡
SANS 小角中性子ニュートロン散乱
DTA 示差温度分析
DSC 示差走査熱量測定
ガラス遷移温度
x1 最初の結晶化温度
ΔT 冷却不十分液体領域
溶融終わり(液相線温度)
溶融開始
T 温度
σ 降伏強度
HV ビッカー硬さ
S 固体
L 液体
2θ 散乱角
Int 強度
a.u. 任意の単位
Q 波数
S(Q) 散乱強度
q 熱移動
cps 一秒当たりのカウント
σ 引張応力
ε 歪
IP 正20面体相
ann. 焼きなまし
Φ 粒径
at% atomic percent XRD X-ray diffraction SEM scanning electron microscope SANS small angle neutron neutron scattering DTA differential temperature analysis DSC differential scanning calorimetry T g glass transition temperature T x1 initial crystallization temperature ΔT x undercooled liquid region T 1 end of melting (Liquidus temperature)
T m Melting start T Temperature σ y Yield strength HV Vicker hardness S Solid L Liquid 2θ Scattering angle Int Strength a. u. Arbitrary unit Q Wave number S (Q) Scattering intensity q Heat transfer cps Count per second σ Tensile stress ε Strain IP Regular icosahedron phase ann. Annealed Φ Particle size

Claims (18)

非晶質相を含み、一般式[ZrFe100−x(Al100−y100−a100−bで表され、式中、a、b、x、yは原子パーセントを示す実数であって、70≦a≦90、x≧50、y>0、0≦b≦6であり、Gはプラチナ及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、Zは少なくとも1つの元素からなる成分であり、G及びZの全ての元素は、互いに異なり、ジルコニウム、鉄、及びアルミニウムではなく、前記合金は実質的に銅及びニッケルを含まないことを特徴とする合金。 Includes an amorphous phase, the general formula [Zr x Fe 100-x) a (Al y G 100-y) 100-a] represented by 100-b Z b, where, a, b, x, y are A real number indicating atomic percent, 70 ≦ a ≦ 90, x ≧ 50, y> 0, 0 ≦ b ≦ 6, G is at least one element selected from the group consisting of platinum and palladium, and Z Is a component composed of at least one element, and all elements of G and Z are different from each other and are not zirconium, iron, and aluminum, and the alloy is substantially free of copper and nickel . Gがパラジウムであることを特徴とする、請求項1に記載の合金。   The alloy according to claim 1, characterized in that G is palladium. 鉄及びアルミニウムの原子パーセントが、等しいことを特徴とする、請求項1又は2に記載の合金。   Alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the atomic percentages of iron and aluminum are equal. 68≦x≦89及び73≦a≦87であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein 68 ≦ x ≦ 89 and 73 ≦ a ≦ 87. 40≦y≦82であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein 40 ≦ y ≦ 82. 81≦x≦85、80≦a≦83、及び65≦y≦80であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein 81 ≦ x ≦ 85, 80 ≦ a ≦ 83, and 65 ≦ y ≦ 80. 0≦b≦2であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein 0 ≦ b ≦ 2. b>0であり、Zが、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオビウム、イットリウム、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、錫、亜鉛、リン、パラジウム、銀、金、及びプラチナからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の合金。   b> 0, and Z is at least one selected from the group consisting of titanium, hafnium, vanadium, niobium, yttrium, chromium, molybdenum, iron, cobalt, tin, zinc, phosphorus, palladium, silver, gold, and platinum The alloy according to claim 1, wherein the alloy is an element. b=0であることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein b = 0. 非晶質相を含み、一般式Zr(Fe50+εAl50−εで表される合金(Xはパラジウム及びプラチナからなる群から選択される1つ以上の元素であり、i、j、k及びεは原子パーセントを表す実数であり、−10≦ε≦10、i≧50、j≧19、k≧0.5、i+j+k=100)。 An alloy comprising an amorphous phase and represented by the general formula Zr i (Fe 50 + ε Al 50-ε ) j X k (X is one or more elements selected from the group consisting of palladium and platinum; j, k, and ε are real numbers representing atomic percent, and −10 ≦ ε ≦ 10, i ≧ 50, j ≧ 19, k ≧ 0.5, i + j + k = 100). Xがパラジウムであることを特徴とする、請求項10に記載の合金。   11. Alloy according to claim 10, characterized in that X is palladium. 62≦i≦77であることを特徴とする、請求項10又は11に記載の合金。   The alloy according to claim 10, wherein 62 ≦ i ≦ 77. 19≦j≦34であることを特徴とする、請求項10〜12のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 10, wherein 19 ≦ j ≦ 34. −2≦ε≦2であることを特徴とする、請求項10〜13のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 10, wherein −2 ≦ ε ≦ 2. εがゼロであり、66≦i≦70、25≦j≦29、及び4≦k≦7であることを特徴とする、請求項10〜13のいずれかに記載の合金。   14. Alloy according to claim 10, characterized in that ε is zero and 66 ≦ i ≦ 70, 25 ≦ j ≦ 29 and 4 ≦ k ≦ 7. 前記合金が、下記の式Zr67Fe13.2Al13.2Pd6.6、Zr69.7Fe12.95Al12.95Pd4.4、Zr66.7Fe14.45Al14.45Pd4.4、Zr68.3Fe13.4Al13.4Pd4.9、Zr65.4Fe14.85Al14.85Pd4.9、Zr62.3Fe16.7Al16.7Pd4.3、Zr59.2Fe18.3Al18.3Pd4.2、Zr72Fe11.5Al11.5Pd、Zr73.4Fe10.9Al10.9Pd4.8、Zr75.2Fe10.2Al10.2Pd4.3、Zr77Fe9.5Al9.5Pd、Zr67.9Fe11.8Al11.8Pd8.5、Zr65Fe11.4Al11.4Pd12.2、Zr62.5Fe10.75Al10.75Pd16のいずれか、式Zr(Fe50Al5030Pd70−i(62≦i≦69.5)、特に、式Zr69.5Fe15Al15Pd0.5、Zr69Fe15Al15Pd0.5、Zr68Fe15Al15Pd、Zr67Fe15Al15Pd、Zr66Fe15Al15Pd、Zr65Fe15Al15Pd、Zr64Fe15Al15Pd、Zr63Fe15Al15Pd、Zr62Fe15Al15Pdのいずれか、又は、Zr71Fe12Al12Pd、Zr69Fe12.85Al12.85Pd5.3、Zr66.8Fe13.7Al13.7Pd5.8、Zr65Fe14.5Al14.5Pd、Zr61.9Fe16.2Al16.2Pd5.7、Zr50Fe12Al12Pd26、Zr53.2Fe12.6Al12.6Pd21.6、Zr57.6Fe13.95Al13.95Pd14.5、Zr60Fe14.3Al14.3Pd11.4のいずれかで表されることを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の合金。 The alloy has the following formula: Zr 67 Fe 13.2 Al 13.2 Pd 6.6 , Zr 69.7 Fe 12.95 Al 12.95 Pd 4.4 , Zr 66.7 Fe 14.45 Al 14. 45 Pd 4.4 , Zr 68.3 Fe 13.4 Al 13.4 Pd 4.9 , Zr 65.4 Fe 14.85 Al 14.85 Pd 4.9 , Zr 62.3 Fe 16.7 Al 16 .7 Pd 4.3 , Zr 59.2 Fe 18.3 Al 18.3 Pd 4.2 , Zr 72 Fe 11.5 Al 11.5 Pd 5 , Zr 73.4 Fe 10.9 Al 10.9 Pd 4.8 , Zr 75.2 Fe 10.2 Al 10.2 Pd 4.3 , Zr 77 Fe 9.5 Al 9.5 Pd 4 , Zr 67.9 Fe 11.8 Al 11.8 Pd 8.5 , Zr 65 Fe 11 4 Al 11.4 Pd 12.2, Zr 62.5 Fe 10.75 either Al 10.75 Pd 16, wherein Zr i (Fe 50 Al 50) 30 Pd 70-i (62 ≦ i ≦ 69.5 ), In particular the formula Zr 69.5 Fe 15 Al 15 Pd 0.5 , Zr 69 Fe 15 Al 15 Pd 0.5 , Zr 68 Fe 15 Al 15 Pd 2 , Zr 67 Fe 15 Al 15 Pd 3 , Zr 66 Fe 15 Al 15 Pd 4 , Zr 65 Fe 15 Al 15 Pd 5 , Zr 64 Fe 15 Al 15 Pd 6 , Zr 63 Fe 15 Al 15 Pd 7 , Zr 62 Fe 15 Al 15 Pd 8 , or Zr 71 Fe 12 Al 12 Pd 5, Zr 69 Fe 12.85 Al 12.85 Pd 5.3, Zr 66.8 Fe 13.7 Al 3.7 Pd 5.8, Zr 65 Fe 14.5 Al 14.5 Pd 6, Zr 61.9 Fe 16.2 Al 16.2 Pd 5.7, Zr 50 Fe 12 Al 12 Pd 26, Zr 53. 2 Fe 12.6 Al 12.6 Pd 21.6 , Zr 57.6 Fe 13.95 Al 13.95 Pd 14.5 , Zr 60 Fe 14.3 Al 14.3 Pd 11.4 The alloy according to any one of claims 1 to 15, characterized in that: 非晶質相及び結晶相を含むことを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載の合金。   The alloy according to claim 1, comprising an amorphous phase and a crystalline phase. 記非晶質相が、合金の融点を上回る温度から、非晶質相のガラス遷移温度を下回る温度まで、冷却速度1000K/秒以下で冷却して得られることを特徴とする、請求項1〜17のいずれかに記載の合金。 The amorphous phase is obtained by cooling at a cooling rate of 1000 K / sec or less from a temperature above the melting point of the alloy to a temperature below the glass transition temperature of the amorphous phase. 18. The alloy according to any one of 17.
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