JP3000373B2 - アルミニウム基非晶質合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明はアルミニウム基非晶質合金、特に、高比強度
を有するアルミニウム基非晶質合金に関する。

（２） 従来の技術 従来、アルミニウム基非晶質合金としては、Ａ−Ni
−Si系合金、Ａ−希土類元素系合金、Ａ−遷移金属
−希土類元素系合金等が知られている（例えば、特開昭
64−47831号公報参照）。

（３） 発明が解決しようとする課題 しかしながら前記Ａ−Ni−Si系合金は靭性が乏し
く、一方、前記Ａ−希土類元素系合金およびＡ−遷
移金属−希土類元素系合金は比重3.2〜3.7であって、そ
れらの比重が大きく、また希土類元素が高価であること
から合金の製造コストが高くなる、という問題がある。

本発明は前記に鑑み、靭性を有し、また比重が小さ
く、その上製造コストを低減し得る前記アルミニウム基
非晶質合金を提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 本発明に係るアルミニウム基非晶質合金は、70原子％
以上、87原子％以下のＡと、４原子％以上、20原子％
以下のCaと、４原子％以上、15原子以下のNiおよびCuか
ら選択される少なくとも一種とを含有し、非晶質成分の
体積分率（Vf）が50％以上であることを特徴とする。

（２） 作用 前記のように構成すると、Ａを主成分とし、靭性を
有すると共に、Caに起因して比重の小さな高比強度アル
ミニウム基非晶質合金が提供される。この場合、アルミ
ニウム基非晶質合金の比重は2.4〜2.8である。また希土
類元素を必須化学成分としないので、合金の製造コスト
が低減される。

なお、各化学成分の含有量が前記範囲を逸脱すると、
非晶質化しにくゝなり、工業的な急冷凝固法では、非晶
質成分の体積分率が50％以上であるアルミニウム基非晶
質合金を得ることができない。NiとCuを併用する場合
は、それらの含有量の和が、原子％にて４≦Ni＋Cu≦15
の条件を満たせばよい。

（３） 実施例 第１図は、Ａ−Ca−Ni（またはCu）系アルミニウム
基非晶質合金における各化学成分の組成関係図である。
各点x₁→x₂→x₃→x₄→x₅→x₆→x₇→x₁を結んで形成され
る図形の範囲が、本発明に係るアルミニウム基非晶質合
金に該当し、各化学成分の含有量は、原子％にて70≦Ａ
≦87、４≦Ca≦20、４≦Ni（またはCu）≦15である。
このように各化学成分の含有量を特定することによっ
て、靭性を有し、またCaに起因して2.4〜2.8といった小
さな比重を有する高比強度アルミニウム基非晶質合金を
得ることができる。

各点x₁→x₈→x₄→x₅→x₆→x₇→x₁を結んで形成される
図形の範囲は、非晶質成分の体積分率（Vf）が高く、Ｘ
線回折図において明瞭なピークが現われない範囲であ
る。一方、各点x₈→x₂→x₃→x₄→x₈を結んで形成される
図形の範囲は、非晶質成分と結晶質成分とが混在する範
囲であるが、この範囲における非晶質成分の体積分率
（Vf）は50％以上である。

表Ｉは、本発明に係るリボン状Ａ−Ca−Ni系アルミ
ニウム基非晶質合金（１）〜（10）と比較例合金（１）
〜（４）の組織および各種物性を示す。

各合金の製造法は次の通りである。

先ず、Ａ₆₇Ca₃₃合金（数値は原子％）と、純Ａ
と、純Niとを秤量し、その秤量物を窒化ボロン製るつぼ
に装入してアルゴンガス加圧下で高周波溶解を行うこと
により各合金のインゴットを製造し、次いでインゴット
を粉砕して各合金の粉末を調製する。前記のようにアル
ゴンガス加圧下で溶解を行う理由は、Caが蒸発するのを
防止することにある。

その後、単ロール式急冷凝固法を適用すべく、各合金
の粉末を石英るつぼに装入して高周波溶解を行うことに
より溶解合金を得、その溶融合金を、アルゴンガス圧に
より石英るつぼに存する直径1mmの噴出口から2000rpmの
回転速度で回転する直径250mmの銅製冷却ロール上に噴
出させるものである。

表中、ａは非晶質組織を、またｃは結晶質組織をそれ
ぞれ示す。Hvはマイクロビッカース硬さ（25g）であ
る。

表Ｉから、本発明に係るＡ−Ca−Ni系アルミニウム
基非晶質合金（１）〜（10）は、非晶質および結晶質混
在組織か、または非晶質組織であり、また靭性を有し、
その上硬さも比較的高いことが判る。

一般に、非晶質合金を製造する場合、冷却速度を向上
させるため、るつぼの噴出口の直径を0.5mm程度に設定
すると共に冷却ロールの回転速度を4000rpm程度に設定
しているが、本発明においては、前記のように各化学成
分およびその含有量を特定することによって非晶質形成
能を高めることができるので、前記噴出口の直径を0.8
〜1mmと大きく設定すると共に冷却ロールの回転速度を2
000rpmに下げて、冷却速度を遅くしても、非晶質合金を
得ることができる。

第２図は本発明に係るアルミニウム基非晶質合金
（１）のＸ線回折図であり、ピークp₁〜p₄は結晶質相が
現れていることを示す。第３図は前記合金（１）の示差
熱量分析図であり、結晶化温度Txは196.5℃である。

第４図は本発明に係るアルミニウム基非晶質合金
（３）のＸ線回折図であり、２本の鎖線l₁,l₂で象った
ように、一方の裾部が互に重なり合ったなだらかな山形
をなす２つのハローパターンが見られる。これは、二種
の非晶質相が混在することを意味するので、合金（３）
において、一方の非晶質相のみを結晶化させ、これによ
り靭性を保持させたまゝ硬さを向上させることが可能で
ある。

第５図は本発明に係るアルミニウム基非晶質合金
（４）のＸ線回折図であり、第４図と同様に２つのハロ
ーパターンが見られる。第６図は前記合金（４）の示差
熱量分析図であり、結晶化温度Txは216.1℃である。

表IIは、本発明に係るリボン状Ａ−Ca−Cu系アルミ
ニウム基非晶質合金（１）〜（10）と比較例合金（１）
〜（４）の組織および各種物性を示す。

各合金は前記Ａ−Ca−Ni系アルミニウム基非晶質合
金と同一方法で、且つ同一条件で製造された。表II中、
a,c,Hvは前記表Ｉと同義である。

表IIから、本発明に係るＡ−Ca−Cu系アルミニウム
基非晶質合金（１）〜（10）は、非晶質および結晶質混
在組織か、または非晶質組織であり、また靭性を有し、
その上硬さも比較的高いことが判る。

本発明において、NiおよびCuを併用したアルミニウム
基非晶質合金としては表IIIに示すものを挙げることが
できる。

各合金（１），（２）は前記Ａ−Ca−Ni系アルミニ
ウム基非晶質合金と同一方法で、且つ同一条件で製造さ
れた。表III中、a,Hvは前記表Ｉと同義である。

本発明に係るアルミニウム基非晶質合金を用いて所定
の部材を製造する場合は、次のような手法が採用され
る。

即ち、アトマイズ法の適用下、直径44μｍ以下、好ま
しくは22μｍ以下のアルミニウム基非晶質合金粉末を製
造する工程、前記粉末を用いて圧粉体を成形する工程、
圧粉体を金属製罐体に装填して脱ガス処理を行う工程お
よび罐体と共に圧粉体を熱間押出し加工機に装入し、加
工温度を結晶化温度Tx±100℃に設定して押出し加工を
行う工程が順次実施される。

塑性加工としては、前記熱間押出し加工の外に、熱間
鍛造加工、圧延、プレス等も適用可能である。

その他、リボン状アルミニウム基非晶質合金にダイヤ
モンドダイスを用いて線引きを施し、これにより線材を
得ることもできる。

C.発明の効果 本発明によれば、各化学成分の含有量を前記のように
特定することによって、靭性を有すると共に比重が小さ
く、しかも製造コストの安価な高比強度アルミニウム基
非晶質合金を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウム基非晶質合金における各化学成分
の組成関係図、第２図はアルミニウム基非晶質合金にお
ける第１例のＸ線回折図、第３図は前記第１例の示差熱
量分析図、第４図はアルミニウム基非晶質合金における
第２例のＸ線回折図、第５図はアルミニウム基非晶質合
金における第３例のＸ線回折図、第６図は前記第３例の
示差熱量分析図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】70原子％以上、87原子％以下のＡと、４
   原子％以上、20原子％以下のCaと、４原子％以上、15原
   子以下のNiおよびCuから選択される少なくとも一種とを
   含有し、非晶質成分の体積分率（Vf）が50％以上である
   ことを特徴とするアルミニウム基非晶質合金。