JP3127310B2 - 非晶質合金の製造方法 - Google Patents
非晶質合金の製造方法Info
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Description
関する。
形状を持つ非晶質合金を製造する場合、その素材を、そ
れのガラス化温度Tgおよび結晶化温度Tx間の温度範
囲で過冷却液体状態に保持して、成形性および品質の向
上を狙う、といった方法が試みられている。
においては、素材が過冷却液体状態より所定の温度下で
比較的短時間のうちに結晶化するため、時間および温度
上の制約が多く、その結果、非晶質合金の生産性が悪
い、という問題がある。
採用することによって、素材を過冷却液体状態に保持す
るための時間および温度上の制約を大幅に緩和し、これ
により非晶質合金の生産性を向上させた前記製造方法を
提供することを目的とする。
の製造方法は、非晶質合金組成の素材において、結晶化
の原因となるクラスタが結晶化に必要な大きさに成長す
るのを阻止すべく、その非晶質合金組成の素材のガラス
化温度Tgおよび結晶化温度Tx間の温度範囲において
前記素材を流動状態に保持し、次いで前記素材をガラス
化温度Tg未満に冷却することを特徴とする。
非晶質合金組成の素材を製造する工程と、その素材を、
それのガラス化温度Tgおよび結晶化温度Tx間の温度
範囲で過冷却液体状態にすると共に流動状態に保持する
工程と、素材をガラス化温度Tg未満に冷却する工程と
が順次実施される。この場合、素材を流動状態に保持す
ると同時に素材を所定の形状に成形する、素材を流動状
態に保持した後素材を所定の形状に成形する等の工程を
加えてもよい。成形手段としては、鋳造、鍛造、プレス
等が採用される。
態の素材に振動を与える、素材を流動させながら鋳造す
る等の素材全体を流動状態にする方法の外に、素材の一
面側を全体的または部分的に膨脹させ、同時に他面側を
全体的または部分的に収縮させる等の変形を与えて素材
を局部的に流動状態にする方法も採用される。
態に保持すると、本来不安定な状態にある素材表面にお
いて、結晶化の原因となるクラスタが結晶化に必要な大
きさに成長するのを阻止することができ、これにより過
冷却液体状態にある素材を安定化させて、結晶化までの
時間を延長し、また結晶化を防止した非晶質素材の成形
時における温度範囲を広げることが可能となる。
有する母合金を高周波溶解法により溶製し、その母合金
を口径0.3mmの石英ノズルより9000rpmで回転す
る銅金型内へ噴出して、図1に示すように、外径約40
mm、内径約30mm、厚さ約5mmのリング材1を成形し
た。
本図において急峻なピークのない非晶質特有のハローパ
ターンが見られることから、リング材1は非晶質合金組
成を有することが判る。
り、本図より、リング材1のガラス化温度Tgは14
0.9℃、結晶化温度Txは201.0℃であり、また
温度(Tg+20)K以上で一定の比熱を保持すること
から、過冷却液体状態が安定であることが判る。なお、
Kは絶対温度を意味し、以下同じである。
び長さがそれぞれ約5mmのペレット状素材を製造した。
この素材は、当然に非晶質合金組成を有する。 (b) 非晶質合金の製造 図4に示すように、ヒータ2により温度制御された銅金
型3内に、素材4を入れた銅ケース5を設置し、素材4
および銅ケース5の加熱温度を、ガラス化温度Tgおよ
び結晶化温度Tx間の温度範囲に一定に保って、その素
材4を過冷却液体状態にした。そして、水冷ジャケット
7を備えた超音波振動子6を作動させて素材4に振動を
与え、これにより素材4を流動状態に保持した。所定時
間経過後、超音波振動子6を下降させて銅ケース5を銅
金型3外に出し、素材4をガラス化温度Tg未満に冷却
して合金を得た。
時間を変えて繰返し行うことにより加熱温度と結晶化ま
での時間との関係を求めたところ、図5の結果が得られ
た。この場合、結晶化の判断はX線回折法により行われ
た。
に、また線a2 は振動を与えなかった場合にそれぞれ該
当する。
ように、振動を与えた場合には、結晶化までの時間が振
動を与えなかった場合よりも延長されていることが判
る。例えば、加熱温度を160℃に設定した場合には、
本発明によれば、非晶質合金製造に当っての許容時間が
約100分間となり、振動を与えなかった場合に比べて
約2倍に延長されるものである。
様のペレット状素材を用いる。
リンダ孔9内に装入し、その銅金型4に内蔵されたヒー
タ(図示せず)によって銅金型8および素材4の加熱温
度を、ガラス化温度Tgおよび結晶化温度Tx間の温度
範囲にある170℃(一定)に保って、その素材4を過
冷却液体状態にした。そして、シリンダ孔9に摺動自在
に嵌合されたプランジャ10を1.0mm/min の一定速
度で下降させて素材4を直径5mmのスプル11より、直
径200mm、深さ2mmの円盤状キャビティ12の中心部
に極く緩慢に押出した。素材4はキャビティ12内を中
心部より外周部に向って展延し、これにより素材4は流
動状態に保持される。
却手段(図示せず)を作動させて素材4をガラス化温度
Tg未満に冷却し、図7に示す円盤状合金13を得た。
返し行うことにより、その流動状態保持時間と結晶化の
有無との関係を調べたところ、表1の結果が得られた。
この場合、図7に示すように、テストピース14は円盤
状合金13の外周部から切出され、したがって最も長く
流動状態に保持された部分を検査対象とした。また、結
晶化の有無は、X線回折法および示差熱量分析法により
判断された。
ビティに、前記と同一の素材を入れて、銅金型および素
材を加熱温度170℃に保った場合に該当し、この場合
には素材は全く流動しない。
ことを、また「×」は結晶化していることをそれぞれ示
す。
に保持すると、結晶化までの時間が流動状態に保持しな
かった場合に比べて、略2倍に延長されることが判る。
設定して得られた非晶質合金のX線回折図であり、急峻
なピークの無い非晶質特有のハローパターンが見られ
る。
のX線回折図であり、結晶化に伴い急峻なピークが現わ
れることが判る。
材4を用い、流動状態保持時間を50分(一定)に設定
し、また加熱温度を変化させて、加熱温度と結晶化の有
無との関係を調べたところ、表2の結果が得られた。こ
の場合、テストピースの切出し方、結晶化の有無の判断
法、「○」、「×」については前記と同じである。また
比較例の場合には素材は全く流動しない。
に保持すると、結晶化するまでの温度範囲を比較例に比
べて、略10℃広げることができる。
造、プレス等における成形性について考察する。
おいて可塑化するため、その成形可能温度範囲の最大温
度幅は、図3に示すように(Tx−Tg)Kとなる。
25Y10)をガラス化温度Tg以上の温度に加熱したとき
の、素材の温度と粘度との関係を示す。本図より、素材
の温度が(Tg+20)K以上になると、粘度が最も低
くなることが明らかであり、この温度(Tg+20)K
と粘度との関係は非晶質合金特有のものである。これ
は、図10の線b2 で示したAl85Ni5 Y8 Co2 の
組成を有する非晶質合金素材の温度と粘度との関係から
も裏付けられる。
適温度幅TKは、(Tx−Tg)K−20Kとなる。
過冷却液体状態を安定化させるためには、素材が温度
(Tg+20)K以上において、図3に示すように一定
の比熱を保持することが必要であり、数多の実験の結
果、素材における前記一定比熱保持状態を含む最適温度
幅TKは10K以上であることが確認されている。
成の素材として、(Tx−Tg)K−20K=TK(た
だし、Tx:素材の結晶化温度、Tg:素材のガラス化
温度)としたとき、TK≧10Kの温度特性を有するも
のを用いるものである。
と成形性との関係を示す。成形装置としては、図6の銅
金型8が用いられた。
おいて要求される条件を有するものであり、素材
(5),(6)は成形時の圧力を20kgf/cm2 に上げ
ても素材の粘度が高く、成形を行うことができなかっ
た。
(5)の示差熱量分析図であり、この素材(5)のガラ
ス化温度Tgは268.7℃、結晶化温度Txは29
5.8℃である。本図より、最適温度幅TKの狭いこと
が判る。
度および成形時の圧力が低くてよく、しかも非晶質であ
ることから固化時の熱収縮が非常に小さくなり、これに
より寸法精度の高い非晶質合金を容易に製造することが
できる。
段を採用することにより、時間および温度上の制約を大
幅に緩和して非晶質合金の生産性を向上させることが可
能な製造方法を提供することができる。
る。
ラフである。
フである。
Claims (2)
- 【請求項1】 非晶質合金組成の素材において、結晶化
の原因となるクラスタが結晶化に必要な大きさに成長す
るのを阻止すべく、その非晶質合金組成の素材のガラス
化温度Tgおよび結晶化温度Tx間の温度範囲において
前記素材を流動状態に保持し、次いで前記素材をガラス
化温度Tg未満に冷却することを特徴とする非晶質合金
の製造方法。 - 【請求項2】 前記非晶質合金組成の素材として、(T
x−Tg)K−20K=TK(ただし、Tx:素材の結
晶化温度、Tg:素材のガラス化温度、T:絶対温度)
としたとき、TK≧10Kの温度特性を有するものを用
いる、請求項1記載の非晶質合金の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP03130053A JP3127310B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 非晶質合金の製造方法 |
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JP03130053A JP3127310B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 非晶質合金の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04354837A JPH04354837A (ja) | 1992-12-09 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP03130053A Expired - Fee Related JP3127310B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 非晶質合金の製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101217127B1 (ko) * | 2011-03-30 | 2012-12-31 | 덕성여자대학교 산학협력단 | 멀티탭 |
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---|---|---|---|---|
US20070107467A1 (en) * | 2003-09-25 | 2007-05-17 | National Inst Of Industrial Science And Tech. | Metal glass body, process for producing the same and apparatus therefor |
CN108085632B (zh) * | 2017-12-11 | 2019-07-23 | 华中科技大学 | 一种基于超声振动的塑性成形及增韧工艺方法及其装置 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP03130053A patent/JP3127310B2/ja not_active Expired - Fee Related
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