JP3933713B2 - Ti基非晶質合金 - Google Patents
Ti基非晶質合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3933713B2 JP3933713B2 JP54808199A JP54808199A JP3933713B2 JP 3933713 B2 JP3933713 B2 JP 3933713B2 JP 54808199 A JP54808199 A JP 54808199A JP 54808199 A JP54808199 A JP 54808199A JP 3933713 B2 JP3933713 B2 JP 3933713B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous
- alloy
- amorphous alloy
- based amorphous
- supercooled liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/10—Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
【0001】
本発明は、広い過冷却液体領域と優れた引張強さを有するTi基非晶質合金に関するものである。
【背景技術】
【0002】
溶融状態の合金を急冷することにより薄帯状、フィラメント状、粉粒体状等、種々の形状を有する非晶質金属材料が得られることはよく知られている。非晶質合金薄帯は、大きな冷却速度の得られる片ロール法、双ロール法、回転液中紡糸法等の方法によって容易に製造できるので、これまでにも、Fe系、Ni系、Co系、Pd系、Cu系、Zr系あるいはTi系合金について数多くの非晶質合金が得られており、高耐食性、高強度等の非晶質合金特有の性質が明らかにされている。なかでも、Ti系非晶質合金は、他の非晶質合金に比べ格段に優れた耐食性を有し、人体への為害性も少ないため新しいタイプの非晶質合金として構造材料、医用材料、化学材料等の分野への応用が期待されている。しかし、前記した製造方法によって得られる非晶質合金は、薄帯や細線に限られており、それらを用いて最終製品形状へ加工することも困難なことから、工業的にみてその用途がかなり限定されていた。
【0003】
一方、非晶質合金を加熱すると、特定の合金系では結晶化する前に過冷却液体状態に遷移し、急激な粘性低下を示すことが知られている。例えば、Zr−Al−Ni−Cu非晶質合金では、毎分40℃の加熱速度で、結晶化までに120℃程度の間、過冷却液体領域として存在できることが報告されている(Mater.Trans.JIM,Vol.32(1991)1005項参照)。このような過冷却液体状態では、合金の粘性が低下しているために閉塞鍛造等の方法により任意形状の非晶質合金成形体を作製することが可能であり、非晶質合金からなる歯車なども作製されている(日刊工業新聞1992年11月12日参照)。
【0004】
したがって、広い過冷却液体領域を有する非晶質合金は、優れた加工性を備えていると言える。このような過冷却液体領域を有する非晶質合金の中でも、Ti−Ni−Cu合金は、50℃以上の過冷却液体領域の温度幅を有し、耐食性に優れるなど実用性の高い非晶質合金とされていた(第110回日本金属学会講演概要(1992)273項参照)。また、これらの非晶質合金の加工性と機械的性質の改善が行なわれ、50℃以上の過冷却液体領域と1000MPaを超える強度を兼ね備えたTi−Ni−Cu−(Fe,Co、Zr、Hf)系非晶質合金が開発され、公知となっている(特開平6−264199号公報および特開平6−264200号公報)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述したTi−Ni−Cu系、Ti−Ni−Cu−(Fe、Co、Zr、Hf)系非晶質合金は、30℃以上の過冷却液体領域と1000MPaを超える強度を兼ね備えてはいるものの、非晶質形成能が小さいために得られる非晶質合金形状が薄帯状、フィラメント状、粉粒体状に限られており、一般的工業材料へ応用できる寸法を有しているとは言えなかった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そこで、本発明者らは、上述の課題を解決するために、過冷却液体領域の温度幅を損なわず、実用に耐え得る強度と工業材料への応用が可能になる寸法が実現できる非晶質形成能を兼ね備えたTi系非晶質合金材料を提供することを目的として鋭意研究した結果、特定の組成を有するTi−TM系[TM:Ni、または、NiおよびCu]に特定量のZr、およびSi、SnおよびSbよりなる群から選択される1種または2種以上の元素を添加した合金を溶融し、液体状態から急冷固化させることにより、実用に耐え得る強度と大きな非晶質形成能を兼ね備えたTi系非晶質合金が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明は、式:Ti100-a-b-cZraTMbMc[式中、TMは、Ni、または、NiおよびCu、Mは、Si、SnおよびSbよりなる群から選択される1種または2種以上の元素であり、a、bおよびcは、それぞれ原子%を表し、0<a≦20、30≦b≦70、0<c≦10、30≦a+b+c≦70を満足する]で示される組成を有する非晶質合金を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下に本発明の好ましい実施態様を説明する。
本発明のTi系非晶質合金において、TMは、Ni、または、NiおよびCuであり、この元素群の含有量は、30原子%以上70原子%以下で、好ましくは35原子%以上65原子%以下である。この元素群の含有量が30原子%未満および70原子%超では、冷却速度の大きな片ロール法によっても非晶質相は形成しない。またこの元素群の含有量が35原子%未満75原子%超では、過冷却液体領域を示さないため、加工性が劣化する。Mは、Si、SnおよびSbより選択される1種または2種以上の元素群であり、この元素群の含有量が0原子%では、冷却速度の大きな片ロール法によって非晶質相は形成するものの、非晶質形成能は改善されず、金型鋳造等の他の方法で非晶質合金塊は得られない。また、10原子%超では過冷却液体領域を示さなくなる。Zrは必ずしも必須の元素ではないが、本発明合金は、Zrを添加することにより非晶質形成能を向上させることができる。
【0009】
本明細書中の「過冷却液体領域」とは、毎分40℃の加熱速度で示差走査熱量分析を行うことにより得られるガラス遷移温度と結晶化温度の差で定義されるもので、「換算ガラス化温度」は、上述の熱量分析で得られたガラス遷移温度を合金の融点で除した数値で定義されるものである。「過冷却液体領域」は、加工性を示す数値、「換算ガラス化温度」は、非晶質化し易さを表す数値である。本発明の合金は、30℃以上の過冷却液体領域と0.55以上の換算ガラス化温度を有する。
【0010】
本発明のTi系非晶質合金は、溶融状態から片ロール法、双ロール法、回転液中紡糸法、アトマイズ法等の種々の方法で冷却固化させ、薄帯状、フィラメント状、粉粒体状の非晶質固体を得ることができる。しかしながら、他の非晶質合金に比べ非晶質形成能に劣るため上記形態の非晶質固体は得られるものの非晶質合金塊は作製できなかった。本発明の合金は、従来のTi系非晶質合金から格段の非晶質形成能の改善がなされているため、好ましくは溶融合金を金型に充填することにより断面形状が円の場合、直径0.8mm即ち断面積が0.5mm2の円柱状の非晶質合金塊を得ることができる。さらに、金型形状を変えることにより任意の形状の断面積0.5mm2以上の非晶質合金塊を得ることもできる。
【0011】
例えば、代表的な金型鋳造法においては、合金を石英管中でアルゴン雰囲気中で溶融した後、溶融合金を噴出圧0.5〜2.0kg/cm2で銅製の金型内に充填凝固させることにより非晶質合金塊を得ることができる。
【0012】
また、Ti基非晶質合金を溶融状態にし、アトマイズすることにより粒径75μm以下で非晶質単相の粉末を得ることができる。このTi基非晶質合金粉末をガラス遷移温度(Tg)より20〜30K高い温度で押し出し成形することによりTi基非晶質合金塊を得ることができる。これより押し出し温度が高いと押し出しは困難となる。
【実施例】
【0013】
(実施例1〜11、比較例1〜4)
以下、本発明の実施例について説明する。
表1に示す合金組成からなる材料(実施例1−11、比較例1〜5)を、片ロール法および金型鋳造法により薄帯状および直径1mmの合金塊試料を作製した。薄帯状試料のガラス遷移温度(Tg)、結晶化開始温度(Tx)、融点(Tm)を示差走査熱量分析により測定した。これらの値より過冷却液体領域(Tx−Tg)および換算ガラス化温度(Tg/Tm)を算出した。また、金型鋳造法により作製した直径1mmの合金塊の非晶質化の確認をX線回折法および試料断面の光学顕微鏡観察により行った。また、試料中に含まれる非晶質相の体積分率(Vf−amo)は、示差走査熱量分析を用いて結晶化の際の発熱量を完全非晶質化した片ロール箔帯との比較により評価した。さらに、引張試験片を機械加工により作製し、引張試験により破断強度(σf)を評価した。
【0014】
【表1】
【0015】
表1より明らかなように、実施例1〜11の非晶質合金は、30℃以上の過冷却液体領域と0.55以上の換算ガラス化温度を示すとともに、直径1mmの非晶質合金塊においても1800MPaを超える強度を示す。
【0016】
これらに対し、比較例1の合金は、M群の元素を含有しないため、非晶質の体積分率が90%に満たないばかりか1630MPaの強度でしかない。比較例2および3の合金では、M群の元素が10原子%を超えるため、過冷却液体領域が30℃に満たないばかりか、単ロール法での薄帯状においても非晶質相の体積分率が65%程度しか得られない。比較例4の合金はM群およびTM群の元素の合計含有量が70原子%を超えるため、直径1mmの合金塊に含まれる非晶質相の体積分率が60%に満たないばかりか、合金塊が脆く、引張試験ができないため、実用に耐え得る機械的性質を有していない。
【0017】
(実施例12)
Ti基非晶質合金を1600Kの溶融状態にし、ガス圧9.8MPaのHeガスにてアトマイズすることにより粒径75μm以下で非晶質単相の粉末を得た。この粉末の合金組成は、Ti45Zr5Cu25Ni20Sn5(実施例2に同じ)であった。この粉末を、外径23mm、内径20mmの銅製缶に封入し、真空脱ガスを行った後、押し出し温度:Tg(=705K)+20K=725K、押し出し速度:0.5mm/sで、表2に示す各押し出し比で押し出し成形を行った。結果を表2に示す。なお、押し出し比1は20mmφの圧粉体を1GPaでホットプレスしたものである。この結果から分かるように、押し出し比4、5が好ましい。
【0018】
【表2】
【0019】
(実施例13)
押し出し温度:Tg(=705K)+30K=735Kとした以外は、実施例12と同じ条件で押し出し成形を行った。結果を表3に示す。この結果から分かるように、押し出し比4が好ましい。
【0020】
【表3】
【0021】
(比較例5)
押し出し温度:Tg(=705K)+40K=745Kとした以外は、実施例12、13と同じ条件で押し出し成形を行った。この場合は、押し出しは不可能であった。
【産業上の利用可能性】
【0022】
本発明のTi系非晶質合金は、30℃以上の過冷却液体領域と0.55以上の換算ガラス化温度を示すとともに、直径1mmの非晶質合金塊においても1800MPaを超える強度を示す。これらのことからガラス形成能、加工性、機械的強度に優れたTi系非晶質合金として各種用途に利用することができる。
Claims (4)
- 式:Ti100-a-b-cZraTMbMc[式中、TMは、Ni、または、NiおよびCu、Mは、Si、SnおよびSbよりなる群から選択される1種または2種以上の元素であり、a、bおよびcは、それぞれ原子%を表し、0<a≦20、30≦b≦70、0<c≦10、30≦a+b+c≦70を満足する]で示される組成を有し、非晶質相を体積分率で90%以上含むTi基非晶質合金。
- 30℃以上の過冷却液体領域[結晶化開始温度とガラス遷移温度の差で示される]と0.55以上の換算ガラス化温度[ガラス遷移温度/融点]を示す請求の範囲第1項記載のTi基非晶質合金。
- 0.5mm2以上の断面積と1800MPa以上の引張強さを有する請求の範囲第1項または第2項記載のTi基非晶質合金塊。
- 合金粉末を押し出し成形することによって製造された請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載のTi基非晶質合金。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9829698 | 1998-03-25 | ||
PCT/JP1999/001469 WO1999049095A1 (fr) | 1998-03-25 | 1999-03-24 | Alliage amorphe a base de titane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3933713B2 true JP3933713B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=14215968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54808199A Expired - Fee Related JP3933713B2 (ja) | 1998-03-25 | 1999-03-24 | Ti基非晶質合金 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3933713B2 (ja) |
WO (1) | WO1999049095A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4557368B2 (ja) * | 2000-05-09 | 2010-10-06 | 株式会社東芝 | バルク状非晶質合金およびこれを用いた高強度部材 |
JP4515596B2 (ja) * | 2000-05-09 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | バルク状非晶質合金、バルク状非晶質合金の製造方法、および高強度部材 |
DE10224722C1 (de) * | 2002-05-30 | 2003-08-14 | Leibniz Inst Fuer Festkoerper | Hochfeste, plastisch verformbare Formkörper aus Titanlegierungen |
CN101817087A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-09-01 | 河北科技大学 | 一种钛铁基非晶合金粉末的制备方法 |
CN101892444B (zh) * | 2010-07-09 | 2012-05-30 | 燕山大学 | 一种Ti50-Fe25-Ni25三元非晶合金的制备方法 |
CN101914698B (zh) * | 2010-07-09 | 2012-05-30 | 燕山大学 | 一种Ti基Ti50-Fe22-Ni22-Sn6非晶合金的制备方法 |
CN108251766A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-06 | 东莞市坚野材料科技有限公司 | 一种非晶合金支架及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03219035A (ja) * | 1989-10-13 | 1991-09-26 | Honda Motor Co Ltd | 高強度構造部材用チタン基合金、高強度構造部材用チタン基合金の製造方法およびチタン基合金製高強度構造部材の製造方法 |
JP2997381B2 (ja) * | 1993-08-12 | 2000-01-11 | 健 増本 | Ti−Cu系非晶質合金 |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP54808199A patent/JP3933713B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-24 WO PCT/JP1999/001469 patent/WO1999049095A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999049095A1 (fr) | 1999-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3852809B2 (ja) | 高強度・高靭性Zr系非晶質合金 | |
JP3963802B2 (ja) | Cu基非晶質合金 | |
KR100784914B1 (ko) | 다단계 변형이 가능한 이상분리 비정질 합금 | |
JP4011316B2 (ja) | Cu基非晶質合金 | |
JP2005504882A (ja) | バルク凝固非晶質合金組成物を改良する方法及びそれから作られた鋳造品 | |
JP3860445B2 (ja) | Cu−Be基非晶質合金 | |
WO2010093985A1 (en) | Amorphous platinum-rich alloys | |
JP4633580B2 (ja) | Cu−(Hf、Zr)−Ag金属ガラス合金。 | |
JP3933713B2 (ja) | Ti基非晶質合金 | |
JP2020531683A (ja) | バルク金属ガラスの製造のための銅に基づく合金 | |
JP4202002B2 (ja) | 高降伏応力Zr系非晶質合金 | |
JP3622989B2 (ja) | マグネシウム合金からなる成形部材及びその製造方法 | |
JP3761737B2 (ja) | 高比強度Ti系非晶質合金 | |
JP3737056B2 (ja) | 高強度Zr基金属ガラス | |
JP3880245B2 (ja) | 高強度・高耐蝕性Ni基非晶質合金 | |
JP4742268B2 (ja) | 加工性に優れる高強度Co系金属ガラス合金 | |
JP4086195B2 (ja) | 機械的性質と塑性加工性に優れたNi基金属ガラス合金 | |
JP3647281B2 (ja) | 広い過冷却液体領域を有するNi基非晶質合金 | |
JP5321999B2 (ja) | Ni基金属ガラス合金 | |
JP3710698B2 (ja) | Ni−Ti−Zr系Ni基非晶質合金 | |
JP3738076B2 (ja) | 塑性加工性に優れ、大型部材に適用可能な貴金属基非 晶質合金及びその加工方法 | |
KR100360530B1 (ko) | 니켈기 비정질 합금조성물 | |
KR100533334B1 (ko) | 니켈기 비정질 합금조성물 | |
CN102094157A (zh) | 一种钽基大块非晶合金及其制备方法 | |
KR100498569B1 (ko) | 니켈기 비정질 합금조성물 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061128 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070314 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |