JP6301681B2 - マンガンを含有するバルクニッケル−リン−ホウ素ガラス - Google Patents
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Description
本出願は、本明細書に引用により全体が組み込まれる2013年2月26日出願の「クロム及びマグネシウムを含有するバルクニッケル−リン−ホウ素ガラス」という名称の米国特許仮出願第61/769,707号の利益を主張するものである。
Ni(100-a-b-c)MnaXbPc-dBd (1)
ここで、
aは、0.5と10の間であり、
bは、15までであり、
cは、14と24の間であり、
dは、1と8の間であり、
ここで、Xは、Cr及び/又はMoとすることができる。
Ni(100-a-b1-b2-c-d)MnaCrb1Mob2PcBd (2)
ここで、
aは、1と5の間であり、
b1は、4と11の間であり、
b2は、3までであり、
cは、15と19の間であり、
dは、1と5の間である。
与える開示及び図面に従って任意的にCr及びMoを含有するNi−Mn−P−B合金は、金属ガラスを形成することができる。一部の態様において、この合金は、Ni−Cr−Nb−P−B、Ni−Cr−Ta−P−B、及びNi−Mo−Nb−P−B合金に同等のガラス形成能力を有する。具体的には、1つの態様において、本発明の開示は、以下の化学式(下付き文字は原子パーセントを示す)で表される合金及び/又は金属ガラスに関する。
Ni(100-a-b-c)MnaXbPc-dBd (1)
ここで、
aは、0.5と10の間であり、
bは、15までであり、
cは、14と24の間であり、
dは、1と8の間であり、
Xは、Cr及び/又はMoとすることができる。
Ni(100-a-b1-b2-c-d)MnaCrb1Mob2PcBd (2)
ここで、
aは、1と5の間であり、
b1は、4と11の間であり、
b2は、3までであり、
cは、15と19の間であり、
dは、1と5の間である。
金属ガラスの生成方法は、不活性雰囲気下の石英管内で適切な量の元素成分を誘導溶融することを伴う。構成元素の純度レベルは、Ni:99.995%、Cr:99.996%、Mo99.95%、Mn99.9998%、Si:99.9999%、P:99.9999%、及びB:99.5%であった。合金インゴットから金属ガラスロッドを生成する方法は、高純度アルゴン下で1100℃又はそれよりも高い及び特に1200℃〜1400℃で炉内の0.5mmの厚い壁の石英管内でインゴットを再溶融する段階と、室温水槽内で急速に冷却する段階とを伴う。一般的に、(1)0.5mmの厚い壁の石英管内で合金インゴットを再溶融し、不活性雰囲気下で約1100℃又はそれよりも高い及び特に1200℃〜1400℃の温度で溶融物を保持し、水槽内で急速に冷却し、(2)合金インゴットを再溶融し、不活性雰囲気下で約1100℃又はそれよりも高い及び特に1200℃〜1400℃の温度で溶融物を保持し、特に銅、真鍮又は鋼鉄製の金型内に溶融合金を投入又は注入することにより、本発明の開示の合金からの非晶質物品を生成することができる。任意的に、非晶質物品を生成する前に、不活性雰囲気下の石英管内でインゴットを再溶融し、合金溶融物を溶融還元剤に接触させ、1100℃又はそれよりも高い温度で約1000秒の時間にわたって2つの溶融物を溶融させて相互作用させ、その後水焼き入れすることにより、合金インゴットを還元剤で融剤処理することができる。
サンプル金属ガラスの切り欠き靱性を3mm直径のロッドに対して行った。このロッドは、根元半径が0.10〜0.13μmの線鋸を使用してロッド径の約半分の深さまで切り欠きをつけたものであった。この切り欠いた試料をスパン距離が12.7mmの3点曲げ治具上に載せ、切り欠いた側を下向きにして注意深く位置合わせした。ネジ式の試験フレームを使用して、0.001mm/sの一定のクロスヘッド速度で単調に増大する負荷を加えることにより、臨界破砕負荷を測定した。少なくとも3回の試験を行い、試験間の分散が、切り欠き靱性プロットに含まれている。本明細書に使用する幾何学的構成の応力拡大係数は、Murakimiによる解析法(Y.Murakami著「応力拡大係数ハンドブック」、第2巻、Oxford:Pergamon Press、p.666(1987年))を使用して評価したものである。
ネジ式の試験フレームを使用して0.001mm/sの一定のクロスヘッド速度で単調に増加する負荷を加えることにより、サンプル金属ガラスの圧縮試験を直径が3mmかつ長さが約6mmの円筒形試料に対して行った。線形可変差動変圧器を使用して歪みを測定した。0.2%の耐力基準を使用して圧縮降伏強度を推定した。
サンプル金属ガラスの耐食性を塩酸(HCl)浸漬試験によって評価した。初期直径が2.97mmかつ長さが14.77mmの金属ガラスサンプルのロッドを室温で6MのHClの浴槽内に浸漬した。この金属ガラスロッドの密度は、アルキメデス法を使用して7.751g/ccであると測定された。質量変化を±0.01mgの精度で測定することにより、浸漬中の様々な段階における腐食深度を推定した。線形の動力学を仮定して腐食速度を推定した。
at.% 原子%
Claims (7)
- 以下の化学式(下付き文字は原子パーセントを示す):
Ni (100-a-b-c) Mn a X b P c-d B d (1)
によって表される合金であって、
aが、0.5と10の間であり、
bが、15までであり、
cが、14と24の間であり、
dが、1と8の間であり、
Xは、Cr及び/又はMoであり、
前記合金は、少なくとも1mmの直径を有する金属ガラスロッドを形成することができる、合金。 - 以下の化学式(下付き文字は原子パーセントを示す):
Ni (100-a-b1-b2-c-d) Mn a Cr b1 Mo b2 P c B d (2)
によって表される合金であって、
aが、1と5の間であり、
b1が、4と11の間であり、
b2が、3までであり、
cが、15と19の間であり、かつ
dが、1と5の間であり、
前記合金は、少なくとも1mmの直径を有する金属ガラスロッドを形成することができる、合金。 - Ni78.5Mn2P16.5B3, Ni78Mn2.5P16.5B3, Ni77Mn3.5P16.5B3, Ni75.5Mn5P16.5B3, Ni74.5Mn6P16.5B3, Ni74Mn6.5P16.5B3, Ni73.5Mn7P16.5B3, Ni73Mn7.5P16.5B3, Ni72.5Mn8P16.5B3, Ni71.5Mn9P16.5B3, Ni73.5Mn7P18B1.5, Ni73.5Mn7P17.5B2, Ni73.5Mn7P17B2.5, Ni73.5Mn7P16B3.5, Ni73.5Mn7P15.5B4, Ni73.5Mn7P15B4.5, Ni73.5Mn7P14.5B5, Ni73.5Mn7P14B5.5, Ni73.5Mn7P13.5B6, Ni75.78Mn7.22P14.38B2.62, Ni75.33Mn7.17P14.81B2.69, Ni74.87Mn7.13P15.23B2.77, Ni74.41Mn7.09P15.65B2.85, Ni73.96Mn7.04P16.08B2.92, Ni73.73Mn7.02P16.29B2.96, Ni73.04Mn6.96P16.92B3.08, Ni72.59Mn6.91P17.35B3.15, 及びNi72.13Mn6.87P17.77B3.23, Ni69Cr8.5Mn3P17.5B2, Ni69Cr8.5Mn3P17B2.5, Ni69Cr8.5Mn3P16.5B3, Ni69Cr8.5Mn3P16B3.5, Ni69Cr8.5Mn3P15.5B4, Ni69Cr9Mn2.5P16.5B3, Ni69Cr8.75Mn2.75P16.5B3, Ni69Cr8.25Mn3.25P16.5B3, Ni69Cr8Mn3.5P16.5B3, Ni72Cr5.5Mn3P16.5B3, Ni71Cr6.5Mn3P16.5B3, Ni70Cr7.5Mn3P16.5B3, Ni68Cr9.5Mn3P16.5B3, Ni69.5Cr8.5Mn3P16B3, Ni69.5Cr8Mn3P16.5B3, Ni68.5Cr8.5Mn3P17B3, Ni68Cr8.5Mn3P17.5B3, Ni70.25Cr7Mn3.25P16.5B3, Ni69.83Cr7.5Mn3.17P16.5B3, Ni69.42Cr8Mn3.08P16.5B3, Ni69.6Cr8Mn2.9P16.5B3, Ni 69 Cr 8.5 Mn 3 P 16 B 3 Si 0.5 , Ni69Cr8.5Mn3P15.5B3Si1, Ni69Cr8Mn3Mo0.5P16.5B3, Ni69Cr7.5Mn3Mo1P16.5B3, Ni69Cr7Mn3Mo1.5P16.5B3, 及びNi69Cr6.5Mn3Mo2P16.5B3から選択された化学式を有し、
少なくとも1mmの直径を有する金属ガラスロッドを形成することができる、合金。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の合金で形成された金属ガラス。
- 深さが1と2mmの間である切り欠きを含む3mm径ロッドに対して測定した時の亀裂発生時の応力拡大係数が、少なくとも60MPam1/2であることを特徴とする請求項4に記載の金属ガラス。
- 金属ガラスを形成するために合金を処理する方法であって、
請求項1に記載の合金を溶融して溶融合金を生成する段階と、
前記溶融合金を前記合金の結晶化を防止するほど十分に急速な冷却速度で冷却して前記金属ガラスを形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記溶融合金は、冷却する段階の前に還元剤で融剤処理され、
冷却する段階の前の前記合金を溶融する温度が、前記合金の液相温度を少なくとも100℃上回り、及び/又は
冷却する段階の前の前記合金を溶融する温度は、少なくとも1100℃である、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
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