JPH03264654A - ガラス状合金の用途 - Google Patents
ガラス状合金の用途Info
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- JPH03264654A JPH03264654A JP2288635A JP28863590A JPH03264654A JP H03264654 A JPH03264654 A JP H03264654A JP 2288635 A JP2288635 A JP 2288635A JP 28863590 A JP28863590 A JP 28863590A JP H03264654 A JPH03264654 A JP H03264654A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/008—Amorphous alloys with Fe, Co or Ni as the major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に合金技術に関するもので、更に詳しく
言えば、特異な組合せの物理的および磁気的性質を有す
る新規な非晶質合金並びにそれから製造されたリボンや
その他の有用な製品に関する。
言えば、特異な組合せの物理的および磁気的性質を有す
る新規な非晶質合金並びにそれから製造されたリボンや
その他の有用な製品に関する。
当業者にとって公知の通り、飽和磁化の強さが大きい非
晶質合金は、配電変圧器や電力変圧器のごとき電気機器
において使用すれば有利である。
晶質合金は、配電変圧器や電力変圧器のごとき電気機器
において使用すれば有利である。
しかしながら、かかる合金は」１記のごとき目的にとっ
て必要な延性および安定性に欠けている。たとえば、鉄
含量の大きいＦｅ８０Ｂ２ｏ合金は、１５７００〜１６
１００ガウスの４πＭｓを有するが、約３４０℃では２
時間以内に結晶化を開始し、しかも電気機器用の柔軟な
リボンとして製造することが極めて困難である。他方、
それに比べて安定性がやや大きくかっ」１記のごとき目
的にとって十分な延性を有する非晶質合金も従来公知で
あったが、それらは飽和磁化の強さがあまりに小さい。
て必要な延性および安定性に欠けている。たとえば、鉄
含量の大きいＦｅ８０Ｂ２ｏ合金は、１５７００〜１６
１００ガウスの４πＭｓを有するが、約３４０℃では２
時間以内に結晶化を開始し、しかも電気機器用の柔軟な
リボンとして製造することが極めて困難である。他方、
それに比べて安定性がやや大きくかっ」１記のごとき目
的にとって十分な延性を有する非晶質合金も従来公知で
あったが、それらは飽和磁化の強さがあまりに小さい。
さて、後述のごとき新規な着想に基づく本発明によれば
、非晶質金属において所望の磁気的性質および物理的性
質のいずれかを選ばなければならないという従来の欠点
が排除できる。換言すれば、優れた磁気的性質および高
温安定性を有しかつ電気機器の構成用として使用するの
に十分な延性を持ったリボンの形で非晶質金属を得るこ
とが本発明にによって可能となるのである。その上、発
電、送電および電力利用の全般における非晶質金属の有
用性という点から見て特に有利な」１記のごとき組合せ
の性質は、それの代償として何らの欠点をも生じること
なしに達成されるのである。
、非晶質金属において所望の磁気的性質および物理的性
質のいずれかを選ばなければならないという従来の欠点
が排除できる。換言すれば、優れた磁気的性質および高
温安定性を有しかつ電気機器の構成用として使用するの
に十分な延性を持ったリボンの形で非晶質金属を得るこ
とが本発明にによって可能となるのである。その上、発
電、送電および電力利用の全般における非晶質金属の有
用性という点から見て特に有利な」１記のごとき組合せ
の性質は、それの代償として何らの欠点をも生じること
なしに達成されるのである。
かかる新規な結果は、非晶質合金の飽和磁化の強さが、
合金中のガラス形成成分に由来する有効電子の数によっ
て左右されるという知見に基づくものである。それはま
た、かかる合金中に含まれるガラス形成元素の種類が多
くなるに従って、その安定性か向上するという観察結果
にも基づいている。すなわち、二元合金Ｆｅ８ＯＢ２０
は延性の大きい非晶質リボンとして製造するのが困難で
あるけれども、新たなガラス形成元素を少量だけ添加す
れば、同じ条件下で延性の大きいリボンを製造し得るこ
とが判明したのである。
合金中のガラス形成成分に由来する有効電子の数によっ
て左右されるという知見に基づくものである。それはま
た、かかる合金中に含まれるガラス形成元素の種類が多
くなるに従って、その安定性か向上するという観察結果
にも基づいている。すなわち、二元合金Ｆｅ８ＯＢ２０
は延性の大きい非晶質リボンとして製造するのが困難で
あるけれども、新たなガラス形成元素を少量だけ添加す
れば、同じ条件下で延性の大きいリボンを製造し得るこ
とが判明したのである。
更にまた、ホウ素よりも有効電子数の多いケイ素をＦｅ
８０Ｂ２ｏに添加すれば４πＭｓが減少するとは言え、
延性の改善は大きく、しかも飽和磁化の強さはほんの僅
かしか低下しないことも判明した。その」二、８０〜８
４（原子）％の鉄を含有する合金において、ホウ素の一
部をケイ素で置換した場合には高温下での結晶化傾向に
対する安定性が実質的に向上する。更に本発明の一般的
な着想に従えば、リン、アルミニウム、炭素、そしてま
た硫黄のごとき元素を特定の条件下で個別にもしくは組
合わせてケイ素と併用することによっても、上記のごと
き新規な結果および利益が得られるのである。いずれの
場合にせよ、ガラス形成元素の添加は、合金の鉄含量を
約８０（原子）％未満に低下させることなしに行わねば
ならない。同様に、本発明の合金中における最小ケイ素
含量は約１（原子）％である。リンおよび硫黄の最大含
量は、個別に使用するにせよ組合わせて使用するにせよ
、０．５（原子）％を越えてはならない。このような範
囲を逸脱した場合には、所望の磁気的および物理的性質
の１つまたは幾つかが実質的に低下することになる。
８０Ｂ２ｏに添加すれば４πＭｓが減少するとは言え、
延性の改善は大きく、しかも飽和磁化の強さはほんの僅
かしか低下しないことも判明した。その」二、８０〜８
４（原子）％の鉄を含有する合金において、ホウ素の一
部をケイ素で置換した場合には高温下での結晶化傾向に
対する安定性が実質的に向上する。更に本発明の一般的
な着想に従えば、リン、アルミニウム、炭素、そしてま
た硫黄のごとき元素を特定の条件下で個別にもしくは組
合わせてケイ素と併用することによっても、上記のごと
き新規な結果および利益が得られるのである。いずれの
場合にせよ、ガラス形成元素の添加は、合金の鉄含量を
約８０（原子）％未満に低下させることなしに行わねば
ならない。同様に、本発明の合金中における最小ケイ素
含量は約１（原子）％である。リンおよび硫黄の最大含
量は、個別に使用するにせよ組合わせて使用するにせよ
、０．５（原子）％を越えてはならない。このような範
囲を逸脱した場合には、所望の磁気的および物理的性質
の１つまたは幾つかが実質的に低下することになる。
簡単に言えば、本発明は８０〜８４（原子）％の鉄、１
２〜１５（原子）％のホウ素、および１〜８（原子）％
のケイ素を含有する鉄−ホウ素ケイ素の非晶質合金に関
するもので、その結果としてかかる合金は延性、高温安
定性および飽和磁束密度を特徴とする特異な組合せの物
理的および磁気的性質を有している。
２〜１５（原子）％のホウ素、および１〜８（原子）％
のケイ素を含有する鉄−ホウ素ケイ素の非晶質合金に関
するもので、その結果としてかかる合金は延性、高温安
定性および飽和磁束密度を特徴とする特異な組合せの物
理的および磁気的性質を有している。
本発明はまた、たとえば電動機、発電機、変圧器または
その他の電気機器の電磁部品の構成用として適した」１
記のごとき新規な合金のリボンにも関する。
その他の電気機器の電磁部品の構成用として適した」１
記のごとき新規な合金のリボンにも関する。
本発明の新規な合金を製造するためには、粉末状の合金
成分を所望の比率で混合し、次いて得られた混合物を融
解して、溶融合金としてから所望寸法のリボンに成形す
ればよい。かかる成形作業に際しては、非晶質合金を得
るのに十分な速度で冷却が行われる。
成分を所望の比率で混合し、次いて得られた混合物を融
解して、溶融合金としてから所望寸法のリボンに成形す
ればよい。かかる成形作業に際しては、非晶質合金を得
るのに十分な速度で冷却が行われる。
合金間における融点の違いに応じて本発明合金の融解お
よび成形作業のために必要な条件は変わるけれども、記
載のごとき手順および設備を用いて合金の製造および加
工を行えば一貫して満足すべき結果を得ることかできる
。すなわち、合金の製造に際して」−記のごとき組成範
囲を厳格に守りさえすれば、本発明の結果は実質的な日
常作業においても再現可能なのである。
よび成形作業のために必要な条件は変わるけれども、記
載のごとき手順および設備を用いて合金の製造および加
工を行えば一貫して満足すべき結果を得ることかできる
。すなわち、合金の製造に際して」−記のごとき組成範
囲を厳格に守りさえすれば、本発明の結果は実質的な日
常作業においても再現可能なのである。
当業者が本発明を一層明確に理解し得るよう、本発明の
実施例並びに本発明の組成範囲外の非晶質合金に関する
比較例を以下に示す。
実施例並びに本発明の組成範囲外の非晶質合金に関する
比較例を以下に示す。
参考例１
式Ｆｅ８０Ｂ２ｏで表わされる合金を、高速で回転する
冷却ロールまたは冷却ドラムの表面上に流すことにより
、約０．００２５ｃｍの厚さおよび約０゜１３ｃｍの幅
を有するリボンを製造した。
冷却ロールまたは冷却ドラムの表面上に流すことにより
、約０．００２５ｃｍの厚さおよび約０゜１３ｃｍの幅
を有するリボンを製造した。
こうして得られたリボンが非晶質であることは、Ｘ線回
折分析、差動走査熱量分析、並びに磁気的および物理的
性質の測定によって確認した。延性の大きさは、平行板
の間における単純曲げ試験に際して破断か起こった時の
曲率半径を測定することによって決定した。上記リボン
の断片に対し、精製窒素ガス中において１００〜４００
℃の温度下で、２時間の焼なましを施した。かかる２時
間の焼なまし中で保磁力が急激に増大した時の温度を結
晶化温度と見なした。飽和磁束密度およびキュリー温度
は、「アプライド・フィジックス（Ａｐｐｌｉｏｄ Ｐ
ｈｙＳｉｃｓ ） Ｊ第２９巻３３０頁（１９７６年）
および［スフリプタ・メタラージ力（Ｓｃｒｉｐｔａ
Ｍｃｔａｌｌｕｒｇｉｃａ） Ｊ第１１巻３６７頁（１
９７７年）に記載のごとき通常の磁気誘導技術によって
求めた。これらの試験の結果は、下記実施例１〜３及び
参考例２〜５中に記載のごとくにして製造したリボンに
関する試験の結果と共に第１表中に示す。
折分析、差動走査熱量分析、並びに磁気的および物理的
性質の測定によって確認した。延性の大きさは、平行板
の間における単純曲げ試験に際して破断か起こった時の
曲率半径を測定することによって決定した。上記リボン
の断片に対し、精製窒素ガス中において１００〜４００
℃の温度下で、２時間の焼なましを施した。かかる２時
間の焼なまし中で保磁力が急激に増大した時の温度を結
晶化温度と見なした。飽和磁束密度およびキュリー温度
は、「アプライド・フィジックス（Ａｐｐｌｉｏｄ Ｐ
ｈｙＳｉｃｓ ） Ｊ第２９巻３３０頁（１９７６年）
および［スフリプタ・メタラージ力（Ｓｃｒｉｐｔａ
Ｍｃｔａｌｌｕｒｇｉｃａ） Ｊ第１１巻３６７頁（１
９７７年）に記載のごとき通常の磁気誘導技術によって
求めた。これらの試験の結果は、下記実施例１〜３及び
参考例２〜５中に記載のごとくにして製造したリボンに
関する試験の結果と共に第１表中に示す。
参考例２
弐Ｆｅ４０” ４０Ｐ１４ＢＢで表わされる合金のリボ
ンを参考例１の場合と同様にして製造しかつ試験したと
ころ、第１表中に示すような結果が得られた。
ンを参考例１の場合と同様にして製造しかつ試験したと
ころ、第１表中に示すような結果が得られた。
参考例３
式Ｆｅ４ｏＮｉ４ｏＢ２ｏて表わされる非晶質合金のリ
ボンを参考例１の場合と同様にして製造しかつ試験した
ところ、第１表中に示すような結果が得られた。
ボンを参考例１の場合と同様にして製造しかつ試験した
ところ、第１表中に示すような結果が得られた。
参考例４
式ＦＣ８４，５Ｂ１５Ｐ Ｏ，５で表わされる合金のリ
ボンを参考例１の場合と同様にして製造しかつ試験した
ところ、第１表中に示すような結果が得られた。
ボンを参考例１の場合と同様にして製造しかつ試験した
ところ、第１表中に示すような結果が得られた。
実施例１
式ＦＣ８４Ｂ１５Ｓｉ１で表わされる合金のリボンを参
考例１の場合と同様にして製造しかつ試験したところ、
第１表中に示すような結果が得られた。
考例１の場合と同様にして製造しかつ試験したところ、
第１表中に示すような結果が得られた。
実施例２
参考例１の場合と同じ物理的規格を満足するような式Ｆ
Ｃ８０Ｂ１６Ｓｉ４で表わされる合金のリボンを製造し
かつ安定性について試験したところ、第１表中に示すよ
うな結果が得られた。
Ｃ８０Ｂ１６Ｓｉ４で表わされる合金のリボンを製造し
かつ安定性について試験したところ、第１表中に示すよ
うな結果が得られた。
参考例５
式Ｆｅ８４Ｂ１ｏで表わされる合金のリボンを製造しか
つ安定性について試験したところ、第１表中に示すよう
な結果が得られた。
つ安定性について試験したところ、第１表中に示すよう
な結果が得られた。
実施例３
最後に、参考例１の場合と同じ物理的規格を満足するよ
うな式Ｆｅ８０Ｂ１□Ｓｉｇで表わされる合金のリボン
を製造しかつ安定性について試験したところ、第１表中
に示すような結果が得られた。
うな式Ｆｅ８０Ｂ１□Ｓｉｇで表わされる合金のリボン
を製造しかつ安定性について試験したところ、第１表中
に示すような結果が得られた。
第
１
表
金
降伏ひずみ ＴＢ
（λｙ） （℃）
Ｔよ
（℃）
室温におけるＭｓ
（ｋ Ｇ）
Ｃ
（℃）
４ＯＮｉ４０Ｐ１４Ｂ６
４ＯＮｉ４０Ｂ２０
４Ｂ１６
８４．５Ｂ１５ＰＯ，５
８４Ｂ１５Ｓｉ１
０Ｂ２０
８０Ｂ１６Ｓｉ４
８０Ｂ１２Ｓｉ８
０．０１８ ＜１００ ３５
２ ７．９０．０１８ ２
４０±５ ３５８ １０．
４３００ １５．６ ０．０２２ ２４５±５ ３０３
１５．４０．０２２ ２９５±５
３０４ ’１５．４０
．０２１ ２７３±５ ３４３
１６．１３８０ １５．
３ ３８０ １４．９ Ｂ ＝２時間の焼なまし中に結晶化が開始する温度。
２ ７．９０．０１８ ２
４０±５ ３５８ １０．
４３００ １５．６ ０．０２２ ２４５±５ ３０３
１５．４０．０２２ ２９５±５
３０４ ’１５．４０
．０２１ ２７３±５ ３４３
１６．１３８０ １５．
３ ３８０ １４．９ Ｂ ＝２時間の焼なまし中に結晶化が開始する温度。
−飽和磁束密度。
一キュリー温度。
＝ｔ／ （２ｒｆ−ｔ）。なお、λンは塑性変形が初め
て観察された時のｒ値から求められる降伏ひずみを表わ
す。
て観察された時のｒ値から求められる降伏ひずみを表わ
す。
−２時間の焼なまし中に脆化が開始する温度。
０
上記の試験に際して得られた表中のデータわかる通り、
脆化が起こる温度ＴＢは三元台Ｆ ｅ ８４ Ｂ ｔ５
Ｓ Ｉ １について最も高く、また少リンの含有によっ
て、脆化温度は顕著に低−トただ１種のメタロイドを含
有する合金の延性２種のメタロイドを含有する合金の延
性よりく、また試験群中ではＦｅ８４Ｂ１５Ｓｉ１およ
Ｆｅ８４．５Ｂ１５ＰＯ，５の延性が最大である。Ｃ脆
化および結晶化に対する安定性は、２種のロイドを含有
する合金において最大となり、ただ１種のメタロイドを
含有する合金にお（小となる。試験群中で２種のメタロ
イドをつる合金の飽和磁束密度は、Ｆ０８０Ｂ２ｏの最
メはぼ匹敵している。なお、Ｆ ｅ ｇｏ Ｂ １ｅ
Ｓ ｌ ４びＦ ｅ ｓｏ Ｂ １２ Ｓ Ｉ ｇの両
合金は、高温におし晶化傾向に対する安定性が特に優れ
ている。
脆化が起こる温度ＴＢは三元台Ｆ ｅ ８４ Ｂ ｔ５
Ｓ Ｉ １について最も高く、また少リンの含有によっ
て、脆化温度は顕著に低−トただ１種のメタロイドを含
有する合金の延性２種のメタロイドを含有する合金の延
性よりく、また試験群中ではＦｅ８４Ｂ１５Ｓｉ１およ
Ｆｅ８４．５Ｂ１５ＰＯ，５の延性が最大である。Ｃ脆
化および結晶化に対する安定性は、２種のロイドを含有
する合金において最大となり、ただ１種のメタロイドを
含有する合金にお（小となる。試験群中で２種のメタロ
イドをつる合金の飽和磁束密度は、Ｆ０８０Ｂ２ｏの最
メはぼ匹敵している。なお、Ｆ ｅ ｇｏ Ｂ １ｅ
Ｓ ｌ ４びＦ ｅ ｓｏ Ｂ １２ Ｓ Ｉ ｇの両
合金は、高温におし晶化傾向に対する安定性が特に優れ
ている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、８０〜８４（原子）％の鉄、１２〜１６（原子）％
のホウ素および１〜８（原子）％のケイ素からなるガラ
ス状合金について、モーター、発電機、変圧器その他の
電気機械器具の電磁部品材料としての用途。 ２、前記ガラス状合金が式Ｆｅ＿８＿０Ｂ＿１＿６Ｓｉ
＿４で表わされる特許請求の範囲第１項記載の用途。 ３、前記ガラス状合金が式Ｆ＿８＿０Ｂ＿１＿２Ｓｉ＿
８で表わされる特許請求の範囲第１項記載の用途。 ４、前記ガラス状合金が式Ｆｅ＿８＿４Ｂ＿１＿５Ｓｉ
＿１で表わされる特許請求の範囲第１項記載の用途。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US89848278A | 1978-04-20 | 1978-04-20 | |
| US898,482 | 1978-04-20 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4676979A Division JPS54148122A (en) | 1978-04-20 | 1979-04-18 | Amorphous alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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