JPH06264199A - Ｔｉ系非晶質合金 - Google Patents
Ｔｉ系非晶質合金Info
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- JPH06264199A JPH06264199A JP5196493A JP5196493A JPH06264199A JP H06264199 A JPH06264199 A JP H06264199A JP 5196493 A JP5196493 A JP 5196493A JP 5196493 A JP5196493 A JP 5196493A JP H06264199 A JPH06264199 A JP H06264199A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 過冷却液体領域の広い温度幅を有し、かつ、
実用に耐えうる強度を有するＴi系非晶質合金材料を提
供する。 【構成】 式：Ｔi100-x-y-zＣuxＮiyＭz ［式中、ＭはＣoおよびＦeよりなる群から選択される１
種または２種の元素、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、原
子％を表し、５≦ｘ≦４０、０≦ｙ≦４０、２≦ｘ≦４
０および３０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦７０を満足する］で示され
る組成を有する非晶質合金。
実用に耐えうる強度を有するＴi系非晶質合金材料を提
供する。 【構成】 式：Ｔi100-x-y-zＣuxＮiyＭz ［式中、ＭはＣoおよびＦeよりなる群から選択される１
種または２種の元素、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、原
子％を表し、５≦ｘ≦４０、０≦ｙ≦４０、２≦ｘ≦４
０および３０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦７０を満足する］で示され
る組成を有する非晶質合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広い過冷却液体領域を
有する強度特性に優れたＴi系非晶質合金に関するもの
である。
有する強度特性に優れたＴi系非晶質合金に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】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。
非晶質金属薄帯は、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系あるいはＺr
系合金について数多くの非晶質金属薄帯や細線が得られ
ている。しかし、前記した製造法によって作製できる非
晶質合金の形状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。
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。
非晶質金属薄帯は、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系あるいはＺr
系合金について数多くの非晶質金属薄帯や細線が得られ
ている。しかし、前記した製造法によって作製できる非
晶質合金の形状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
系では結晶化せずに過冷却液体となり、急激な粘性低下
を示すことが知られており、例えばＺr−Ａl−Ｃu非晶
質合金では、結晶化せずに過冷却液体として存在できる
温度域が１２０℃程度であることが知られている［Ｍe
t.Ｔrans.ＪＩＭ、Ｖol.３２（１９９１)、１００５頁
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鋳造など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）。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頁参照］。
系では結晶化せずに過冷却液体となり、急激な粘性低下
を示すことが知られており、例えばＺr−Ａl−Ｃu非晶
質合金では、結晶化せずに過冷却液体として存在できる
温度域が１２０℃程度であることが知られている［Ｍe
t.Ｔrans.ＪＩＭ、Ｖol.３２（１９９１)、１００５頁
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鋳造など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）。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頁参照］。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したＴi−Ｎi−Ｃ
u非晶質合金は、５０℃以上の過冷却液体領域の温度幅
有し、耐食性に優れるなどの種々の特性を備えているも
のの、強度は引張り強度で最高１０００ＭＰa程度であ
り、Ｔi−６wt％Ａl−４wt％Ｖ等の実用Ｔi系合金に比
べて強度が低く、実用に耐えうる強度を有しているとは
言えなかった。
u非晶質合金は、５０℃以上の過冷却液体領域の温度幅
有し、耐食性に優れるなどの種々の特性を備えているも
のの、強度は引張り強度で最高１０００ＭＰa程度であ
り、Ｔi−６wt％Ａl−４wt％Ｖ等の実用Ｔi系合金に比
べて強度が低く、実用に耐えうる強度を有しているとは
言えなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、こ
れらの現状に鑑みて、過冷却液体領域の広い温度幅を有
し、かつ、実用に耐えうる強度を有するＴi系非晶質合
金材料を提供することを目的として鋭意検討を行った結
果、特定の組成を有するＴi−Ｃu−Ｎi系に特定量のＦe
またはＣoよりなる群から選択される１種または２種の
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、過冷却液体領域の広い温度幅を有し、
かつ、実用に耐えうる強度を有する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。
れらの現状に鑑みて、過冷却液体領域の広い温度幅を有
し、かつ、実用に耐えうる強度を有するＴi系非晶質合
金材料を提供することを目的として鋭意検討を行った結
果、特定の組成を有するＴi−Ｃu−Ｎi系に特定量のＦe
またはＣoよりなる群から選択される１種または２種の
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、過冷却液体領域の広い温度幅を有し、
かつ、実用に耐えうる強度を有する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。
【０００６】 すなわち、本発明は、式：Ｔi100-x-y-zＣuxＮiyＭz ［式中、ＭはＣoおよびＦeよりなる群から選択される１
種または２種の元素、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、原
子％を表し、５≦ｘ≦４０、０≦ｙ≦４０、２≦ｘ≦４
０および３０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦７０を満足する］で示され
る組成を有する非晶質合金を要旨とするものである。
種または２種の元素、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、原
子％を表し、５≦ｘ≦４０、０≦ｙ≦４０、２≦ｘ≦４
０および３０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦７０を満足する］で示され
る組成を有する非晶質合金を要旨とするものである。
【０００７】本発明のＴi系非晶質合金において、Ｃuの
含有量は５原子％以上４０原子％以下、好ましくは１０
原子％以上３０原子％以下である。Ｃｕ含有量が５原子
％未満であると過冷却液体領域を示さず、過冷却液体状
態における加工性が悪化する。一方、Ｃｕ含有量が４０
原子％を越えると、非晶質合金の強度が低下して１００
０ＭＰａ以上の強度を有するものが得られない。
含有量は５原子％以上４０原子％以下、好ましくは１０
原子％以上３０原子％以下である。Ｃｕ含有量が５原子
％未満であると過冷却液体領域を示さず、過冷却液体状
態における加工性が悪化する。一方、Ｃｕ含有量が４０
原子％を越えると、非晶質合金の強度が低下して１００
０ＭＰａ以上の強度を有するものが得られない。
【０００８】Ｎiの含有量は４０原子％以下、好ましく
は１０原子％以上３０原子％以下である。Ｎｉ含有量が
４０原子％以上であると、過冷却液体領域を示さず、過
冷却液体状態における加工性が悪化する。
は１０原子％以上３０原子％以下である。Ｎｉ含有量が
４０原子％以上であると、過冷却液体領域を示さず、過
冷却液体状態における加工性が悪化する。
【０００９】ＦeおよびＣoよりなる群から選択される１
種または２種の元素は、実用に供するための強度を得る
ために必要不可欠な元素であり、その含有量は２原子％
以上４０原子％以下、好ましくは５原子％以上３０原子
％以下である。含有量が２原子％未満であると、非晶質
合金の強度が低下して１０００ＭＰａ以上の強度を有す
るものが得られない。含有量が４０原子％を越えると、
過冷却液体領域を示さず、過冷却液体状態における加工
性が悪化して実用に供することができない。
種または２種の元素は、実用に供するための強度を得る
ために必要不可欠な元素であり、その含有量は２原子％
以上４０原子％以下、好ましくは５原子％以上３０原子
％以下である。含有量が２原子％未満であると、非晶質
合金の強度が低下して１０００ＭＰａ以上の強度を有す
るものが得られない。含有量が４０原子％を越えると、
過冷却液体領域を示さず、過冷却液体状態における加工
性が悪化して実用に供することができない。
【００１０】さらに、本発明においては、ＣuおよびＮi
と、ＦeまたはＣoよりなる群から選択される１種または
２種の元素の合計の含有量は３０原子％以上７０原子％
以下であることが必要である。これらの元素の合計含有
量が３０原子％未満あるいは７０原子％を越える場合に
は、液体状態から急冷固化しても非晶質合金が得られな
い。
と、ＦeまたはＣoよりなる群から選択される１種または
２種の元素の合計の含有量は３０原子％以上７０原子％
以下であることが必要である。これらの元素の合計含有
量が３０原子％未満あるいは７０原子％を越える場合に
は、液体状態から急冷固化しても非晶質合金が得られな
い。
【００１１】本明細書中、「過冷却液体領域」とは、昇
温速度２０Ｋ／分〜４０Ｋ／分で示差走査熱量分析を行
うことにより得られるガラス転移温度（Ｔg）と結晶化
温度（Ｔx）の差（Ｔx−Ｔg）で定義されるものであ
り、本発明の非晶質合金は５０℃以上の過冷却液体領域
の温度幅を有する。
温速度２０Ｋ／分〜４０Ｋ／分で示差走査熱量分析を行
うことにより得られるガラス転移温度（Ｔg）と結晶化
温度（Ｔx）の差（Ｔx−Ｔg）で定義されるものであ
り、本発明の非晶質合金は５０℃以上の過冷却液体領域
の温度幅を有する。
【００１２】本発明のＴi系非晶質合金は、溶融状態か
ら種々の方法で冷却固化させることにより得ることがで
きるが、例えば、単ロール法、双ロール法、回転液中紡
糸法、高圧ガスアトマイズ法等の生産性に優れた液体急
冷法を用いることが望ましい。本発明においてこれらの
製造法を用いる場合、従来公知の各製造法で用いられて
いる製造条件により容易に作製することができる。例え
ば、代表的な単ロール法においては、合金を、石英管
中、アルゴン雰囲気下で溶融した後、孔径０.１mm〜１.
０mmの石英製ノズルを用い、真空またはアルゴン雰囲気
下、１０００〜４０００rpmで回転している直径２０cm
程度の銅ロール上に噴出圧０.１〜１.０kg／cm2で噴出
し、急冷凝固させることにより得ることができる。
ら種々の方法で冷却固化させることにより得ることがで
きるが、例えば、単ロール法、双ロール法、回転液中紡
糸法、高圧ガスアトマイズ法等の生産性に優れた液体急
冷法を用いることが望ましい。本発明においてこれらの
製造法を用いる場合、従来公知の各製造法で用いられて
いる製造条件により容易に作製することができる。例え
ば、代表的な単ロール法においては、合金を、石英管
中、アルゴン雰囲気下で溶融した後、孔径０.１mm〜１.
０mmの石英製ノズルを用い、真空またはアルゴン雰囲気
下、１０００〜４０００rpmで回転している直径２０cm
程度の銅ロール上に噴出圧０.１〜１.０kg／cm2で噴出
し、急冷凝固させることにより得ることができる。
【００１３】
【実施例】次に、実施例および比較例により本発明を具
体的に説明する。実施例１〜１５および比較例１〜７ 表１に示す各種組成からなる合金を、石英管中、アルゴ
ン雰囲気下で溶融した後、孔径０.５mmの石英製ノズル
を用い、アルゴン雰囲気下、３０００rpmで回転してい
る直径２０cm程度の銅ロール上に噴出圧０.３kg／cm2で
噴出し、急冷凝固させて、幅３mm、厚さ３０μmの連続
した急冷薄帯を作製した。
体的に説明する。実施例１〜１５および比較例１〜７ 表１に示す各種組成からなる合金を、石英管中、アルゴ
ン雰囲気下で溶融した後、孔径０.５mmの石英製ノズル
を用い、アルゴン雰囲気下、３０００rpmで回転してい
る直径２０cm程度の銅ロール上に噴出圧０.３kg／cm2で
噴出し、急冷凝固させて、幅３mm、厚さ３０μmの連続
した急冷薄帯を作製した。
【００１４】次に、作製したこれらの薄帯の組織（非晶
質相の同定）、強度および過冷却液体領域の温度幅を測
定した。その結果を表１に示す。組織については、Ｘ線
回折法により非晶質相特有のハロ―パタ―ンが得られた
状態を非晶質と判定し、非晶質と結晶質が混在する状態
を結晶質と判定した。強度は、インストロン型引張試験
機を用い、長さ３０mmの急冷薄帯を４.２×１０-4の歪
速度で引張試験を行うことにより求めた。過冷却液体領
域の温度幅は、昇温速度４０Ｋ／分で示差走査熱量分析
により得られるガラス転移温度（Ｔg）と結晶化温度
（Ｔx）の差（Ｔx−Ｔg）を測定することにより求め
た。
質相の同定）、強度および過冷却液体領域の温度幅を測
定した。その結果を表１に示す。組織については、Ｘ線
回折法により非晶質相特有のハロ―パタ―ンが得られた
状態を非晶質と判定し、非晶質と結晶質が混在する状態
を結晶質と判定した。強度は、インストロン型引張試験
機を用い、長さ３０mmの急冷薄帯を４.２×１０-4の歪
速度で引張試験を行うことにより求めた。過冷却液体領
域の温度幅は、昇温速度４０Ｋ／分で示差走査熱量分析
により得られるガラス転移温度（Ｔg）と結晶化温度
（Ｔx）の差（Ｔx−Ｔg）を測定することにより求め
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１より明らかなように、実施例１〜１５
の非晶質合金は１２００ＭＰaを越える強度を有しかつ
５０℃以上の広い過冷却液体領域の幅を有する。これに
対し、比較例１の非晶質合金はＣoを含有しないため、
１０００ＭＰa以下の強度しか得られない。比較例２の
非晶質合金はＣo含有量が４０原子％を越えているた
め、過冷却領域を示さず、過冷却状態を利用した加工が
できない。比較例３の非晶質合金はＣu含有量が５原子
％未満であるため、過冷却領域を示さず、過冷却状態を
利用した加工ができない。比較例４の非晶質合金はＣu
含有量が４０原子％を越えているため、１０００ＭＰa
以下の強度しか得られない。比較例５の非晶質合金はＮ
i含有量が４０原子％を越えているため、過冷却領域を
示さず、過冷却状態を利用した加工ができない。比較例
６および比較例７の非晶質合金は、それぞれ、Ｃu、Ｎi
およびＣoの含有量が７０原子％を越えているあるいは
３０原子％未満であるため、液体状態から急冷固化して
も非晶質合金が得られない。
の非晶質合金は１２００ＭＰaを越える強度を有しかつ
５０℃以上の広い過冷却液体領域の幅を有する。これに
対し、比較例１の非晶質合金はＣoを含有しないため、
１０００ＭＰa以下の強度しか得られない。比較例２の
非晶質合金はＣo含有量が４０原子％を越えているた
め、過冷却領域を示さず、過冷却状態を利用した加工が
できない。比較例３の非晶質合金はＣu含有量が５原子
％未満であるため、過冷却領域を示さず、過冷却状態を
利用した加工ができない。比較例４の非晶質合金はＣu
含有量が４０原子％を越えているため、１０００ＭＰa
以下の強度しか得られない。比較例５の非晶質合金はＮ
i含有量が４０原子％を越えているため、過冷却領域を
示さず、過冷却状態を利用した加工ができない。比較例
６および比較例７の非晶質合金は、それぞれ、Ｃu、Ｎi
およびＣoの含有量が７０原子％を越えているあるいは
３０原子％未満であるため、液体状態から急冷固化して
も非晶質合金が得られない。
【００１７】
【発明の効果】本発明のＴi系非晶質合金は１２００Ｍ
Ｐaを越える高強度および５０℃以上の広い過冷却液体
領域の幅を有するため、閉塞鋳造等の過冷却液体を利用
した加工法により、任意の形状で強度が現状のTi基実用
合金と同等以上の高強度Ti系非晶質合金を提供すること
ができる。
Ｐaを越える高強度および５０℃以上の広い過冷却液体
領域の幅を有するため、閉塞鋳造等の過冷却液体を利用
した加工法により、任意の形状で強度が現状のTi基実用
合金と同等以上の高強度Ti系非晶質合金を提供すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000215785 帝国ピストンリング株式会社 東京都中央区八重洲１丁目９番９号 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区片平２丁目１−１ 東 北大学金属材料研究所内 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区片平２丁目１−１ 東 北大学金属材料研究所内 (72)発明者 網谷 健児 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 西山 信行 東京都中央区八重洲１丁目９番９号 帝国 ピストンリング株式会社内 (72)発明者 吉井 勇 宮城県仙台市宮城野区清水沼二丁目13−22
Claims (1)
- 【請求項１】 式：Ｔi100-x-y-zＣuxＮiyＭz ［式中、ＭはＣoおよびＦeよりなる群から選択される１
種または２種の元素、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、原
子％を表し、５≦ｘ≦４０、０≦ｙ≦４０、２≦ｘ≦４
０および３０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦７０を満足する］で示され
る組成を有する非晶質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196493A JPH06264199A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Ｔｉ系非晶質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196493A JPH06264199A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Ｔｉ系非晶質合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264199A true JPH06264199A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12901555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5196493A Pending JPH06264199A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Ｔｉ系非晶質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06264199A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102071369A (zh) * | 2009-11-25 | 2011-05-25 | 比亚迪股份有限公司 | 一种钛基非晶合金及其制备方法 |
| CN103361501A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-23 | 兰州理工大学 | 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法 |
| CN109136790A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-04 | 江苏师范大学 | 一种钛基块体非晶合金复合材料的制备方法 |
| CN110268086A (zh) * | 2017-02-07 | 2019-09-20 | Lg电子株式会社 | 高性能固体润滑剂钛非晶质合金 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5196493A patent/JPH06264199A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102071369A (zh) * | 2009-11-25 | 2011-05-25 | 比亚迪股份有限公司 | 一种钛基非晶合金及其制备方法 |
| CN103361501A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-23 | 兰州理工大学 | 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法 |
| CN103361501B (zh) * | 2013-07-18 | 2015-08-05 | 兰州理工大学 | 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法 |
| CN110268086A (zh) * | 2017-02-07 | 2019-09-20 | Lg电子株式会社 | 高性能固体润滑剂钛非晶质合金 |
| US11408060B2 (en) | 2017-02-07 | 2022-08-09 | Lg Electronics Inc. | High performance solid lubricating titanium amorphous alloy |
| CN109136790A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-04 | 江苏师范大学 | 一种钛基块体非晶合金复合材料的制备方法 |
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