JPH06264200A - Ti系非晶質合金 - Google Patents

Ti系非晶質合金

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JPH06264200A
JPH06264200A JP5196593A JP5196593A JPH06264200A JP H06264200 A JPH06264200 A JP H06264200A JP 5196593 A JP5196593 A JP 5196593A JP 5196593 A JP5196593 A JP 5196593A JP H06264200 A JPH06264200 A JP H06264200A
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JP
Japan
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amorphous
amorphous alloy
alloy
less
powder
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JP5196593A
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English (en)
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Takeshi Masumoto
健 増本
Akihisa Inoue
明久 井上
Kenji Amitani
健児 網谷
Nobuyuki Nishiyama
信行 西山
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
Unitika Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Unitika Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非晶質形成能に優れた高強度Ti系非晶質合
金を提供する。 【構成】 式:Ti100-x-y-zCuxNiyz [式中、MはZrおよびHf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、15≦x≦40、0≦y≦30、5≦z≦
40および30≦x+y+z≦70を満足する]で示さ
れる組成を有するTi系非晶質合金。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた非晶質形成能を
有する高強度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種
々の組成および形状を有する非晶質合金材料が得られる
ことが知られている。非晶質合金は、容易に高い冷却速
度が実現される単ロール法によって製造される場合が多
く、これまでにFe系、Ni系、Co系、Al系、Zr系あ
るいはTi系合金について数多くの非晶質合金材料が得
られている。なかでも、Ti系非晶質合金はFe族系の非
晶質合金に比べて格段に優れた耐食性を有し、人体への
適用性(安全性)も高く、Al系非晶質合金に比べて1
50℃以上も高い結晶化温度を有しかつ高い熱的安定性
を示すことから、従来のFe族系やAl系非晶質合金とは
異なった新しいタイプの非晶質合金材料として種々の分
野への応用が期待されている。
【0003】しかし、単ロール法によって作製できるT
i系非晶質合金の形状は薄帯に限られており、薄帯形状
のままでは応用範囲が限定されるため、種々の固化技術
によってバルク材料へと成形加工することが求められて
いる。また、薄帯状非晶質合金では固化技術を適用する
ことが容易ではなく、工業的に固化技術の適用が容易な
粉末状のTi系非晶質合金が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に固化技術の適応
が容易な粉末状の非晶質合金は、アトマイズ法により製
造され、Al、Tiや希土類等の活性金属元素を含む合金
系の場合は、清浄なAr、He等の不活性ガスを用いる高
圧ガスアトマイズ法により製造されている。しかし、気
体冷媒を用いる高圧ガスアトマイズ法は、清浄な表面を
有した球状粉末を容易に作製しうるが、前述した単ロー
ル法に比べて冷却速度が小さく、単ロール法によって厚
さ30μm程度のTi系非晶質合金が作製できる合金組成
を用いてアトマイズを行っても、非晶質単相からなるT
i系非晶質合金粉末が得られないという問題点を有して
いた。したがって、冷却速度が遅いガスアトマイズ法の
場合でも、容易に非晶質合金が得られる非晶質形成能に
優れた高強度Ti系非晶質合金の開発が強く望まれてい
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
現状に鑑みて、冷却速度が遅いガスアトマイズ法の場合
でも容易に非晶質合金が得られる非晶質形成能に優れた
Ti系非晶質合金を提供することを目的として鋭意検討
を行った。その結果、Ti−Cu−Ni-Zr,Hf系合金に
おいて、その組成を特定することにより、非晶質形成能
に優れた高強度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-zCuxNiyz [式中、MはZrおよびHf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、15≦x≦40、0≦y≦30、5≦z≦
40および30≦x+y+z≦70を満足する]で示さ
れる組成を有するTi系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15原子%以上40原子%以下、好ましくは2
0原子%以上35原子%以下である。Cu含有量が15
原子%未満あるいは40原子%を越えると、非晶質形成
能が低下し、ガスアトマイズ法の中でも比較的高い冷却
速度が得られる高圧ガスアトマイズ法を用いて粒径25
μm以下の微粉末を作製しても、非晶質単相の合金粉末
が得られない。
【0008】Niの含有量は30原子%以下、好ましく
は25原子%以下である。Ni含有量が30原子%を越
えると、非晶質形成能が低下し、高圧ガスアトマイズ法
を用いて粒径25μm以下の球状微粉末を作製しても、
非晶質単相の合金粉末が得られない。
【0009】ZrおよびHfよりなる群から選択される1
種または2種の元素の含有量は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。この元素の含有量が5原子%未満あるいは40原子
%を越えると、非晶質形成能が低下し、高圧ガスアトマ
イズ法を用いて粒径25μm以下の球状微粉末を作製し
ても、非晶質単相の合金粉末が得られない。
【0010】さらに、本発明においてはCu、NiとZr
およびHf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3
0原子%未満あるいは70原子%を越える場合には、非
晶質形成能が低下し、高圧ガスアトマイズ法を用いて液
体状態から急冷固化しても、球状のTi系非晶質合金粉
末が得られない。
【0011】本発明のTi系非晶質合金は、例えば、ア
トマイズ法を用いて溶融状態から種々の液体や気体の冷
媒で冷却固化させることにより、非晶質単相からなる球
状粉末を得ることができるが、そのような球状粉末の作
製には清浄なAr、He等の不活性ガスを用いる高圧ガス
アトマイズ法が特に適している。また、種々の焼き入れ
オイルやシリコンオイルを冷媒に用いた液体アトマイズ
法、および回転液中噴霧法などによっても本発明のTi
系非晶質合金粉末が得られる。なお、本発明において、
これらのアトマイズ法を用いる場合、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、高圧ガスアトマイズ法においては、
合金を、アルゴン雰囲気下、ストッパーおよび孔径0.
5mm〜5.0mmのセラミックスノズルを備えたセラミッ
クスルツボ中で溶融した後、アルゴン雰囲気下、噴出圧
0.2〜5.0kg/cm2で溶湯をノズルから押し出し、3
0〜200kg/cm2の圧力で噴出させたAr等の不活性ガ
スでアトマイズすることにより、球状のTi系非晶質合
金粉末を得ることができる。
【0012】さらに、本発明のTi系非晶質合金は非晶
質形成能に優れるため、前記以外の液体急冷法である単
ロール法、双ロール法、回転液中紡糸法等を用いても、
薄帯状やフィラメント状等の種々の形状を有するTi系
非晶質合金材料が容易に得られる。
【0013】
【実施例】次に、実施例および比較例により本発明をさ
らに具体的に説明する。実施例1〜22および比較例1〜13 表1に示す各種組成を有する合金300gを、アルゴン
雰囲気中下、BN製のストッパーおよび孔径2.0mmの
BNノズルを下部に備えたBNルツボ中で溶融した後、
1600℃でストッパーを上げると同時に、アルゴン雰
囲気下、噴出圧0.5kg/cm2でノズルから溶湯を押し出
し、溶湯に対して45度の角度で配置された18個の直
径1mmの高圧ガスアトマイズノズルから100kg/cm2
の圧力で噴出させた4NのArガスによりアトマイズを
行って、表1および表2に示す各種組成を有する平均粒
径35μmの球状のTi系合金粉末を作製した。
【0014】次に、作製したこれらの粉末を25μm以
下、25〜44μm、44〜63μm、63〜90μmお
よび90μm以上の各粒度に分級し、それぞれの粒度の粉
末についてX線回析法により非晶質相の同定を行った。
組織の判定は、非晶質相単相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。その結果を表1および表2に示す。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表1および表2より明らかなように、実施
例1〜22の合金粉末は、63μm以下の球状粉末にお
いていずれも非晶質単相からなるTi系非晶質合金粉末で
あった。これに対して、比較例1、2および8はZrま
たはHfの含有量が、比較例3、4、9および10はCu
含有量が、比較例5および11はNi含有量がそれぞれ
本発明の組成範囲から逸脱し、25μmの微粉末におい
ても非晶質単相が得られず、非晶質形成能が劣ってい
た。さらに比較例6、7、12および13はCu、Niと
ZrまたはHfの合計含有量が本発明の組成範囲から逸脱
し、5μmの微粉末においても非晶質単相が得られなか
った。
【0018】実施例23〜28および比較例14 表3に示す各種組成からなる合金を、石英管中、アルゴ
ン雰囲気下で溶解した後、孔径0.5mmの石英製ノズル
を用いて、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。次に作製したこれらの薄帯
の組織(非晶質相の同定)および強度を測定した。その
結果を表3に示す。なお、強度については、インストロ
ン型引張試験機により長さ30mmの急冷薄帯について
4.2×10-4の歪速度で引張試験を行って求めた。
【0019】
【表3】
【0020】表3より明らかなごとく、比較例14はZ
rまたはHfを含有しないため、たとえ冷却速度の高い単
ロール法を用いて非晶質合金を作製しても、1000M
Pa以下の強度しか得られず、実用Ti系合金の強度12
00MPaに比べて強度が低く、実用に供せない。これ
に対し、実施例23〜28の非晶質合金は1200MP
aを越える強度が得られ、従来のTi系非晶質合金に比べ
て優れた強度を有している。
【0021】
【発明の効果】本発明のTi系非晶質合金は非晶質形成
能に優れ、単ロール法に比べて冷却速度の遅いガスアト
マイズ法を用いても容易に非晶質単相の球状粉末を高収
率で得ることができる。また、容易に球状非晶質粉末を
得ることができるため、種々の固化技術を用いてバルク
状に成形加工でき、種々の形状のTi系非晶質合金を提
供することができる。さらに、本発明のTi系非晶質合
金は、従来のTi系非晶質合金に比べて優れた強度を有
し、実用Ti系結晶質合金並の強度を示すため、種々の
工業用材料に利用できる。
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式:Ti100-x-y-zCuxNiyz [式中、MはZrおよびHf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、15≦x≦40、0≦y≦30、5≦z≦
    40および30≦x+y+z≦70を満足する]で示さ
    れる組成を有するTi系非晶質合金。
JP5196593A 1993-03-12 1993-03-12 Ti系非晶質合金 Pending JPH06264200A (ja)

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