JPH0657309A - アモルファス合金バルク材の製造方法 - Google Patents
アモルファス合金バルク材の製造方法Info
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- JPH0657309A JPH0657309A JP23153792A JP23153792A JPH0657309A JP H0657309 A JPH0657309 A JP H0657309A JP 23153792 A JP23153792 A JP 23153792A JP 23153792 A JP23153792 A JP 23153792A JP H0657309 A JPH0657309 A JP H0657309A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アモルファス合金の加工中に結晶化を招かず
にバルク材料を得る。 【構成】 アモルファス合金を結晶化温度とガラス化温
度との間の温度又は結晶化温度以下の温度に１００℃／
ｓ以上の速度で昇温し、昇温を停止し、型鍛造により成
型を行い、その後１００℃／ｓ以上の冷却速度で冷却す
る。
にバルク材料を得る。 【構成】 アモルファス合金を結晶化温度とガラス化温
度との間の温度又は結晶化温度以下の温度に１００℃／
ｓ以上の速度で昇温し、昇温を停止し、型鍛造により成
型を行い、その後１００℃／ｓ以上の冷却速度で冷却す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアモルファス合金のバル
ク材料の製造方法に関する。アモルファス材料は通常粉
末、リボンを破砕した小片状、単繊維など個々の形状が
一定していず、実用部品形状よりは遥かに小さい形状
（以下「不定形」と言う）の材料として製造されること
多い。アモルファス合金を各種機器の部品として使用す
るためにはこれらの形状では不都合なことが多く、一定
の嵩を有するいわゆるバルク材料として提供する必要が
大である。
ク材料の製造方法に関する。アモルファス材料は通常粉
末、リボンを破砕した小片状、単繊維など個々の形状が
一定していず、実用部品形状よりは遥かに小さい形状
（以下「不定形」と言う）の材料として製造されること
多い。アモルファス合金を各種機器の部品として使用す
るためにはこれらの形状では不都合なことが多く、一定
の嵩を有するいわゆるバルク材料として提供する必要が
大である。
【０００２】
【従来の技術】従来、アモルファス合金のバルク材料
は、アモルファス合金粉末などをカプセルに詰め結晶化
温度以下に加熱して温度上昇させたのち、カプセルをホ
ットプレスにセットした後圧縮加工する方法により一般
に製造されていた。ホットプレスの圧力は通常３００ｋ
ｇ／ｃｍ2 以上である。またホットプレスで行うのでな
くてカプセルを押出加工する方法も行われている。こう
した加工を行う際の加熱方法としては、通常指定の温度
にセットされた保持炉内にカプセルを装入し、その温度
に上昇させ、均熱する方法が取られている。
は、アモルファス合金粉末などをカプセルに詰め結晶化
温度以下に加熱して温度上昇させたのち、カプセルをホ
ットプレスにセットした後圧縮加工する方法により一般
に製造されていた。ホットプレスの圧力は通常３００ｋ
ｇ／ｃｍ2 以上である。またホットプレスで行うのでな
くてカプセルを押出加工する方法も行われている。こう
した加工を行う際の加熱方法としては、通常指定の温度
にセットされた保持炉内にカプセルを装入し、その温度
に上昇させ、均熱する方法が取られている。
【０００３】また、バルク材料を作るほかの方法には高
圧鋳造を利用して溶湯から直接作る方法があるが、冷却
速度を確保するには形状にも制約があり、形状の制約が
少ない成型方法の開発が望まれていた。
圧鋳造を利用して溶湯から直接作る方法があるが、冷却
速度を確保するには形状にも制約があり、形状の制約が
少ない成型方法の開発が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アモルファス合金のバ
ルク材料を加工温度に加熱する際に、結晶化温度（Ｔ
ｘ）以下で粉末を取り扱っても結晶が生じる場合がある
ことはよく知られている。一般に、金属材料の非晶質化
は、過冷合金中の結晶の核発生速度と成長との関係から
論じられるから、結晶化温度以下でも歪み、成分の揺ら
ぎ等により非晶質の不特定の所から核発生要因は至ると
ころにある。したがって、結晶化温度（Ｔｘ）以下の温
度間で加温しても保持炉を使った場合、加熱が長時間に
及ぶので前記の核発生が起こり、アモルファス相と結晶
質との混合相が生成し易い。このことは、特に、結晶化
温度より低い温度にアモルファス合金を保持しても高温
程核発生とそれに伴う成長が生じることを示している。
ルク材料を加工温度に加熱する際に、結晶化温度（Ｔ
ｘ）以下で粉末を取り扱っても結晶が生じる場合がある
ことはよく知られている。一般に、金属材料の非晶質化
は、過冷合金中の結晶の核発生速度と成長との関係から
論じられるから、結晶化温度以下でも歪み、成分の揺ら
ぎ等により非晶質の不特定の所から核発生要因は至ると
ころにある。したがって、結晶化温度（Ｔｘ）以下の温
度間で加温しても保持炉を使った場合、加熱が長時間に
及ぶので前記の核発生が起こり、アモルファス相と結晶
質との混合相が生成し易い。このことは、特に、結晶化
温度より低い温度にアモルファス合金を保持しても高温
程核発生とそれに伴う成長が生じることを示している。
【０００５】したがって、従来の方法では結晶が発生し
易く、そのために材料が脆くなるとなどの不都合が起こ
っていたことに鑑み、本発明は、アモルファス材料を２
次加工する場合に、その加温方法と加工方法ならびに冷
却方法を考案することによって、アモルファス組織を保
持したバルク材料を提供することを目的とする。
易く、そのために材料が脆くなるとなどの不都合が起こ
っていたことに鑑み、本発明は、アモルファス材料を２
次加工する場合に、その加温方法と加工方法ならびに冷
却方法を考案することによって、アモルファス組織を保
持したバルク材料を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアモルファ
ス合金バルク材料の製造方法は、アモルファス合金の不
定形材料を結晶化温度とガラス化温度との間の温度又は
結晶化温度以下に１００℃／ｓ以上の速度で昇温し、昇
温を停止し、型鍛造により成型を行い、その後１００℃
／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする。
ス合金バルク材料の製造方法は、アモルファス合金の不
定形材料を結晶化温度とガラス化温度との間の温度又は
結晶化温度以下に１００℃／ｓ以上の速度で昇温し、昇
温を停止し、型鍛造により成型を行い、その後１００℃
／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする。
【０００７】アモルファス合金が明確なガラス化温度を
示すときはその温度と結晶化温度の間を加工のための加
熱温度とし、明確なガラス化温度を示さないときは結晶
化温度以下の温度を加熱温度とする。ここで、加熱速度
を１００℃／ｓ以上とした理由は、アモルファス合金中
の結晶核発生を抑制するためであり、一方型鍛造後の冷
却速度も１００℃／ｓ以上とした理由も同様に核発生を
防止することにある。この加熱速度は高周波誘導加熱、
あるいは素材の質量が小さいときはレーザー加熱などに
より達成することができる。
示すときはその温度と結晶化温度の間を加工のための加
熱温度とし、明確なガラス化温度を示さないときは結晶
化温度以下の温度を加熱温度とする。ここで、加熱速度
を１００℃／ｓ以上とした理由は、アモルファス合金中
の結晶核発生を抑制するためであり、一方型鍛造後の冷
却速度も１００℃／ｓ以上とした理由も同様に核発生を
防止することにある。この加熱速度は高周波誘導加熱、
あるいは素材の質量が小さいときはレーザー加熱などに
より達成することができる。
【０００８】加熱温度に到達したときはできるだけ速や
かに成型を行う。成型は加工速度が速い型鍛造で行い速
やかに所望のバルク形状を得て、加工温度近傍で結晶核
発生のための熱をできるだけ材料に与えないようにす
る。成型は、粉末状、片状、粒状、あるいはこれらの混
合形状などの素材を充填したカプセルを型内にセットし
て行い、粉末などの空隙を縮小して最終的にはみかけ密
度が好ましくは９９．０％以上のバルク材が得られるよ
うな固化条件を設定して行う。型鍛造後は水焼入れなど
の冷却方法により冷却を行う。その後カプセルを除去し
てアモルファスバルク材料を得る。
かに成型を行う。成型は加工速度が速い型鍛造で行い速
やかに所望のバルク形状を得て、加工温度近傍で結晶核
発生のための熱をできるだけ材料に与えないようにす
る。成型は、粉末状、片状、粒状、あるいはこれらの混
合形状などの素材を充填したカプセルを型内にセットし
て行い、粉末などの空隙を縮小して最終的にはみかけ密
度が好ましくは９９．０％以上のバルク材が得られるよ
うな固化条件を設定して行う。型鍛造後は水焼入れなど
の冷却方法により冷却を行う。その後カプセルを除去し
てアモルファスバルク材料を得る。
【０００９】冷却に際して冷却媒として液化炭酸ガス、
液化窒素、冷凍機で冷した不凍水などを使い、成型直後
に液化ガスなどへの投入などによりアモルファス合金バ
ルク材料を２０℃以下に強制冷却することが好ましい。
液化窒素、冷凍機で冷した不凍水などを使い、成型直後
に液化ガスなどへの投入などによりアモルファス合金バ
ルク材料を２０℃以下に強制冷却することが好ましい。
【００１０】
【作用】バルク材料の加工工程において、アモルファス
の過冷液体状態を安定して保持するには、アモルファス
合金材料を結晶化温度Ｔｘ近傍温度では急速加熱により
加温することが重要である。アモルファス材料を１００
℃／ｓ以上の加熱速度で加熱しＴｘ温度以下又はガラス
化温度（Ｔｇ）の明瞭なものはＴｘとＴｇとの間で金型
鍛造し、１００℃／ｓ以上の速度で冷却を行った製品の
組織を調べたところＸ線回折でブロードなアモルファス
特有なハローを示した。また、強度も硬さで判定すると
極めて硬いものであったため、アモルファス合金の特徴
とする物性は保持されていることがわかった。以下、実
施例により本発明を説明する。
の過冷液体状態を安定して保持するには、アモルファス
合金材料を結晶化温度Ｔｘ近傍温度では急速加熱により
加温することが重要である。アモルファス材料を１００
℃／ｓ以上の加熱速度で加熱しＴｘ温度以下又はガラス
化温度（Ｔｇ）の明瞭なものはＴｘとＴｇとの間で金型
鍛造し、１００℃／ｓ以上の速度で冷却を行った製品の
組織を調べたところＸ線回折でブロードなアモルファス
特有なハローを示した。また、強度も硬さで判定すると
極めて硬いものであったため、アモルファス合金の特徴
とする物性は保持されていることがわかった。以下、実
施例により本発明を説明する。
【００１１】
実施例１ Ａｌ85Ｎｉ10Ｍｍ5 （原子％）組成の合金を用意する。
これを高圧アトマイズ法により微粉末を作製する。風力
分級により−２５μｍの粉末を取り出し、Ｘ線回折によ
り組織を調べたところアモルファス合金特有の回折図形
を示した。この粉末を厚さ０．ｌｍｍのＡｌ製で１０ｍ
ｍ＊１０ｍｍ＊１０ｍｍのカプセルに真空封入した。そ
れを図１の装置により高周波加熱し１０００℃／ｓ以上
の加熱速度で加熱し結晶化温度以下である２８０±１０
℃の温度にした。
これを高圧アトマイズ法により微粉末を作製する。風力
分級により−２５μｍの粉末を取り出し、Ｘ線回折によ
り組織を調べたところアモルファス合金特有の回折図形
を示した。この粉末を厚さ０．ｌｍｍのＡｌ製で１０ｍ
ｍ＊１０ｍｍ＊１０ｍｍのカプセルに真空封入した。そ
れを図１の装置により高周波加熱し１０００℃／ｓ以上
の加熱速度で加熱し結晶化温度以下である２８０±１０
℃の温度にした。
【００１２】図中、１はプレス、２はカプセルに真空封
入された試料、３は高周波コイル、４は冷媒を噴射する
噴射管、５は受台、６は冷媒入口、７は冷媒出口、８は
金型である。それを金型により所定の形に加工した後、
１００℃／ｓの冷却速度で急速冷却した。その組織を調
べたところアモルファス組織を有していた。また圧縮強
度も１３０〜１５０ｋｇ／ｍｍ2 であった。
入された試料、３は高周波コイル、４は冷媒を噴射する
噴射管、５は受台、６は冷媒入口、７は冷媒出口、８は
金型である。それを金型により所定の形に加工した後、
１００℃／ｓの冷却速度で急速冷却した。その組織を調
べたところアモルファス組織を有していた。また圧縮強
度も１３０〜１５０ｋｇ／ｍｍ2 であった。
【００１３】実施例２ Ｎｉ75Ｓｉ13Ｂ12（ａｔ％）組成の合金を用意し、これ
を高圧アトマイズ法により微粉末に作製した。風力分級
により−２５μｍの粉末を取り出し、Ｘ線回折により組
織を調べたところアモルファス合金特有のブロードな回
折図形を示した。この粉末を厚さ０．０２ｍｍのステン
レス製の１０ｍｍ＊１０ｍｍ＊１０ｍｍのカプセルに真
空封入した。それを図１の装置により高周波加熱し１０
００℃／ｓ以上の加熱速度で加熱し温度４７０℃まで昇
温し、金型により５００ｋｇ／ｃｍ2 の力で金型鍛造し
た。それを水中へ投入し、１００℃／ｓ以上の速度で冷
却した。その組織を調べたところアモルファス組織を有
しており、硬さはＨｖ８５０〜９５０であった。
を高圧アトマイズ法により微粉末に作製した。風力分級
により−２５μｍの粉末を取り出し、Ｘ線回折により組
織を調べたところアモルファス合金特有のブロードな回
折図形を示した。この粉末を厚さ０．０２ｍｍのステン
レス製の１０ｍｍ＊１０ｍｍ＊１０ｍｍのカプセルに真
空封入した。それを図１の装置により高周波加熱し１０
００℃／ｓ以上の加熱速度で加熱し温度４７０℃まで昇
温し、金型により５００ｋｇ／ｃｍ2 の力で金型鍛造し
た。それを水中へ投入し、１００℃／ｓ以上の速度で冷
却した。その組織を調べたところアモルファス組織を有
しており、硬さはＨｖ８５０〜９５０であった。
【００１４】実施例３ Ａｌ残Ｎｉ7 Ｙ5 Ｃｏ2 組成（原子％）の合金をアトマ
イズ法により粉末化し分級後−２０μｍのアモルファス
合金粉末を用意した。これらの粉末をアルミ合金６０６
２製のカプセル中に充填し、真空脱ガスした後封入し
た。これを高周波加熱法により実施例１と同様に、結晶
化温度（Ｔｘ）とガラス化温度（Ｔｇ）との間の温度で
金型鍛造し、所定の形状に加工後水に投入して１００℃
／ｓ以上の温度で急冷した。組織について断面組織をＸ
線回折したところアモルファス特有のブロードなハロー
を示した。また、圧縮強度も１３０ｋｇ／ｍｍ2 以上と
高強度であった。
イズ法により粉末化し分級後−２０μｍのアモルファス
合金粉末を用意した。これらの粉末をアルミ合金６０６
２製のカプセル中に充填し、真空脱ガスした後封入し
た。これを高周波加熱法により実施例１と同様に、結晶
化温度（Ｔｘ）とガラス化温度（Ｔｇ）との間の温度で
金型鍛造し、所定の形状に加工後水に投入して１００℃
／ｓ以上の温度で急冷した。組織について断面組織をＸ
線回折したところアモルファス特有のブロードなハロー
を示した。また、圧縮強度も１３０ｋｇ／ｍｍ2 以上と
高強度であった。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、結晶質を含まないバルク
材料が確実に得られるので、これらを利用して各種部品
を製造するこができる。
材料が確実に得られるので、これらを利用して各種部品
を製造するこができる。
【図１】 同一機械内にて加熱・鍛造・冷却を行える用
に構成した本発明法の実施に使用する装置を示す図であ
る。
に構成した本発明法の実施に使用する装置を示す図であ
る。
１ プレス ２ カプセルに真空封入された試料 ３ 高周波コイル ４ 冷媒噴射管 ５ 受台 ６ 冷媒入口 ７ 冷媒出口
───────────────────────────────────────────────────── 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上杉３丁目８−22 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806 (72)発明者 加藤 晃 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 堀切 秀彦 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 (2)
- 【請求項１】 アモルファス合金の粉末、小片、単繊維
など不定形材料を結晶化温度とガラス化温度との間の温
度又は結晶化温度以下の温度に１００℃／ｓ以上の速度
で昇温し、昇温を停止し、型鍛造により成型を行い、そ
の後１００℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴
とするアモルファス合金バルク材料の製造方法。 - 【請求項２】 型鍛造による成型直後にアモルファス合
金バルク材料を２０℃以下に強制冷却することを特徴と
するアモルファス合金バルク材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23153792A JPH0657309A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | アモルファス合金バルク材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23153792A JPH0657309A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | アモルファス合金バルク材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657309A true JPH0657309A (ja) | 1994-03-01 |
Family
ID=16925054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23153792A Pending JPH0657309A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | アモルファス合金バルク材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0657309A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2627793A4 (en) * | 2010-10-13 | 2016-07-13 | California Inst Of Techn | SHAPING A METAL GLASS BY FORGING WITH FAST CONDENSATE DISCHARGE |
| US9745641B2 (en) | 2008-03-21 | 2017-08-29 | California Institute Of Technology | Forming of metallic glass by rapid capacitor discharge |
| US9845523B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-12-19 | Glassimetal Technology, Inc. | Methods for shaping high aspect ratio articles from metallic glass alloys using rapid capacitive discharge and metallic glass feedstock for use in such methods |
| US10022779B2 (en) | 2014-07-08 | 2018-07-17 | Glassimetal Technology, Inc. | Mechanically tuned rapid discharge forming of metallic glasses |
| US10029304B2 (en) | 2014-06-18 | 2018-07-24 | Glassimetal Technology, Inc. | Rapid discharge heating and forming of metallic glasses using separate heating and forming feedstock chambers |
| US10213822B2 (en) | 2013-10-03 | 2019-02-26 | Glassimetal Technology, Inc. | Feedstock barrels coated with insulating films for rapid discharge forming of metallic glasses |
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