JPS5842261B2 - High strength amorphous iron alloy - Google Patents

High strength amorphous iron alloy

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JPS5842261B2
JPS5842261B2 JP20001582A JP20001582A JPS5842261B2 JP S5842261 B2 JPS5842261 B2 JP S5842261B2 JP 20001582 A JP20001582 A JP 20001582A JP 20001582 A JP20001582 A JP 20001582A JP S5842261 B2 JPS5842261 B2 JP S5842261B2
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JP
Japan
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alloy
amorphous
present
atomic
iron alloy
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JP20001582A
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Japanese (ja)
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JPS5891155A (en
Inventor
健 増本
正明 奈賀
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TOHOKU DAIGAKU KINZOKU ZAIRYO KENKYU SHOCHO
Original Assignee
TOHOKU DAIGAKU KINZOKU ZAIRYO KENKYU SHOCHO
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械的強度の犬なるアモルファス鉄合金に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to mechanical strength amorphous iron alloys.

通常金属は固体状態では結晶状態にあるが、ある特殊な
条件(合金の組成、急冷凝固)下では、固体状態でも液
体に類似した結晶構造をもたない原子構造が得られ、こ
のような金属又は合金をアモルファス合金(又は非結晶
質合金)と言っている。
Normally, metals are in a crystalline state in the solid state, but under certain special conditions (alloy composition, rapid solidification), even in the solid state, an atomic structure that does not have a crystalline structure similar to that of a liquid can be obtained. Or the alloy is called an amorphous alloy (or non-crystalline alloy).

このアモルファス合金は従来の実用金属材料に比し、著
しく高い強度を保有する可能性がある。
This amorphous alloy has the potential to possess significantly higher strength than conventional practical metal materials.

一方、実用金属として使用される場合には、常温だけで
なく昇温状態でも使用されることがあり、アモルファス
合金はその組成に応じである温度で結晶性金属又は合金
に変化する結晶化温度をもっている。
On the other hand, when used as a practical metal, it may be used not only at room temperature but also at elevated temperatures, and amorphous alloys have a crystallization temperature at which they change to crystalline metals or alloys at a certain temperature depending on their composition. There is.

アモルファス合金が結晶化すると、アモルファス合金と
しての特性が失われることになる。
When an amorphous alloy crystallizes, it loses its properties as an amorphous alloy.

従ってこのような昇温状態で使用される場合には出来る
限りこの結晶化温度が高いことが必要である。
Therefore, when used under such elevated temperature conditions, it is necessary that the crystallization temperature is as high as possible.

本発明は、耐熱性(耐結晶化)を向上すると共に、更に
機械的強度を向上したアモルファス合金を提供せんとす
るものである。
The present invention aims to provide an amorphous alloy with improved heat resistance (crystallization resistance) and further improved mechanical strength.

本発明は原子%としてCr 1〜40%、C及びBの何
れか1種2%以上、25%以上、C及びBの何れか1種
とPの合計で30〜35%、残部Feよりなる強度の犬
なるアモルファス鉄合金に係るO 本発明において、CrはFe −C−P系およびFe−
B−P系アモルファス合金の機械的特性を改善する効果
をもち、CあるいはBはPと共存することによってアモ
ルファス化を容易にする。
The present invention consists of 1 to 40% of Cr, 2% or more of any one of C and B, 25% or more of any one of C and B, 30 to 35% of the total of any one of C and B and P, and the balance Fe. In the present invention, Cr is Fe-C-P system and Fe-
C or B has the effect of improving the mechanical properties of the B--P based amorphous alloy, and C or B facilitates amorphization by coexisting with P.

本発明のアモルファス鉄合金は結晶構造を有しないため
、降伏強さ、破壊強さ、硬さ等の機械的強度において優
れている。
Since the amorphous iron alloy of the present invention does not have a crystalline structure, it is excellent in mechanical strength such as yield strength, fracture strength, and hardness.

次に本発明のアモルファス合金を製造する方法について
図により説明する。
Next, a method for manufacturing the amorphous alloy of the present invention will be explained using figures.

図は本発明のアモルファス合金を製造する装置の一例を
示す概略図である。
The figure is a schematic diagram showing an example of an apparatus for producing the amorphous alloy of the present invention.

図において、1は下方先端に水平方向に噴出するノズル
2を有する石英管で、その中には原料金属3が装入され
、溶解される。
In the figure, 1 is a quartz tube having a nozzle 2 at its lower end that ejects water in a horizontal direction, into which raw metal 3 is charged and melted.

4は原料金属3を加熱するための加熱炉であり、5はモ
ーター6により高速度、例えば5000r、p、mで回
転される回転ドラムで、これはドラムの回転による遠心
力負荷をできるだけ小さくするため、軽量で熱伝導性の
良い金属、例えばアルミニウム合金よりなり、内面には
更に熱伝導性の良い金属、例えば銅板1で内張すされて
いる。
4 is a heating furnace for heating the raw metal 3, and 5 is a rotating drum rotated by a motor 6 at a high speed, for example, 5000 r, p, m, to minimize the centrifugal force load due to the rotation of the drum. Therefore, it is made of a lightweight metal with good heat conductivity, such as an aluminum alloy, and the inner surface is lined with a metal with good heat conductivity, such as copper plate 1.

8は石英管1を支持して上下に移動するためのエアピス
トンである。
8 is an air piston for supporting the quartz tube 1 and moving it up and down.

原料金属は、先ず石英管1の送入口1aより流体搬送等
により装入され加熱炉4の位置で加熱溶解され、次いで
エアピストン8により、ノズル2が回転ドラム5の内面
に対向する如く、石英管1が図に示す位置に下降され、
次いで上昇を開始するとほぼ同時に溶融金属3にガス圧
が加え、られて、金属が回転ドラムの内面に向って噴流
される。
The raw metal is first charged through the inlet 1a of the quartz tube 1 by fluid conveyance, heated and melted in the heating furnace 4, and then heated and melted by the air piston 8 so that the nozzle 2 faces the inner surface of the rotating drum 5. Tube 1 is lowered to the position shown in the figure,
Gas pressure is then applied to the molten metal 3 almost as soon as it begins to rise, causing the metal to be jetted toward the inner surface of the rotating drum.

石英管内部へは金属3の酸化を防ぐため絶えず不活性ガ
ス、例えばアルゴンガス9を送入し不活性雰囲気として
おくものとする。
In order to prevent oxidation of the metal 3, an inert gas such as argon gas 9 is constantly fed into the quartz tube to create an inert atmosphere.

回転ドラム内面に噴流された金属は高速回転による遠心
力のため、回転ドラム内面に強く接触せしめられること
により、かつ回転ドラム内面に噴射接触される溶融噴流
金属を接触部において深冷ガスを噴射ガスパイプ10よ
り噴射させて少くとも107℃/秒の冷却速度で冷却す
ることによってアモルファス合金とすることができる。
The metal jetted onto the inner surface of the rotating drum is brought into strong contact with the inner surface of the rotating drum due to the centrifugal force caused by high-speed rotation, and the molten jet metal is sprayed onto the inner surface of the rotating drum. An amorphous alloy can be obtained by cooling the alloy at a cooling rate of at least 107° C./sec by jetting from a 10°C.

深冷ガスとしては液体空気あるいは液体窒素を好適に使
用することができる。
Liquid air or liquid nitrogen can be suitably used as the deep-chilled gas.

本発明の研究において、第1表に示す組成のアモルファ
ス鉄合金を図に示した装置により厚さ0.051m、幅
0.5間の条に作成した。
In the research of the present invention, an amorphous iron alloy having the composition shown in Table 1 was made into strips with a thickness of 0.051 m and a width of 0.5 m using the apparatus shown in the figure.

第1表の原子%の組成を重量%に換算すると第1表の1
の通りとなる。
Converting the composition in atomic % in Table 1 to weight % shows 1 in Table 1.
It will be as follows.

これらの条よりそれぞれ試料を取り、機械的特性の試験
を行った結果を第2表に示す。
Samples were taken from each of these strips and tested for mechanical properties, and the results are shown in Table 2.

なお比較のため、高Cr系ステンレス405鋼(13%
Cr、0.2%AI >の機械的特性をA9に掲げる。
For comparison, high Cr stainless steel 405 steel (13%
The mechanical properties of Cr, 0.2% AI> are listed in A9.

第2表より判る如く、405鋼に比し強さおよび硬さの
著しい上昇が見られ、伸びは少ない。
As can be seen from Table 2, there is a significant increase in strength and hardness compared to 405 steel, and there is little elongation.

本発明のA6.2合金は390 kg/maの破壊強さ
を有し、従来の鋼における最大強さを持つピアノ線より
優れている。
The A6.2 alloy of the present invention has a breaking strength of 390 kg/ma, which is superior to piano wire, which has the highest strength in conventional steels.

第3表は前記第1表に示す本発明の各種合金の結晶化温
度(℃)を示すが、Crを含有しないFe −C−P系
およびFe −B−P系のアモ/L/7アス合金では結
晶化温度は410℃位であるのに比し、Crを添加する
と結晶化温度は徐々に上昇する傾向を示し、40原子%
では510 ’Cまで上昇させることができる。
Table 3 shows the crystallization temperatures (°C) of various alloys of the present invention shown in Table 1 above, and shows the crystallization temperatures (°C) of the various alloys of the present invention shown in Table 1. In alloys, the crystallization temperature is around 410°C, but when Cr is added, the crystallization temperature tends to gradually rise, and the crystallization temperature is around 40 at%.
It is possible to raise the temperature to 510'C.

本発明の合金において成分を限定する理由を以下に述べ
る。
The reasons for limiting the components in the alloy of the present invention will be described below.

Crについては、Fe −C−P系およびFe −B−
P系アモルファス合金の機械的特性、および耐熱性を改
善する効果を持ち、■原子%未満ではその効果が小さく
、一方40原子%を越えるとアモルファス組織を得るこ
とができない。
Regarding Cr, Fe -C-P system and Fe -B-
It has the effect of improving the mechanical properties and heat resistance of P-based amorphous alloys, and if it is less than 2 atomic %, the effect is small, while if it exceeds 40 atomic %, an amorphous structure cannot be obtained.

よってCrは1〜40原子%が必要であり、好適範囲は
5〜30原子%である。
Therefore, 1 to 40 atom % of Cr is required, and a preferable range is 5 to 30 atom %.

CとBは合金をアモルファス化させる性質を有し、その
作用効果は同一である。
C and B have the property of making the alloy amorphous, and their effects are the same.

CまたはBの最小量を2原子%としたのは、2原子%未
満ではアモルファス組織を得ることができないためであ
る。
The reason why the minimum amount of C or B is 2 atomic % is because an amorphous structure cannot be obtained with less than 2 atomic %.

Pは合金をアモルファス化させる性質を有し、Pの最小
量を5原子%としたのは、5原子%未満では同様にアモ
ルファス組織を得ることが困難であるからである。
P has the property of making the alloy amorphous, and the reason why the minimum amount of P is set at 5 atomic % is because it is difficult to obtain an amorphous structure with less than 5 atomic %.

CおよびBの何れか1種とPとの合計35原子%以下と
したのは、35原子%を越えるとアモルファス組織を得
ることが困難であるからである。
The reason why the total amount of any one of C and B and P is set to be 35 atomic % or less is because if it exceeds 35 atomic %, it is difficult to obtain an amorphous structure.

但しCおよびBの何れか1種とPとの合計30原子%以
上とした理由は、この組織範囲の合金は本発明者等の発
明によって既出願であるからである。
However, the reason why the total content of any one of C and B and P is set at 30 atomic % or more is that an alloy having this structure range has been previously filed as an invention by the present inventors.

以上本発明の合金は優れた機械特性ならびに耐熱性を有
し、車輌用タイヤ、ベルトなどのゴム、プラスチック製
品に埋込まれる補強用コード、コンクリート埋込み用コ
ードなどに適し、またフィルタースクリーン、繊維との
混紡用フィラメントなどの複合材料としての用途に適す
る。
As described above, the alloy of the present invention has excellent mechanical properties and heat resistance, and is suitable for reinforcing cords embedded in rubber such as vehicle tires and belts, reinforcing cords embedded in plastic products, and cords embedded in concrete. Suitable for use as composite materials such as filaments for blended spinning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明のアモルファス合金を製造する装置の一例を
示す概略図である。 1・・・・・・石英管、2・・・・・・ノズル、3・・
・・・・原料金属、4・・・・・・加熱炉、5・・・・
・・回転ドラム、6・・・・・・モーター、7・・・・
・・銅板、8・・・・・・エヤピストン、9・・・・・
・アルゴンガス、10・・・・・・深冷ガス噴射パイプ
The figure is a schematic diagram showing an example of an apparatus for producing the amorphous alloy of the present invention. 1...Quartz tube, 2...Nozzle, 3...
... Raw metal, 4 ... Heating furnace, 5 ...
...Rotating drum, 6...Motor, 7...
...Copper plate, 8...Air piston, 9...
・Argon gas, 10... Deep cold gas injection pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 原子%として、Cr 1〜40%、C及びBの何れ
か1種2%以上、25%以上、C及びBの何れか1種と
Pとの合金で30〜35%、残部Feよりなる強度の犬
なるアモルファス鉄合金。
1 atomic%: 1 to 40% Cr, 2% or more of any one of C and B, 25% or more, 30 to 35% alloy of one of C and B and P, and the remainder Fe A strong amorphous iron alloy.
JP20001582A 1982-11-15 1982-11-15 High strength amorphous iron alloy Expired JPS5842261B2 (en)

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JPS6029234A (en) * 1983-07-11 1985-02-14 Mitsubishi Electric Corp Wire electrode for wire cut electrical discharge machining
US5958153A (en) * 1995-04-11 1999-09-28 Nippon Steel Corporation Fe-system amorphous metal alloy strip having enhanced AC magnetic properties and method for making the same

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