JPS5933664B2 - 非晶質合金の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非晶質合金の加工方法に関する。

通常金属は固体状態では結晶状態であるが、ある特殊な
条件、例えば特殊な合金組成と超急冷凝固させた場合に
は固体状態でも液体に類似した結晶構造が得られ、この
ような金属あるいは合金は非晶質合金と称されている。

この非晶質合金はそれぞれの成分組成に応じである温度
で結晶性合金に変化し、非晶質合金としての特性が失わ
れ、前記温度は結晶化温度と称されている。

非晶質化された金属、合金は結晶質の金属、合金とは異
なった特異の性質を有し、特に強度ならびに硬さが高く
、かつ靭性も高いことが本発明者等その他によって先に
報告されている。

かかる非晶質合金は前記特異な性質のため構造材料、機
械部品あるいは装置用材料として有利な用途が期待され
ている。

しかしながら前記非晶質合金は高い硬度、高い強度を有
する反面加工性が極端に悪いという欠点がある。

本発明は、前記非晶質合金の特長を失うことなく欠点と
されている加工性の悪い点を除去、改良した新規な加工
方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、前記目的を達成するため、非晶質合金を加工
するに当り、前記非晶質合金をその結晶化温度未満乃至
延性遷移温度以上の温度範囲内に加熱した状態で加工す
ることを特徴とする非晶質合金の加工方法に関する。

次に本発明の詳細な説明する。

非晶質合金の変形挙動については、本発明者ならびに他
の研究者により研究され、非晶質合金は常温附近におい
て歪硬化性の極めて小さい、完全弾塑性に近い材料であ
るため、一軸の引張および圧縮では極端な不均一変形を
なし、１個所から辷りが進行すると、その部分から破断
するに至ることが知られている。

すなわち歪硬化の小さいことが１つの特性である非晶質
合金にあっては、加工による変形が極端に不均一であり
、かつ硬いため、圧延、引抜き、深絞り、打抜き、曲げ
などの成形加工が極めて困難である。

本発明者等は非晶質合金が結晶化を開始しない温度なら
びに保持時間内で加熱した状態において、成形加工を施
すと、非常に容易に均一な変形が生起することを新規に
知見した。

すなわち前記条件下においては容易に圧延、打抜き、引
抜き、深絞り、曲げなどの成形加工が可能であり、かつ
加工後直ちに冷却すれば成形前の高い強度ならびに硬さ
が再び得られることを知り、本発明を完成した。

次に本発明を実験データについて説明する。

Ｐｄ８０原子係、Ｓｉ２０原子％（以下 ＰｄｇＯ８ｊ２０の如く記す）よりなる非晶質合金につ
いての引張試験の伸び曲線を第１図に示す。

＝１００°Ｃ２０°ｃ、ｉｏｏ℃においては降伏後直ち
に破断し、伸びは０．１％以下であるが、２００°Ｃ以
上で伸びを生じ始め、２５０℃以上では降伏後均−伸び
が著しくなる。

また、同合金の変形抵抗の目安として、各温度における
硬さを調べ、第２図に示す結果を得た。

同図において縦軸の硬さの目盛は対数によるものである
。

同図によれば曲線には３つの点において屈折点が存在し
、このうちＴｐは不均一変形から均一変形への遷移を示
す延性遷移温度であり、Ｔｇはガラス遷移温度（非晶質
構造のままで固体から液体状態に遷移する温度であり、
ガラスやポリマーにおいて使用されている言葉と同一定
義である）であり、この温度以上では粘性が急速に低下
する。

Ｔｘは結晶化温度である。

硬さの測定の際材料表面に生ずる圧痕の周囲の組織を調
べると、Ｔｐ点以上の温度では急速。

に軟化、Ｔｘ点点上上温度では結晶化するため硬化する
ことが判る。

したがって、延性遷移温度Ｔｐ以上乃至結晶化温度未満
の温度範囲内では均一な変形を容易に生ずることを知見
した。

なかでも前記温度範囲内において、高温側になるほど変
形抵抗は小さくなる。

しかし非晶質合金が一旦結晶化すると多量の化合物の析
出のために材料の延性や靭性が低下することが良く知ら
れているので本発明においては結晶化が起らない温度な
らびに時間範囲内で変形することが必要である。

第３図は一例としてＰｄ８ｏＳｉ２ｏ合金を加熱した際
の結晶化の温度、時間変化を示すが、この合金における
加工容易な領域は斜線部分がある。

したがって高温はど短時間で加工する必要がある。

さて加工や熱処理によって硬化した結晶質金属にあって
は、加熱することにより成形加工性は良くなるが、一方
加熱のために材質が変化して軟化してしまう。

これに対して、非晶質合金にあっては、前記ガラスに近
い性質であるため加熱加工を施しても材質上の可逆性が
見られると云う結晶質金属には無い性質があることを知
見した。

第４図はＭｌ ７５８１８Ｂ１□非晶質合金の高温硬度
の加熱および冷却曲線を示す。

同図に見るようにＴｐ以上で急速に軟化するが、この軟
化は冷却によって再び失われて硬くなる、いわゆる可逆
的硬さの変化が見られる。

この様な材質上の可逆性は後述する実施例の表１にも示
されている。

かかる機械的性質の可逆性は一般の結晶金属には見られ
ない特異な性能であり、材料を加工成形する上に重要な
性能である。

この原因は非晶質金属がガラスに近い性質を持ち、変形
が粘性流動的であることによるものであるためと考えら
れる。

本発明において、加工温度を限定する理由を次に説明す
る。

延性遷移温度より低い温度で加工すると、加工性が悪い
だけでなく、不均一な変形が生じ、一方結晶化温度以上
で加工すると、結晶質合金に変化するため加工後材質を
脆化させるので、加工温度は延性遷移温度以上結晶化温
度未満の温度範囲内で加工する必要がある。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 １ 表１に示す如き成分組成を有する非晶質合金について延
性遷移温度Ｔｐ、ガラス遷移温度Ｔｇ、結晶化温度Ｔｘ
を測定した。

その結果によればＴｘとＴｐとの差はほぼ２００℃前後
である。

しかして、非晶質合金の結晶化温度の測定は比較的容易
に正確に行なうことができるので、実際加工作業にあた
っては、結晶化温度未満と結晶化温度よりほぼ２００℃
低い温度との範囲内で作業を行なうことが有利であった
。

同表中五３および五５の非晶質合金よりなる幅５ ｍｍ
、厚さ０．０５ｉｉ、長さ１００朋のリボン状のものの
加工性の温度変化を表２に示す。

同表には、加工性の比較のために１パス圧下率、破断ま
での最大圧下率、加工後の変形組織の光学顕微鏡観察結
果を示し、さらに１０％断面減を与える引抜工程の可否
、２ｍｍ半径の９０°曲げの可否を示した。

Ａ３のＮ１合金、Ａ５のＦｅ合金ともに、Ｔｐ以上の温
度で均一圧延、引抜き、曲げが可能であるこさが判る。

また、表１中の試料本ｌ ｔ Ａ３ 、Ａ５ を五６の
各合金の加工後の硬さ、引張強さ、引裂エネルギー（靭
性値の評価に用いうる）を測定し、加工前の各性質と比
較した結果を表３に示す。

同表から判るように加工前と後とで材質の変化がほとん
どなく、非晶質金属特有の強靭性が失われないことを示
す。

すなわち、本発明によれば、容易な加工により均一な非
晶質合金製品を得ることのできることが判った。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰ ｄ ｇｏＳ １２０非晶質合金の引張り伸
びの温度変化を示す図、第２図はＰ ｄ ｇ□ Ｓ １
２ｇ非晶質合金の高温硬度を示す図、第３図はＰｄ８０
Ｓｉ２０非晶質合金の結晶化領域の温度と保持時間との
関係を示す図、第４図はＮｌ ７５ Ｓ ｉＢ Ｂ１７
非晶質合金の高温硬度の加熱冷却曲線を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非晶質合金を加工するに幽り、前記非晶質合金をそ
   の結晶化温度未満乃至延性遷移温度以上の温度範囲内に
   加熱した状態で加工することを特徴とする非晶質合金の
   加工方法。