JPS6215629B2 - - Google Patents
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- JPS6215629B2 JPS6215629B2 JP58125549A JP12554983A JPS6215629B2 JP S6215629 B2 JPS6215629 B2 JP S6215629B2 JP 58125549 A JP58125549 A JP 58125549A JP 12554983 A JP12554983 A JP 12554983A JP S6215629 B2 JPS6215629 B2 JP S6215629B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
本発明は電子線の照射によつてアモルフアス材
料と母材との複合材料を製造する方法に関するも
のである。 最近、合金を主とする金属及び多種結晶のアモ
ルフアス化が既存材料の機能化として急速に注目
を浴びている。このアモルフアス材料は電子材料
としてはもちろんのこと、一般的にもその形状及
び寸法から他の材料との複合材料として使用する
ことが望まれている。ところが、これらアモルフ
アス材料の特性は完全なアモルフアスになるほど
顕著となるが、その反面、そのようなものほど複
合材料として組合わせる相手材料（母材）との接
合が悪くなるばかりか、複雑な形状の複合材料を
製造することは極めて困難となる。従来、アモル
フアス材料と母材との接合法としては、対象とす
るアモルフアス材料を目標とする母材の上に乗せ
た後、火薬の爆発等による衝撃的な高圧力を付加
して両者を機械的に接合する圧着法などが開発さ
れているが、圧着界面の接合性は必ずしも良くな
い上に、高圧力を加える関係上製造できる複合材
料の形状が厳格に制約される欠点があつた。 また、構造部材の表面に、クロム、燐、炭素及
び通常の不純物から成る混合粉末を塗布後、塗布
面をレーザービーム又は電子ビームで照射するこ
とにより急速加熱、急速冷却を施し、構造部材金
属−クロム−燐−炭素の非晶質層を形成する方法
（特開昭57−200536号）が発表されているが、同
方法は安価で優れた耐食性及び耐摩耗性を有する
非晶質層を構造部材表面に得ることを目的とする
ものであり、接合界面の接合性が良好であつて且
つ製造する複合材料の形状が表面層のような略々
二次元形状に厳格に制約されない複合材料の製造
を目的とするものではなく、アモルフアス材料が
特定混合粉末に制約される上に、施工方法が塗布
に限定され、さらに急速加熱及び急速冷却を必要
とし、生成するアモルフアスが特定の物質に限定
される欠点があつた。 本発明の目的は、接合界面の接合性が良好であ
り、製造する複合材料の形状が厳格に制約され
ず、前述の欠点を有しない複合材料の製造方法を
提供することにある。 本発明は、電子線の照射によつてアモルフアス
材料と母材との複合材料を製造するにあたり、電
子線の照射によつて容易にアモルフアス化する
Zr2Al、Fe2Ti、ZrCu、V3Si、Cu3Ti、NiTi及び
鉄−ジルコニウム化合物から成る群から選択した
金属間化合物を(イ)電着、溶着、溶射、スパツタリ
ング、蒸着その他の機械的接合手法、(ロ)機械的に
束ねた後の熱処理による拡散接合手法、(ハ)機械的
加工と熱処理を組合せた析出手法及び(ニ)転位線、
積層欠陥、結晶粒界、異相物体界面等の格子欠陥
を生じさせる手法の何れか一つ又は一つ以上の手
法により、母材の表面及び／又は内部の所定の位
置に予め結晶状態で配置した後、これらの金属間
化合物の結晶を電子線で照射し、当該結晶を優先
的にアモルフアス化することによつて、所定の分
布状態のアモルフアス相を有する複合材料を製造
する方法である。 電子線の照射によつて容易にアモルフアス化す
る種類の結晶としては、金属間化合物例えば
Zr2Al、Fe2Ti、ZrCu、V3Si、Cu3Ti、NiTi、鉄
−ジルコニウム系化合物等がある。加速電圧、照
射強度、照射温度及び全照射量等の照射条件は、
アモルフアス化せんとする金属間化合物の結晶の
種類によつて定まる。 加速電圧は0.5〜10MeVが好ましく、照射強度
は1021〜1025e／m2秒が好ましく、照射温度は4.2
〜320゜Ｋが好ましく、照射時間は数秒〜数千秒
が好ましい。 本発明方法によれば、それ自体ではアモルフア
ス化が不可能な材料でも、その必要部分だけをそ
れが表面であれ内部であれアモルフアス相に置換
することが可能であり、アモルフアスの優れた物
性を最大限に活用した画期的な複合材料を得るこ
とができる。この際、粒子線の中では電子線が最
も大きな透過力をもつ為、最も効果的な照射粒子
である。 本発明方法によれば、アモルフアス相と母材と
の界面はすべて拡散接合によつて得られる。従つ
て、従来の爆発圧着法における機械的接合に比
べ、界面の密着性は著しく改善される。さらに、
一だんと優れた密着性が要求される場合には、ア
モルフアス相の元となる結晶（Ａ−結晶）を電子
線照射によつてアモルフアス化した後、生成物全
体をこのアモルフアス相の結晶化温度近傍の温度
で拡散焼鈍することによつて、アモルフアス−母
材界面を一層強固にすることができる。この際、
拡散に必要な温度がアモルフアス相の結晶化温度
より高い場合には、電子線照射後にそのような高
温焼鈍を施した後、再び電子線照射することによ
つて結晶化したＡ−結晶を改めてアモルフアス化
させることができる。 以下、本発明を次に実施例につきさらに詳細に
説明する。 実施例 最初に、アモルフアス相の元となる第１表に示
すようなZr2Al、Fe2Ti、NiTi、ZrCu、U3Si、
Fe2Zrの結晶（Ａ−結晶）を、第１〜７図に示す
ように、母材の所定の位置に所定の形状で配置し
た。この配置にあたつては、Ａ−結晶の位置と配
置形状に応じて下記の各種の方法を用いた。(イ)母
材表面の一部または全部を例えば第１〜５図に示
すようにアモルフアス材料で包む場合。Ａ−結晶
を電着、溶着、溶射、スパツタリング、蒸着、そ
の他機械的接合手法などによつて所定の母材表面
に接合させた。(ロ)アモルフアス材料を母材内部の
所定の位置に例えば第６〜７図に示すように分布
させる場合。(i)表面に予めＡ−結晶を接合させた
母材の素片を機械的に束ねた後熱処理によつて完
全に拡散接合した。(ii)機械的加工と熱処理を組合
わせることによつて、Ａ−結晶を所定の状態に析
出させた。(iii)予め、転位線、積層欠陥、結晶粒
界、異相物体界面などの格子欠陥を所定の状態
（位置及び形状）に分布させた後、これらに沿つ
てＡ−結晶構成原子を優先拡散させ、所定の状態
のＡ−結晶を析出させた。 これらの各種の方法で配置したＡ−結晶体を、
その後の電子線照射によつて迅速にアモルフアス
化し、目的とする分布状態をもつたアモルフアス
との複合材料を得た。この場合、電子線の加速電
圧が高いほどより迅速に、より深く、かつより均
一にＡ−結晶のアモルフアス化が進んだ。さら
に、加速電圧が母材に損傷を起こさせる電圧（し
きい電圧）より高い場合には、母材中にも照射損
傷による種々の格子欠陥が生じる為相互拡散が促
進され、アモルフアス材料と母材との接合も一だ
んと密接となつた。 このようにして製造した複合材料を照射条件と
共に次の第１表に示す。
料と母材との複合材料を製造する方法に関するも
のである。 最近、合金を主とする金属及び多種結晶のアモ
ルフアス化が既存材料の機能化として急速に注目
を浴びている。このアモルフアス材料は電子材料
としてはもちろんのこと、一般的にもその形状及
び寸法から他の材料との複合材料として使用する
ことが望まれている。ところが、これらアモルフ
アス材料の特性は完全なアモルフアスになるほど
顕著となるが、その反面、そのようなものほど複
合材料として組合わせる相手材料（母材）との接
合が悪くなるばかりか、複雑な形状の複合材料を
製造することは極めて困難となる。従来、アモル
フアス材料と母材との接合法としては、対象とす
るアモルフアス材料を目標とする母材の上に乗せ
た後、火薬の爆発等による衝撃的な高圧力を付加
して両者を機械的に接合する圧着法などが開発さ
れているが、圧着界面の接合性は必ずしも良くな
い上に、高圧力を加える関係上製造できる複合材
料の形状が厳格に制約される欠点があつた。 また、構造部材の表面に、クロム、燐、炭素及
び通常の不純物から成る混合粉末を塗布後、塗布
面をレーザービーム又は電子ビームで照射するこ
とにより急速加熱、急速冷却を施し、構造部材金
属−クロム−燐−炭素の非晶質層を形成する方法
（特開昭57−200536号）が発表されているが、同
方法は安価で優れた耐食性及び耐摩耗性を有する
非晶質層を構造部材表面に得ることを目的とする
ものであり、接合界面の接合性が良好であつて且
つ製造する複合材料の形状が表面層のような略々
二次元形状に厳格に制約されない複合材料の製造
を目的とするものではなく、アモルフアス材料が
特定混合粉末に制約される上に、施工方法が塗布
に限定され、さらに急速加熱及び急速冷却を必要
とし、生成するアモルフアスが特定の物質に限定
される欠点があつた。 本発明の目的は、接合界面の接合性が良好であ
り、製造する複合材料の形状が厳格に制約され
ず、前述の欠点を有しない複合材料の製造方法を
提供することにある。 本発明は、電子線の照射によつてアモルフアス
材料と母材との複合材料を製造するにあたり、電
子線の照射によつて容易にアモルフアス化する
Zr2Al、Fe2Ti、ZrCu、V3Si、Cu3Ti、NiTi及び
鉄−ジルコニウム化合物から成る群から選択した
金属間化合物を(イ)電着、溶着、溶射、スパツタリ
ング、蒸着その他の機械的接合手法、(ロ)機械的に
束ねた後の熱処理による拡散接合手法、(ハ)機械的
加工と熱処理を組合せた析出手法及び(ニ)転位線、
積層欠陥、結晶粒界、異相物体界面等の格子欠陥
を生じさせる手法の何れか一つ又は一つ以上の手
法により、母材の表面及び／又は内部の所定の位
置に予め結晶状態で配置した後、これらの金属間
化合物の結晶を電子線で照射し、当該結晶を優先
的にアモルフアス化することによつて、所定の分
布状態のアモルフアス相を有する複合材料を製造
する方法である。 電子線の照射によつて容易にアモルフアス化す
る種類の結晶としては、金属間化合物例えば
Zr2Al、Fe2Ti、ZrCu、V3Si、Cu3Ti、NiTi、鉄
−ジルコニウム系化合物等がある。加速電圧、照
射強度、照射温度及び全照射量等の照射条件は、
アモルフアス化せんとする金属間化合物の結晶の
種類によつて定まる。 加速電圧は0.5〜10MeVが好ましく、照射強度
は1021〜1025e／m2秒が好ましく、照射温度は4.2
〜320゜Ｋが好ましく、照射時間は数秒〜数千秒
が好ましい。 本発明方法によれば、それ自体ではアモルフア
ス化が不可能な材料でも、その必要部分だけをそ
れが表面であれ内部であれアモルフアス相に置換
することが可能であり、アモルフアスの優れた物
性を最大限に活用した画期的な複合材料を得るこ
とができる。この際、粒子線の中では電子線が最
も大きな透過力をもつ為、最も効果的な照射粒子
である。 本発明方法によれば、アモルフアス相と母材と
の界面はすべて拡散接合によつて得られる。従つ
て、従来の爆発圧着法における機械的接合に比
べ、界面の密着性は著しく改善される。さらに、
一だんと優れた密着性が要求される場合には、ア
モルフアス相の元となる結晶（Ａ−結晶）を電子
線照射によつてアモルフアス化した後、生成物全
体をこのアモルフアス相の結晶化温度近傍の温度
で拡散焼鈍することによつて、アモルフアス−母
材界面を一層強固にすることができる。この際、
拡散に必要な温度がアモルフアス相の結晶化温度
より高い場合には、電子線照射後にそのような高
温焼鈍を施した後、再び電子線照射することによ
つて結晶化したＡ−結晶を改めてアモルフアス化
させることができる。 以下、本発明を次に実施例につきさらに詳細に
説明する。 実施例 最初に、アモルフアス相の元となる第１表に示
すようなZr2Al、Fe2Ti、NiTi、ZrCu、U3Si、
Fe2Zrの結晶（Ａ−結晶）を、第１〜７図に示す
ように、母材の所定の位置に所定の形状で配置し
た。この配置にあたつては、Ａ−結晶の位置と配
置形状に応じて下記の各種の方法を用いた。(イ)母
材表面の一部または全部を例えば第１〜５図に示
すようにアモルフアス材料で包む場合。Ａ−結晶
を電着、溶着、溶射、スパツタリング、蒸着、そ
の他機械的接合手法などによつて所定の母材表面
に接合させた。(ロ)アモルフアス材料を母材内部の
所定の位置に例えば第６〜７図に示すように分布
させる場合。(i)表面に予めＡ−結晶を接合させた
母材の素片を機械的に束ねた後熱処理によつて完
全に拡散接合した。(ii)機械的加工と熱処理を組合
わせることによつて、Ａ−結晶を所定の状態に析
出させた。(iii)予め、転位線、積層欠陥、結晶粒
界、異相物体界面などの格子欠陥を所定の状態
（位置及び形状）に分布させた後、これらに沿つ
てＡ−結晶構成原子を優先拡散させ、所定の状態
のＡ−結晶を析出させた。 これらの各種の方法で配置したＡ−結晶体を、
その後の電子線照射によつて迅速にアモルフアス
化し、目的とする分布状態をもつたアモルフアス
との複合材料を得た。この場合、電子線の加速電
圧が高いほどより迅速に、より深く、かつより均
一にＡ−結晶のアモルフアス化が進んだ。さら
に、加速電圧が母材に損傷を起こさせる電圧（し
きい電圧）より高い場合には、母材中にも照射損
傷による種々の格子欠陥が生じる為相互拡散が促
進され、アモルフアス材料と母材との接合も一だ
んと密接となつた。 このようにして製造した複合材料を照射条件と
共に次の第１表に示す。
【表】
かくて、種々の形状の母材の表面及び／又は内
部の任意の箇所に所定形状のアモルフアス相を優
れた接合界面をもつて埋包することが可能であ
り、従来の機械的圧着法の欠点をほぼ完全に解消
することができた。また、広範囲のアモルフアス
材料が特定の混合粉末の塗布によることなく、急
速加熱、急速冷却を必要とせずに製造できた。 本発明によれば、極めて優れた品質のアモルフ
アス被覆金属（パイプ、棒、板及び複雑形状物な
ど）、アモルフアス繊維強化結晶、アモルフアス
を利用した電子材料等を、極めて迅速容易安価
に、且つ確実に、工業的規模で生産することがで
きる。 かくて本発明方法は、極めて優れた品質の複合
材料を、極めて迅速容易安価に且つ確実に工業的
規模で生産することができ、産業上極めて有用で
ある。
部の任意の箇所に所定形状のアモルフアス相を優
れた接合界面をもつて埋包することが可能であ
り、従来の機械的圧着法の欠点をほぼ完全に解消
することができた。また、広範囲のアモルフアス
材料が特定の混合粉末の塗布によることなく、急
速加熱、急速冷却を必要とせずに製造できた。 本発明によれば、極めて優れた品質のアモルフ
アス被覆金属（パイプ、棒、板及び複雑形状物な
ど）、アモルフアス繊維強化結晶、アモルフアス
を利用した電子材料等を、極めて迅速容易安価
に、且つ確実に、工業的規模で生産することがで
きる。 かくて本発明方法は、極めて優れた品質の複合
材料を、極めて迅速容易安価に且つ確実に工業的
規模で生産することができ、産業上極めて有用で
ある。
第１図は外表面をアモルフアス材料で包んだ棒
又はパイプを示す線図的斜視図、第２図は外表面
をアモルフアス材料で包んだ板状又は矩形状複合
材料を示す線図的斜視図、第３図は全表面をアモ
ルフアス材料で包んだ複雑な形状の複合材料を示
す線図的斜視図、第４図は内面をアモルフアス材
料で被覆した空洞を有する複合材料を示す線図的
斜視図、第５図は表面をアモルフアス材料で包ん
だ複雑な形の空洞を有する複合材料を示す線図的
斜視図、第６図は内部にアモルフアス材料を所定
の位置に所定の形に繊維状又はパイプ状に分布さ
せた複合材料を示す線図的斜視図、第７図は内部
にアモルフアス材料を任意の形でそれぞれ独立ま
たは連結した形で分布させた複合材料を示す線図
的斜視図である。 １…複合材料、２…アモルフアス材料、３…母
材。
又はパイプを示す線図的斜視図、第２図は外表面
をアモルフアス材料で包んだ板状又は矩形状複合
材料を示す線図的斜視図、第３図は全表面をアモ
ルフアス材料で包んだ複雑な形状の複合材料を示
す線図的斜視図、第４図は内面をアモルフアス材
料で被覆した空洞を有する複合材料を示す線図的
斜視図、第５図は表面をアモルフアス材料で包ん
だ複雑な形の空洞を有する複合材料を示す線図的
斜視図、第６図は内部にアモルフアス材料を所定
の位置に所定の形に繊維状又はパイプ状に分布さ
せた複合材料を示す線図的斜視図、第７図は内部
にアモルフアス材料を任意の形でそれぞれ独立ま
たは連結した形で分布させた複合材料を示す線図
的斜視図である。 １…複合材料、２…アモルフアス材料、３…母
材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子線の照射によつてアモルフアス材料と母
材との複合材料を製造するにあたり、電子線の照
射によつて容易にアモルフアス化するZr2Al、
Fe2Ti、ZrCu、V3Si、Cu3Ti、NiTi及び鉄−ジル
コニウム化合物から成る群から選択した金属間化
合物を(イ)電着、溶着、溶射、スパツタリング、蒸
着その他の機械的接合手法、(ロ)機械的に束ねた後
の熱処理による拡散接合手法、(ハ)機械的加工と熱
処理を組合せた析出手法及び(ニ)転位線、積層欠
陥、結晶粒界、異相物体界面等の格子欠陥を生じ
させる手法の少なくとも何れか一つ又は一つ以上
の手法により、母材の表面及び／又は内部の所定
の位置に予め結晶状態で配置した後、これらの金
属間化合物の結晶を電子線で照射し、当該結晶を
優先的にアモルフアス化することによつて、所定
の分布状態のアモルフアス相を有する複合材料を
製造することを特徴とするアモルフアス材料と母
材との複合材料の製造方法。 ２ 電子線で照射後の生成物全体をアモルフアス
相の結晶化温度近傍の温度で拡散焼鈍する特許請
求の範囲１記載の方法。 ３ 電子線で照射後の生成物全体をアモルフアス
相の結晶化温度より僅かに高い温度で焼鈍して結
晶相を生成した後、再び電子線で照射して結晶相
をアモルフアス化する特許請求の範囲１記載の方
法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP58125549A JPS6021365A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | アモルフアス材料と母材との複合材料の製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58125549A JPS6021365A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | アモルフアス材料と母材との複合材料の製造方法 |
Publications (2)
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| JPS6021365A JPS6021365A (ja) | 1985-02-02 |
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Family
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Family Applications (1)
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