JPS62214148A

JPS62214148A - 非晶質合金

Info

Publication number: JPS62214148A
Application number: JP5997286A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yoshitake; 務吉武; Yoshimi Kubo; 佳実久保
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-03-17
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1987-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は遷移金属をノ１（礎とする非晶質合金に関する
ものである。

（従来の技ｉＭ）近年、各種の非晶質材料が得られ、金属材料の分野でも
多くの注目を集めている。そのなかで、特に、鉄、コバ
ルトおよびニッケル等を主成分とする非晶質合金は、液
体急冷技術より連続な薄帯の形状で製造可能となった。

これらの合金は、従来の結晶合金とは異なり結晶構造を
持たない金属であり、その性質も従来の金属材料にはみ
られないものが多く、強靭性、高硬度、高耐食性の他に
すぐれた磁気的性質、電気的性質をそなえているため、
結晶質金属に代わりうる材料として、各種の用途開発が
行なわれ、さらにその用途に適した材料開発も行なわれ
ている。

例えばＦｅ、Ｃｏを主成分とする非晶質合金は、優れた
磁気的性質に注目して磁性材料としての利用が注目され
ている。また、その他に、機械的性質もすぐれており、
Ｆｅ−Ｂ合金では、ビッカース硬度１０８０ｋｇ／ｍｍ
２、引張強さ３５０ｋｇ／ｍｍ２と高い値を示すため、
耐摩耗性材料および構造材料等への応用も期待されてい
る。　　　゛また、前記Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金の他に研究されてい
る非晶質合金も多く、たとえば、Ｚｒ系合金、Ｎｂ系合
金は有名である。このうち、Ｎｂ−Ｎｉ二元系合金は、
ビッカース硬度は約９００でＦｅ系合金よりは小さいが
、結晶質合金よりも大きいため、Ｆｅ系合金と同様に耐
摩耗性材料として期待されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、このような非晶質合金にも、熱的に不安定であ
るという欠点がある。すなわち、非晶質合金は加熱によ
って、その合金に固有の結晶化温度において、より熱的
に安定な結晶質合金に変化してしまい、結晶質合金特有
の性質を失ってしまうことである。例えば、」二記Ｆｅ
系合金は、４５０８Ｃ前後の比較的低い温度で結晶化し
てしまう。このため、例えば、耐摩耗性合金として利用
する場合に、温度が、１００°Ｃ〜２００°Ｃの高温環
境にさらされた状態では経時変化や脆化が問題となって
くる。さらに、前記合金のうち、特に、鉄系非晶質合金
は、酸化しやすいため、耐久性という点でも問題を含ん
でいる。

また、Ｎｂ−Ｎｉ二元系合金は、結晶化温度は約６００
°Ｃと高く、鉄系非晶質合金よりもすぐれているが、硬
度において劣っている。そこで、硬度も鉄系非晶質合金
の値に近づけることができれば、耐摩耗性材料等への応
用の可能性がより広がってくることが期待される。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決して、結
晶化温度が高く、酸化しにくいという特性をそなえてお
り、かつ、耐摩耗性材料として使用可能な高硬度と延性
を有する非晶質合金を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、ＡｘＢｙＸｚなる式で表わされ、この式にお
いてＡはＮｂ、ＢはＮｉ、　ＸはＢ、Ｃ，Ｐ、Ｇｅのう
ちから選択された一つまたは二つ以上の金属であって、
ｘ、ｙ。

２は、それぞれＡ、Ｂ、Ｘの原子百分率を示し、ｘ　＝
２５−７５．ｙ＝２５〜７５．ｚ　＝０．０１〜２０で
ある（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）ことを特徴とする
非晶質合金と、ＡｘＢｙＣｖなる式で表わされ、この式
において、ＡはＮｂ、ＢはＮｉ、　Ｃは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ。

Ｔａ、Ｗのうちから選択された一つまたは二つ以上の金
属であってｘ、ｙ、■は原子百分率を示し、Ｘ＝２５〜
７５゜ｙ＝２５〜７５．ｖ＝０．０１〜２０である（た
だし、ｘ＋ｙ＋ｖ＝１００）ことを特徴とする非晶質合
金である。

（作用）本発明は上記の構成をとることにより、従来技術の問題
点を改善して、熱的、化学的に安定で、硬度が高く、延
性を有する非晶質合金を得ることが可能となった。この
場合、第１の発明において、Ｎｂ、Ｎｉ元素の他にＢ、
Ｃ，Ｐ、Ｇｅのうちからなる一種または二種以上の元素
を添加することにより、Ｎｂ−Ｎｉ二元系非晶質合金の
結晶化温度および硬度を上昇させることができる。この
場合、二種以上の元素を添加させた場合は、一種類の元
素のみを添加させた場合よりも結晶化温度および硬度の
上昇に有効である。ここで、Ｘおよびｙを示したような
数値に限定したのは、これよりはずれた組成の合金にお
（４′ＰＸいては、非晶質合金が得られなくなるからである。また
、２を示したような数値に限定したのは、ｚ〉２０では
、延性が失われてしまうからである。

第２の発明において、Ｎｂ、Ｎｉ元素の他に遷移金属元
素を添加することにより、結晶化温度および硬度をＮｂ
−Ｎｉ二元系合金の場合よりも上昇させることができる
。さらに、この場合には、非晶質合金が結晶化温度以前
に延性を消失する温度も高温度に維持することが可能で
ある。ここで、Ｘ、ｙ、■のように数値を限定したのは
、これよりはずれた組成の合金では、非晶質合金を得る
ことができないからである。

（実施例１）第１図は、本発明の合金を製造するのに使用した装置の
一例である。材料１、例えば、Ｎｂ５ＯＮｉ４５Ｂ５合
金約１０ｇを炉２の中に入れて加熱溶解する。材料が完
全に溶融したとき、炉内をアルゴンガスによって加圧し
、炉先端のノズル３から噴出させることにより、ロール
４に接触させる。ロール４は、例えば、直径３００ｍｍ
の銅製であり、４０００〜７０００ｒｐｍで回転できる
ようになっている。このため、ロールに接触した融体は
薄くひきのばされ、幅１０ｍｍ、厚さ３０ｐｍのほぼ均
一寸法の薄帯５として製造される。

このようにして得られた薄帯について、Ｘ線回折によっ
て構造を評価した結果、結晶による鋭い回折ピークはみ
ちれず、ブロードなハローパターンが得られたことから
、非晶質合金が得られたことが確認された。

第２図に、（Ｎｂ５ｏＮｉ５ｏ）１ｏｏ−ｚＢｚ合金の
結晶化温度のＢ濃度依存性を示す。Ｂ濃度の増加ととも
に結晶化温度が＝に昇しているのがみられ、Ｂの添加に
より、熱的安定性が改善されるのがわかる。

第３図に、（Ｎｂ５ｏＮｉ５ｏ）１ｏｏ−ｚＢｚ合金の
ビッカース硬度のＢ濃度依存性を示す。Ｂ濃度の増加と
ともにビッカース硬度が増加しているのがみられ、Ｂ添
加によって、延性を保持したままで、硬度が上昇するの
が確認された。

第１表にＸがＢ、Ｃ，Ｐ、Ｇｅの場合に、各元素を５ａ
ｔ％添加した合金について、その結晶化温度とビッカー
ス硬度を示す。すべての元素で、結晶化温度および硬度
の上昇が認められる。これらの値は、Ｆｅ系合金、例え
ばＦｅＢ□Ｂ２０合金（結晶化温度４５０°Ｃ、ビッカ
ース硬度１０８０）と比較すると、硬度において同程度
の値を示しており、さらに結晶化温度に関しては、′本
発明の合金はＦｅ系合金よりも２００°Ｃ以上高第１表また、本発明によって得られた非晶質合金は、Ｆｅ系合
金と比較ｌ−で非常に酸化しにくい非晶質合金である。

（実施例２）Ｎｂ４７．５Ｎｉ４７．５Ｆ８５合金を実施例１の装置
によって製造した。この薄帯について、Ｘ線回折によっ
て構造を評価した結果、結晶による鋭い回折ピークはみ
ちれず、ブロードなハローパターンが得られたことから
、非晶質合金が得られたことが確認された。

Ｎｂ−Ｎｉ−Ｆｅ三元系非晶質合金の結晶化温度と硬度
の添加元素（Ｆｅ）濃度依存性について検討した結果、
実施例１のＢの場合と同様に、添加元素濃度が増加する
につれて、結晶化温度、硬度とともに増加することがわ
かった。

次にＦｅ以外の元素としてＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ
、Ｃｕ、Ｚｒ。

Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの場合の結晶化温度とビッカース
硬度を示す。結晶化温度はこれらの元素を添加した場合
には、添加しない場合の二元系非晶質合金よりも１０°
Ｃ〜３０°Ｃ上昇することがわかった。ビッカース硬度
も無添加の合金よりも上昇することがわかったがこれら
の合金はＦｅ系合金よりも低い値を示した。

本合金も実施例１の合金と同様にＦｅ系非晶質合金と比
較して非常に酸化しにくいという特性を有しているが、
さらに、非晶質合金が延性を消失する温度が約５５０°
Ｃと非常に高いという特性をそなえているため、高温環
境下での信頼性の高い合金であるということがわかった
。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、第１の発明による合金は
ＮｂとＮｉの合金にＢ、Ｃ，Ｐ、Ｇｅの半金属元素を添
加した非晶質合金であり、硬度においてＦｅ系非晶質合
金と同等の値をもち、かつ、結晶化温度においては同合
金をしのぐすぐれた特性をそなえている。また第２の発
明による合金はＮｂとＮｉの合金に遷移金属元素を添加
した非晶質合金であり、硬度においてはＦｅ系非晶質合
金よりも少し小さいものの、延性消失温度が高いという
特性をそなえている。さらに、前記２つの非晶質合金は
いずれも耐酸化性においてＦｅ系合金よりもすぐれてい
る。以上のことから、本発明による二種類の非晶質合金
の耐摩耗性材料等に与える効果は大きい。

図面の簡１ｉｆ−な説明第１図は本発明の実施例を示す図。

図において、１は材料、２は溶解炉、３はノズル、４は
ロール、５は薄帯である。

第２図は（Ｎｂ５ＯＮｉ５０）１００　ＸＢＸ合金の結
晶化温度のＢ濃度依存性を示す図。

第３図は（Ｎｌ）５ＯＮｊ５０）１００−ｘＢｘ合金の
ビッカース硬亭　　２　　面ａｌｌ＊ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＡｘＢｙＸｚなる式で表わされ、この式において
、ＡはＮｂ、ＢはＮｉ、ＸはＢ、Ｃ、Ｐ、Ｇｅのうちか
ら選択された一つまたは二つ以上の金属であってｘ、ｙ
、ｚは、それぞれＡ、Ｂ、Ｘの原子百分率を示し、ｘ＝２５〜７５、ｙ＝２５〜７５、ｚ＝０．０１〜２０
である（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）ことを特徴とす
る非晶質合金。
（２）ＡｘＢｙＣｖなる式で表わされ、この式において
、ＡはＮｂ、ＢはＮｉ、Ｃは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち
から選択された一つまたは二つ以上の金属であってｘ、
ｙ、ｖは原子百分率を示し、ｘ＝２５〜７５、ｙ＝２５
〜７５、ｖ＝０．０１〜２０である（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｖ＝１００）ことを特徴とする非晶質合金。