JPS62235448A

JPS62235448A - 非晶質合金

Info

Publication number: JPS62235448A
Application number: JP7764886A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yoshitake; 務吉武; Yoshimi Kubo; 佳実久保
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-04-03
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1987-10-15

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基礎とする非晶質合金に関するもの
である。

（従来の技術）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
急冷技術に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／
ｍｍ２、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、例えば、Ｔｉ系合金、Ｚｒ系
合金は有名である。さらに、Ｔａ系として、Ｎｉ−Ｔａ
非晶質合金が作製可能なことがアクタ・メタラジ力（Ａ
ｃｔａＭｅｔ、１５（１９６７）１９６３）に報告され
ているが、このＮｉ−Ｔａ非晶質合金はビッカース硬度
が約９３０であり、Ｆｅ系非晶質合金よりは小さいもの
の、結晶質合金と比較するとかなり大きいという特徴を
持っている。

（発明が解決しようとす問題点）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、非晶質合金特有の性
質を失ってしまうことである。例えば、上記Ｆｅ系合金
は、４５０°Ｃ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。

これに対して、前記のＮｉ−Ｔａ二元次系合金は、その
結晶化温度が７００°Ｃ前後と高く、鉄系非晶質合金よ
りもすぐれた熱的安定性を示しており、高温環境下での
使用に十分耐えられることが期待される。ただし、耐摩
耗性材料として考えた場合には、その硬度が鉄系非晶質
合金の硬度１０００〜１２００よりも少し小さいという弱点がある
。

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Ｔａ５ＢはＮｉ、　ＸはＢ、　Ｃ，Ｐ、　Ｓｉ、
　Ｇｅのうちから選択された一つまたは二つ以上の半金
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　＝３０〜５５．　ｙ＝４５〜７０
．　ｚは１５以下である（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００
）であることを特徴とする非晶質合金と、ＡｘＢｙＸＣ
ｖなる式で表わされこの式において、ＡはＴａ、　Ｂは
Ｎｉ、　ＣはＴｉ、　Ｖ、　Ｏｒ、　Ｍｎ、　Ｆｅ、　
Ｃｏ、　Ｃｕ、　Ｚｒ。

Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、　Ｗのうちから選択された一つ
または二つ以上の半金属であって、ｘ＝３０〜５５．ｙ
＝４５〜７０゜Ｖは１５以下である（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｖ＝１００）である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、特許請求の第１項に示した発明において、Ｔａ、
　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、Ｎｉ
−Ｔａ二元系非晶質合金の場合よりも結晶化温度をさら
に上昇させることができ、また、鉄系非晶質合金の場合
よりも低かったビッカース硬度の値も同レベルまで上昇
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いては、非晶質合金を得られ
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〉１５では、延性が失われてしまうから
である。

特許請求の第２項に示した発明において、Ｎｉ。

Ｔａ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Ｎｉ−Ｔａ二元系非晶質合金の場
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Ｎｉ−Ｔａ二元系非晶質合金と同程度の高温度に維持
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
晶質相を得ることができないからである。

（実施例１）第１図は、本発明の非晶質合金を製造するのに使用した
装置の一例である。約１０ｇの材料１を炉２の中に入れ
て、高周波によって加熱、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、４００〜７０００ｒｐｍで回転できるようになって
いる。このため、高速で回転する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
均一形状の薄体５として製造される。

このようにして得られた薄帯、例えば（Ｎｉ６４Ｔａ３
６）９５Ｂ５合金について、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られず、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（Ｎｉ６４Ｔａ３６）ｔｏｏ−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
結晶化温度が上昇しているのがみちれ、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（Ｎｉ６４Ｔａ３６）１００−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単調に増加しているのがみちれる
。

第−表に各半金属元素を添加した場合の結晶化温度とビ
ッカース硬度を示す。一種類の元素を各５ａｔ％添加し
た場合、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。また、二種類の半金属元素の組み合わせ
、例えばＢとＳｉを同時に添加した場合には一種類の元
素のみの場合よりも結晶化温度、硬度をさらに効果的上
昇させることができる。これらの値は、鉄系合金の場合
の結晶化温度約４５０°Ｃ、ビッカース硬度１０００〜
１１００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、本発明による合金
は鉄系合金よりも３００°Ｃ高く、非常に熱的に安定な
非晶質合金である。

また、本発明による非晶質合金は鉄系非晶質合金と比較
して、非常に酸化しにくい非晶質合金である。

第１表（実施例２）（Ｎｉ６４Ｔａ３６）９５Ｆ’８５合金を実施例１の装
置によって製造した。この合金薄帯について、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。

（Ｎｉ６４Ｔ’ａ３６）１００−ｖＦｅｖＦｅ系非晶質
合金の結晶化温度と硬度の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、硬度ともに上昇する
ことが確認された。

第２表に遷移金属元素として、Ｃｒ、　Ｆｅ、　Ｃｏ、
　Ｍｏを添加した場合の結晶化温度とビッカース硬度を
示す。結晶化温度は各遷移金属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２０°〜５
０°上昇するのが確認された。ビッカース硬度も無添加
の合金よりも上昇するが、鉄系合金よりは上昇するが、
鉄系合金よりは低い値を示した。

本発明による非晶質合金も実施例１の合金と同様に鉄系
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６５０°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え
る。

第２表（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明１による合金はＮ
ｉとＴａの合金にＢ、　Ｃ，Ｐ、　Ｇｅの半金属元素を
添加することにより、Ｎｉ−Ｔａ二元系合金よりも結晶
化温度、硬度の上昇した非晶質合金であり、鉄系非晶質
合金と比較しても、硬度において同時、また、結晶化温
度は、鉄系非晶質合金よりも高いというすぐれた特性を
そなえている。また、本発明２による非晶質合金は、Ｎ
ｉ−Ｔａ二元系合金に遷移金属元素を添加することによ
り、二元系合金の結晶化温度と硬度を上昇させた非晶質
合金であり、硬度において鉄系非晶質合金よりも小さい
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、前記二つの非晶質合金は、いずれも耐酸化性
において鉄系非晶質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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた装置を示す図。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（Ｎｉ６４Ｔａ３６
）１００−ｚＢｚ合金の結晶化温度のＢ濃度依存性を示
す図。第３図は（Ｎｉ６４Ｔａ３６）１ｏｏ−ｚＢｚ合
金のビッカース硬度のＢ濃度依存性を示す図。％ｍｌ第１図第２図ｏ　　ｓ　　ｉｏ　　ｉｓＢ濃度２

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Ｔａ、ＢはＮｉ、ＸはＢ、Ｃ、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅのう
ちから選択された一つまたは二つ以上の半金属であって
、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡ、Ｂ、Ｘの原子百分率を示し
、ｘ＝３０〜５５、ｙ＝４５〜７０、ｚは１５以下（た
だし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）である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Ｔａ、ＢはＮｉ、ＣはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ
、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗのうちから
選択された一つまたは二つ以上の半金属であって、ｘ＝
３０〜５５、ｙ＝４５〜７０、ｖは１５以下（ただし、
ｘ＋ｙ＋ｖ＝１００）であることを特徴とする非晶質合
金。