JPS62287052A - 少なくとも部分的に非晶質の合金片を製造する方法 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも部分的に非晶質の合金片を製造す
る方法に関する。

〔従来の技術」 非晶質の（結晶質でない、ガラス化されたまたはガラス
状の）合金片は、技術の現在の状況（例えば１９８５年
１２月４日付バーズレル・ツアイトウングの４６頁）に
よれば、適切な金属溶湯の非常に急激な急冷により製造
される。急冷の際に結晶化ではなくてガラス化が行なわ
れるようにするために、１０００°（７ｍ　ｓ程度の冷
却率が必要である。このように高い冷却率を得るために
、溶湯は通常ノズルにより速やかに回転する冷却ローラ
へ噴射される。この方法は「溶融紡糸」の名で知られて
いる。この方法および同じような公知の方法の製品は、
数十マイクロメートルの厚さを持つ箔または帯である。

厚さと冷却率との間の原則的に逆の関係のために、溶湯
急冷方法における厚さを大きくできないか、または少な
くともあまり大きくできない。

ＩＩＩｍ厚さの非晶質合金線を製造する別の方法として
、純粋な結晶質ニッケル（Ｎ１）および純粋な結晶質ジ
ルコニウム（Ｚｒ）から非常に薄い箔を交互に積層板と
して積み重ね、螺旋状に巻き、次いで通常の線製造の場
合のように引抜き工具により引抜き、続いて低い温度で
熱処理することが提案されている（１９８４年レズユし
、エディジョン・デ・フイズイク、エム・フォノ・アル
メン発行の「非晶質金属および非平衡処理」におけるエ
ル・シュルツ）。冷間引抜きおよび熱処理の際に元素Ｎ
１およびＺｒが混ざり、その際固体反応によるガラス化
が起こる。しかしこの方法は複雑でありかつ大きい負の
混合熱を持ち異なる速さく４） で拡散する元素の混合にしか使用できない。拡散により
生ずる非晶質合金は大抵多孔性であり、したがって機械
的に弱い。これは、結晶質の素粉末の混合がボールミル
における強度の粉砕および冷開成形により十分な混合お
よびガラス化にもたらされる類似の方法にも少なくとも
部分的に適用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の根底にある課顯は、どのようにして簡単に大き
い、硬いおよび無孔の合金片を製造することができるか
を示すことである。

〔問題点を解決するための手段〕

この課顆は本発明によれば、合金の少なくとも一部がま
ず準安定結晶変態に変換され、この結晶変態が続いて熱
処理されてガラス化することによって解決される。好ま
しい実施例は特許請求の範囲第２項ないし第１Ｏ項に記
載されている。

的手段なしに）および巨視的拡散（すなわち多くの原子
半径にわたる拡散）なしにガラス化され得るという驚く
べき認識に基づいている。準安定結晶変態とは、適切な
条件のもとで任意に寿命が長いが、しかし熱力学的平衡
に対応しない結晶構造のことである。

本発明による方法は、ｃｍ範囲の厚さを持つ全般的に（
完全に）非晶質の合金片の製造を可能にする。こうして
従来のようなただ薄い箔の代わりに、実際上利用できる
寸法の工作物が製造できる。その理由は、ガラス化が薄
い層の場合にだけ可能な急激な溶湯急冷によってではな
くて、固体反応としての（長時間の）熱処理によって達
成されるということに存する。本発明による方法は不均
質な積層板の代わりに均質な準安定結晶変態の熱処理に
基づくから、ガラス化は巨視的拡散なしに行なわれるの
で、生ずる非晶質製品は無孔である。

ただ熱処理するだけでガラス化を達成するために、合金
またはガラス化すべき合金部分は本発明によればまず準
安定結晶質溶体１の特別の状態にもたらされなければな
らない。この準安定結晶ｙ　ｔｔ＝は、高い温度におい
て安定した混晶または化合晶から成ることができ、この
Ｍ品または化合晶はイＪ℃い温度において過冷却されて
おり、したがって準安定である。邸安定結晶変態の製造
は急ｒ令過！゛量１により行なうことができ、そのノこ
めに必要な１６却率（ただし典型的に大きい）は、公知
のガラス化の際に溶温急冷により必要になる冷却率より
小さい。

一次製品として、本発明による方法では従来の冶金技術
、例えば融合または鋳造により製造された均質な合金を
使用することができる。例えは二元合金を使用すること
ができ、その際選ばれた組成の準安定結晶質溶体または
化合物が二元合金系に存在するように組成が選ばれなけ
ればならず、この選ばれた組成はガラス化温度以下の温
度においてガラス相より高い自由エネルキーな持つが、
しかしそれにも拘らず室温において現オつれる。しかし
このために考慮される、安定した高温または高圧溶体ま
たは化合物を持つ系（これには数十ないし数百ある）お
よびあらゆる湿度において酸安定である溶体または化合
物を持つ系は、溶湯急菖により製造できる。著しく異な
る原子半径を持つフＤ素の組合せの場合に生ずるような
高い格子ひずみ（υ・ずみエネルキー）を持つ溶（４ｆ
結晶は特に有利である。過冷却される高温相は、特性の
遷移γ黒度以上の加熱および続いて行なわれる、例えば
水による急冷により牛ゼしぬられる。べｊｊ安定結品変
態の製造の別の可能性は高圧または化学的分離方法の使
用に存する。

〔実１１］１イ≦ｄｌ〕 本発明による方法の実施例を図面により以下に説明する
。

非晶質のＣｒ　４１重合片を製造する本発明による方法
の実施例は３つの段階を含んでいる。第１の段階におい
て化学的に純粋なＣｒＪうよびＴｉ粉末が４０＋６（］
の原ｒ比でｉｆ、　Ｉｆｔされかつ融合されるｏ生スル
合金の結晶構凸は熱力学的平衡に対＃ｒ、−する（Ｃｒ
２Ｔｉ→−α、第１図参照）。次の段階として数ｍｍの
大きさの合金片がアーク放電またはレーザー光線により
保護カスのもとで数秒間＋２００”Ｃに加熱さね、次い
で水で急冷される。その際、室部で酸安定である高部溶
体結晶（βゴｒ４゜”６０）が形成される。最後の段階
において合金片は６０（］”Ｃ（約６５０”Ｃのガラス
化幅度以ド）で真空状態で約４８時間の間熱処ｌ！＋；
され、その際これらの合金片は自然にかつ完全にガラス
化する。

ガラス化は、特に電気ノル抗、弾性および硬度の増大（
約６から約１（ｌＧ、Ｐａへのマイヤー引かき硬さの増
大）により現われる。工作物の機械加工が硬いガラス状
態ではなくて、既にはば柔らかいβ状態で行なえること
は、この方法の利点である。

準安定結晶変態を合金溶湯から１１：を接製造すること
もでき、この場合は例えば（、ｌ・・′目から成る浴温
が原子比４１１＋６０でＩｎｏに／ｓの冷却率をもって
ゆっくり＋２０（＋”（：に冷却さ第１、次いで数百”
Ｃ／ｓの冷却率をもって急激に６００℃に急冷され、そ
の後に６０　（１０Ｇの急冷過程の最終温度において熱
処ｊ１１１が行なわれる。

非晶質性質および結晶１（Ｉｆ外質の有利な特性を特定
のイタ２用のために組み合オ）せるために、合金片を一
部だけが非晶質で一部が結晶質の材料から製イｈするこ
ともできる。内部が結晶質であってかつ非晶質表面層を
持つ合金片は、合金片の表向層のみを準安定結晶変態に
妙換し、次いで合金片全体を熱灰理することによって製
造できる。しかしこのノブ法を１−・述１ノだ場合と同
じように−＠遅い急冷（場合によっては水を用いずに）
により行なうことができる。ｌ　２００”Ｃに加熱さオ
］た合金片の表面層のみが十分急激に冷えるので、準安
定β−壓態は存続し、他力、二を作物の内部には熱力学
的平衡に対応する結晶描画（Ｃ，ｒ２Ｔｉ　ｌ−α−゛
ｒ１）が形成される。したがって続いて行／、工わねる
熱処狸の際に表面□の１ノが力うス化し、内部は結晶質
のま土である。

不発ｎｔ＋　ニよる力〃、をＣｒ−Ｔｉ　４　ＩＩ　＋
１　イテ４ｆｌ：６ｆｌ以外の絹ＦＪｚでも実施するこ
とができろ。例えば原子比３０ニア０のＣｒおよびＴ１
の組成を選ぶことができる。この場合ガラス化過程は一
層遅い（−ｍ長時間の熱処理が必要である）が、しかし
可逆的であり、その際、上述の方法により得られた非晶
質のＣｒ−Ｔｉ合金をガラス化温度以上の湯度、例えば
８００℃に加熱することにより（および場合によっては
この一層高い温度において熱処理することにより）再び
準安定β−結晶が製造できる。具体的に説明するために
、第２図は６００および８００’Ｃにおける組成の関数
としての関係用の自由エネルギーを示しており、矢印は
種々の有り得る変換を示している。

本発明による方法をＣｒ−Ｔｉ以外の合金を用いて実施
することもできる。これらの合金は二元合金、三元合金
または一層Ｎ雑な合金でもよい。

本発明による方法に適している二元系および三元系の例
はコバルト・ニオブ、銅・チタン、鉄・チタン、マンガ
ン・チタン、ニオブ・ニッケルおよび鉄・クロム・チタ
ンである。一般的には特に、元素Ｓｉ＋ＡＡ！＋Ｔｉ　
ｔＶ＋ｃｒ＋Ｍｎ、Ｆｅ＋Ｃｏ、Ｎｉ　、Ｃｕ。

Ｚｒ、Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｐｄ＋Ａｇ＋ｌＩｆ＋Ｔａｌ＋Ｐｔ
またはＡｕのうち少なくとも１つを含む合金が使用され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｃｒ２Ｔｉおよびαが室温において安定した
相であり、βが（低い温度において準安定である）高温
溶体結晶であるＣｒ−Ｔｉ　（クロム・チタン〉系の状
態図、第２図は、ａが非晶質状態を示し、ｃｅが平衡状
態を示し、垂直方向矢印が有り得る変換を示す、６００
および８００６（：におけるＣｒ−Ｔｉ系の組成の関数
としての自由エンタルピー（ギブズの自由エネルギーと
も呼ばれる）を示す図である。 Ｃｒ　　　　　　　　５０　　　　　　　　Ｔ１Ｃｒ　
　　　　　　　　５０　　　　　　　　　Ｔｉ（ａｔ％
Ｔｉｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　合金の少なくとも一部がまず準安定結晶変態に変換
   され、この結晶変態が続いて熱処理されてガラス化する
   ことを特徴とする、少なくとも部分的に非晶質の合金片
   を製造する方法。 ２　準安定変態が、高い温度においてのみ安定した混晶
   または化合晶から成ることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ３　合金が、著しく異なる原子半径を持つ少なくとも２
   つの元素を含んでいることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の方法。 ４　合金が、元素Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
   Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐ
   ｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕのうち少なくと
   も１つを含むことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のうち１つに記載の方法。 ５　ガラス化により得られる非晶質合金または非晶質合
   金部分をガラス化温度以上の加熱により再び準安定結晶
   変態へ戻すことができるように合金組成が選ばれること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第４項のう
   ち１つに記載の方法。 ６　準安定結晶変態が、ガラス化温度以下の温度で熱処
   理されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ない
   し第５項のうち１つに記載の方法。 ７　準安定結晶変態が熱処理される温度が、なるべく少
   なくとも数℃の公差だけガラス化温度より低いことを特
   徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８　合金または合金部分が加熱および続いて行なわれる
   急冷により準安定結晶変態に変換されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項ないし第７項のうち１つに記
   載の方法。 ９　合金の加熱がアーク放電またはレーザ光線により、
   なるべく保護ガスのもとで行なわれることを特徴とする
   、特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０　合金の急冷が液体、例えば水を用いて行なわれる
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第８項または第９項
   に記載の方法。