KR102613756B1 - Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability - Google Patents

Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability Download PDF

Info

Publication number
KR102613756B1
KR102613756B1 KR1020160109324A KR20160109324A KR102613756B1 KR 102613756 B1 KR102613756 B1 KR 102613756B1 KR 1020160109324 A KR1020160109324 A KR 1020160109324A KR 20160109324 A KR20160109324 A KR 20160109324A KR 102613756 B1 KR102613756 B1 KR 102613756B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amorphous alloy
amorphous
present
alloy
temperature
Prior art date
Application number
KR1020160109324A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180023645A (en
Inventor
김경현
황지훈
박은수
류욱하
김경준
Original Assignee
엘지전자 주식회사
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사, 서울대학교산학협력단 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020160109324A priority Critical patent/KR102613756B1/en
Publication of KR20180023645A publication Critical patent/KR20180023645A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102613756B1 publication Critical patent/KR102613756B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/10Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C16/00Alloys based on zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 우수한 유체유동성을 가진 지르코늄계 벌크 비결정성 합금에 관한 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 비정질 합금 ZraCubNicAldAge을 제공한다. 여기서, a는 46 내지 57 at. %이고, b는 16 내지 33 at. %이고, c는 6 내지 14 at. %이고, d는 6 내지 12 at. %이고, e는 3 내지 10 at. %일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 합금은 상용 부품 제조를 위한 공정 효율을 증가시키기 위해 비정질 형성능의 저하는 최소화하면서도 액상의 안정성을 높일 수 있는 원소인 은을 포함하는 비정질 합금을 제공하여, 우수한 유체유동성을 확보함으로써 비정질 합금이 손쉬운 성형공정으로 다양한 분야에서 상용화될 수 있다.The present invention relates to a zirconium-based bulk amorphous alloy with excellent fluid flow properties. According to one aspect of the present invention to achieve the above object, the present invention provides an amorphous alloy Zr a Cu b Ni c Al d Ag e . Here, a is 46 to 57 at. %, and b is 16 to 33 at. %, and c is 6 to 14 at. %, and d is 6 to 12 at. %, and e is 3 to 10 at. It may be %. The amorphous alloy according to an embodiment of the present invention provides an amorphous alloy containing silver, an element that can increase the stability of the liquid phase while minimizing the decline in amorphous forming ability to increase process efficiency for manufacturing commercial parts, and provides an excellent fluid. By ensuring fluidity, amorphous alloys can be commercialized in various fields through an easy molding process.

Description

우수한 유체유동성을 가진 지르코늄계 벌크 비결정성 합금{ZIRCONIUM-BASED BULK AMORPHOUS ALLOY WITH HIGH FLOWABILITY}Zirconium-based bulk amorphous alloy with excellent fluid fluidity {ZIRCONIUM-BASED BULK AMORPHOUS ALLOY WITH HIGH FLOWABILITY}

본 발명은 우수한 유체유동성(flowability)을 가진 지르코늄계 벌크 비정질 합금에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 비정질 합금 생산 공정을 안정화 시킬 수 있는 우수한 유체 유동성을 가진 지르코늄계 벌크 비정질 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a zirconium-based bulk amorphous alloy with excellent flowability. More specifically, the present invention relates to a zirconium-based bulk amorphous alloy with excellent fluid fluidity that can stabilize the amorphous alloy production process.

비결정성(비정질) 합금은 결정이 아닌 합금을 의미한다. 일반적으로, 금속은 고체일 때 원자가 주기적으로 배열되어 있는 결정 구조를 가진다. 이와 달리, 액체는 열 진동에 의해 병진 주기성이 결여된 무질서한 원자배열을 가진다. 용융된 금속을 고속으로 급냉하여 고체화시키면 응고된 금속은 원자가 규칙적으로 배열되지 못하고, 액체구조를 가지는 고체가 되는데 이러한 상태를 비정질(Amorphous)이라 한다. Non-crystalline (amorphous) alloy refers to an alloy that is not crystalline. Generally, when metals are solid, they have a crystal structure in which atoms are arranged periodically. In contrast, liquids have a disordered atomic arrangement that lacks translational periodicity due to thermal vibration. When molten metal is rapidly cooled and solidified, the atoms of the solidified metal are not arranged regularly, and it becomes a solid with a liquid structure. This state is called amorphous.

비정질 합금은 결정성 금속과 비교할 때 열전도, 전기전도도, 강도, 탄성 등이 우수하여, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 시계, 의료용 도구와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있다.Amorphous alloys have superior thermal conductivity, electrical conductivity, strength, and elasticity compared to crystalline metals, and can be used in various fields such as sporting goods, cell phone cases, watches, and medical tools.

하지만, 비정질 합금은 벌크화를 위해 고충진구조를 가질 수 있는 합금 원소를 선택하기 때문에 일반적으로 흐름성이 낮아 대량생산을 위한 공정에 제약이 있고 생산 공정이 까다롭기 때문에, 현재에는 상용화된 부품이나 구조물이 거의 없는 실정이다. However, amorphous alloys generally have low flowability because alloy elements that can have a highly filled structure are selected for bulking, so the process for mass production is limited and the production process is difficult. Currently, commercialized parts and structures This is almost non-existent.

하기 특허문헌 1 는 상용화 가능한 수준의 우수한 비정질 형성능을 가지는 비정질 금속의 조성을 개시하고 있지만, 특허문헌 1의 합금은 고가의 니오븀(niobium)을 포함하고 액상온도가 높아 흐름성에 제약이 있기 때문에 다양한 분야에 적용되기 어려운 실정이다.The following Patent Document 1 discloses the composition of an amorphous metal with excellent amorphous forming ability at a commercially possible level, but the alloy of Patent Document 1 contains expensive niobium and has a high liquidus temperature, so it is used in various fields. It is difficult to apply.

US 5735975 B1US 5735975 B1

본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 비정질 형성능 저하는 최소화 하면서도 흐름성이 우수하여 비정질 합금의 부품화 생산공정의 안정화를 높일 수 있는 기술을 제공하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention seeks to provide a technology that can increase the stabilization of the production process for turning amorphous alloy into parts by minimizing the decline in amorphous forming ability while providing excellent flowability.

또한, 본 발명의 목적은 상용 부품 제조를 위한 공정 효율을 증가시키기 위해 비정질 형성능의 저하는 최소화하면서도 액상의 안정성을 높일 수 있는 원소인 은을 포함하는 비정질 합금을 제공하여, 우수한 유체유동성을 확보함으로써 비정질 합금이 손쉬운 성형공정으로 다양한 분야에서 상용화될 수 있도록 하고자 한다. In addition, the purpose of the present invention is to provide an amorphous alloy containing silver, an element that can increase the stability of the liquid phase while minimizing the decrease in amorphous forming ability in order to increase process efficiency for manufacturing commercial parts, thereby securing excellent fluid fluidity. We aim to ensure that amorphous alloys can be commercialized in various fields through an easy forming process.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 비정질 합금 ZraCubNicAldAge을 제공한다. 여기서, a는 46 내지 57 at. %이고, b는 16 내지 33 at. %이고, c는 6 내지 14 at. %이고, d는 6 내지 12 at. %이고, e는 3 내지 10 at. %일 수 있다.According to one aspect of the present invention to achieve the above object, the present invention provides an amorphous alloy Zr a Cu b Ni c Al d Ag e . Here, a is 46 to 57 at. %, and b is 16 to 33 at. %, and c is 6 to 14 at. %, and d is 6 to 12 at. %, and e is 3 to 10 at. It may be %.

일 실시 예에 있어서, a+b+c는 79.0 내지 89.1 at. %일 수 있다.In one embodiment, a+b+c is 79.0 to 89.1 at. It may be %.

일 실시 예에 있어서, a-c는 38.4 내지 41.6 at. %일 수 있다.In one embodiment, a-c is 38.4 to 41.6 at. It may be %.

일 실시 예에 있어서, d+e는 15.4 내지 16.6 at. %일 수 있다.In one embodiment, d+e is 15.4 to 16.6 at. It may be %.

일 실시 예에 있어서, d/e는 0.96 내지 1.04일 수 있다.In one embodiment, d/e may be 0.96 to 1.04.

일 실시 예에 있어서, 상기 a는 50 at. %이고, 상기 b는 24 at. %이고, 상기 c는 10 at. %이고, 상기 d는 8 at. %이고, 상기 e는 8 at. %일 수 있다.In one embodiment, a is 50 at. %, and b is 24 at. %, and c is 10 at. %, and d is 8 at. %, and e is 8 at. It may be %.

일 실시 예에 있어서, 상기 a는 54 at. %이고, 상기 b는 16 at. %이고, 상기 c는 14 at. %이고, 상기 d는 8 at. %이고, 상기 e는 8 at. %일 수 있다.In one embodiment, a is 54 at. %, and b is 16 at. %, and c is 14 at. %, and d is 8 at. %, and e is 8 at. It may be %.

일 실시 예에 있어서, 상기 a는 46 at. %이고, 상기 b는 32 at. %이고, 상기 c는 6 at. %이고, 상기 d는 8 at. %이고, 상기 e는 8 at. %일 수 있다.In one embodiment, a is 46 at. %, and b is 32 at. %, and c is 6 at. %, and d is 8 at. %, and e is 8 at. It may be %.

본 발명의 실시 예에 따른 비정질 합금은 상용 부품 제조를 위한 공정 효율을 증가시키기 위해 비정질 형성능의 저하는 최소화하면서도 액상의 안정성을 높일 수 있는 원소인 은을 포함하는 비정질 합금을 제공하여 흐름성을 향상시킴으로써 비정질 합금이 안정적으로 생산될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 합금은 다양한 분야에 적용될 수 있다.The amorphous alloy according to an embodiment of the present invention improves flowability by providing an amorphous alloy containing silver, an element that can increase the stability of the liquid phase while minimizing the decline in amorphous forming ability to increase process efficiency for manufacturing commercial parts. By doing so, amorphous alloys can be produced stably. Accordingly, the amorphous alloy according to an embodiment of the present invention can be applied to various fields.

도 1은 본 발명에 따른 비정질 합금의 ν파라메터를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 비정질 합금의 ε파라메터를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 비정질 합금의 XRD 분석 결과는 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 비정질 합금의 액체화 온도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 비정질 합금의 금형 흐름성 실험 예를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 비정질 합금의 표면 경도를 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing the ν parameter of an amorphous alloy according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing the ε parameter of the amorphous alloy according to the present invention.
Figure 3 is a graph showing the results of XRD analysis of the amorphous alloy according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing the liquefaction temperature of the amorphous alloy according to the present invention.
Figure 5 is a photograph showing an example of a mold flowability test of an amorphous alloy according to the present invention.
Figure 6 is a graph showing the surface hardness of the amorphous alloy according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명에 따른 비정질 합금은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The amorphous alloy according to the present invention may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

ZraCubNicAldAge Zr a Cu b Ni c Al d Ag e

상기 화학식 1에서 a는 46 내지 57 atomic percent(이하, at. %)이고, b는 16 내지 33 at. %이고, c는 6 내지 14 at. %이고, d는 6 내지 12 at. %이고, e는 3 내지 10 at. %일 수 있다.In Formula 1, a is 46 to 57 atomic percent (hereinafter, at. %), and b is 16 to 33 at. %, and c is 6 to 14 at. %, and d is 6 to 12 at. %, and e is 3 to 10 at. It may be %.

한편, a+b+c는 79.0 내지 89.1 at. %일 수 있다.Meanwhile, a+b+c is 79.0 to 89.1 at. It may be %.

한편, a-c는 38.4 내지 41.6 at. %일 수 있다.Meanwhile, a-c is 38.4 to 41.6 at. It may be %.

한편, d+e는 15.4 내지 16.6 at. %일 수 있다.Meanwhile, d+e is 15.4 to 16.6 at. It may be %.

한편, d/e는 0.96 내지 1.04일 수 있다.Meanwhile, d/e may be 0.96 to 1.04.

이하에서는, 본 발명에 따른 비정질 합금의 비정질 형성능에 대하여 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 본 발명에 따라 제조된, 서로 다른 조성을 가지는 세 종류의 비정질 합금의 비정질 형성능에 대하여 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.Below, the amorphous forming ability of the amorphous alloy according to the present invention will be described. For convenience of explanation, the amorphous forming ability of three types of amorphous alloys having different compositions manufactured according to the present invention will be described, but is not limited thereto.

여기서, 상기 세 종류의 비정질 합금의 조성은 하기 표 1과 같다. Here, the compositions of the three types of amorphous alloy are shown in Table 1 below.

Zr
[at. %]
Zr
[at. %]
Cu
[at. %]
Cu
[at. %]
Ni
[at. %]
Ni
[at. %]
Al
[at. %]
Al
[at. %]
Ag
[at. %]
Ag
[at. %]
제1조성('1-Ag)')Composition 1 ('1-Ag)') 4646 3232 66 88 88 제2조성('3-Ag)')Composition 2 ('3-Ag)') 5050 2424 1010 88 88 제3조성('5-Ag)')Article 3 ('5-Ag)') 5454 1616 1414 88 88

비정질 형성능(Glass-forming ability, GFA)는 특정 조성의 합금이 얼마나 용이하게 비정질화 될 수 있는 가를 나타내는 것으로서, 합금의 비정질 형성능력은 그 조성에 따라 달라진다.Amorphous forming ability (GFA) indicates how easily an alloy of a specific composition can be amorphized, and the amorphous forming ability of an alloy varies depending on its composition.

일반적으로, 비정질 형성능은 열중량분석기를 이용하여 합금의 특성화 온도 Tg, Tx 및 상변화 온도 Tl을 측정하고, 측정된 값들을 활용하여 소정 파라메터로 평가한다.In general, the amorphous forming ability is determined by using a thermogravimetric analyzer to characterize the alloy temperature T g , T x and the phase change temperature T l are measured, and the measured values are used to evaluate them as predetermined parameters.

여기서, Tg은 합금의 유리천이 온도, Tx는 결정화 개시온도이고, Tl은 합금의 액상선 온도이다.Here, T g is the glass transition temperature of the alloy, T x is the crystallization start temperature, and T l is the liquidus temperature of the alloy.

유리천이 온도(Tg)는 응고과정 중 과냉각 액체가 비정질로 변태하는 온도로 정의되며, 과냉각 액상의 안정성을 대변하는 온도기준으로 인식될 수 있다. Tg은 응고과정 중 비정질 형성시의 냉각속도 및 열분석시의 가열속도에 따라 변할 수 있다.Glass transition temperature (T g ) is defined as the temperature at which the supercooled liquid transforms into amorphous form during the solidification process, and can be recognized as a temperature standard representing the stability of the supercooled liquid phase. T g may vary depending on the cooling rate during amorphous formation during the solidification process and the heating rate during thermal analysis.

결정화 개시온도(Tx)는 비정질 합금의 가열 시 결정화가 개시되는 온도로 열분석시의 가열 속도에 따라 달라진다. Crystallization initiation temperature (T x ) is the temperature at which crystallization begins when heating an amorphous alloy and varies depending on the heating rate during thermal analysis.

액상선 온도(Tl)는 액상(stable liquid)의 안정성을 대변하며, 합금 조성 및 내부에너지 상태와 밀접한 상관관계를 가지고 그 변화에 따라 민감하게 변하기 때문에 비정질 형성능을 지배하는 중요한 인자로 인식된다.The liquidus temperature (T l ) represents the stability of the stable liquid, and is closely correlated with the alloy composition and internal energy state and changes sensitively according to changes, so it is recognized as an important factor governing amorphous formation ability.

비정질 형성능 평가를 위해서는 여러가지 파라메터들이 활용된다. 이 중에서 신뢰도가 높은 두 가지 파라메터에 대하여 설명한다.Various parameters are used to evaluate amorphous formation ability. Among these, two parameters with high reliability will be explained.

첫 번째로, 하기 수학식 1과 같이 표시되는 ν파라메터가 활용된다.First, the ν parameter expressed as Equation 1 below is used.

두 번째로, 하기 수학식 2과 같이 표시되는 ε파라메터가 활용된다.Second, the ε parameter expressed as Equation 2 below is used.

상기 수학식 2에서, 이며, xi는 합금에 포함된 특정 금속의 몰분율이고, 는 해당 금속의 용융온도이다.In Equation 2 above, , and x i is the mole fraction of the specific metal included in the alloy, is the melting temperature of the metal.

열분석을 통해 본 발명에 따른 비정질 합금의 ν 및 ε파라메터를 산출한 결과를 도 1 및 2에 도시하였다. 또한, 도 1 및 2에 도시된 The results of calculating the ν and ε parameters of the amorphous alloy according to the present invention through thermal analysis are shown in Figures 1 and 2. Also, shown in Figures 1 and 2

발명의 비교예와 실시예 합금들의 비정질 특성화 온도 (Tg, Tx, Tl, Tm mix)와 비정질 형성능 평가인자 (ν, ε)의 계산된 값을 [표 2]에 도시하였다. The calculated values of the amorphous characterization temperature ( T g , T

AlloyAlloy T g [K] T g [K] T x [K] T x [K] T l [K] T l [K] T m mix [K] T m mix [K] νν εε Vit. 106Vit. 106 Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5 Zr 57 Cu 15.4 Ni 12.6 Al 10 Nb 5 676676 749749 1133
(ref. 1115)
1133
(ref. 1115)
18711871 0.410.41 0.830.83
Vit. 601Vit. 601 Zr50 . 8Cu36 . 1Ni4Al9 .1 Zr 50 . 8 Cu 36 . 1 Ni 4 Al 9.1 684684 771771 1160
(ref. 1026)
1160
(ref. 1026)
17251725 0.420.42 0.820.82
5)5) Zr60Cu16Ni14Al10 Zr 60 Cu 16 Ni 14 Al 10 661661 746746 11261126 18291829 0.420.42 0.840.84 4)4) Zr58Cu20Ni12Al10 Zr 58 Cu 20 Ni 12 Al 10 671671 748748 11271127 18071807 0.420.42 0.830.83 3)3) Zr56Cu24Ni10Al10 Zr 56 Cu 24 Ni 10 Al 10 678678 754754 11241124 17841784 0.420.42 0.840.84 2)2) Zr54Cu28Ni8Al10 Zr 54 Cu 28 Ni 8 Al 10 684684 764764 11371137 17611761 0.420.42 0.830.83 1)One) Zr52Cu32Ni6Al10 Zr 52 Cu 32 Ni 6 Al 10 690690 771771 11491149 17381738 0.420.42 0.830.83 5-Nb)5-Nb) Zr56.2Cu15.52Ni13.58Al9.7Nb3 Zr 56.2 Cu 15.52 Ni 13.58 Al 9.7 Nb 3 672672 763763 11581158 18141814 0.420.42 0.830.83 4-Nb)4-Nb) Zr56.26Cu19.4Ni11.64Al9.7Nb3 Zr 56.26 Cu 19.4 Ni 11.64 Al 9.7 Nb 3 677677 767767 11681168 18351835 0.420.42 0.830.83 3-Nb)3-Nb) Zr54.32Cu23.28Ni9.7Al9.7Nb3 Zr 54.32 Cu 23.28 Ni 9.7 Al 9.7 Nb 3 685685 771771 11711171 18131813 0.420.42 0.830.83 2-Nb)2-Nb) Zr52.38Cu27.16Ni7.76Al9.7Nb3 Zr 52.38 Cu 27.16 Ni 7.76 Al 9.7 Nb 3 696696 771771 11851185 17911791 0.410.41 0.810.81 1-Nb)1-Nb) Zr50.44Cu31.04Ni5.82Al9.7Nb3 Zr 50.44 Cu 31.04 Ni 5.82 Al 9.7 Nb 3 697697 769769 11851185 17681768 0.410.41 0.810.81 5-Ag)5-Ag) Zr54Cu16Ni14Al8Ag8 Zr 54 Cu 16 Ni 14 Al 8 Ag 8 680680 756756 11261126 17821782 0.420.42 0.830.83 3-Ag)3-Ag) Zr50Cu24Ni10Al8Ag8 Zr 50 Cu 24 Ni 10 Al 8 Ag 8 684684 759759 11171117 17361736 0.420.42 0.840.84 1-Ag)1-Ag) Zr46Cu32Ni6Al8Ag8 Zr 46 Cu 32 Ni 6 Al 8 Ag 8 691691 763763 11441144 16911691 0.420.42 0.820.82

도 1을 참조하면, 그래프에 도시된 세 개의 역삼각형이 본 발명에 따른 비정질 합금의 ν파라메터 값에 해당한다. 세 개의 역삼각형들 중 중앙에 위치하는 역삼각형 대응하는 비정질 합금(제2조성)은 특허문헌 1에 개시된 비정질 합금(Vit 106)보다 ν파라메터 값이 높다. Referring to Figure 1, the three inverted triangles shown in the graph correspond to the ν parameter value of the amorphous alloy according to the present invention. Among the three inverted triangles, the amorphous alloy (second composition) corresponding to the inverted triangle located in the center has a higher ν parameter value than the amorphous alloy (Vit 106) disclosed in Patent Document 1.

한편, 도 2를 참조하면, 그래프에 도시된 세 개의 역삼각형이 본 발명에 따른 비정질 합금의 ε파라메터 값에 해당한다. 세 개의 역삼각형들 중 중앙에 위치하는 역삼각형 대응하는 비정질 합금(제2조성)은 특허문헌 1에 개시된 비정질 합금(Vit 106)보다 ε파라메터 값이 높다.Meanwhile, referring to FIG. 2, the three inverted triangles shown in the graph correspond to the ε parameter value of the amorphous alloy according to the present invention. Among the three inverted triangles, the amorphous alloy (second composition) corresponding to the inverted triangle located in the center has a higher ε parameter value than the amorphous alloy (Vit 106) disclosed in Patent Document 1.

상술한 결과에 따르면, 본 발명에 따른 비정질 합금은 비정질 형성능이 매우 우수할 것으로 예상된다. 특히, 상기 제2조성을 가지는 합금은 Nb을 포함하는 종래 비정질 합금보다 우수한 비정질 형성능을 가진다. 이에 따라, 본 발명에 따른 비정질 합금은 종래 비정질 합금보다 안정적으로 벌크 형태의 비정질 형성 및 후가공이 가능하여 높은 생산성을 가질 수 있게 된다.According to the above results, the amorphous alloy according to the present invention is expected to have very excellent amorphous forming ability. In particular, the alloy having the second composition has a superior amorphous forming ability than a conventional amorphous alloy containing Nb. Accordingly, the amorphous alloy according to the present invention can be formed and post-processed in bulk form more stably than conventional amorphous alloys, thereby enabling high productivity.

상기 본 발명 합금들의 실제 비정질 형성능을 확인하고자 이하에서는, 본 발명에 따른 비정질 합금에 대한 X-선 회절 분석(X-ray Diffraction Spectroscopy: XRD) 결과에 대하여 설명한다. In order to confirm the actual amorphous forming ability of the alloys of the present invention, the following will describe the results of X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD) for the amorphous alloy according to the present invention.

XRD 분석을 이용하면, 제조된 합금이 비정질 형상을 띄는지를 확인할 수 있다. 구체적으로, 결정 구조를 가지는 합금의 XRD 그래프에서는 sharp한 peak이 관측된다. 이와 달리, 비정질 합금의 경우, 넓은 각도 범위에서 broad 한 peak이 관측된다.Using XRD analysis, it can be confirmed whether the manufactured alloy has an amorphous shape. Specifically, a sharp peak is observed in the XRD graph of an alloy with a crystal structure. In contrast, in the case of amorphous alloys, broad peaks are observed over a wide angular range.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 석션 캐스팅법으로 제조된 6 mm 벌크 시편의 비정질 합금의 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the results of XRD analysis of an amorphous alloy of a 6 mm bulk specimen manufactured by a suction casting method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제1 내지 제3조성을 가지는 합금의 XRD 그래프에서는 sharp한 peak이 관측되지 않았으며, 제1 내지 제3조성을 가지는 합금이 6 mm 이상의 우수한 비정질 형성능을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Figure 3, no sharp peaks were observed in the XRD graph of the alloys having the first to third compositions, and it can be confirmed that the alloys having the first to third compositions have excellent amorphous forming ability of 6 mm or more.

한편, 다이캐스팅 공정 등을 통해 비정질 합금을 제조하는 경우, 액체화 온도(Liquidus temperature) 및 흐름성 (fluidity) 등의 재료적 특성과 용탕 온도 및 금형 온도 등의 공정조건이 비정질 합금의 생산성에 매우 중요한 요소이다. 부연하면, 액체화 온도가 낮고 흐름성이 좋아서 용탕 온도 및 금형 온도가 낮은 상태에서도 공정이 가능한 경우 비정질 금속의 생산성이 높아진다.Meanwhile, when manufacturing an amorphous alloy through a die casting process, etc., material properties such as liquid temperature and fluidity and process conditions such as molten metal temperature and mold temperature are very important factors in the productivity of the amorphous alloy. am. To elaborate, the productivity of amorphous metal increases when the process is possible even at low melt and mold temperatures due to low liquefaction temperature and good flowability.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 비정질 합금(제2조성)의 경우, 액체화 온도가 1117K로 특허문헌 1에 개시된 비정질 합금(1133K)보다 약 20K 가량 낮은 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 4, it can be seen that in the case of the amorphous alloy (second composition) according to the present invention, the liquefaction temperature is 1117K, which is about 20K lower than that of the amorphous alloy (1133K) disclosed in Patent Document 1.

한편, 특허문헌 1에 개시된 비정질 합금의 경우, 용탕 온도는 약 1293K이고, 금형 온도는 약 553K이다. 한편, 본 발명에 따른 비정질 합금(제2조성)의 경우, 용탕 온도는 1253K이고, 금형 온도는 503K이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비정질 합금은 종래 비정질 합금보다 낮은 액상선 온도를 가져 낮은 온도 조건에서 생산될 수 있다. 이에 따라, 비정질 합금의 생산성을 높일 수 있다.Meanwhile, in the case of the amorphous alloy disclosed in Patent Document 1, the molten metal temperature is about 1293K and the mold temperature is about 553K. Meanwhile, in the case of the amorphous alloy (second composition) according to the present invention, the molten metal temperature is 1253K and the mold temperature is 503K. As described above, the amorphous alloy according to the present invention has a lower liquidus temperature than the conventional amorphous alloy and can be produced under low temperature conditions. Accordingly, the productivity of the amorphous alloy can be increased.

한편, 비정질 합금의 금형 흐름성은 상기 설명한 바와 같이, 비정질 합금의 생산성에 중요한 요인이다. 비정질 합금의 금형 흐름성을 시험하기 위해, 도 5와 같이, 소정 형태의 금형(두께 1mm)에 액체 상태의 합금을 붓고 합금이 이동한 거리를 측정하였다.Meanwhile, the mold flowability of an amorphous alloy is an important factor in the productivity of an amorphous alloy, as described above. To test the mold flowability of the amorphous alloy, the liquid alloy was poured into a mold of a certain shape (thickness 1 mm), and the distance the alloy moved was measured, as shown in Figure 5.

상기 금형을 이용하여 특허 문헌 1에 개시된 비정질 합금 및 본 발명에 따른 비정질 합금(제1 및 2조성)의 금형 흐름성을 측정하였다.Using the above mold, the mold flow properties of the amorphous alloy disclosed in Patent Document 1 and the amorphous alloy according to the present invention (first and second compositions) were measured.

여기서, 특허 문헌 1에 개시된 비정질 합금의 용탕 온도는 1293K이고, 금형 온도는 553K이었다. 한편, 본 발명에 따른 비정질 합금(제1 및 2조성)의 용탕 온도는 1253K이고, 금형 온도는 503K이었다. 이는, 각각의 비정질 합금이 최상의 금형 흐름성을 갖기 위한 조건이다.Here, the molten metal temperature of the amorphous alloy disclosed in Patent Document 1 was 1293K, and the mold temperature was 553K. Meanwhile, the molten metal temperature of the amorphous alloy (first and second compositions) according to the present invention was 1253K, and the mold temperature was 503K. This is a condition for each amorphous alloy to have the best mold flowability.

금형 흐름성 실험 결과, 특허 문헌 1에 개시된 비정질 합금의 이동거리는 150mm이었다. 이와 달리, 본 발명에 따른 비정질 합금(제1 및 2조성)의 이동 거리는 각각 180mm 및 160mm이었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 비정질 합금은 종래 비정질 합금보다 생산성이 높을 것으로 예상할 수 있다.As a result of the mold flowability test, the moving distance of the amorphous alloy disclosed in Patent Document 1 was 150 mm. In contrast, the movement distances of the amorphous alloy (first and second compositions) according to the present invention were 180 mm and 160 mm, respectively. Through this, the amorphous alloy according to the present invention can be expected to have higher productivity than the conventional amorphous alloy.

이하에서는, 본 발명에 따른 비정질 합금의 표면 경도에 대하여 설명한다.Below, the surface hardness of the amorphous alloy according to the present invention will be described.

도 6은 본 발명에 따른 비정질 합금의 표면 경도를 나타내는 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the surface hardness of the amorphous alloy according to the present invention.

도 6을 참조하면, 제1 내지 제3조성을 가지는 합금('1-Ag)', '3-Ag)', '5-Ag)')의 특허문헌 1에 개시된 비정질 합금의 표면 경도(509.2Hv)보다 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 4에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 비정질 합금은 특허문헌 1에 개시된 비정질 합금보다 낮은 온도에서 생산됨과 동시에, 높은 표면 경도를 가져 우수한 기계적 특성을 나타냄을 확인하였다.Referring to Figure 6, the surface hardness (509.2Hv) of the amorphous alloy disclosed in Patent Document 1 of the alloy ('1-Ag)', '3-Ag)', '5-Ag)') having the first to third compositions. ) can be confirmed to be higher than that. That is, as explained in FIG. 4, it was confirmed that the amorphous alloy according to the present invention was produced at a lower temperature than the amorphous alloy disclosed in Patent Document 1, and at the same time, it had high surface hardness and exhibited excellent mechanical properties.

한편, 하기 표 3에는 도 6에 도시된 합금들의 표면 경도, 특허문헌 1 및 2에 개시된 비정질 합금의 표면 경도를 기재하였다.Meanwhile, Table 3 below lists the surface hardness of the alloys shown in FIG. 6 and the surface hardness of the amorphous alloy disclosed in Patent Documents 1 and 2.

AlloyAlloy Hardness [HV] Hardness [HV] Vit. 106Vit. 106 Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5 Zr 57 Cu 15.4 Ni 12.6 Al 10 Nb 5 509.20509.20 Vit. 601Vit. 601 Zr50 . 8Cu36 . 1Ni4Al9 .1 Zr 50 . 8 Cu 36 . 1 Ni 4 Al 9.1 530.30530.30 5)5) Zr60Cu16Ni14Al10 Zr 60 Cu 16 Ni 14 Al 10 501.00501.00 4)4) Zr58Cu20Ni12Al10 Zr 58 Cu 20 Ni 12 Al 10 509.40509.40 3)3) Zr56Cu24Ni10Al10 Zr 56 Cu 24 Ni 10 Al 10 518.10518.10 2)2) Zr54Cu28Ni8Al10 Zr 54 Cu 28 Ni 8 Al 10 523.90523.90 1)One) Zr52Cu32Ni6Al10 Zr 52 Cu 32 Ni 6 Al 10 534.90534.90 5-Nb)5-Nb) Zr56.2Cu15.52Ni13.58Al9.7Nb3 Zr 56.2 Cu 15.52 Ni 13.58 Al 9.7 Nb 3 498.80498.80 4-Nb)4-Nb) Zr56.26Cu19.4Ni11.64Al9.7Nb3 Zr 56.26 Cu 19.4 Ni 11.64 Al 9.7 Nb 3 511.40511.40 3-Nb)3-Nb) Zr54.32Cu23.28Ni9.7Al9.7Nb3 Zr 54.32 Cu 23.28 Ni 9.7 Al 9.7 Nb 3 524.50524.50 2-Nb)2-Nb) Zr52.38Cu27.16Ni7.76Al9.7Nb3 Zr 52.38 Cu 27.16 Ni 7.76 Al 9.7 Nb 3 539.78539.78 1-Nb)1-Nb) Zr50.44Cu31.04Ni5.82Al9.7Nb3 Zr 50.44 Cu 31.04 Ni 5.82 Al 9.7 Nb 3 537.00537.00 5-Ag)5-Ag) Zr54Cu16Ni14Al8Ag8 Zr 54 Cu 16 Ni 14 Al 8 Ag 8 513.70513.70 3-Ag)3-Ag) Zr50Cu24Ni10Al8Ag8 Zr 50 Cu 24 Ni 10 Al 8 Ag 8 531.80531.80 1-Ag)1-Ag) Zr46Cu32Ni6Al8Ag8 Zr 46 Cu 32 Ni 6 Al 8 Ag 8 551.90551.90

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.

또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Additionally, the above detailed description should not be construed as limiting in any respect and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (8)

비정질 합금 ZraCubNicAldAge에 있어서,
a는 46 내지 54 at. %이고, b는 16 내지 32 at. %이고, c는 6 내지 14 at. %이고, d/e는 0.96 내지 1.04인 것을 특징으로 하는 지르코늄계 벌크 비결정성 합금.
In the amorphous alloy Zr a Cu b Ni c Al d Ag e ,
a is 46 to 54 at. %, and b is 16 to 32 at. %, and c is 6 to 14 at. %, and d/e is 0.96 to 1.04.
제1항에 있어서,
a+b+c는 84 at. %인 것을 특징으로 하는 지르코늄계 벌크 비결정성 합금.
According to paragraph 1,
a+b+c is 84 at. A zirconium-based bulk amorphous alloy characterized by %.
제1항에 있어서,
d는 8 at. %이고 e는 8 at. %인 것을 특징으로 하는 지르코늄계 벌크 비결정성 합금.
According to paragraph 1,
d is 8 at. % and e is 8 at. A zirconium-based bulk amorphous alloy characterized by %.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 a는 50 at. %이고, 상기 b는 24 at. %이고, 상기 c는 10 at. %이고, 상기 d는 8 at. %이고, 상기 e는 8 at. %인 것을 특징으로 하는 지르코늄계 벌크 비결정성 합금.
According to paragraph 1,
The above a is 50 at. %, and b is 24 at. %, and c is 10 at. %, and d is 8 at. %, and e is 8 at. A zirconium-based bulk amorphous alloy characterized by %.
제1항에 있어서,
상기 a는 54 at. %이고, 상기 b는 16 at. %이고, 상기 c는 14 at. %이고, 상기 d는 8 at. %이고, 상기 e는 8 at. %인 것을 특징으로 하는 지르코늄계 벌크 비결정성 합금.
According to paragraph 1,
The above a is 54 at. %, and b is 16 at. %, and c is 14 at. %, and d is 8 at. %, and e is 8 at. A zirconium-based bulk amorphous alloy characterized by %.
제1항에 있어서,
상기 a는 46 at. %이고, 상기 b는 32 at. %이고, 상기 c는 6 at. %이고, 상기 d는 8 at. %이고, 상기 e는 8 at. %인 것을 특징으로 하는 지르코늄계 벌크 비결정성 합금.
According to paragraph 1,
The above a is 46 at. %, and b is 32 at. %, and c is 6 at. %, and d is 8 at. %, and e is 8 at. A zirconium-based bulk amorphous alloy characterized by %.
KR1020160109324A 2016-08-26 2016-08-26 Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability KR102613756B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160109324A KR102613756B1 (en) 2016-08-26 2016-08-26 Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160109324A KR102613756B1 (en) 2016-08-26 2016-08-26 Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180023645A KR20180023645A (en) 2018-03-07
KR102613756B1 true KR102613756B1 (en) 2023-12-14

Family

ID=61689152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160109324A KR102613756B1 (en) 2016-08-26 2016-08-26 Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102613756B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102531083B1 (en) * 2020-09-28 2023-05-09 서울대학교산학협력단 Resettable Metallic Glasses and The Manufacturing Method Thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5735975A (en) 1996-02-21 1998-04-07 California Institute Of Technology Quinary metallic glass alloys
KR100658982B1 (en) * 2005-03-08 2006-12-21 학교법인연세대학교 Zr-based Bulk Metallic Glasses Containing Multi-Elements

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180023645A (en) 2018-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2396435B1 (en) Amorphous platinum-rich alloys
US8501087B2 (en) Au-base bulk solidifying amorphous alloys
WO2018218077A1 (en) Hypoeutectic amorphous metal-based materials for additive manufacturing
US10000834B2 (en) Bulk nickel-chromium-phosphorus glasses bearing niobium and boron exhibiting high strength and/or high thermal stability of the supercooled liquid
US20060124209A1 (en) Pt-base bulk solidifying amorphous alloys
KR102007060B1 (en) Bulk metallic glass forming alloy
JP2015504483A (en) Zr-based amorphous alloy
JP2007063634A (en) Cu-(Hf, Zr)-Ag METAL GLASS ALLOY
KR102613756B1 (en) Zirconium-based bulk amorphous alloy with high flowability
JP4850526B2 (en) Method for producing metal glass alloy and method for producing metal glass alloy product
EP3375901B1 (en) High hardness amorphous composite and preparation method and application thereof
JP6362698B2 (en) Zirconium-based alloy metallic glass and method for forming zirconium-based alloy metallic glass
US8163109B1 (en) High-density hafnium-based metallic glass alloys that include six or more elements
US10280494B2 (en) Zirconium (Zr) and Hafnium (Hf) based BMG alloys
JP2012158794A (en) Cu-FREE, Zr-BASED METAL GLASS ALLOY
CN100354448C (en) Cu base Cu-Zr-Ti group block non-crystal alloy
KR100699411B1 (en) Cu-based amorphous alloy composition in Cu-Ni-Zr-Hf-Ti-Nb system
US7645350B1 (en) High-density metallic glass alloys
JP5321999B2 (en) Ni-based metallic glass alloy
US11821064B2 (en) Cu-based bulk metallic glasses in the Cu—Zr—Hf—Al and related systems
JP2000345309A (en) HIGH STRENGTH AND HIGH CORROSION RESISTANCE Ni BASE AMORPHOUS ALLOY
US11371108B2 (en) Tough iron-based glasses with high glass forming ability and high thermal stability
JP4618569B2 (en) Cu-based metallic glass alloy
JP5688615B2 (en) Amorphous alloy, optical component, and method of manufacturing optical component
JP2005298858A (en) HIGH STRENGTH Ni BASED METAL GLASS ALLOY

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant