KR20050027092A - 벌크 고화 무정형 합금의 발포 구조물 - Google Patents

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쉬렐스잔
존슨윌리엄엘.
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리퀴드메탈 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 향상된 충격 저항성, 높은 강도 대 무게의 비, 및/또는 피로 및 크랙 전파에 대한 높은 저항성을 가진 벌크 고화 무정형 합금의 발포된 구조 및 상기 발포된 구조를 형성하기 위한 방법을 제공한다.

Description

벌크 고화 무정형 합금의 발포 구조물 {FOAMED STRUCTURES OF BULK­SOLIDIFYING AMORPHOUS ALLOYS}
본 발명은 벌크-고화 무정형 합금(bulk-solidifying amorphous alloy)의 발포 구조물을 포함한 제품 및 상기 제품의 형성 및 형상화 방법에 관한 것이다.
벌크 고화 무정형 합금은 최근 발견된 무정형 합금군으로서, 다양한 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있는 많은 물리적 특성을 가진다. 예를 들어, 벌크 고화 무정형 합금은 어떠한 영구 변형 또는 파괴없이 1.5% 이상까지의 신장(strain)을 견딜 수 있다. 또한, 이들은 10 ksi-sqrt (in) (sqrt: 제곱근) 이상 및, 바람직하게는 20 ksi-sqrt(in) 이상의 높은 파괴인성(fracture toughness)을 가진다. 나아가, 이들은 4GPa 이상의 높은 경도값을 가지며, 어떤 조성에 있어, 높게는 5.5 GPa 이상의 경도를 나타낸다. 벌크 고화 합금의 항복강도(yield strength)는 1.6 GPa로부터의 범위이며, 티타늄 합금의 현재 상태를 초과하는 2 GPa 또는 그 이상에 달한다. 또한, 상기 벌크 무정형 합금은 4.5 내지 6.5 g/cc 범위의 밀도를 가지며, 높은 강도 대 무게의 비 (strength to weight ratio)를 제공한다. 이처럼 바람직한 기계적 특성에 덧붙여, 벌크 고화 무정형 합금은 매우 우수한 부식 저항성을 가진다.
그러나, 벌크 고화 무정형 합금은 몇가지의 단점이 있다. 일반적으로, 무정형 합금은 그의 결정형 합금에 비해 영(Young) (및 전단 ) 모듈러스가 낮다. 예를 들어, Ti계 무정형 합금은 일반적으로 주요 Ti계 합금에 비해 10 내지 25% 더 낮은 모듈러스를 가진다. 또한, 벌크 무정형 합금의 강성 대 무게 비(stiffness to weight ratio)가 유리하지 않으며, 이 때문에, 강성(剛性)이 주요한 인자가 되는 고안에서의 상기 합금의 용도 및 응용이 제한된다. 무정형 합금의 또 다른 단점은 이러한 재료의 인성 및 에너지 흡수능이 제한되어, 특히 이들의 두께가 2 mm 이상을 초과할 경우 이들의 충격에 대한 저항성이 감소된다는 것이다. 무정형 금속의 또 다른 단점으로서는, 크랙 전파에 대한 저항이 없다는 것을 들 수 있으며, 이는 무정형 합금의 피로수명(fatigue life)을 상당히 감소시킨다.
따라서, 당해 기술분야에는 향상된 물리적 특성을 가진 벌크 고화 무정형 합금의 향상된 조성에 대한 요구가 있다.
본 발명의 특징과 장점들은 상세한 설명 및 첨부된 청구범위 및 수반된 도면으로부터 명백해 지는 바, 상기 도면에서,
도 1a는 본 발명에 따른 예시적 "폐포형(closed-cell)" 발포 구조의 모식도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 예시적 "개포형(open-cell)" 발포 구조의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발포된 벌크 고화 무정형 합금 구조물을 형성하기 위한 방법의 한 예시적 구현예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발포된 벌크 고화 무정형 합금 구조물을 형성하기 위한 방법의 또 다른 예시적 구현예의 흐름도이다.
발명의 개요
본 발명은 향상된 충격 저항성, 높은 강성 대 무게 비 및/또는 높은 피로 및 크랙 전파 저항성을 가지는 벌크 고화 무정형 합금의 발포 구조물에 관한 것이다.
다른 구현예에서, 본 발명은 이처럼 발포된 구조를 형성하는 방법에 관한 것이다. 한 구현예에서, 본 발명은 이러한 발포구조를 니어-넷 형상(near-to-net shape) 제품으로 형상화(shaping)하는 방법에 관한 것이다.
상세 설명
본 발명은, 모재 무정형 합금의 모놀리스(monolithic) 고체형태와 비교할 때, 하기 중 하나 이상의 특성에서 실질적인 향상을 나타내는, 벌크 고화 무정형 합금의 발포 구조에 관한 것이다: 비탄성률(Specific Modulus), 비강도(Specific Strength), 우수한, 충격시 에너지 흡수, 보다 높은 탄성 신장 한계, 파괴 인성 및 크랙 전파 저항성(resistance to crack propagation).
이러한 향상은, 무정형 합금의 연속편이 세공구조를 통해 연결된 발포구조를 형성함에 의해 달성된다. 이 때, 상기 세공이, 도 1a에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 전반에 걸쳐 서로 연결되어 있는 경우 (connected to each other throughout), "개포 구조(open cell structure)"라 칭하며, 도 1b에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 각각의 세공이 무정형 합금의 연속편의 일부에 의해 둘러싸여 있는 경우 "폐포 구조(closed-cell structure)"라 칭한다.
발포 구조의 경우, 특정 형상 및 부피 분율로 다공(porosity) 및 버블(bubble)이 형성된다. 일반적으로, 세공 크기는 1 미크론 내지 1.0㎜ 까지이며, 세공의 부피분율은 10% 내지 95% 이다. "개포구조"를 가진 발포 구조 또는 세공의 부피분율이 높은 발포구조와 같은 경우, 세공크기는 직경 5 mm 이상까지 될 수 있다.
발포 구조를 형성하는 무정형 합금의 본체 부재의 크기 (발포구조 자체는 세공의 크기, 형상, 연결성 및 분포에 의해 정의됨)는 전술한 특성, 특히 에너지 흡수, 파괴 인성 및 크랙 전파에 대한 저항에서의 향상을 달성하는데에 중요한 역할을 한다. 일반적으로, 발포 구조를 포함하는 무정형 본체 부재의 치수는 벌크 고화 무정형의 부분 두께가 2.0㎜ 미만, 바람직하게는 1.0㎜ 미만 및 가장 바람직하게는 250㎛ 미만이다.
본 발명의 한 구현예에서, 두께가 2.0㎜ 이하인 발포 구조체 부재의 무정형 합금부분의 중량은 무정형 합금의 총 중량의 50% 이하, 바람직하게는 무정형 합금의 총 중량의 20% 이하, 가장 바람직하게는 무정형 합금의 총 중량의 5 % 이하이다. 본 발명의 다른 구현예에서, 두께가 1.0㎜ 이하인 발포구조체 부재의 무정형 합금 부분의 중량은 무정형 합금의 총 중량의 50% 이하, 바람직하게는 무정형 합금의 총 중량의 20% 이하, 가장 바람직하게는 무정형 합금의 총 중량의 5 % 이하이다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 두께가 0.25㎜ 이하인 발포구조체 부재의 무정형 합금 부분의 중량은 무정형 합금의 총 중량의 50% 이하, 바람직하게는 무정형 합금의 총 중량의 20% 이하, 가장 바람직하게는 무정형 합금의 총 중량의 5 % 이하이다. 여기서, 두께는 벌크 무정형 합금 본체 부재의 고체 부분 중 임의의 단면에서의 최소 치수로 정의된다.
전술한 발포 구조에서, 세공의 부피 분율은 20 내지 95%의 범위이다. 이러한 형태에서 벌크 고화 무정형 합금의 유효 인성값 및 에너지 흡수능이 크게 향상된다. 파괴인성 및 벌크 무정형 합금의 연성(延性)의 기하학적 의존도는 이러한 특질을 향상시키기 위해 이용된다.
본 발명의 한 구현예에서, 벌크 고화 무정형 합금은 세공크기가 일반적으로 250㎛ 보다 큰 발포구조이다. 세공형상은 닫힌 타원, 바람직하게는 구형이다. 세공의 크기 (여기서는 구형의 반경으로 정의됨)는 바람직하게는, 표준 파괴 기계공학서에서 제공되는, 파괴인성, 항복응력 및 임계 크랙 크기간의 관계에 의해 계산된 임계 크랙크기 (critical crack size) 보다 크다. 이러한 크기의 구형세공의 부피 분율은 5 내지 50%, 바람직하게는 10 내지 30%의 범위이다. 본 발명의 다른 구현예에서, 세공의 부피분율은 40 내지 70%이다. 이러한 형태에서, 날카로운 말단의 피로 크랙(sharp-edged fatigue crack)은 둥근 세공으로 끌리고, 상기 크랙의 날카로운 말단이 종결된다. 이로써, 날카로운 피로 크랙이 무디어져서 발포된 벌크 무정형 합금구조물의 피로수명이 향상된다. 따라서, 이러한 형태는, 크랙 전파 및 피로에 대한 벌크 고화 무정형 합금의 저항성을 향상시킨다.
본 발명의 다른 구현예에서, 벌크 고화 무정형 합금은 세공 크기가 일반적으로 20㎛ 보다 큰 발포구조를 가진다. 세공 형상은 닫힌 타원, 바람직하게는 구형이다. 이러한 구형 세공의 부피 분율은 20 내지 90%, 바람직하게는 50 내지 80% 이다. 본 발명의 한 구현예에서, 상기 발포구조는 세공형상이 구형이고, 부피 분율이 20 내지 70%, 바람직하게는 40 내지 60%이다. 이러한 형태의 벌크 고화 무정형 합금의 경우, 유효 강성 대 무게의 비가 상당히 향상된다.
본 발명의 다른 구현예에서, 벌크고화 무정형 합금은, 세공크기가 일반적으로 10㎛ 보다 작은, 바람직하게는 5㎛ 보다 작은 발포구조를 가진다. 세공의 형상은 닫힌 타원, 바람직하게는 구형이다. 이러한 세공의 부피비는 20 내지 90%, 바람직하게는 50 내지 80%의 범위이다. 본 발명의 한 구현예에서, 발포구조는 세공이 구형이고, 부피분율이 20 내지 70%, 바람직하게는 40 내지 60%의 범위이다. 이러한 형태의 벌크 고화 무정형 합금에서, 유효 강성 대 무게의 비가 상당히 향상된다.
본 발명의 한 구현예에서, 벌크-고화 무정형 합금은, 세공 구조가 개포형 구조에서 전형적인, 개방 및 연속 침투형(continuously percolating)인 발포구조이다. 이러한 개방 세공의 부피분율은 40 내지 95%, 바람직하게는 70 내지 90%이다. 이러한 형태의 벌크 고화 무정형 합금의 경우, 유효 강성 대 무게의 비가 크게 향상된다. 나아가, 이러한 구조에서, 모재 무정형 합금보다 더 높은 탄성 신장 한계(elastic strain limit)를 가진 발포 재료를 얻을 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서, 벌크 고화 무정형 합금의 이러한 발포 구조의 제품은 상기 제품의 외측 표면에서 고체의 얇은 쉘을 가진다. 상기 고체 표면 쉘의 두께는 2.0㎜ 보다 작고, 바람직하게는 1.0㎜ 보다 작으며, 가장 바람직하게는 0.5㎜ 작다. 바람직하게는, 이러한 고체의 얇은 쉘 자체는 전체 외측 표면을 덮는 하나의 연속편이다. 본 발명의 한 구현예에서, 상기 고체의 얇은 쉘은 상기 발포 제품의 2개의 대향하는 측면을 덮는다. 나아가, 한 바람직한 구현예에서, 상기 외측 쉘은 무정형 합금 발포체에 대해 야금 결합(metallurgical bond)을 가진다.
이러한 발포 구조물의 조성에 대하여 보자면, 벌크 고화 무정형 합금은 최근 500K/sec 이하에서 냉각되어 실질적으로 그의 무정형 원자구조를 보유할 수 있는, 최근 발견된 무정형 금속군이다. 이들은 1.0㎜ 이상의 두께로 제조될 수 있는 바, 대략 0.020㎜의 두께를 가지며 105 K/sec 이상의 냉각속도를 요하는 종래 기술에 따른 무정형합금보다 실질적으로 두껍다. 미국특허 제 5,288,344호, 제 5,368,659호, 제 5,618,359호 및 제 5,735,975호 (이들 문헌의 개시는 본 명세서에서 참조로서 포함됨)는 이러한 벌크 고화 무정형 합금을 개시하고 있다.
벌크 고화 무정형 합금의 하나의 예시적 군은 식 (Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,Al,Si,B)c로 기술될 수 있는 바, 상기 식에서, 원자 백분율로서, a는 30 내지 75의 범위이고, b는 5 내지 60의 범위이며, c는 0 내지 50의 범위이다. 한 바람직한 합금군은 (Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)c 로서, 상기 식에서 원자 백분율로서, a는 40 내지 75의 범위이고, b는 5 내지 50의 범위이며, c는 5 내지 50의 범위이다. 더 바람직한 조성은 (Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)c 로서, 이 때, 원자 백분율로서, a는 45 내지 65의 범위이고, b는 7.5 내지 35의 범위이며, c는 10 내지 37.5의 범위이다. 또 다른 바람직한 합금군은 (Zr)a(Nb,Ti)b(Ni,Cu)c(Al)d 로서, 이 때, 원자 백분율로서, a는 45 내지 65의 범위이고, b는 0 내지 10의 범위이며, c는 20 내지 40의 범위, d는 7.5 내지15의 범위이다.
나아가, 이들 합금은 실질적인 양의 다른 전이금속, 보다 바람직하게는 Nb, Cr, V, Co와 같은 금속을 20% 원자까지 포함할 수 있다.
벌크 고화 무정형 합금의 또 다른 집합은 철 금속계 조성 (Fe, Ni, Co)이다. 이러한 조성의 예는 미국특허 제 6,325,868호 및 간행물 (A. Inoue 등, Appl. Phys. Lett., Volume 71, p 464 (1997)), (Shen 등, Mater. Trans., JIM, Volume 42, p2136 (2001)) 및 일본특허출원 2000126277 (공개번호: 2001303218A)에 개시되어 있다. 이러한 합금의 한 예시적 조성은 Fe72Al5Ga2P11C 6B4 이다. 이러한 합금의 또 다른 예시적 조성은 Fe72Al7Zr10Mo5W2B15 이다. 이들 합금 조성물은 Zr계 합금 시스템의 정도까지 가공가능하지는 않지만, 이들은 대략 1.0mm 이상의 두께로 가공될 수 있으며, 본 발명에서 충분히 이용될 수 있다. 추가로, 이들의 밀도는 일반적으로 보다 높아 6.5 g/cc 내지 8.5 g/cc이지만, 이들의 항복강도도 보다 높아, 2.5GPa 내지 4GPa의 범위 또는 그 이상이어서, 이들은 특히 고응력 응용에서 매력적이다. 유사하게, 이들은 1.2% 보다 높고, 일반적으로 대략 2.0%의 탄성 신장 한계를 가진다. 철 금속계 벌크 무정형 합금은 또한, 7.5 GPa 내지 12 GPa 범위의, 매우 높은 항복 경도(yield hardness)를 가진다.
일반적으로, 벌크 무정형 합금내의 결정성 침전물은 벌크 고화 무정형 합금의 특성, 특히 인성 및 강도에 매우 좋지 않은 영향을 주며, 따라서, 이러한 침전물의 부피분율은 가능한한 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나, 연성 결정상(ductile crystalline phase)이 벌크 무정형 합금 제조 중 그 자리에 (in situ) 침전되는 경우, 이는 벌크 무정형 합금의 특성, 특히, 인성 및 연성에 도움이 된다. 이처럼 유용한 침전물을 포함한 이러한 벌크 무정형 합금도 본 발명에 포함된다. 한 예시적 경우는 C.C. Hays 등의 Physical Review Letters (Vol. 84, p2901, 2000)에 개시되어 있으며, 상기 개시는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 또한, 전술한 발포 구조물을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법의 한 특정 구현예에 대해, 그 단계들이 도 2에 개략적으로 기술되어 있는 바, 벌크 고화 무정형 합금의 공급재료를 그의 용융 온도(주어진 조성에서 대응하는 결정상이 용융하는 온도로 정의됨) 이상의 온도까지 가열하여 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 형성한다. 이러한 구현예에서, 상기 금속의 공급재료는, 반드시 무정형 원자구조일 필요는 없다. 상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금은 이어서 가압된다(pressurized). 상기 단계에서, 압력은 15psi 내지 15,000psi까지 될 수 있다. 상기 가압된 용융 합금을 이어서 재빨리 교반하여 버블을 형성하고 이를 잡아둔다(trap). 교반 도구는 그래파이트, 카바이드(WC, BC), 질화물, 또는 지르코니아와 같은 내화물, 또는 텅스텐 및 몰리브덴과 같은 내화성 금속으로 만들어진 내화성 도구이다. 상기 교반 도구는 일반적으로 프로펠러 형상으로, 30rpm 내지 1200rpm의 속도로 회전한다. 스핀속도를 5,000rpm 이상까지 하여, 대략 30% 이상의 높은 세공부피 분율을 얻을 수 있다. 회전 속도를 조절하여 소망하는 세공 (버블) 크기 및 분포를 얻는다. 마지막으로, 버블 및 용융 합금의 혼합물을 상기 무정형 합금의 유리전이온도 미만으로 냉각하여 상기 버블들을 고화된 발포구조로 동결시킨다. 전술한 바와 같이, 실질적으로 구조 전체에 걸쳐 무정형 원자 구조의 형성을 보장하기 위해, 무정형 합금의 임계 냉각속도보다 빠른 냉각속도가 요구된다. 이러한 구현예에서, 상기 냉각은 괴상의(massive) 냉각기판이나 대류 기체 냉각을 이용한 외부 수단에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 한 선택적 구현예에서, 발포구조는, 보다 작은 크기의 세공형성을 위해 예를 들어, 1 kpsi 내지 10kpsi 이상의 높은 대기압(ambient pressure)하에서 형성될 수 있다. 이어서, 상기 형성된 구조는 대기압의 방출과 함께 주조 형상화되어 세공 크기가 소망하는 범위까지 성장한다. 상기 주조 작업은 폐쇄형 다이-캐비티내에서 수행되어 개별 제품을 형성할 수 있다. 대안으로서, 상기 주조작업은 개방형 다이 캐비티 내에서 수행되어 플레이트(plate), 로드(rod) 등의 형상을 가진 반-연속(semi-continuous) 제품을 제조할 수 있다.
또 다른 선택적 구현예에서, 교반 중에, 가스 라인을 용융체 내로 삽입하여 추가의 버블을 생성할 수 있다. 이러한 구현예의 경우, 가스 라인의 압력이 용융체에 가해지는 압력보다 높다. 상기 가스는 바람직하게는 아르곤, 헬륨과 같은 불활성 가스이며, 특정한 경우, 질소이다.
도 3에 제공된 흐름도에 개략적으로 설명되어 있는 바와 같이, 상기 구조를 형성하는 방법의 다른 구현예의 경우, 탈주(fugitive) 또는 휘발성 제제를 이용하여 소망하는 형상 및 크기의 세공을 형성한다. 이러한 제제의 한 바람직한 형태는, ZrH 및 TiH와 같은 하이드라이트(hydrite)이다. 상기 방법에서, 무정형 합금은 다시 용융 온도 이상의 온도로 가열된다. 이어서, 상기 탈주제제를 상기 금속의 용융체내로 도입한다. 상기 탈주제제의 휘발성은 용융온도를 증가시키거나 혹은 기계적 교반 또는 보조와 같은 기타 수단에 의해 활성화된다. 따라서, 탈주제제는 용융물내의 세공형성을 보조한다. 상기 용융물은 무정형 합금의 유리전이온도 이하로 냉각된다.
나아가, 본 발명은 발포된 벌크 무정형 합금 구조의 형상화된 제품의 제조방법에 대한 것이다. 본 발명의 본 구현예에서, 전술한 방법 중 하나에 의해 제조된 발포 벌크 고화 무정형 합금 구조의 공급재료가 공급된다. 상기 공급재료는 이어서 대략 유리전이온도 이상으로 가열된다. 상기 온도에서 발포 구조를 가진 벌크 무정형 합금은, 그의 내재하는 발포 구조를 실질적으로 유지하면서, 적절한 성형 및 써모 플라스틱 공정을 통해 넷-형상(net-shape)으로 형상화된다. 블로우 성형 (이 경우, 공급재료의 일부를 클램프하고 클램프되지 않은 부분의 대향하는 면들에 압력차를 적용함), 다이-형성 (die-forming, 이 때, 공급재료는 다이 캐비티로 강제(force)됨) 및 표면 특질의 복제(여기서, 공급재료는 복제 다이로 강제됨) 다양한 성형 공정을 이용할 수 있다. 미국특허 제 6,027,586호, 제 5,950,704호, 제 5,896,642호, 제 5,324,368호 및 제 5,306,463호(이들에 개시된 내용은 본 명세서에서 참조로서 포함됨)는 유리전이온도 부근에서 이들의 가공성을 이용한 무정형 합금의 성형제품 형성방법을 개시하고 있다.
본 발명의 무정형 합금 제품의 후처리(finish)를 위해 후속하는 공정단계를 이용할 수 있으나, 상기 벌크 무정형 합금의 기계적 특성은 열처리 또는 기계적 가공처리와 같은 후속하는 공정을 필요로 하지 않고 주조 및/또는 성형된 형태로서 수득될 수 있다.
마지막으로, 앞에서 순수한 벌크 고화 무정형 합금만을 기술하였으나, 종래 금속 및 내화성 재료와 같은 복합재료 벌크 무정형 합금의 복합체도 여기서 기술된 본 발명의 방법을 사용하여 발포 구조로 형성될 수 있다.
본 명세서에서, 특정 구현예를 개시하였으나, 당업자는, 후속하는 청구범위의 문언적 및 균등론적의 범위내에서 대안적인 발포된 벌크 고화 무정형 합금 구조물 및 이러한 구조를 제조하기 위한 방법을 고안할 수 있다.

Claims (56)

  1. 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물(solidified foam bulk amorphous alloy structure)의 형성방법으로서,
    벌크 고화 무정형 합금(bulk solidifying amorphous alloy)을 제공하는 단계;
    상기 벌크 고화 무정형 합금을 그의 대응 결정상(corresponding crystalline phase)의 용융온도 보다 높은 온도로 가열하여 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 형성하는 단계;
    상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 가압하는 단계;
    상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 압력하에 교반하여 복수개의 버블(bubble) 및 상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금의 혼합물을 형성하는 단계; 및,
    상기 혼합물을 상기 벌크 고화 무정형 합금의 유리전이온도 미만으로 충분히 빠르게 냉각하여 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각은, 상기 버블의 세공 크기 및 부피 분율의 증가를 위해 상기 혼합물을 탈-가압(depressurizing)하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 혼합물을 폐쇄된 다이 캐비티(closed die-cavity)로 사출하여 성형 제품을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금은 15psi 내지 15kpsi의 압력으로 가압되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금은 프로펠러(propeller)에 의해 교반되고, 상기 프로펠러는 30 rpm 내지 1200rpm 이상의 속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금 내로 가압된 가스를 주입하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 가압된 가스는 상기 가압된 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금의 압력보다 높은 압력인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 가스는 아르곤, 헬륨 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택된 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을 대략 상기 유리전이온도 이상으로 가열하는 단계; 및,
    상기 발포 벌크 무정형 합금 구조물을, 그에 내재하는 발포 벌크 무정형 합금 구조를 실질적으로 유지하면서, 넷-형상 (net-shape) 제품으로 형상화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 형상화 단계는, 블로우 성형(blow molding), 다이-형성(die-forming) 및 표면특성의 복제(replication of surface feature)로 이루어진 군으로부터 선택된 성형 공정을 사용하여 상기 가열상태의 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을 성형(molding)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 발포된 벌크 고화 무정형 합금 구조물의 형성방법으로서,
    벌크 고화 무정형 합금을 제공하는 단계;
    상기 벌크 고화 무정형 합금을 그의 대응 결정상의 용융온도보다 높은 온도로 가열하여 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 형성하는 단계;
    상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 가압하는 단계;
    휘발성 제제(volatile agent)를 상기 가압된 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금으로 도입하여 상기 가압된 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금 내에 버블 혼합물을 형성하는 단계; 및,
    상기 용융상태의 벌크 고화 무정형 합금을 상기 벌크 고화 무정형 합금의 유리전이온도 보다 낮은 온도로 냉각하고 탈-가압하여 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 휘발성 제제는 하이드라이트(hydrite)인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을 대략 상기 유리전이온도 이상으로 가열하는 단계; 및,
    상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을, 그에 내재하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금구조를 실질적으로 유지하면서, 넷-형상 (net-shape) 제품으로 형상화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 형상화 단계는 블로우 성형, 다이-형성 및 표면특성의 복제로 이루어진 군으로부터 선택된 성형공정을 사용하여 상기 가열상태의 고화된 발포 벌크 무정형 합금구조물을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 임계 냉각속도가 대략 500K/sec 이하인 벌크 고화 무정형 합금의 발포 구조를 포함하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물로서, 상기 벌크 고화 무정형 합금의 연속편(continuous piece)이 복수개의 세공을 포함한 세공구조를 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공은 전체에 걸쳐 서로 연결되어 개포 구조 (open-cell structure)를 형성하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공은 각각 상기 연속편의 무정형 합금의 일부에 의해 완전히 둘러싸여 폐포 구조(closed-cell structure)를 형성하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  18. 제 15항에 있어서, 각 세공의 크기는 1 ㎛ 내지 5.0㎜이고, 상기 복수개의 세공의 부피분율은 10% 내지 95% 이상인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물은 무정형의 본체 부재를 형성하고, 상기 벌크 고화 무정형 합금의 두께는 2.0㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물은 무정형의 본체 부재를 형성하고, 상기 벌크 고화 무정형 합금의 두께는 1.0㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  21. 제 15항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물은 무정형의 본체 부재를 형성하고, 상기 벌크 고화 무정형 합금의 두께는 250㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  22. 제 19항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 50 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 20 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 5 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 50 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 20 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  27. 제 20항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 5 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  28. 제 21항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 50 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  29. 제 21항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 20 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  30. 제 21항에 있어서, 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물의 벌크 고화 무정형 합금 중량은 상기 무정형 본체 부재의 총 중량의 5 % 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  31. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피분율은 20 내지 95%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  32. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 크기는 전형적으로 250㎛ 보다 크고, 세공 형상은 닫힌 타원(closed ellipsoidal)인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피분율은 5 내지 50%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피분율은 10 내지 30%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  35. 제 32항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피분율은 40 내지 70%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  36. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 크기는 전형적으로 20㎛ 보다 크고, 세공의 형상이 닫힌 타원인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 20 내지 90%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  38. 제 36항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 50 내지 80%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  39. 제 36항에 있어서, 상기 세공 형상은 구형이고, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 20 내지 70%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 40 내지 60%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  41. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공은 전형적으로 10㎛ 미만의 크기를 가지고, 세공의 형상이 닫힌 타원인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 20 내지 90%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  43. 제 41항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 50 내지 80%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  44. 제 41항에 있어서, 상기 세공 형상은 구형이고, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 20 내지 70%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 40 내지 60%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  46. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 세공은 개포구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  47. 제 46항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 40 내지 95%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  48. 제 46항에 있어서, 상기 복수개의 세공의 부피 분율은 70 내지 90%의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  49. 제 15항에 있어서, 상기 벌크 고화 무정형 합금은 식 (Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,Al,Si,B)c에 따른 조성을 가지고, 상기 식에서 원자 백분율로, a가 30 내지 75의 범위, b가 5 내지 60의 범위, c가 0 내지 50의 범위인 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  50. 제 49항에 있어서, 상기 벌크 고화 무정형 합금은, 추가로, 하나 이상의 부가적 전이 금속을 20% 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  51. 제 15항에 있어서, 상기 벌크 고화 무정형 합금은 식 Fe72Al5Ga2P11 C6B4 에 따른 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  52. 임계 주조 두께 (critical casting thickness)가 대략 0.5㎜ 이하인 벌크 고화 무정형 합금의 발포구조를 포함하고, 상기 벌크 고화 무정형 합금의 연속편은 복수개의 세공을 포함하는 세공구조를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물.
  53. 제 15항에 따른 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물을 포함하고, 그의 외측 표면상에 고체의 얇은 쉘(shell)을 구비하는 것을 특징으로 하는 제품.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 고체의 얇은 쉘은 2.0㎜ 미만의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.
  55. 제 53항에 있어서, 상기 고체의 얇은 쉘은 상기 제품의 외측 표면을 덮는 하나의 연속편인 것을 특징으로 하는 제품.
  56. 제 53항에 있어서, 상기 고체의 얇은 쉘은 상기 고화된 발포 벌크 무정형 합금 구조물에 야금 결합(metallurgical bond)을 갖는 것을 특징으로 하는 제품.
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