KR20130110689A - Work hardenable metallic glass matrix composite - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가공경화가 가능한 비정질 금속 기지 복합재료에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 비정질상 금속기지에 폴리머픽 상변화(polymorphic transformation)를 통해 형성된 결정질의 준안정 제 2 상이 석출되어, 변형시에 발생하는 준안정 제 2상의 상변화를 통해 가공경화가 가능한 비정질 금속기지 복합재료에 관한 것이다.The present invention relates to an amorphous metal matrix composite material that can be hardened, and more particularly, a quasi-stable second phase of crystalline formed through a polymorphic transformation is deposited on an amorphous metal base to generate a quasi-stable second phase. The present invention relates to an amorphous metal based composite material capable of work hardening through a phase change of the stable second phase.
일반적으로, 비정질 재료는 비정질 천이 온도 이하에서 고강도의 기계적 성질을 나타낸다. 예를 들어, Ni-, Ti-, Zr-기지의 비정질인 경우, 약 2 GPa 정도의 파괴강도를 보이며, Al-기지의 경우는 1 GPa 정도이다. 이러한 고강도의 특성은 비정질 재료의 특이한 원자구조 때문에 나타나며, 따라서 고품질 구조용 재료로의 응용 가능성은 무궁무진하다.In general, amorphous materials exhibit high strength mechanical properties below the amorphous transition temperature. For example, in the case of amorphous Ni-, Ti-, and Zr-based bases, the fracture strength is about 2 GPa, and in the case of Al-bases, it is about 1 GPa. This high strength property is due to the unusual atomic structure of the amorphous material, and therefore the possibility of application to high quality structural materials is endless.
그러나 비정질 형성능이 우수한 상기 언급한 합금들은 제조할 수 있는 크기가 한정되어 있는 점이 실용화의 가장 큰 문제가 되고 있으며, 또한 비정질 재료의 낮은 연성에서 기인하는 낮은 인성(toughness)이 상용화의 제약이 되고 있다. However, the above-mentioned alloys having excellent amorphous forming ability are limited in size to be manufactured, which is the biggest problem of practical use, and low toughness due to low ductility of amorphous material is a limitation of commercialization. .
일반적으로 비정질 재료는 비정질 천이 온도 이하에서 연성이 거의 없고, 연성이 있더라도 소성변형과정이 전단띠(shear band)의 형성과 전파를 통해 진행되기 때문에, 소성변형과정에서 전위(dislocation)의 이동에 따른 변형 강화(strain hardening) 현상이 발생하는 결정질 재료와 달리 변형 연화(strain softening)현상이 발생한다.Generally, amorphous materials have little ductility below the amorphous transition temperature, and even though they are ductile, the plastic deformation process proceeds through the formation and propagation of shear bands. Unlike crystalline materials in which strain hardening occurs, strain softening occurs.
때문에 비정질 재료를 실제 산업적으로 이용하기 위해서는 전단띠의 생성 및 전파(shear band nucleation and propagation)를 제어할 수 있는 재료의 개발을 통해 고인성을 가지는 신소재의 개발이 요구된다. Therefore, in order to actually use the amorphous material industrially, it is required to develop a new material having high toughness through the development of a material capable of controlling shear band nucleation and propagation.
이러한 이유로 비정질 재료의 낮은 파괴인성 문제를 해결하기 위해서 다양한 방법들이 제시되고 있다. 최근에 비정질 금속 분말에 연성의 분말을 일정량 혼합하여 열간 압출 및 열간 단조를 통하여 분말을 일체화시키는 방법으로 비정질 복합재료를 제조하여, 비정질 재료의 연신율을 향상시킴으로써 파괴인성을 향상시키는 기술이 개발되었다.For this reason, various methods have been proposed to solve the problem of low fracture toughness of amorphous materials. Recently, a technique has been developed to prepare an amorphous composite material by mixing a certain amount of ductile powder with amorphous metal powder to integrate the powder through hot extrusion and hot forging, and to improve the fracture toughness by improving the elongation of the amorphous material.
그러나 이러한 기술은 별도의 혼합과정을 통해서 복합재료를 제조하는 점에서 제조비용이 높아지는 문제 뿐 아니라 외부 첨가한(EX-SITU) 제 2 상과 기지간 결합력이 약화되는 문제점이 있다.
However, this technique has a problem in that the manufacturing cost increases in manufacturing a composite material through a separate mixing process, as well as a weakening of the bonding force between the externally added (EX-SITU) second phase and the base.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 별도의 합성 공정 없이 응고과정 중 폴리머픽 변화에 의해 인시츄(in-situ)로 비정질 기지 내에 준안정 제 2 상이 석출되어 인성이 매우 뛰어난 비정질 금속기지 복합재료를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the above-described problems of the prior art, the metastable second phase is precipitated in an amorphous base in-situ by the polymer pick change during the coagulation process without a separate synthesis process, the amorphous very excellent toughness Its purpose is to provide metal base composites.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 가공경화가 가능한 비정질 금속기지 복합재료는, 비정질 금속 기지와; 상기 기지 내부에 폴리머픽 상변화에 의해 석출된 비정질 기지와 유사한 조성의 결정질 준안정 제 2 상을 포함한다.Work hardening amorphous metal base composite material according to the present invention for achieving the above object, the amorphous metal base; The base includes a crystalline metastable second phase having a composition similar to that of the amorphous base precipitated by a polymer pick phase change.
폴리머픽 상변화(polymorphic transformation)에 의해 응고과정 중 형성되는 제 2 상은 일반적으로 급냉과정에서 형성되는 준안정상으로서 기지 조성과 유사한 조성을 가지고 있으며, 외부적 온도나 응력에 의해 안정상으로 상변화하려는 경향을 가지고 있다. 특히, 이러한 경향에 의하여 결정질의 준안정상은 재료의 변형시에 상이 변화하는 상변화 매체(transformation media)로 작용하며, 이러한 결정질 준안정상의 상변화는 재료에 가해진 응력을 완화하는 기구로 작용하게 되어 비정질 매트릭스의 취성파괴를 방지한다.The second phase, which is formed during the solidification process due to polymorphic transformation, is generally a metastable phase formed during the quenching process and has a composition similar to that of the known composition, and tends to change into a stable phase due to external temperature or stress. Have In particular, due to this tendency, the crystalline metastable phase acts as a transformation medium in which the phase changes when the material is deformed, and the crystalline metastable phase changes as a mechanism for relieving stress applied to the material. Prevents brittle fracture of the amorphous matrix.
이때, 비정질 금속 기지 복합재료는 40~55원자%의 Ti과 35~46원자%의 Cu 및 7~13원자%의 Ni를 포함하여 구성된 합금인 것이 좋으며, 특히 Ti50Cu42Ni8로 조성된 합금을 기본으로 하는 것이 바람직하다.At this time, the amorphous metal matrix composite material is preferably an alloy composed of 40 to 55 atomic% Ti, 35 to 46 atomic% Cu and 7 to 13 atomic% Ni, in particular, Ti 50 Cu 42 Ni 8 It is preferable to base the alloy.
이는 Ti50Cu42Ni8 합금재료는 3원 공정(ternary eutectic)을 형성하는 조성이므로, 액상의 안정성 향상으로 인해 기지 금속의 비정질화를 가능하도록 한다.This is because the Ti 50 Cu 42 Ni 8 alloy material is a composition forming a ternary eutectic, so that the amorphous metal can be amorphous due to improved stability of the liquid phase.
또한 비정질 금속 기지 복합재료는 Zr, Sn, Si 또는 Nb 중에서 선택된 하나 이상의 원소가 3~12원자% 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least one element selected from Zr, Sn, Si, or Nb is added in the range of 3 to 12 atomic% in the amorphous metal matrix composite material.
Zr, Sn, Si 및 Nb는 비정질 형성능을 향상시키는 원소이므로, 이를 첨가하여 더 큰 비정질 금속 기지 복합재료를 제조할 수 있으며, 다성분 원소화를 통하여 폴리머픽 상변화를 통한 제 2 상의 석출을 촉진한다. Since Zr, Sn, Si, and Nb are elements that enhance amorphous forming ability, it is possible to produce larger amorphous metal matrix composites by adding them, and promote the precipitation of the second phase through polymer pick phase change through multicomponent elementization. do.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 별도의 추가공정 없이도 비정질 금속 기지에 폴리머픽 상변화에 의한 준안정 제 2 상이 석출된 구조의 타이타늄기 비정질 금속 기지 복합재료를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention configured as described above has the effect of providing a titanium-based amorphous metal matrix composite material having a structure in which a metastable second phase is deposited on an amorphous metal matrix due to a polymer pick phase change without an additional process.
또한, 본 발명의 비정질 금속 기지 복합재료는 폴리머픽 상변화에 의해 석출된 준안정 제 2 상이 안정상으로 상변화할 때에 수반되는 응력 완화로 인하여 비정질 기지의 취성파괴를 방지함으로써, 비정질 금속 기지 복합재료의 인성이 크게 향상되는 효과가 있다.In addition, the amorphous metal matrix composite of the present invention prevents the brittle fracture of the amorphous matrix due to the stress relaxation associated with the metastable second phase precipitated by the polymer pick phase change into a stable phase, thereby preventing the amorphous metal matrix composite. The toughness of the material is greatly improved.
도 1은 Ti-Cu-Ni 삼원계 합금의 상태도이다.
도 2는 본 실시예에 따라서 제조된 시편의 현미경사진이다.
도 3은 본 실시예에 따라서 제조된 시편의 주사전자현미경 사진 및 각 상의 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 실시예에 따라서 제조된 시편에 대한 압축시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 실시예에 따라 제조된 시편의 압축 전후 상변화 거동에 따른 중성자 회절 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 실시예에 따라 제조된 시편의 압연 전후 상변화 거동에 따른 X-선 회절 분석 결과이다. 1 is a state diagram of a Ti-Cu-Ni ternary alloy.
2 is a micrograph of a specimen prepared according to this example.
Figure 3 is a scanning electron micrograph of the specimen prepared according to the present embodiment and a graph showing the spectral distribution of each phase.
Figure 4 is a graph showing the compression test results for the specimen prepared according to this embodiment.
5 is a graph showing the results of neutron diffraction analysis according to the phase change behavior before and after compression of the specimen prepared according to the present embodiment.
6 is an X-ray diffraction analysis result according to the phase change behavior before and after rolling the specimen prepared according to the present embodiment.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail.
본 실시예의 비정질 금속 기지 복합재료는 비정질의 Ti-Cu-Ni계 비정질 금속재료가 연속적으로 이어지는 비정질 금속 기지와 폴리머픽 상변화에 의해 석출된 준안정 제 2 상으로 구성된다.The amorphous metal matrix composite of this embodiment is composed of an amorphous metal matrix in which an amorphous Ti-Cu-Ni-based amorphous metal material is continuously connected and a metastable second phase precipitated by a polymer pick phase change.
폴리머픽 상변화(polymorphic transformation, 동질다상(同質多相) 상변화)에 의해 응고과정 중 형성되는 제 2 상은, 일반적으로 기지 조성과 유사한 조성을 갖는 준안정상(metastable phase)으로서 외부적 온도나 응력에 의해 안정상으로 상변화하려는 경향을 가지고 있다. 이러한 준안성상의 특성에 의해서, 재료의 변형시에 준안정상이 상변화 매체(transformation media)로 작용하며, 이러한 결정질 준안정상의 상변화는 재료에 가해진 응력을 완화하는 기구로 작용하게 되어 비정질 매트릭스의 취성파괴를 방지한다.The second phase, which is formed during the solidification process due to polymorphic transformation, is generally a metastable phase with a composition similar to that of the known composition. Tends to phase change into a stable phase. Due to this metastable phase, metastable phase acts as a transformation medium when the material is deformed, and the crystalline metastable phase change acts as a mechanism for relieving stress applied to the material. Prevents brittle fracture
이에, 본 발명의 발명자들은, 급속 응고에 따른 기지금속의 폴리머픽 상변화를 통해, 고강도의 Ti계 비정질 금속기지에 응력에 의하여 상변화가 가능한 결정질 준안정 제 2 상을 석출시킴으로써, 뛰어난 강도에 연성이 부가되어 인성이 우수한 비정질 금속기지 복합재료를 발명하였다.Accordingly, the inventors of the present invention, through the polymer peak phase change of the base metal due to rapid solidification, by depositing a crystalline metastable second phase capable of phase change by stress on a high-strength Ti-based amorphous metal base, Invented an amorphous metal based composite material with added ductility and excellent toughness.
이를 위해서는 비정질 형성능(GFA, glass forming ability)이 높아야 하고, 응고시 기지금속의 폴리머픽 상변화를 통해 준안정 제 2 상을 석출하여야 하며, 석출된 제 2 상이 응력하에서 안정상으로 상전이가 용이해야 하는 특성이 있어야 한다.To this end, the glass forming ability (GFA) must be high, and the metastable second phase must be precipitated by changing the polymer peak phase of the base metal during solidification. There must be a characteristic to
Ti는 기계적 특성이 뛰어난 Ti계 비정질 금속재료의 주요 원소이면서, Ni, Cu와 합금화를 하는 경우 깊은 공정 조성으로 높은 액상의 안정성을 가져서 우수한 비정질 형성능을 가진다. 또한 본 발명의 주요 상인 Cu-Ti 상은 폴리머픽 상변화를 통해 응고도중 준 안정상을 석출하는 경향을 가진다. Ti is a major element of the Ti-based amorphous metal material having excellent mechanical properties, and when alloyed with Ni and Cu, Ti has a high liquidity stability with a deep process composition and has excellent amorphous forming ability. In addition, the main phase of the present invention, the Cu-Ti phase has a tendency to precipitate a semi-stable phase during the solidification through the polymer peak phase change.
이상과 같이 Ti, Ni 및 Cu의 다양한 조성에 대하여 비정질 형성능을 평가하여 조성식이 Ti50Cu42Ni8인 합금재료를 기본 조성으로 결정하였다. Ti, Ni, Cu로 구성된 합금 시스템은 주 원소인 Ti(0.147nm)와 Cu (0.128nm), Ni (0.124nm)간 각각 13%와 16%로 커다란 원자크기 차이를 보이고, 혼합열이 각각 Ti-Cu:-67 kJ/mol·atom, Ti-Ni: -140 kJ/mol·atom이어서 음으로 커다란 값을 가져서 우수한 비정질 형성을 위한 경험법칙에 잘 부합하며, Ti50Cu42Ni8 조성은 공정조성 근처 조성으로 액상의 안정성이 뛰어나서 우수한 비정질 형성능을 가진다. 따라서 Ti50Cu42Ni8 조성은 삼원계 합금임에도 우수한 비정질 형성능을 가지며, 그 결과 벌크 비정질화 최대직경이 2 mm를 나타내었다.As described above, an amorphous forming ability was evaluated for various compositions of Ti, Ni, and Cu, and an alloy material having a composition formula of Ti 50 Cu 42 Ni 8 was determined as the basic composition. The alloy system composed of Ti, Ni, and Cu showed a large atomic size difference of 13% and 16% between Ti (0.147 nm), Cu (0.128 nm), and Ni (0.124 nm), respectively, and the mixed heat was Ti. -Cu: -67 kJ / mol · atom, Ti-Ni: -140 kJ / mol · atom, which has a large negative value, which satisfies the rule of thumb for good amorphous formation, and the composition of Ti 50 Cu 42 Ni 8 The composition near the composition is excellent in stability of the liquid phase and has excellent amorphous forming ability. Therefore, Ti 50 Cu 42 Ni 8 composition has excellent amorphous forming ability even though it is a ternary alloy. As a result, the bulk amorphous maximum diameter was 2 mm.
도 1은 Ti-Cu-Ni 삼원계 합금의 상태도이다. 이에 따르면, Ti50Cu42Ni8 합금재료는 3원 공정(ternary eutectic)을 형성하는 조성이므로, 우수한 비정질 형성능을 가지는 합금 조성 군으로 이해할 수 있고, Cu-Ti가 주요 석출상으로 나올 수 있어서 폴리머픽 상변화가 가능한 조건임을 확인할 수 있다.1 is a state diagram of a Ti-Cu-Ni ternary alloy. According to this, since the Ti 50 Cu 42 Ni 8 alloy material is a composition forming a ternary eutectic, it can be understood as an alloy composition group having excellent amorphous forming ability, and Cu-Ti can come out as a main precipitated phase polymer. It can be confirmed that it is possible to change the phase of the pick.
따라서 Ti50Cu42Ni8 합금재료는 비정질 형성능이 높으면서도, 폴리머픽 상변화를 통해 제 2 상이 석출될 수 있으므로 본 발명에 적합한 조성이다.Therefore, the Ti 50 Cu 42 Ni 8 alloy material is a composition suitable for the present invention because the second phase can be precipitated through the polymer pick phase change while having a high amorphous forming ability.
Ti50Cu42Ni8 합금재료를 기본으로 하여 각 원소의 함량을 조절하고, 비정질 형성능을 향상시키는 첨가원소를 첨가하여 다양한 시편을 제작한 뒤에 결정 상태를 확인한 결과는 다음의 표와 같다. 비정질 형성능을 향상시키기 위해 첨가되는 원소는 Zr, Sn, Si 또는 Nb 가 있으며, 이들 중에서 하나 또는 둘 이상의 원소를 첨가하였다.Based on the Ti 50 Cu 42 Ni 8 alloying material, the content of each element was adjusted, and various specimens were prepared by adding additive elements to improve amorphous forming ability. Elements added to improve the amorphous forming ability are Zr, Sn, Si or Nb, one or two or more of these are added.
표에서 A와 a는 비정질상을 나타내고 그 상분율에 따라 크고(A)/적음(a)을 분류한 것이고, C와 c는 결정질 상을 나타내고, 그 상분율에 따라 크고(C)/적음(c)을 분류한 것이다. TiCuNi계 합금을 기본으로 하여 첨가원소를 첨가한 시편들은 비정질을 형성할 수 있는 최대크기 부근에서 비정질상과 결정질상이 혼재하는 복합재료가 형성됨을 알 수 있다.In the table, A and a represent an amorphous phase and are classified as large (A) / less (a) according to their phase fractions, and C and c represent crystalline phases and according to their phase fractions as large (C) / less (c). ) Is a classification. Specimens added with additive elements based on TiCuNi-based alloys can be seen to form a composite material containing an amorphous phase and a crystalline phase near the maximum size that can form amorphous.
상기한 조성범위에서 급냉 응고를 통해 제조된 Ti-Cu-Ni계 합금에서 응고 과정 중에 폴리머픽 상변화를 통해 결정질의 준안정 제 2 상이 석출된 비정질 금속기지 복합재료의 특징을 분석하였다.In the Ti-Cu-Ni-based alloy prepared by quench solidification in the above composition range, the characteristics of the amorphous metal-based composite material in which the crystalline metastable second phase precipitated through the polymer pick phase change during the solidification process were analyzed.
도 2는 본 실시예에 따라서 제조된 시편의 현미경사진이다. 2 is a micrograph of a specimen prepared according to this example.
대상 시편은 Ti48Cu42Ni7Sn2Si1 조성을 갖는 시편이며, 옅은 색의 기지 부분과 진한 색의 석출 부분으로 구성되는 것을 확인할 수 있다. 기지 부분은 비정질 상태이고, 석출 부분은 결정질 상태로서 응고과정 중에 폴리머픽 상변화를 통해 형성된 준안정 제 2 상이다.The target specimen is a specimen having a Ti 48 Cu 42 Ni 7 Sn 2 Si 1 composition, it can be confirmed that it is composed of a light colored matrix portion and a dark colored precipitate portion. The known part is in an amorphous state, and the precipitated part is a crystalline state, which is a metastable second phase formed through a polymer pick phase change during the solidification process.
도 3은 본 실시예에 따라서 제조된 시편의 주사전자현미경 사진 및 각 상의 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 대상 시편은 Ti47Cu43Ni7Sn2Si1 조성을 갖는 시편이다. 우측의 스펙트럼 분포 측정 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 옅은 색의 기지 부분(Ti42.04Cu50.03Ni7.94)과 진한 색의 석출 부분(Ti42.87Cu49.17Ni7.96)의 조성이 유사하며, 이로부터 석출 부분이 응고과정 중에 기지부분의 폴리머픽 상변화에 의해 석출된 준안정 제 2 상인 것을 확인 할 수 있다. Figure 3 is a scanning electron micrograph of the specimen prepared according to the present embodiment and a graph showing the spectral distribution of each phase. The target specimen is a specimen having a Ti 47 Cu 43 Ni 7 Sn 2 Si 1 composition. As can be seen in spectral distribution measurement result of the right side, the base portion of the light color composition of (Ti 42.04 Cu 50.03 Ni 7.94) and the precipitate part of the dark color (Ti 42.87 Cu 49.17 Ni 7.96) is similar to precipitate part therefrom It can be confirmed that this is a metastable second phase precipitated by polymer phase change in the matrix portion during the solidification process.
도 4는 본 실시예에 따라서 제조된 시편에 대한 압축시험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the compression test results for the specimen prepared according to this embodiment.
도시된 것과 같이, 압축시험결과 일반적인 비정질 금속재료에서 볼 수 없는 높은 인성을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 응고과정 중에 폴리머픽 상변화에 의해 형성된 준안정 제 2 상이 재료의 변형시 응력유기 상변화를 유발하기 때문인 것으로 여겨진다. As shown in the figure, the compression test shows high toughness not seen in general amorphous metal materials, and the metastable second phase formed by the polymer pick phase change during the solidification process causes the stress organic phase change during deformation of the material. It seems to be because
부연하면, 본 실시예의 비정질 금속 기지 복합재료에 응력이 가해져 변형이 일어나면, 복합재료에 석출된 준안정 제 2 상이 상변화 매체(transformation media)로 작용하며 안정상으로 상변화하며, 이러한 응력유기 상변화에 의해서 복합재료에 가해는 전체적인 응력이 해소되면서, 응력에 의해서 비정질 기지 부분이 취성파괴(brittle fracture)되는 것을 방지한다.In other words, when the amorphous metal matrix composite material of the present embodiment is stressed and deformed, the metastable second phase precipitated in the composite material acts as a transformation medium and phase changes into a stable phase. The change in the composite material by the change eliminates the overall stress and prevents the brittle fracture of the amorphous matrix from the stress.
도 5는 본 실시예에 따라 제조된 Ti49Cu41Ni7Sn2Si1 조성을 갖는 시편의 압축 전후 상변화 거동에 따른 중성자 회절 분석 결과를 보여준다.5 shows the results of neutron diffraction analysis according to the phase change behavior before and after compression of the specimen having Ti 49 Cu 41 Ni 7 Sn 2 Si 1 composition prepared according to the present embodiment.
일반적으로 중성자 소스를 이용한 구조 분석은 높은 투과도로 인해 벌크 형태의 시편내부에 상변화를 관찰하기에 용이하며, 이러한 특성으로 본 실시예에 따라 제조된 3 mm 벌크 시편의 압축 전후 상변화 거동에 관해 분석하였다. 분석결과 41.5ㅀ 근처의 준안정상과 관계된 결정화 피크가 압축시험 이전 시편에서는 관찰되었으나 압축시험 이후 시편에서는 관찰되지 않으며, 압축 이후 시편은 42.5ㅀ 근처의 Cu-Ti 안정상과 관계된 결정화 피크가 강화된 것을 확인할 수 있었다. 이는 압축변형 과정에서 준안정상이 Cu-Ti 안정상으로 상변화하였음을 나타낸다.In general, the structural analysis using a neutron source is easy to observe the phase change inside the bulk specimen because of the high permeability, and because of this characteristic, the phase change behavior before and after compression of the 3 mm bulk specimen prepared according to this embodiment Analyzed. As a result of the analysis, the crystallization peak related to the metastable phase near 41.5 ㅀ was observed in the specimen before the compression test, but not in the specimen after the compression test, and after the compression, the crystallization peak related to the Cu-Ti stable phase near 42.5 ㅀ was strengthened. I could confirm it. This indicates that the metastable phase changed into a Cu-Ti stable phase during the compression deformation process.
도 6은 본 실시예에 따라 제조된 Ti49Cu41Ni7Sn2Si1 조성을 갖는 시편의 압연 전후 상변화 거동에 따른 X-선 회절 분석 결과를 보여준다. 6 shows the results of X-ray diffraction analysis according to the phase change behavior before and after rolling of the specimen having Ti 49 Cu 41 Ni 7 Sn 2 Si 1 composition prepared according to the present embodiment.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 시편에, 인장 응력과 압축 응력이 동시에 가해지는 압연공정을 수행하여 심한 변형을 주기 전,후의 시편에 대해 X-선 회절 분석을 행한 결과, 중성자 회절 분석 결과와 유사하게 변형 전후에 준안정상에서 안정상으로 상전이가 관찰되었다. 이러한 결과는 본 실시예에 의한 복합재 내에 석출된 제 2 상이 압축응력 하에서 뿐만 아니라 인장응력, 더불어 압축과 인장이 동시에 걸리는 복합응력 하에서도 응력유기 상변화를 통해 인성 향상에 기여할 수 있음을 의미한다. X-ray diffraction analysis was performed on the specimens prepared according to the embodiment of the present invention before and after severe deformation by performing a rolling process in which tensile and compressive stresses were simultaneously applied. Similarly, phase transition from metastable to stable phase was observed before and after deformation. This result means that the second phase deposited in the composite according to the present embodiment can contribute to the improvement of toughness through the stress organic phase change not only under the compressive stress but also under the tensile stress, and the composite stress that simultaneously compresses and tensions.
이상과 같이 본 실시예의 비정질 금속기지 복합재료는 Ti-Cu-Ni계 합금 및 Ti-Cu-Ni계 합금에 첨가원소를 첨가하여 급속응고 시킴으로써, 별도의 추가공정 없이도 비정질 금속 기지에 폴리머픽 상변화에 의해 준안정 제 2 상이 석출된 구조의 복합재료를 인시츄로 제조할 수 있는 것을 확인하였다.As described above, the amorphous metal base composite material of the present embodiment is rapidly solidified by adding an additional element to the Ti-Cu-Ni-based alloy and the Ti-Cu-Ni-based alloy, thereby changing the polymer pick phase on the amorphous metal matrix without any additional process. It was confirmed that the composite material having a structure in which the metastable second phase was precipitated by in situ.
본 실시예에 의해서 제조된 비정질 금속 기지 복합재료는 Ti-Cu-Ni계 폴리머픽 상변화에 의해 석출된 준안정 제 2 상의 응력유기 상변화 거동으로 인하여 비정질 기지의 취성파괴를 방지함으로써 재료의 인성이 크게 향상된다.
The amorphous metal matrix composite prepared according to the present embodiment is characterized by the toughness of the material by preventing the brittle fracture of the amorphous matrix due to the stress organic phase change behavior of the metastable second phase precipitated by the Ti-Cu-Ni-based polymer pick phase change. This is greatly improved.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Those skilled in the art will understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed not only in the specific embodiments but also in the scope of claims, and all technical ideas within the scope of the same shall be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 기지 내부에 폴리머픽 상변화(polymorphic transformation)에 의해 석출된 준안정 제 2 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속기지 복합재료.
An amorphous metal base;
An amorphous metal-base composite material comprising a metastable second phase precipitated by a polymorphic transformation inside the matrix.
상기 비정질 금속 기지 복합재료가 35~60원자%의 Ti과 35~50원자%의 Cu 및 5~15원자%의 Ni를 포함하여 구성된 합금인 것을 특징으로 하는 비정질 금속기지 복합재료.
The method according to claim 1,
And wherein the amorphous metal matrix composite is an alloy composed of 35 to 60 atomic% Ti, 35 to 50 atomic% Cu, and 5 to 15 atomic% Ni.
상기 비정질 금속기지 복합재료가 Ti50Cu42Ni8로 조성된 합금을 기본으로 하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속기지 복합재료.
The method according to claim 2,
And wherein the amorphous metal based composite material is based on an alloy composed of Ti 50 Cu 42 Ni 8 .
Zr, Sn, Si 또는 Nb 중에서 선택된 하나 이상의 원소가 첨가된 것을 특징으로 하는 비정질 금속 기지 복합재료.
The method according to claim 2 or 3,
An amorphous metal matrix composite material, characterized in that at least one element selected from Zr, Sn, Si, or Nb is added.
상기 선택된 하나 이상의 원소의 첨가량이 3~15원자%인 것을 특징으로 하는 비정질 금속기지 복합재료.The method of claim 4,
The amorphous metal base composite material, characterized in that the addition amount of the at least one selected element is 3 to 15 atomic%.
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| US10676806B2 (en) | 2014-07-30 | 2020-06-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Wear resistant coating |
| US10895005B2 (en) | 2015-10-07 | 2021-01-19 | Seoul National University R & Db Foundation | Metallic glass composites with controllable work-hardening capacity |
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| CN107841692B (en) * | 2017-11-13 | 2019-06-07 | 东莞宜安科技股份有限公司 | A method of β type amorphous situ composite material is prepared using iteration thought |
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