KR20150132793A - Method of plastic deformation in metallic amorphous alloy at room temperature - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비정질 합금 성형기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비정질 합금의 상온 소성변형 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an amorphous alloy forming technique, and more particularly, to a method for plastic deformation of an amorphous alloy at room temperature.
일반적으로 금속은 상온에서 결정구조를 가지며 미세 결정의 집합체라 할 수 있다. 이러한 결정 금속들을 가열하여 액체 상태로 만든 후 금속을 105 K/s 이상의 고속으로 급랭하면 고체화 할 때 원자들이 규칙적인 배열을 하지 못하고 무질서한 배열을 보이게 된다. 이러한 상태를 비정질이라 한다. 구체적으로 말하면 결정이란 3차원 공간에서 원자 혹은 원자 모티브가 주기적으로 같은 모양으로 배열하고 있는 고체라 할 수 있고, 각 원자는 결정격자 내 하나의 자리를 차지하고 있으며, 결정격자는 장범위 병진 주기성을 가지고 있다. In general, metals have a crystal structure at room temperature and can be said to be aggregates of microcrystals. When these crystalline metals are heated to a liquid state and the metal is quenched at a high speed of 10 5 K / s or higher, the atoms can not be arranged regularly and solidly arranged. This state is called amorphous. Specifically, a crystal is a solid in which atoms or atomic motifs are periodically arranged in the same shape in a three-dimensional space, each atom occupying one position in the crystal lattice, and the crystal lattice has a long range translational periodicity have.
현대 산업사회에서 사용되는 재료는 자동차, 항공, 중장비, 전자 등의 산업이 고도화됨에 따라 기존 재료의 한계 특성치를 뛰어 넘는 재료의 개발이 절대적으로 요구되고 있다. 예를 들어 자동차, 항공산업 등에 있어서 경량재료로 활용되는 알루미늄 합금의 경우, 기존 경량성을 유지하면서 철강재료에 능가하는 강도를 갖거나, 세라믹 재료에 견줄 수 있는 내마모, 내부식성을 갖거나, 금속간 화합물에 견줄 수 있는 내열성을 갖거나, 또한 박막이 아닌 벌크 형태로 우수한 자기적 특성을 갖는다면 소재 활용의 한계를 획기적으로 극복할 수 있을 것이다. 지금까지 많은 연구들이 응고법의 개선 및 열처리 등을 통해 결정질 재료의 성질을 개선하였고, 이러한 노력으로 개선된 많은 재료들이 실제 산업현장에서 유용하게 활용되고 있다. 하지만, 현대 산업은 더 극한의 상황에서도 우수한 성질을 보이는 재료들을 원하고 있으며, 이러한 요구에 결정질 재료는 그 한계를 보이고 있다. 이러한 문제점의 해결책 중의 하나로 기존의 결정질 재료와는 다른 원자 배열 구조를 가지는 비주기적 결정구조를 가지는 재료에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있으며, 그 결과 중 하나로 높은 강도(~2 GPa)와 마모 및 부식 저항성이 뛰어나고 특히 넓은 탄성한계 영역 (~2%)을 가지는 벌크 비정질 합금이 개발되었다. 이러한 벌크 비정질 합금을 이용하면 고탄성의 초 고강도의 재료를 얻는 것이 가능할 뿐 아니라 비강도가 높아짐으로써 경량화를 이룰 수 있고, 균일한 미세조직을 가짐으로써 내식성의 향상, 내마모성의 증가를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
As the materials used in modern industrial society are becoming more advanced in automobile, aviation, heavy equipment, and electronics industries, it is absolutely required to develop materials that exceed the limit characteristics of existing materials. For example, in the case of aluminum alloys used as lightweight materials in automobiles and aviation industries, the aluminum alloy has strength that exceeds that of steel materials while maintaining the existing lightweightness, has abrasion resistance and corrosion resistance comparable to ceramic materials, It is possible to overcome the limitation of the use of the multi-layer material having heat resistance comparable to the intermetallic compound or having excellent magnetic properties in the form of a bulk instead of the thin film. Many researches have improved the properties of crystalline materials through improvement of coagulation method and heat treatment, and many materials improved by these efforts have been utilized in practical industrial fields. However, Hyundai Industry wants materials with excellent properties even in the most extreme situations, and crystalline materials show the limit to this demand. As one of the solutions to these problems, research and development have been actively made on materials having an aperiodic crystal structure having an atomic arrangement structure different from that of conventional crystalline materials. As a result, high strength (~ 2 GPa) and wear and corrosion Bulk amorphous alloys with excellent resistance and especially with a wide elastic limit range (~ 2%) have been developed. By using such a bulk amorphous alloy, it is possible to obtain a material having high elasticity and ultrahigh strength, and besides, it is possible to achieve weight reduction by increasing the specific strength, and it is advantageous to improve the corrosion resistance and wear resistance by having a uniform microstructure have.
<선행기술 문헌><Prior Art Literature>
1. 한국공개특허 제2001-0098399호 (2001.11.08)1. Korean Patent Publication No. 2001-0098399 (November 11, 2001)
2. 한국등록특허 제10-0327741호 (2002.02.25)2. Korean Patent No. 10-0327741 (Feb. 25, 2002)
그러나 이러한 종래의 비정질 합금은 우수한 기계적 특성(매우 높은 강도)을 갖고 있으나, 일정한 형태를 갖추기 위한 소성변형은 고온의 점성구간에서만 가능하여 이로 인한 열취성의 발생 및 산화 등 결함의 발생으로 산업에 널리 적용되지 못하는 문제점이 있었다.However, such conventional amorphous alloys have excellent mechanical properties (very high strength), but the plastic deformation for obtaining a certain shape is possible only in a high-temperature viscous section, and due to the occurrence of heat brittleness and oxidation, There is a problem that it can not be applied.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 상온에서 소성변형이 가능한 비정질 합금의 상온 소성변형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to provide a method for plastic deformation of an amorphous alloy capable of plastic deformation at room temperature to solve various problems including the above problems. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 비정질 합금을 준비하는 제 1 단계 및 상기 비정질 합금의 변형률을 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도보다 작은 하중을 상기 비정질 합금에 인가함으로써 소성변형하는 제 2 단계를 포함하는, 비정질 합금의 상온 소성변형 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of preparing an amorphous alloy; and a second step of applying a load smaller than the yield strength of the amorphous alloy to the amorphous alloy at room temperature, while controlling the strain of the amorphous alloy, A method for plastic deformation at room temperature of an amorphous alloy is provided.
상기 비정질 합금의 상온 소성변형 방법에 있어서, 상기 제 2 단계는 상기 비정질 합금의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 상기 비정질 합금에 인가함으로써 상기 비정질 합금을 전단띠의 형성 및 이로 인한 파괴 없이 소성변형하는 단계를 포함할 수 있다.The second step of the amorphous alloy at room temperature is a method of deforming the amorphous alloy at a room temperature while controlling the strain of the amorphous alloy to 9 x 10 -5 S -1 or less, And applying a load to the amorphous alloy to cause the amorphous alloy to undergo plastic deformation without formation of a shear band and thereby fracture.
상기 비정질 합금의 상온 소성변형 방법에 있어서, 상기 비정질 합금은 리본, 박막, 벌크, 판재 또는 봉의 형태를 가질 수 있다.In the amorphous alloy at room temperature plastic deformation, the amorphous alloy may have the form of a ribbon, a thin film, a bulk, a plate or a rod.
상기 비정질 합금의 상온 소성변형 방법에 있어서, 상기 제 2 단계는 압연, 판금 또는 딥드로잉의 공정에 의해 구현될 수 있다.In the amorphous alloy at room temperature plastic deformation method, the second step may be implemented by a process of rolling, sheet metal or deep drawing.
상기 비정질 합금의 상온 소성변형 방법에 있어서, 상기 제 2 단계는 상기 비정질 합금의 표면 상에 소성변형에 의하여 일정한 모양을 갖는 패턴을 성형하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of plastic deformation at room temperature of the amorphous alloy, the second step may include forming a pattern having a predetermined shape by plastic deformation on the surface of the amorphous alloy.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상온에서 소성변형이 가능한 비정질 합금의 상온 소성변형 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, a method of plastic transformation at room temperature of an amorphous alloy capable of plastic deformation at room temperature can be realized. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 합금의 상온 소성변형 방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 합금의 상온 소성변형 방법 전과 소성변형 후의 열류량을 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 합금의 패터닝을 개략적으로 도시하는 사진이다.
도 3b는 도 3a의 일부 단면적을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 합금의 패터닝 성형을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 비정질 합금의 두께 파라미터와 등가변형율 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실험예에 따른 비정질 합금의 두께 파라미터와 등가변형율 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flowchart schematically showing a method of plastic-deforming an amorphous alloy at room temperature according to embodiments of the present invention. Fig.
FIG. 2 is a graph schematically showing the amount of heat before and after plastic deformation of the amorphous alloy according to an embodiment of the present invention. FIG.
3A is a photograph schematically showing the patterning of an amorphous alloy according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing a partial cross-sectional view of FIG. 3A.
3C is a schematic diagram illustrating patterning of an amorphous alloy according to embodiments of the present invention.
4 is a graph schematically showing the relationship between the thickness parameter of the amorphous alloy and the equivalent strain according to one experimental example of the present invention.
5 is a graph schematically showing the relationship between the thickness parameter of the amorphous alloy and the equivalent strain according to another experimental example of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 합금의 상온 소성변형 방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flowchart schematically showing a method of plastic-deforming an amorphous alloy at room temperature according to embodiments of the present invention. Fig.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 합금의 상온 소성변형 방법은 비정질 합금을 준비하는 단계(S10) 및 상온에서 상기 비정질 합금을 소성변형하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for plastic deformation of an amorphous alloy according to embodiments of the present invention may include a step (S10) of preparing an amorphous alloy and a step (S20) of plastic-deforming the amorphous alloy at normal temperature .
예를 들어, 비정질 합금을 준비하고, 상기 비정질 합금의 변형률을 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도보다 작은 하중을 상기 비정질 합금에 인가함으로써 소성변형을 수행할 수 있다. For example, plastic deformation can be performed by preparing an amorphous alloy and applying a load less than the yield strength of the amorphous alloy to the amorphous alloy at room temperature while controlling the strain of the amorphous alloy.
또한, 상기 비정질 합금에 가해지는 하중은, 예를 들어, 일축 압축 및/또는 반복압연과 같은 반복하중을 포함할 수 있다.Further, the load applied to the amorphous alloy may include, for example, repeated loads such as uniaxial compression and / or repeated rolling.
일반적으로 비정질 합금은 결정질 합금과는 달리 불규칙적인 원자 배열 및 구조를 가지고 있어 일반 결정질 합금에서는 얻을 수 없는 고강도, 내마모성, 우수한 자기특성 등 매우 뛰어난 물리적 특성을 가지고 있다. In general, amorphous alloys have irregular atomic arrangement and structure, unlike crystalline alloys, and have very good physical properties such as high strength, abrasion resistance and excellent magnetic properties which can not be obtained with general crystalline alloys.
그러나 비정질 합금은 어떠한 응력조건 아래에서 국부적으로 응력의 집중에 의한 전단띠(shear band)의 형성과 이들이 시편 전체로 순간적으로 전파되어 급격한 파괴가 일어나는 문제점이 있다. 이러한 문제점으로 인하여 비정질 합금은 구조용, 기능성 재료로서의 적용에는 제한이 따르게 되었다. 소성변형 시 이러한 연신율의 결핍은 구조재료로써의 중요한 요소인 인성의 감소를 초래하게 된다. However, amorphous alloys have the problem of forming a shear band due to local concentration of stress under certain stress conditions, and they are momentarily propagated to the entire specimen, causing rapid breakdown. Due to these problems, amorphous alloys are limited in their application as structural and functional materials. The lack of elongation at the time of plastic deformation results in a decrease in toughness, which is an important element as a structural material.
비정질 합금은 일축 응력 하에서 변형되었을 경우, 변형 경화량(strain hardening ability)이 없기 때문에 연신율이 매우 제한된다. 비록 각각의 전단띠 내에서 소성 변형량은 매우 크다 하더라도 단지 몇 개의 전단띠만이 파괴가 일어나기 전에 작용하여, 상온 인장시험의 경우 변형 없이 갑작스런 파괴를 일으키게 된다. 상온에서 비정질의 소성변형량은 압축 변형 시 ~2% 정도로 제한되고 인장 변형 시에는 거의 없게 된다. When the amorphous alloy is deformed under uniaxial stress, the elongation is very limited because there is no strain hardening ability. Even though the amount of plastic deformation in each shear band is very large, only a few shear strains act before failure, causing sudden failure without strain in the room temperature tensile test. Amorphous plastic deformation at room temperature is limited to ~ 2% at compression deformation and hardly at tensile deformation.
따라서 비정질의 소성변형량을 증대시키기 위해서는 변형이 가해지는 동안 과도한 국부변형을 막기 위하여 전단띠의 형성없이 변형을 분산시킴으로써 넓은 범위(또는 시편전체) 에서 소성변형이 일어나도록 하여야 한다.Therefore, in order to increase the amount of plastic deformation of amorphous, plastic deformation should be caused in a wide range (or entire specimen) by dispersing deformation without formation of shear band to prevent excessive local deformation during deformation.
앞에서 살펴본 바와 같이, 비정질 합금은 우수한 기계적 특성 (매우 높은 강도)을 갖고 있으나 일정한 형태를 갖추기 위한 소성변형은 고온의 점성구간에서만 가능하여 이로 인한 열취성의 발생 및 산화등 결함의 발생으로 산업에 널리 적용되지 못하고 있다.As described above, amorphous alloys have excellent mechanical properties (very high strength), but the plastic deformation for obtaining a uniform shape is only possible in a high-temperature viscous zone, and due to the occurrence of thermal brittleness and oxidation, It is not applied.
본 발명자는, 비정질 합금의 변형률을, 예를 들어, 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 상기 비정질 합금에 인가함으로써 상기 비정질 합금을 전단띠의 파괴 없이 소성변형할 수 있음을 발견하였다. The present inventors have found that by applying a load in the range of 50% to 95% of the yield strength of the amorphous alloy to the amorphous alloy at room temperature while controlling the strain of the amorphous alloy to, for example, 9x10 -5 S -1 or less The amorphous alloy can be plastically deformed without breaking the shear strap.
즉, 본 발명은 기존에 상온에서 소성가공이 불가능하다고 알려진 비정질 소재의 변형률 및 유효변형량 제어에 의한 상온소성가공의 구현 및 일정한 형상 및 미세패턴을 구현 가능하게 하는 성형방법을 제공한다. 이에 의하면, 비정질 합금계의 조성과 상관없이 그 높은 기계적 특성을 유지하면서 연성의 존재 유무와 상관없이 상온에서 성형을 하여 소재의 특정형상을 구현 및 표면에 특정 무늬형태를 형성할 수 있다. That is, the present invention provides a molding method capable of realizing a normal-temperature plastic working by controlling the strain and an effective deformation amount of an amorphous material, which is conventionally impossible to perform plastic working at room temperature, and realizing a certain shape and a fine pattern. According to this, irrespective of the composition of the amorphous alloy system, regardless of the presence or absence of ductility, it is possible to form a specific shape of the material and form a specific pattern on the surface by molding at room temperature while maintaining its high mechanical properties.
구체적인 예를 들어, 상기 비정질 합금에 비정질 합금의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서 압연, 판금 또는 딥드로잉의 공정을 수행하여, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 인가할 수 있다. 이러한 방법으로 상기 비정질 합금의 전단띠의 파괴 없이 소성변형을 수행할 수 있다.Specific example, the deformation rate of the amorphous alloy in the amorphous alloy 9x10 -5 S -1 or less while controlling, by performing the step of rolling, or deep-drawn sheet metal at room temperature, 50 to 95% of the yield strength of the amorphous alloy % Load can be applied. In this way, plastic deformation can be performed without breaking the shear strap of the amorphous alloy.
즉, 상기 비정질 합금의 변형률 및 유효변형량 제어에 의한 상온 소성변형을 구현할 수 있다.That is, it is possible to realize plastic strain at room temperature by controlling the strain and effective strain of the amorphous alloy.
또한, 상기 비정질 합금의 조성 및 연성의 유무와 상관없이, 높은 기계적 특성을 유지하면서 상기 비정질 합금을 상온에서 성형할 수 있다. 예를 들어, 상온에서 상기 비정질 합금의 일반 성형(수십~수백 마이크로 미터 피치) 및/또는 미세 성형(수 마이크로 미터 피치)을 수행할 수 있다.Further, the amorphous alloy can be molded at room temperature while maintaining high mechanical properties, irrespective of the composition and ductility of the amorphous alloy. For example, general molding (tens to hundreds of micrometers pitch) and / or microforming (several micrometers pitch) of the amorphous alloy can be performed at room temperature.
상술한 방법에 의하여, 상기 비정질 합금의 표면 상에 도 3a 및 도 3b와 같이 사각형 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 사각형 패턴의 크기(도 3a 및 도 3b의 (a), (b), (c))는, 예를 들어, 각각 0.1 ~ 1000㎛ 크기로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 합금은, 도 3c와 같이 다양한 도형의 패턴으로 성형될 수 있다. 3A and 3B, the size of the rectangular pattern (FIGS. 3A and 3B, (a), (b), and (c) can be formed in a rectangular pattern on the surface of the amorphous alloy by the above- ) May be formed, for example, in a size of 0.1 to 1000 mu m each. In addition, the amorphous alloy according to the embodiments of the present invention can be formed into patterns of various shapes as shown in FIG. 3C.
구체적인 예를 들어, 정사각형(도 3c의 a), 타원형(도 3c의 b), 육각형(도 3c의 c), 원형(도 3c의 d), 오각형(도 3c의 e), 마름모형(도 3c의 f), 십자형(도 3c의 g), 오각별형(도 3c의 h), 육각별형(도 3c의 i), 표창형(도 3c의 j)으로 성형될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 비정질 합금은 삼각형, 다원형 등 다양한 도형의 패턴으로 성형될 수 있다.3C), a circle (FIG. 3C), a pentagon (FIG. 3C, e), a rhombus (FIG. 3C) (FIG. 3C), the hexagon (FIG. 3C), the hexagon (FIG. 3C), and the recognition (FIG. However, the present invention is not limited thereto, and the amorphous alloy according to the present invention can be formed into a pattern of various shapes such as a triangle, a polygonal, and the like.
또한, 상기 비정질 합금은, 예컨대, 리본, 박막, 벌크, 판재 또는 봉의 형태를 포함할 수 있으며, 유리천이온도의 유무에 상관없이, 모든 비정질 합금을 포함할 수 있다.In addition, the amorphous alloy may include, for example, in the form of a ribbon, a thin film, a bulk, a plate, or a rod, and may include any amorphous alloy with or without a glass transition temperature.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 합금의 소성변형 전과 소성변형 후의 열류량을 개략적으로 도시하는 그래프이다.FIG. 2 is a graph schematically showing a heat flow amount before and after plastic deformation of an amorphous alloy according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 2에서, A는 기계적 가공을 하지 않은 애즈-캐스트(as-cast); 주조 상태의 비정질 합금을 나타내며, B는 비정질 합금의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 인가하여 소성변형한 비정질 합금을 나타낸다. 도 2를 참조하면, A 및 B는 약 850K온도 부근에서 비정질 상태에서 결정화 상태로의 상변화에 따른 발열반응이 관찰되었으며 발열량은 잔존 비정질의 분율을 결정하며 A와 B의 발열량 정량비를 비교하여 볼 때, 소성가공된 B도 소성가공 되기 전의 애즈-캐스트 상태 A와 마찬가지로 100% 비정질 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의할 시, 비정질 상태를 그대로 유지하면서 소성가공을 할 수 있음을 알 수 있다. In Fig. 2, A is an as-cast without machining; B represents the amorphous alloy in the cast state and B represents the strain of the amorphous alloy controlled to be 9 x 10 -5 S -1 or less while being subjected to plastic deformation by applying a load in the range of 50% to 95% of the yield strength of the amorphous alloy at room temperature Amorphous alloy. Referring to FIG. 2, exothermic reactions were observed according to the phase change from amorphous state to crystallized state at about 850K temperature in A and B, and the calorific value determined the fraction of remaining amorphous and the calorific value ratio of A and B was compared It can be seen that the calcined B also maintains a 100% amorphous state as in the as-cast state A before the calcination. That is, according to one embodiment of the present invention, it can be seen that the plastic working can be performed while maintaining the amorphous state.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예를 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples are provided to facilitate understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are for the purpose of promoting understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
실험예 1)Experimental Example 1)
비정질 합금 Hf-BMG(bulk metallic glass)의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 상기 비정질 합금에 인가하였다.A load in the range of 50% to 95% of the yield strength of the amorphous alloy was applied to the amorphous alloy at room temperature while controlling the strain of the amorphous alloy Hf-BMG (bulk metallic glass) to 9 x 10 -5 S -1 or less.
실험예 2)Experimental Example 2)
비정질 합금 Zr-BMG(Vit.1)를 준비하고, 상술한 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.Amorphous alloy Zr-BMG (Vit.1) was prepared and tested in the same manner as in Experimental Example 1 described above.
실험예 3)Experimental Example 3)
비정질 합금 Zr-BMG(Inoue et al.)를 준비하고, 상술한 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.
Amorphous alloy Zr-BMG (Inoue et al.) Was prepared and tested in the same manner as in Experimental Example 1 described above.
도 4는 본 발명의 실험예들에 따른 비정질 합금에, 하중을 1회 가하였을 때의 두께 파라미터와 등가변형율 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.4 is a graph schematically showing the relationship between the thickness parameter and the equivalent strain rate of the amorphous alloy according to the experimental examples of the present invention when a load is applied once.
도 4를 참조하면, 실험예 1, 2, 3은 비정질 합금의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 1회 가하였을 때, 유효변형률이 - 0.01로 나타났으며, 실험예 1, 2, 3 모두 비슷한 양상의 그래프가 나타났다.Referring to FIG. 4, Experimental Examples 1, 2, and 3 show that while the strain of the amorphous alloy is controlled to 9 × 10 -5 S -1 or less, the load in the range of 50% to 95% of the yield strength of the amorphous alloy at room temperature is set to 1 When strain was applied, the effective strain was -0.01, and a similar pattern was observed in Experimental Examples 1, 2, and 3.
도 5는 본 발명의 실험예들에 따른 비정질 합금에, 하중을 10회 가하였을 때의 두께 파라미터와 등가변형율 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.5 is a graph schematically showing the relationship between the thickness parameter and the equivalent strain rate of the amorphous alloy according to the experimental examples of the present invention when the load is applied 10 times.
도 5를 참조하면, 실험예 1, 2, 3은 비정질 합금의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 10회 가하였을 때, 유효변형률이 - 0.105로 나타났다. Referring to FIG. 5, Experimental Examples 1, 2 and 3 show that the load in the range of 50% to 95% of the yield strength of the amorphous alloy at room temperature is controlled at 10 10 -5 S -1 or less while the strain of the amorphous alloy is controlled to 9 × 10 -5 S -1 or less. The effective strains were found to be -0.105.
두께 파라미터가 0인 경우 실험예 1에서의 등가변형률이 가장 높게 나타났으며, 두께 파라미터가 1.0인 경우 실험예 2 및 실험예 3에서의 등가변형률이 실험예 1에서의 등가변형률보다 더 높게 나타났다. The equivalent strain in Experimental Example 1 was highest when the thickness parameter was 0, and the equivalent strain in Experimental Example 2 and Experimental Example 3 was higher than the equivalent strain in Experimental Example 1 when the thickness parameter was 1.0.
도 4 및 도 5를 참조하면, 비정질 합금에 가해지는 반복 하중의 횟수가 증가함에 따라, 비정질 합금의 유효변형률이 증가하는 것을 알 수 있었고, 두께 파라미터가 1에 가까워질수록, 즉 일정형상을 갖는 비정질에서 표면에 가까워질수록 시편에 가해지는 유효 등가변형률의 양이 증가하는 것을 알 수 있었다. Referring to FIGS. 4 and 5, it can be seen that the effective strain of the amorphous alloy increases as the number of repeated loads applied to the amorphous alloy increases. As the thickness parameter approaches 1, that is, It was found that the amount of effective equivalent strain applied to the specimen increases with increasing distance from the amorphous to the surface.
이에 따라 일정조건을 충족시키는 유효변형률의 적용에 의하여, 상온에서 소성변형에 의한 비정질 표면에 일정한 형상의 패턴을 이루는 것이 가능하였다. 실험예 1, 2, 3 과 같이 비정질의 종류에 따라 유효변형률 정도의 차이는 있지만 전체적인 경향은 일치 하는 것을 알 수 있었다.Thus, by applying the effective strain to satisfy certain conditions, it is possible to form a pattern of a certain shape on the amorphous surface by plastic deformation at room temperature. As shown in Experimental Examples 1, 2 and 3, although the degree of effective strain varies depending on the type of amorphous material, the overall tendency is consistent.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 비정질 합금의 소성변형 방법은, 전자부품, MEMS, NEMS (nanoelectromechanical systems), 바이오 소재 등의 부품의 제조 및 산업에 적용되어질 수 있다.The plastic deformation method of the amorphous alloy according to the embodiments of the present invention can be applied to the manufacture of electronic parts, MEMS, nanoelectromechanical systems (NEMS), bio-materials, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (5)
상기 비정질 합금의 변형률을 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도보다 작은 하중을 상기 비정질 합금에 인가함으로써 소성변형하는 제 2 단계;
를 포함하는, 비정질 합금의 상온 소성변형 방법.A first step of preparing an amorphous alloy; And
A second step of plastic deformation by applying a load smaller than the yield strength of the amorphous alloy to the amorphous alloy at room temperature while controlling the strain of the amorphous alloy;
Of the amorphous alloy.
상기 제 2 단계는 상기 비정질 합금의 변형률을 9x10-5 S-1이하로 제어하면서, 상온에서, 상기 비정질 합금의 항복강도의 50% 내지 95% 범위의 하중을 상기 비정질 합금에 인가함으로써 상기 비정질 합금을 전단띠의 형성 및 이로 인한 파괴 없이 소성변형하는 단계를 포함하는, 비정질 합금의 상온 소성변형 방법.The method according to claim 1,
The second phase is the amorphous alloy by applying a load in the range from 50% to 95% of the yield strength of the amorphous alloy at room temperature while controlling the strain of the amorphous alloy to less than 9x10 -5 S -1,, the amorphous alloy Forming a shear band and thereby plastic deforming without destroying the amorphous alloy.
상기 비정질 합금은 리본, 박막, 벌크, 판재 또는 봉의 형태를 가지는, 비정질 합금의 상온 소성변형 방법.The method according to claim 1,
Wherein the amorphous alloy has the form of a ribbon, a thin film, a bulk, a plate, or a rod.
상기 제 2 단계는 압연, 판금 또는 딥드로잉의 공정에 의해 구현되는, 비정질 합금의 상온 소성변형 방법.The method according to claim 1,
Wherein said second step is implemented by a process of rolling, sheet metal or deep drawing.
상기 제 2 단계는 상기 비정질 합금의 표면 상에 소성변형에 의하여 일정한 모양을 갖는 패턴을 성형하는 단계를 포함하는, 비정질 합금의 상온 소성변형 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second step comprises shaping a pattern having a predetermined shape by plastic deformation on the surface of the amorphous alloy.
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