KR20230169832A - Amorphous alloy, manufacturing method thereof, and product including the same - Google Patents

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서울대학교산학협력단
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Abstract

비정질 합금, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 제품에 관한 것이다. 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, Zr, Ni, Cu, 및 Al을 포함하는 4원계 비정질 합금 매트릭스; 및 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 분산되고, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상의 원소를 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex Concentrated Alloy, CCA)을 포함한다. It relates to an amorphous alloy, a method of manufacturing the same, and a product containing the same. The novel amorphous alloy of one embodiment includes a quaternary amorphous alloy matrix comprising Zr, Ni, Cu, and Al; And a complex concentrated alloy (CCA) dispersed within the quaternary amorphous alloy matrix and containing two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo. Includes.

Description

비정질 합금, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 제품{AMORPHOUS ALLOY, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PRODUCT INCLUDING THE SAME}Amorphous alloy, method of manufacturing same, and product containing same {AMORPHOUS ALLOY, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PRODUCT INCLUDING THE SAME}

비정질 합금, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 제품에 관한 것이다.It relates to an amorphous alloy, a method of manufacturing the same, and a product containing the same.

비정질 합금은 차세대 고품질 구조용 소재로 각광받고 있다. 구체적으로, 비정질 합금은 구성 원자가 주기적으로 배열되지 않은 비결정성 고체로서, 결정질 합금보다 강도 및 탄성 한계가 높을 뿐만 아니라 내부식성 및 성형능이 우수하다.Amorphous alloys are attracting attention as next-generation high-quality structural materials. Specifically, an amorphous alloy is an amorphous solid whose constituent atoms are not arranged periodically, and has higher strength and elasticity limits than crystalline alloys, as well as excellent corrosion resistance and formability.

다만, 비정질 합금은 상온 부근에서 연성이 거의 나타나지 않고, 파괴 인성(Fracture toughness)이 낮아, 구조용 재료로 상용화되기에는 제약이 있다.However, amorphous alloys show little ductility near room temperature and have low fracture toughness, which limits their commercialization as structural materials.

이와 관련하여, 비정질 합금의 연성을 향상시키기 위한 여러 시도가 이어지고 있다.In this regard, several attempts are being made to improve the ductility of amorphous alloys.

예를 들어, 비정질 합금 제조 과정에서 다양한 원소를 첨가하여 비정질 구조를 제어하거나, 비정질 합금 제조 후 변형을 가하여 전단띠를 형성하거나 국부적으로 구조 팽창(Dilatation)을 형성하는 것이다.For example, during the amorphous alloy manufacturing process, various elements are added to control the amorphous structure, or after the amorphous alloy is manufactured, strain is applied to form a shear band or local structural expansion (dilatation).

그러나, 비정질 구조의 본질적인 특성 상, 상기 시도에도 불구하고 연성 증가 정도는 극히 제한적이고, 오히려 재료 강도의 급격한 열화시키는 경우가 많다. However, due to the essential characteristics of the amorphous structure, despite the above attempts, the degree of increase in ductility is extremely limited, and in many cases, the material strength is rapidly deteriorated.

최근에는, 단일 결정 격자 구조내 다중 원소의 무질서한 원자배열을 가진 하이엔트로피 합금 및 컴플렉스 과고용 합금(Complex concentrated alloy, CCA)이 개발되고 있다.Recently, high-entropy alloys and complex concentrated alloys (CCA), which have disordered atomic arrangements of multiple elements within a single crystal lattice structure, have been developed.

우선, 하이엔트로피 합금은, 이를 구성하는 모든 원소가 서로 동일 또는 유사한 원자 분율을 가지는 합금 시스템이다. 다시 말해, 하이엔트로피 합금을 구성하는 모든 원소는 주 원소로서 작용하고, 높은 혼합 엔트로피를 유발한다. 이에, 하이엔트로피 합금은 고온에서도 금속간 화합물(Intermetallic compound) 이나 중간체 화합물을 형성하지 않고 안정한 고용체를 형성한다. First, a high-entropy alloy is an alloy system in which all elements constituting it have the same or similar atomic fractions. In other words, all elements that make up a high-entropy alloy act as main elements and cause high mixing entropy. Accordingly, high-entropy alloys form stable solid solutions without forming intermetallic compounds or intermediate compounds even at high temperatures.

CCA의 경우, 하이엔트로피 합금으로부터 확장된 개념이다. 이러한 CCA를 구성하는 치환형 고용 원소의 분율은, 각 원소별로 5 내지 95 원소%의 넓은 범위를 가질 수 있고, 단일 결정격자 구조 내에서 용질 원소간 긴밀한 상호 작용을 할 수 있다. 이에, 용질 원소가 기지 원소에 의해 둘러싸인 무질서한 액상 구조를 가진 일반적인 비정질 합금과는 다른 특성을 나타낼 수 있다.In the case of CCA, it is an expanded concept from high-entropy alloy. The fraction of the substitutional solid solution elements constituting this CCA can range from 5 to 95 element % for each element, and close interactions between solute elements can occur within a single crystal lattice structure. Accordingly, it may exhibit characteristics different from general amorphous alloys that have a disordered liquid structure in which the solute elements are surrounded by base elements.

일 구현예는, 상기 CCA의 개념에서 더 나아가, 4원계 비정질 합금 매트릭스에 CCA를 첨가한, 신규한 비정질 합금을 제공한다.One embodiment goes further on the concept of CCA and provides a novel amorphous alloy in which CCA is added to a quaternary amorphous alloy matrix.

다른 일 구현예는, 상기 신규한 비정질 합금을 제조하는 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method for manufacturing the novel amorphous alloy.

또 다른 일 구현예는, 상기 신규한 비정질 합금을 포함하는 제품을 제공한다.Another embodiment provides a product containing the novel amorphous alloy.

일 구현예는 Zr, Ni, Cu, 및 Al을 포함하는 4원계 비정질 합금 매트릭스; 및 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 분산되고, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2개 이상의 원소를 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex concentrated alloy, CCA)을 포함하는 비정질 합금을 제공한다.One embodiment is a quaternary amorphous alloy matrix containing Zr, Ni, Cu, and Al; And a complex concentrated alloy (CCA) dispersed within the quaternary amorphous alloy matrix and containing two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo. It provides an amorphous alloy containing.

상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부로 포함된다. Of the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is contained at 2 to 29 atomic%, Cu is contained at 2 to 29 atomic%, and Al is contained at 6 to 18 atomic%, and Zr is included as a remainder.

상기 컴플렉스 과고용 합금은 단일상의 체심 입방 구조(Body-centered cubic, BCC)일 수 있다.The complex over-solidified alloy may have a single-phase body-centered cubic (BCC) structure.

상기 비정질 매트릭스의 내부에 분산된 컴플렉스 준결정 클러스터(Complex quasicrystal cluster)를 더 포함할 수 있다.It may further include complex quasicrystal clusters dispersed within the amorphous matrix.

상기 컴플렉스 준결정 클러스터는 복수 개의 준결정 핵(Quasicrystal nuclei, QC) 및 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역인 자유 부피(Free volume) 영역을 포함할 수 있다.The complex quasicrystal cluster may include a plurality of quasicrystal nuclei (QC) and a free volume region where the quasicrystal nuclei do not exist.

상기 준결정 핵은 1개 당, 복수 개의 기초 클러스터(Principle cluster) 및 상기 복수 개의 기초 클러스터를 접착시키는 접착 원소(Glue atom)를 포함할 수 있다.Each quasicrystal nucleus may include a plurality of principle clusters and a glue atom that bonds the plurality of principle clusters.

상기 기초 클러스터는 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스를 구성하는 원소 중 Zr 및 Ni를 포함할 수 있다.The basic cluster may include Zr and Ni among the elements constituting the quaternary amorphous alloy matrix.

상기 기초 클러스터는 1개 당, 1:1 내지 3:1의 원자비로 Zr 및 Ni를 포함할 수 있다.The basic cluster may include Zr and Ni in an atomic ratio of 1:1 to 3:1 per unit.

상기 기초 클러스터는 이십면체 구조일 수 있다.The elementary cluster may have an icosahedral structure.

상기 기초 클러스터는 1개 당, 9개의 Zr과 3개의 Ni가 이십면체 구조의 기본 골격을 형성하고, 상기 이십면체 구조의 기본 골격 중심(Center)에 1개의 Ni가 위치할 수 있다.In each basic cluster, 9 Zr and 3 Ni form the basic skeleton of the icosahedral structure, and one Ni may be located at the center of the basic skeleton of the icosahedral structure.

상기 접착 원소(Glue atom)는 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소 중 적어도 1개를 포함할 수 있다.The glue atom may include at least one of the elements constituting the complex oversolubilized alloy.

상기 비정질 합금의 전체 조성은 화학식 1로 표시될 수 있다:The overall composition of the amorphous alloy can be expressed as Formula 1:

[화학식 1] [Formula 1]

ZraNibCuc-dAlf(X)d Zr a Ni b Cu cd Al f (X) d

상기 화학식 1에서, 상기 X는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 그룹에서 선택된 2 개 이상의 원소를 포함하고, 상기 b는 2 내지 29이고, 상기 (c-d)는 2 내지 29이고, 상기 d는 1 내지 10이고, 상기 f는 6 내지 18이며, 상기 a는 100-(b+c+f)이다.In Formula 1, 29, d is 1 to 10, f is 6 to 18, and a is 100-(b+c+f).

상기 화학식 1의 X는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다:X of Formula 1 may satisfy the following Equation 1:

[수학식 1][Equation 1]

10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}

상기 수학식 1에서, x는 상기 화학식 1 내 Ti의 원자 분율이고; y는 상기 화학식 1 내 Zr의 원자 분율이고; z는 상기 화학식 1 내 Hf의 원자 분율이고; m은 상기 화학식 1 내 V의 원자 분율이고; n은 상기 화학식 1 내 Nb의 원자 분율이고; o는 상기 화학식 1 내 Ta의 원자 분율이고; p는 상기 화학식 1 내 Mo의 원자 분율이다.In Formula 1, x is the atomic fraction of Ti in Formula 1; y is the atomic fraction of Zr in Formula 1; z is the atomic fraction of Hf in Formula 1; m is the atomic fraction of V in Formula 1; n is the atomic fraction of Nb in Formula 1; o is the atomic fraction of Ta in Formula 1; p is the atomic fraction of Mo in Formula 1 above.

상기 X는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 그룹에서 선택된 4 개 이상의 원소를 포함할 수 있다.The X may include four or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo.

상기 비정질 합금의 과냉각 액체 영역은 20 K 이상일 수 있다.The supercooled liquid region of the amorphous alloy may be 20 K or more.

상기 비정질 합금은 1 mm 두께의 판상 시편에 대한 3점 굽힘 시험 시 연신율이 5% 이상일 수 있다.The amorphous alloy may have an elongation of 5% or more during a three-point bending test on a 1 mm thick plate-shaped specimen.

상기 비정질 합금은 종횡비(aspect ratio)가 1 이상 3.5 이하인 시편에 대해, 종횡비가 1을 만족할 때까지 압축 시험하였을 때, 파단율이 0%일 수 있다.The amorphous alloy may have a fracture rate of 0% when a compression test is performed on a specimen with an aspect ratio of 1 to 3.5 until the aspect ratio satisfies 1.

상기 비정질 합금은 0.01 내지 2.0 mm 두께의 시편에 대한 파괴 시험 시, 100 MPa·m1/2이상의 파괴 인성을 가질 수 있다.The amorphous alloy may have a fracture toughness of 100 MPa·m 1/2 or more when subjected to a fracture test on a specimen with a thickness of 0.01 to 2.0 mm.

상기 비정질 합금은, 0.01 내지 2.0 mm 크기의 시편에 대해 탄성 범위 내에서 피로 시험 및 10회의 열반복 공정을 연속적으로 수행한 뒤, 피로 수명이 2배 이상 증가할 수 있다. The fatigue life of the amorphous alloy can be increased by more than two times after continuously performing a fatigue test and 10 heat repetition processes within the elastic range on a specimen with a size of 0.01 to 2.0 mm.

상기 비정질 합금은, -50 ℃ 이하인 환경과 100 ℃ 이상인 환경을 각각 20 초 이상의 시간 동안 교대로 수행하는 것을 1회의 열변형 사이클로 할 때, 2 mm 크기의 봉상 시편에 10 회의 열변형 사이클 후 엔탈피 값 감소율이 20 % 이상일 수 있다.The amorphous alloy has an enthalpy value after 10 thermal deformation cycles on a 2 mm rod-shaped specimen, when one heat deformation cycle is performed alternately in an environment below -50 ℃ and an environment above 100 ℃ for 20 seconds or more, respectively. The reduction rate can be more than 20%.

상기 비정질 합금은 상기 제1 합금 원소들 및 상기 제2 합금 원소들을 포함하는 용탕을 냉각시켜 제조되는 것이고, 상기 용탕의 냉각 시 임계 냉각 속도가 100 K/s 이상 106 K/s이고, 상기 용탕의 두께가 10 ㎛ 이상 20 mm 이하일 수 있다.The amorphous alloy is manufactured by cooling the molten metal containing the first alloy elements and the second alloy elements, and the critical cooling rate when cooling the molten metal is 10 0 K/s or more 10 6 K/s, and The thickness of the molten metal may be 10 ㎛ or more and 20 mm or less.

다른 일 구현예에서는, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상을 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex Concentrated Alloy, CCA)을 제조하는 제1 단계; Zr, Ni, Cu, 및 Al을 상기 컴플렉스 과고용 합금과 혼합하여 혼합물을 제조하는 제2 단계; 상기 혼합물을 용융시켜 용탕을 제조하는 제3 단계; 및 상기 용탕을 냉각시켜 비정질 합금을 수득하는 제4 단계를 포함하는 비정질 합금의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment, a first step of manufacturing a complex concentrated alloy (CCA) containing two or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo; A second step of preparing a mixture by mixing Zr, Ni, Cu, and Al with the complex oversolubilized alloy; A third step of melting the mixture to produce molten metal; and a fourth step of cooling the molten metal to obtain an amorphous alloy.

상기 Zr, Ni, Cu, 및 Al의 총량 100 원자% 중에서, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부이다.Among the total amount of Zr, Ni, Cu, and Al of 100 atomic%, in the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is included in 2 to 29 atomic%, and Cu is included in 2 to 29 atomic% Al is included in an amount of 6 to 18 atomic%, and Zr is the remainder.

상기 제4 단계에서 임계 냉각 속도가 100 K/s 이상 106 K/s 이하일 수 있다.In the fourth step, the critical cooling rate may be 10 0 K/s or more and 10 6 K/s or less.

상기 제4 단계에서 용탕의 두께가 10 ㎛ 이상 20 mm 이하일 수 있다.In the fourth step, the thickness of the molten metal may be 10 ㎛ or more and 20 mm or less.

또 다른 일 구현예는, 상기 비정질 합금을 포함하는 제품을 제공한다.Another embodiment provides a product containing the amorphous alloy.

상기 제품은 스포츠 용품, 의료 기기, 시계의 기어, 전자기기의 내장재, 전자기기의 외장재, 또는 스마트 로봇의 구동부일 수 있다. The products may be sporting goods, medical devices, watch gears, interior materials of electronic devices, exterior materials of electronic devices, or driving parts of smart robots.

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 4원계 비정질 합금 매트릭스에 CCA를 첨가하여 국부적 조성의 편차 및 구조의 복잡성 편차를 동시에 극대화한 것이다.A novel amorphous alloy in one embodiment maximizes both local compositional variation and structural complexity variation by adding CCA to a quaternary amorphous alloy matrix.

이에, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 종래 비정질 합금에 대비하여, 넓은 과냉각 액체 영역을 가지고, 취성 한계를 뛰어넘는 고인성 특성을 가지면서도, 독특한 치유 특성을 가질 수 있다.Accordingly, compared to conventional amorphous alloys, the novel amorphous alloy of one embodiment has a wide supercooled liquid region, has high toughness characteristics that exceed the brittleness limit, and can have unique healing properties.

나아가, 일 구현예의 신규한 비정질 합금을 적용한 제품은, 열적 안정성 및 기계적 안정성을 가지면서도, 획기적으로 개선된 수명 특성을 가질 수 있다.Furthermore, a product using the novel amorphous alloy of one embodiment can have dramatically improved lifespan characteristics while maintaining thermal and mechanical stability.

도 1은, 상기 컴플렉스 과고용 합금이 가지는 단일상의 체심 입방 구조(Body-centered cubic, BCC)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 상기 컴플렉스 과고용 합금에 포함될 수 있는 원소 후보군을 선정하는 근거를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 나타낸 개략도이다.
도 4는, 상기 이십면체 구조의 기초 클러스터 및 상기 접착 원소의 결합을 통한 준결정 핵의 형성을 나타낸 개략도이다.
도 5는, 종래 비정질 합금의 클러스터 부피와 클러스터 레벨 프레셔의 관계를 나타내는 그래프(위); 및 일 구현예의 신규한 비정질 합금에 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 존재하는 경우, 클러스터 부피와 클러스터 레벨 프레셔의 관계를 나타내는 그래프(아래)이다.
도 6은, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스에서 Al 함량이 일정한 평면을 도시한 Zr-Ni-Cu-Al 4원계 상태도로, Al의 함량이 각각 6 원자%, 12 원자%, 또는 18 원자%인 단면을 표시하였다. (맨 위) 또한, Zr-Ni-Cu-Al 4원계 상태도에서 Al의 함량이 각각 6 원자%, 12 원자%, 또는 18 원자%인 단면의 Zr-enrich 영역 상태도에 대하여, 임계 냉각 속도 106 K/s 이하로 두께 10 ㎛ 이상의 비정질 형성이 가능한 조성 범위 및 열처리 시 석출되는 초석상을 나타낸 그래프 (아래 3개)이다.
도 7은, Ti25Nb25Ta25Mo25, Ti15V38Nb23Hf24, Ti32.5Zr30.8Nb14.8Hf21.9, 및 Ti20Nb8Ta8Mo32V32의 각 조성의 2 ㎜ 봉상 CCA 시편에 대한 X-선 회절 분석 그래프이다.
도 8은, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편에 대한 X-선 회절 분석 그래프이다.
도 9는 Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편에 대한 시차 주사 열량 분석 그래프(왼쪽), 첫번째 결정화 거동의 첨점까지 열처리 후 X-선 회절 분석 그래프 (오른쪽)이다.
도 10은, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성에서 CCA는 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량(d)을 0 원자%(미첨가)로 한 경우 및 2 원자%로 한 경우 각각, 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편에 대한 압축 시험 결과 그래프이다. 첨부한 도면은 2 원자%로 CCA를 포함하는 비정질 시편에 대해 40% 압축 변형 후 외형을 보여주는 사진이다.
도 11은, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성에서 CCA는 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량(d)을 0 원자%(미첨가)로 한 경우 및 2 원자%로 한 경우 각각, 1 ㎜ 두께의 판상 비정질 합금 시편에 대한 3점 굽힘 시험 결과 그래프이다.
도 12는, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성에서, 열소성 가공을 통해 제조한 single notch (notch length = 2.5 mm (a/W = 0.5), notch root radius, ρ = 10 μm)를 가진 1 ㎜ 두께의 판상 비정질 합금 시편의 파괴인성 측정 결과이고(위), 각각의 Load 조건에서 notch tip의 크랙 전파 거동을 확인할 수 있는 주사전자 현미경 이미지들(아래)이다.
도 13은, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성에서, 2 mm 크기의 봉상 비정질 합금 시편 주조 직후(as-cast) 및 주조 후 10 회 치유 사이클 후 각각에 대한, 시차 주사 열량 분석 그래프와 구조 완화 영역을 확대한 도면 (삽입) 이다.
도 14는, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성에서, 2 mm 크기의 봉상 비정질 합금 시편 주조 직후(as-cast), 50% 압축 변형 후, 그리고 50% 압축 변형 후 10회 치유 사이클을 진행한 시편에 대해 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 15는, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성에서, 10 ㎛ 두께의 리본 비정질 합금 시편에 대하여 치유 사이클 회복 처리를 진행하지 않은 시편(as-spun)과 최대 피로 변형의 80% 변형 후 10회 치유 사이클 회복 처리를 진행한 시편에 대해 피로 시험을 수행한 결과를 나타낸다.
Figure 1 schematically shows the single-phase body-centered cubic (BCC) structure of the complex over-solidifying alloy.
Figure 2 is a diagram for explaining the basis for selecting a candidate group of elements that can be included in the complex high-solidity alloy.
Figure 3 is a schematic diagram showing the complex quasicrystal cluster.
Figure 4 is a schematic diagram showing the formation of a quasicrystal nucleus through the combination of the basic cluster of the icosahedral structure and the adhesive element.
Figure 5 is a graph (above) showing the relationship between cluster volume and cluster level pressure of a conventional amorphous alloy; and a graph (below) showing the relationship between cluster volume and cluster level pressure when the complex quasicrystal cluster is present in the novel amorphous alloy of one embodiment.
Figure 6 is a Zr-Ni-Cu-Al quaternary phase diagram showing a plane with a constant Al content in the quaternary amorphous alloy matrix, a cross section where the Al content is 6 atomic%, 12 atomic%, or 18 atomic%, respectively. is indicated. (Top) Additionally, in the Zr-Ni-Cu-Al quaternary phase diagram, for the Zr-enriched region phase diagram of a cross section with Al contents of 6 atomic%, 12 atomic%, or 18 atomic%, respectively, the critical cooling rate is 10 6 These are graphs (three below) showing the composition range in which an amorphous substance with a thickness of 10 ㎛ or more can be formed at K/s or less and the proeutectoid phase precipitated during heat treatment.
Figure 7 is a 2 mm rod-shaped CCA of each composition of Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , Ti 15 V 38 Nb 23 Hf 24 , Ti 32.5 Zr 30.8 Nb 14.8 Hf 21.9 , and Ti 20 Nb 8 Ta 8 Mo 32 V 32 . This is an X-ray diffraction analysis graph for the specimen.
Figure 8 is an X-ray diffraction analysis graph for a 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 .
Figure 9 is a differential scanning calorimetry graph (left) for a 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 composition, X after heat treatment to the peak of the first crystallization behavior. -This is a line diffraction analysis graph (right).
Figure 10 shows a case where, in the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d composition, CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 but the content (d) is set to 0 atomic% (no addition) and 2 This is a graph of compression test results for 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimens, respectively, in atomic percent. The attached drawing is a photograph showing the appearance of an amorphous specimen containing CCA at 2 atomic percent after 40% compression strain.
Figure 11 shows the case where, in the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d composition, CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 but the content (d) is set to 0 atomic% (no addition) and 2 This is a graph of the results of a three-point bending test for plate-shaped amorphous alloy specimens with a thickness of 1 mm, each in atomic percent.
Figure 12 shows a single notch (notch length = 2.5 mm ( a / W = 0.5), notch manufactured through thermal plastic processing in the composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2. These are the fracture toughness measurement results of a 1 mm thick plate-shaped amorphous alloy specimen with root radius, ρ = 10 μm (top), and scanning electron microscope images showing the crack propagation behavior of the notch tip under each load condition (bottom). )am.
Figure 13 shows rod-shaped amorphous alloy specimens with a size of 2 mm in the composition Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 immediately after casting (as-cast) and after 10 healing cycles after casting, respectively. This is a differential scanning calorimetry analysis graph and an enlarged view of the structural relaxation area (inset).
Figure 14 shows a rod-shaped amorphous alloy specimen with a size of 2 mm immediately after casting (as-cast), after 50% compression strain, and 50% in the composition Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 . This is a differential scanning calorimetry analysis graph for a specimen that underwent 10 healing cycles after % compression deformation.
Figure 15 shows a 10 ㎛ thick ribbon amorphous alloy specimen in the composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 without undergoing healing cycle recovery treatment (as-spun specimen). ) and shows the results of a fatigue test performed on a specimen that underwent 10 healing cycle recovery treatment after deformation of 80% of the maximum fatigue deformation.

이하, 구체적인 구현예에 대하여 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, specific implementation examples will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

(용어의 정의)(Definition of Terms)

여기서 사용되는 용어는 단지 예시적인 구현예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 개의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing example implementations only and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

"이들의 조합"이란, 구성물의 혼합물, 적층물, 복합체, 공중합체, 합금, 블렌드, 반응 생성물 등을 의미한다. “Combination thereof” means a mixture of constituents, a laminate, a composite, a copolymer, an alloy, a blend, a reaction product, etc.

"포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms such as “comprise,” “comprise,” or “have” are intended to designate the presence of an implemented feature, number, step, component, or combination thereof, but are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, or combinations thereof. It should be understood that the existence or addition possibility of components or combinations thereof is not excluded in advance.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. In the drawings, the thickness is enlarged to clearly express various layers and regions, and similar reference numerals are given to similar parts throughout the specification. When a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only cases where it is “directly above” another part, but also cases where there is another part in between. Conversely, when a part is said to be “right on top” of another part, it means that there is no other part in between.

“층”은 평면도로 관찰했을 때 전체 면에 형성되어 있는 형상뿐만 아니라 일부 면에 형성되어 있는 형상도 포함한다.“Layer” includes not only the shape formed on the entire surface when observed in plan view, but also the shape formed on some surfaces.

"두께”는 예를 들어 주사전자현미경 등의 현미경으로 촬영한 사진을 통해 측정한 것일 수 있다. “Thickness” may be measured through photographs taken with a microscope, such as a scanning electron microscope, for example.

“원자%”는 원자 개수의 조성 비율을 의미한다.“Atomic %” refers to the composition ratio of the number of atoms.

"A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.“A and/or B” means “A and B, or A or B”.

“벌크”는 1 ㎜ 이상의 두께를 가지거나 임계 냉각 속도 103 K/s 이하의 비정질 형성능을 가지는 것을 의미한다.“Bulk” means having a thickness of 1 mm or more or an amorphous forming ability below a critical cooling rate of 10 3 K/s.

(비정질 합금)(amorphous alloy)

일 구현예는 신규한 비정질 합금을 제공한다.One embodiment provides a novel amorphous alloy.

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, Zr, Ni, Cu, 및 Al을 포함하는 4원계 비정질 합금 매트릭스; 및 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 분산되고, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상의 원소를 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex concentrated alloy, CCA)을 포함한다.The novel amorphous alloy of one embodiment includes a quaternary amorphous alloy matrix comprising Zr, Ni, Cu, and Al; And a complex concentrated alloy (CCA) dispersed within the quaternary amorphous alloy matrix and containing two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo. Includes.

상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부로 포함된다. 구체적으로, 상기 Zr는 55 내지 73 원자%로 포함될 수 있다.Of the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is contained at 2 to 29 atomic%, Cu is contained at 2 to 29 atomic%, and Al is contained at 6 to 18 atomic%, and Zr is included as a remainder. Specifically, Zr may be included in an amount of 55 to 73 atomic%.

상기 조성 범위를 만족할 때, 국부적 조성의 편차 및 구조의 복잡성 편차를 동시에 극대화될 수 있다. 이에, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 종래 비정질 합금에 대비하여, 넓은 과냉각 액체 영역을 가지고, 취성 한계를 뛰어넘는 고인성 특성을 가지면서도, 독특한 치유 특성을 가질 수 있다.When the composition range is satisfied, local compositional variation and structural complexity variation can be maximized at the same time. Accordingly, compared to conventional amorphous alloys, the novel amorphous alloy of one embodiment has a wide supercooled liquid region, has high toughness characteristics that exceed the brittleness limit, and can have unique healing properties.

나아가, 일 구현예의 신규한 비정질 합금을 적용한 제품은, 열적 안정성 및 기계적 안정성을 가지면서도, 획기적으로 개선된 수명 특성을 가질 수 있다.Furthermore, a product using the novel amorphous alloy of one embodiment can have dramatically improved lifespan characteristics while maintaining thermal and mechanical stability.

이하, 일 구현예의 신규한 비정질 합금을 더 상세히 설명한다.Below, the novel amorphous alloy of one embodiment is described in more detail.

컴플렉스 과고용 합금(Complex Concentrated Alloy, CCA)Complex Concentrated Alloy (CCA)

앞서 언급한 바와 같이, 컴플렉스 과고용 합금은 단일상의 미세 구조를 나타내는 것이 일반적이다.As previously mentioned, complex over-dissolved alloys typically exhibit a single-phase microstructure.

일 구현예의 신규한 비정질 합금에 있어서, 상기 컴플렉스 과고용 합금이 가지는 미세 구조는, 단일상의 체심 입방 구조(Body-centered cubic, BCC)일 수 있다. 도 1은 상기 컴플렉스 과고용 합금이 가지는 단일상의 체심 입방 구조(Body-centered cubic, BCC)를 개략적으로 도시한 것이다.In a novel amorphous alloy of one embodiment, the microstructure of the complex hypersolidified alloy may be a single-phase body-centered cubic (BCC) structure. Figure 1 schematically shows the single-phase body-centered cubic (BCC) structure of the complex over-solidifying alloy.

구체적으로, 일 구현예의 신규한 비정질 합금에 있어서, 상기 컴플렉스 과고용 합금은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개의 원소를 포함할 수 있다. 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소의 함량은, 각 원소별로 5 내지 95 원소%의 넓은 범위 내에서 선택될 수 있고, 목적하는 최종 비정질 합금의 특성에 따라 적절한 함량으로 선택될 수 있다.Specifically, in the novel amorphous alloy of one embodiment, the complex hypersolidified alloy is 2, 3, 4, 5 selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo, It may contain 6 or 7 elements. The content of the elements constituting the complex hypersolidified alloy can be selected within a wide range of 5 to 95 element % for each element, and can be selected at an appropriate content depending on the characteristics of the desired final amorphous alloy.

특히, 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소는 최소 2개이고, 그 구성 원소 수가 증가할수록 최종 비정질 합금의 특성이 향상될 수 있다. 특히, 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소가 4개 이상일 때, 최종 비정질 합금의 특성이 더욱 현저히 향상될 수 있다. 상기 최종 비정질 합금의 특성은 전술하거나 후술하는 바와 같다.In particular, there are at least two elements constituting the complex over-solidified alloy, and as the number of constituent elements increases, the characteristics of the final amorphous alloy can be improved. In particular, when there are four or more elements constituting the complex over-solidified alloy, the properties of the final amorphous alloy can be significantly improved. The properties of the final amorphous alloy are as described above or below.

도 2는 상기 컴플렉스 과고용 합금에 포함될 수 있는 원소 후보군을 선정하는 근거를 설명하기 위한 도면이고, 하기 표 1은 그 선정 결과를 정리한 표이다. 구체적으로, 하기 수학식 A의 비율을 나타낸 표이다.Figure 2 is a diagram to explain the basis for selecting a group of element candidates that can be included in the complex over-solidifying alloy, and Table 1 below is a table summarizing the selection results. Specifically, this is a table showing the ratio of Equation A below.

[수학식 A][Equation A]

100%*{(상기 원소 후보군의 실제 반지름) - (상기 컴플렉스 과고용 합금에 포함되기에 이상적인 원자 반지름)} / (상기 컴플렉스 과고용 합금에 포함되기에 이상적인 원자 반지름)100%*{(actual radius of the element candidate group) - (atomic radius ideal to be included in the complex oversolubilized alloy)} / (atomic radius ideal to be included in the complex oversolubilized alloy)

상기 컴플렉스 과고용 합금에 포함되기에 이상적인 원자 반지름은, 후술되는 준결정 핵을 형성하기에 이상적인 원자 반지름을 의미할 수 있다. The ideal atomic radius to be included in the complex oversolubilized alloy may mean the ideal atomic radius to form quasicrystal nuclei, which will be described later.

Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo은 각각, 상기 반지름의 차이가 상기 수학식 A를 통하여 계산된 계산값이 -10 내지 +10 %의 범위 내에 있다. 특히, 상기 이상적인 원자 반지름은 Zr 원소 반지름의 90.2 %에 해당하는 0.1445 nm에 해당한다. 또한, 상기 컴플렉스 과고용 합금에는, 결정 격자내 과고용을 촉진하기 위해 서로 -10 내지 10 kJ/mol 범위 내로 유사한 혼합열 관계에 있는 원소들이 조합될 수 있다.For Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo, the difference in radius is within the range of -10 to +10%, calculated using Equation A. In particular, the ideal atomic radius corresponds to 0.1445 nm, which is 90.2% of the radius of Zr element. In addition, in the complex over-solidification alloy, elements that have a similar heat of mixing relationship within the range of -10 to 10 kJ/mol may be combined to promote over-solidification in the crystal lattice.

상기 반지름의 차이 및 유사 혼합열 관계에 따라, 상기 컴플렉스 과고용 합금은 단일상의 체심 입방 구조를 형성할 수 있고, 비정질 합금 내의 복수 개의 기초 클러스터를 접착시키면서, 상기 복수 개의 기초 클러스터를 포함하는 준결정 핵 및 컴플렉스 준결정 클러스터를 용이하게 형성할 수 있다.According to the difference in radius and similar heat of mixing relationship, the complex hypersolidified alloy can form a single-phase body-centered cubic structure, bonding a plurality of elementary clusters in the amorphous alloy, and quasicrystalline nuclei containing the plurality of elementary clusters. And complex quasicrystal clusters can be easily formed.

특히, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스에 대하여 상기 컴플렉스 과고용 합금을 첨가하는 경우, 개별 원소를 첨가하는 경우에 대비하여, 다종의 원소를 첨가함에도 불구하고 원소들의 용해가 원활하게 이루어지고, 별도의 석출물을 형성하거나 편석되지 않고 균질한 비정질 구조를 형성하도록 한다.In particular, when adding the complex hypersolidizing alloy to the quaternary amorphous alloy matrix, in contrast to adding individual elements, the elements are smoothly dissolved despite the addition of multiple types of elements, and separate precipitates are formed. to form a homogeneous amorphous structure without forming or segregating.

나아가, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스에 대하여 상기 컴플렉스 과고용 합금을 첨가하는 경우, 개별 원소를 첨가하는 경우에 대비하여, 첨가할 수 있는 원소의 종류 및/또는 수가 증가할 수 있다. 여기서, 첨가할 수 있는 원소의 종류 및/또는 수가 증가하면, 상기 비정질 합금 내에서 컴플렉스 준결정 클러스터가 생성되면서 그 구조적 복잡성이 증가하여, 상기 비정질 합금의 열가소성 성형성, 압축 응력에 대한 인성, 인장 응력에 대한 인성 등이 종합적으로 향상될 수 있다. Furthermore, when adding the complex hypersolidizing alloy to the quaternary amorphous alloy matrix, the type and/or number of elements that can be added may increase compared to adding individual elements. Here, as the type and/or number of elements that can be added increases, complex quasicrystal clusters are created within the amorphous alloy and its structural complexity increases, resulting in thermoplastic formability, toughness against compressive stress, and tensile stress of the amorphous alloy. Toughness, etc. can be comprehensively improved.

상기 기초 클러스터, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 등에 대한 상세한 설명은 후술한다.A detailed description of the elementary cluster, the complex quasicrystal cluster, etc. will be described later.

컴플렉스 과고용 합금
원소 후보군
Complex over-solubilized alloy
elemental candidates
원자 반지름 (nm)Atomic Radius (nm) 수학식 AEquation A
VV 0.13160.1316 - 9.0 %- 9.0% MoMo 0.13620.1362 - 5.8 %- 5.8% NbNb 0.14290.1429 - 1.2 %- 1.2% TaTa 0.14300.1430 - 1.0 %- 1.0% TiTi 0.14620.1462 1.0 %1.0% HfHf 0.15770.1577 9.0 %9.0% ZrZr 0.16030.1603 10.0 %10.0%

컴플렉스 준결정 클러스터Complex quasicrystal cluster

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스에 분산된 컴플렉스 준결정 클러스터(Complex quasicrystal cluster)를 더 포함할 수 있다. 이는, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 및 상기 컴플렉스 과고용 합금을 포함함에 따른 것이다.The novel amorphous alloy of one embodiment may further include complex quasicrystal clusters dispersed in the quaternary amorphous alloy matrix. This is because it includes the quaternary amorphous alloy matrix and the complex hypersolidified alloy.

도 3은 상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 나타낸 개략도이고, 도 4는 상기 이십면체 구조의 기초 클러스터 및 상기 접착 원소의 결합을 통한 준결정 핵의 형성을 나타낸 개략도이다. 이하, 도 3 및 4를 참조하여 상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 설명한다.Figure 3 is a schematic diagram showing the complex quasicrystal cluster, and Figure 4 is a schematic diagram showing the formation of a quasicrystal nucleus through the combination of the basic cluster of the icosahedral structure and the adhesive element. Hereinafter, the complex quasicrystal cluster will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

우선, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 top to bottom으로 설명하면 다음과 같다.First, the complex quasicrystal cluster is described from top to bottom as follows.

상기 컴플렉스 준결정 클러스터(Complex quasicrystal cluster)는 복수 개의 준결정 핵(Quasicrystal nuclei, QC; 복수 개는 multi-QC) 및 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역인 자유 부피(Free volume) 영역을 포함할 수 있다.The complex quasicrystal cluster may include a plurality of quasicrystal nuclei (QC; a plurality of multi-QCs) and a free volume region where the quasicrystal nuclei do not exist.

상기 준결정 핵은, 기본 클러스터가 vertex sharing, line sharing, 또는 face sharing 형태로 결합하여 형성될 수 있고, 상대적으로 구성 원자들이 조밀하게 밀집(Densely packed)된 영역이다. 이와 달리, 상기 자유 부피 영역은 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역을 의미하며 구성 원자들이 상대적으로 느슨하게 밀집(Loosely packed)된 영역에 주로 나타난다.The quasicrystal nucleus may be formed by combining basic clusters in the form of vertex sharing, line sharing, or face sharing, and is a region in which constituent atoms are relatively densely packed. In contrast, the free volume region refers to a region where the quasicrystal nuclei do not exist and mainly appears in a region where constituent atoms are relatively loosely packed.

구체적으로, 상기 준결정 핵은 1개 당, 복수 개의 기초 클러스터(Principle cluster) 및 상기 복수 개의 기초 클러스터를 접착시키는 접착 원소(Glue atom)를 포함할 수 있다. 상기 준결정 핵은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 기초 클러스터 및 상기 접착 원소의 결합 방법에 따라, vertex sharing, line sharing, 또는 face sharing 형태로 결합하여 형성될 수 있다.Specifically, each quasicrystal nucleus may include a plurality of principle clusters and a glue atom that bonds the plurality of principle clusters. As shown in FIG. 3, the quasicrystal core may be formed by combining the plurality of elementary clusters and the adhesive elements in the form of vertex sharing, line sharing, or face sharing, depending on the combining method.

보다 구체적으로, 상기 기초 클러스터는 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스를 구성하는 원소 중 Zr 및 Ni를 포함할 수 있다. 상기 기초 클러스터 1개 당 Zr 및 Ni를 1:1 내지 3:1의 원자비로 포함하여, 이십면체 구조를 형성할 수 있다. 상기 기초 클러스터 1개 당 Zr 및 Ni의 원자비가 상기 범위를 만족할 때, 상기 기초 클러스터의 결합 형상 및 크기를 조절할 수 있으며, 상기 컴플렉스 과고용 합금에 의하여 상기 기초 클러스터를 용이하게 연결하여, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 용이하게 형성할 수 있다.More specifically, the basic cluster may include Zr and Ni among the elements constituting the quaternary amorphous alloy matrix. An icosahedral structure can be formed by including Zr and Ni in an atomic ratio of 1:1 to 3:1 per basic cluster. When the atomic ratio of Zr and Ni per one elementary cluster satisfies the above range, the combined shape and size of the elementary clusters can be adjusted, and the elementary clusters are easily connected by the complex hypersolidified alloy to form the complex quasicrystal. Clusters can be easily formed.

보다 더 구체적으로, 상기 이십면체 구조의 기초 클러스터 1개 당, 9개의 Zr과 3개의 Ni가 이십면체 구조의 기본 골격을 형성(꼭지점에 위치)하고; 상기 이십면체 구조의 기본 골격 중심에 1개의 Ni가 위치할 수 있다.More specifically, per basic cluster of the icosahedral structure, 9 Zr and 3 Ni form the basic skeleton of the icosahedral structure (located at the vertices); One Ni may be located at the center of the basic skeleton of the icosahedral structure.

한편, 상기 접착 원소는 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소 중 적어도 1개를 포함할 수 있다. 서로 다른 기초 클러스터는, 서로 다른 접착 원소를 포함할 수 있다.Meanwhile, the adhesive element may include at least one of the elements constituting the complex hypersolidizing alloy. Different elementary clusters may contain different adhesive elements.

상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 bottom to top으로 설명하면 다음과 같다.The complex quasicrystal cluster is described from bottom to top as follows.

상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에서, Zr 및 Ni는 이십면체 구조의 기초 클러스터를 형성할 수 있다. 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소 중 적어도 1개는 접착 원소로서 기능하여, 상기 복수 개의 기초 클러스터를 접착시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 기초 클러스터 및 상기 접착 원소는 준결정 핵을 형성할 수 있다.Inside the quaternary amorphous alloy matrix, Zr and Ni can form basic clusters of an icosahedral structure. At least one of the elements constituting the complex over-solidifying alloy can function as an adhesive element to bond the plurality of basic clusters. Accordingly, the plurality of elementary clusters and the adhesive elements may form quasicrystal nuclei.

구체적으로, 상기 준결정 핵은 복수 개가 집합하여 상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 형성하는데, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 내부에는 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역인 자유 부피 영역도 존재한다.Specifically, a plurality of quasicrystal nuclei are gathered to form the complex quasicrystal cluster, and within the complex quasicrystal cluster, a free volume region, which is a region in which the quasicrystal nuclei do not exist, also exists.

이 외의 설명은 상기 top to bottom식 설명과 공통된다.Other explanations are common to the top to bottom explanation above.

상기 컴플렉스 준결정 클러스터의 구조는, 일 구현예의 신규한 비정질 합금 내에서 '기본 단위체', 구체적으로, 외부 에너지 인가에 의한 변형 시 Shear transformation zone 등과 같은 '변형의 기본 단위체'로서의 역할을 할 수 있다.The structure of the complex quasicrystal cluster may serve as a 'basic unit' in a novel amorphous alloy of one embodiment, specifically, a 'basic unit of deformation' such as a shear transformation zone when deformed by external energy application.

도 5는 종래 비정질 합금의 클러스터 부피와 클러스터 레벨 프레셔의 관계를 나타내는 그래프(위); 및 일 구현예의 신규한 비정질 합금에 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 존재하는 경우, 클러스터 부피와 클러스터 레벨 프레셔의 관계를 나타내는 그래프(아래)이다.Figure 5 is a graph (above) showing the relationship between cluster volume and cluster level pressure of a conventional amorphous alloy; and a graph (below) showing the relationship between cluster volume and cluster level pressure when the complex quasicrystal cluster is present in the novel amorphous alloy of one embodiment.

여기서, "클러스터 레벨 프레셔"란, ‘클러스터’와 ‘클러스터 주변부’와의 misfit으로 인하여 발생하는 압력을 의미한다. 이는, ‘클러스터’의 구조적 다양성으로 인해 발생하는 부피 및 stiffness의 차이로 인하여 발생하는 것이다.Here, “cluster level pressure” refers to the pressure that occurs due to misfit between the ‘cluster’ and the ‘cluster periphery’. This occurs due to differences in volume and stiffness resulting from the structural diversity of the ‘cluster’.

도 5을 참고하면, 종래 비정질 합금과 달리, 일 구현예의 신규한 비정질 합금에 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 존재하는 경우, 클러스터 레벨 프레셔의 분산도(fluctuation)와 복잡성(complexity)이 증가한다.Referring to FIG. 5, unlike the conventional amorphous alloy, when the complex quasicrystal cluster is present in the novel amorphous alloy of one embodiment, the dispersion and complexity of cluster level pressure increase.

그 결과, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 간 레벨 프레셔의 총 편차가 커져, 응력 인가 시 효과적으로 응력이 분산되어 균일 변형 한계 응력이 월등하게 높아지고, 전단 변형의 활성화 에너지 (Activation energy)가 증가하며, 외부 에너지 인가시 내부에서 유발되는 총 변형율(total strain)이 상대적으로 증가하여, 1 ㎜ 이상의 벌크 비정질에서도 고인성 특성을 나타내면서도 독특한 자가 치유 특성을 나타낼 수 있다.As a result, in the novel amorphous alloy of one embodiment, the total deviation in level pressure between the complex quasicrystal clusters increases, the stress is effectively distributed when stress is applied, the uniform deformation limit stress is significantly increased, and the activation energy of shear deformation is increased. ) increases, and the total strain induced internally when external energy is applied relatively increases, allowing it to exhibit high toughness characteristics and unique self-healing characteristics even in bulk amorphous substances of 1 mm or more.

일 구현예의 신규한 비정질 합금이 나타내는 물성에 대한 더 상세한 설명은 후술한다.A more detailed description of the physical properties exhibited by the novel amorphous alloy of one embodiment will be described later.

비정질 합금의 전체 조성Overall composition of amorphous alloy

기본적으로, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Al의 함량은 6 원자% 이상 18 원자% 이하이다. 이 범위에서, 상기 우수한 비정질 형성능이 구현되도록 조절할 수 있으며, 상기 함량 범위를 벗어나는 경우 비정질 형성능이 급격히 저하될 수 있다.Basically, of the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, the Al content is 6 atomic% or more and 18 atomic% or less. Within this range, it can be adjusted to achieve the excellent amorphous forming ability, and if the content is outside the above range, the amorphous forming ability may rapidly decrease.

도 6은 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스에서 Al 함량이 일정한 평면을 도시한 Zr-Ni-Cu-Al 4원계 상태도로, Al의 함량이 각각 6 원자%, 12 원자%, 또는 18 원자%인 단면을 표시하였다. (맨 위) 또한, Zr-Ni-Cu-Al 4원계 상태도에서 Al의 함량이 각각 6 원자%, 12 원자%, 또는 18 원자%인 단면의 Zr-enrich 영역 상태도에 대하여, 임계 냉각 속도 106 K/s 이하로 두께 10 ㎛ 이상의 비정질 형성이 가능한 조성 범위 및 열처리 시 석출되는 초석상을 나타낸 그래프 (아래 3개)이다. 도면에 따르면, 전술한 바와 같이, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부로 포함된다.Figure 6 is a Zr-Ni-Cu-Al quaternary phase diagram showing a plane with a constant Al content in the quaternary amorphous alloy matrix, showing a cross section where the Al content is 6 atomic%, 12 atomic%, or 18 atomic%, respectively. indicated. (Top) Additionally, in the Zr-Ni-Cu-Al quaternary phase diagram, for the Zr-enriched region phase diagram of a cross section with Al contents of 6 atomic%, 12 atomic%, or 18 atomic%, respectively, the critical cooling rate is 10 6 These are graphs (three below) showing the composition range in which an amorphous substance with a thickness of 10 ㎛ or more can be formed at K/s or less and the proeutectoid phase precipitated during heat treatment. According to the drawing, as described above, in the total amount of 100 atomic % of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is contained at 2 to 29 atomic %, Cu is contained at 2 to 29 atomic %, and Al is contained at 6 atomic %. to 18 atomic%, and Zr is included as the balance.

상기 도 6에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.A detailed description of FIG. 6 will be provided later.

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 상기 도 6을 고려하여, 그 전체 조성이 화학식 1로 표시될 수 있다:The novel amorphous alloy of one embodiment may have its overall composition represented by Formula 1, considering FIG. 6 above:

[화학식 1][Formula 1]

ZraNibCuc-dAlf(X)d Zr a Ni b Cu cd Al f (X) d

상기 화학식 1에서, 상기 X는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 그룹에서 선택된 2 개 이상의 원소를 포함하고, 각 원소의 함량이 5 내지 95 원자%이고; 상기 b는 2 내지 29 원자%이고; 상기 (c-d)는 2 내지 29 원자%이고; 상기 d는 1 내지 10 원자%고; 상기 f는 6 내지 18 원자%이며; 상기 a는 100-(b+c+f)이다.In the above formula (1), where b is 2 to 29 atomic%; (c-d) is 2 to 29 atomic%; where d is 1 to 10 atomic%; where f is 6 to 18 atomic%; The a is 100-(b+c+f).

상기 화학식 1에서, 'ZraNibCuc-dAlf' 부분은 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스에 의한 것이고, '(X)d' 부분은 상기 컴플렉스 과고용 합금에 의한 것일 수 있다.In Formula 1, the 'Zr a Ni b Cu cd Al f ' portion may be due to the quaternary amorphous alloy matrix, and the '(X) d ' portion may be due to the complex hypersolidified alloy.

구체적으로, 상기 화학식 1의 X는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다: Specifically, X in Chemical Formula 1 may satisfy the following Equation 1:

[수학식 1][Equation 1]

10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}

상기 수학식 1에서, x는 상기 화학식 1 내 Ti의 원자 분율이고; y는 상기 화학식 1 내 Zr의 원자 분율이고; z는 상기 화학식 1 내 Hf의 원자 분율이고; m은 상기 화학식 1 내 V의 원자 분율이고; n은 상기 화학식 1 내 Nb의 원자 분율이고; o는 상기 화학식 1 내 Ta의 원자 분율이고; p는 상기 화학식 1 내 Mo의 원자 분율이다.In Formula 1, x is the atomic fraction of Ti in Formula 1; y is the atomic fraction of Zr in Formula 1; z is the atomic fraction of Hf in Formula 1; m is the atomic fraction of V in Formula 1; n is the atomic fraction of Nb in Formula 1; o is the atomic fraction of Ta in Formula 1; p is the atomic fraction of Mo in Formula 1 above.

상기 컴플렉스 과고용 합금이 상기 수학식 1을 만족함으로써, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 간 레벨 프레셔의 총 분포가 극대화되어, 일 구현예의 신규한 비정질 합금의 열적 안정성 및 기계적 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.As the complex over-solidified alloy satisfies Equation 1, the total distribution of level pressure between the complex quasicrystal clusters is maximized, thereby greatly improving the thermal and mechanical stability of the novel amorphous alloy of one embodiment.

보다 구체적으로, 상기 X는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 그룹에서 선택된 4개 이상의 원소를 포함할 수 있다.More specifically, the X may include four or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo.

이에 따라, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 총 8원계 이상의 합금이 될 수 있고, 구성 엔트로피의 큰 증가를 통한 하이엔트로피 효과를 통해 구조적 복잡성 및 화학적 복잡성이 극대화되어, 열적 안정성뿐 아니라 초고인성 특성을 나타내면서도 더 향상된 자가 치유 특성을 나타낼 수 있다.Accordingly, the novel amorphous alloy of one embodiment may be an alloy of eight or more elements in total, and structural complexity and chemical complexity are maximized through the high entropy effect through a large increase in compositional entropy, resulting in not only thermal stability but also ultra-high toughness properties. It can also exhibit more improved self-healing characteristics.

비정질 합금의 물성Physical properties of amorphous alloy

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 과냉각 액체 영역이 20 K 이상일 수 있고, 상한은 특별히 한정하지 않지만 200 K 이하일 수 있다.In the novel amorphous alloy of one embodiment, the supercooled liquid region may be 20 K or more, and the upper limit is not particularly limited, but may be 200 K or less.

구체적으로, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 종래 비정질 합금에 대비하여 구조가 복잡화됨에 따라, 결정화 거동이 지연될 수 있다. 이에 따라, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 유리 천이 온도 및 결정화 온도 사이에서 20 K 이상의 넓은 과냉각 액체 영역을 가질 수 있고, 우수한 열적 안정성 및 열가소성 성형능을 발휘할 수 있다.Specifically, in the novel amorphous alloy of one embodiment, as the structure becomes more complex compared to the conventional amorphous alloy, crystallization behavior may be delayed. Accordingly, the novel amorphous alloy of one embodiment may have a wide supercooled liquid region of 20 K or more between the glass transition temperature and the crystallization temperature, and may exhibit excellent thermal stability and thermoplastic forming ability.

특히, 상기 일 구현예의 신규한 비정질 합금이 나타내는 구조 복잡화는, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터의 존재에 의한 것일 수 있다.In particular, the structural complexity exhibited by the novel amorphous alloy of one embodiment may be due to the presence of the complex quasicrystal cluster.

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 1 mm 두께의 판상 시편에 대한 3점 굽힘 시험 시 연신율이 5% 이상일 수 있고, 상한은 특별히 한정하지 않지만 50 % 이하일 수 있다.The novel amorphous alloy of one embodiment may have an elongation of 5% or more during a three-point bending test on a 1 mm thick plate-shaped specimen, and the upper limit is not particularly limited, but may be 50% or less.

구체적으로, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 높은 인성을 나타내고, 종래 비정질 합금에 대비하여 향상된 기계적 안정성을 발휘할 수 있다. 이에 따라, 일 구현예의 신규한 비정질 합금과 종래 비정질 합금을 동일한 조건 하에서 굽힘 시험하면, 전자는 후자보다 연신율이 높을 수 있다.Specifically, the novel amorphous alloy of one embodiment exhibits high toughness and can exhibit improved mechanical stability compared to conventional amorphous alloys. Accordingly, when the novel amorphous alloy of one embodiment and the conventional amorphous alloy are bent under the same conditions, the former may have a higher elongation than the latter.

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 종횡비(aspect ratio)가 1 이상 3.5 이하인 시편에 대해, 종횡비가 1을 만족할 때까지 압축 시험하였을 때, 파단율이 0%일 수 있다. 종횡비가 1 미만의 경우, 기하학적으로 압축 파단이 일어나지 않는 비율이고 3.5 초과의 경우 버클링 (Buckling)이 발생하여 상기 범위에서 배제하였다The novel amorphous alloy of one embodiment may have a fracture rate of 0% when compression testing is performed on specimens with an aspect ratio of 1 to 3.5 until the aspect ratio satisfies 1. If the aspect ratio is less than 1, geometrically, compression fracture does not occur, and if it exceeds 3.5, buckling occurs and is excluded from the above range.

상세하게는, 종횡비(aspect ratio)가 1 이상 3.5 이하, 구체적으로 2 내지 3, 보다 구체적으로 2 내지 3, 예컨대 2인 봉상 시편(2mm 크기의 봉상의 경우 4mm 높이)에서 50%의 변형이 일어난 비정질 합금의 경우; 50%의 변형 후의 종횡비가 1에 근접하게 된다.In detail, 50% deformation occurred in a rod-shaped specimen (4 mm height for a 2 mm rod shape) with an aspect ratio of 1 or more and 3.5 or less, specifically 2 to 3, more specifically 2 to 3, such as 2. For amorphous alloys; The aspect ratio after 50% deformation approaches 1.

예컨대, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 2mm 크기의 봉상 시편에 대한 50% 압축 변형 시험 시, 압축 파단이 발생하지 않아, 파단율이 0%일 수 있다.For example, in the novel amorphous alloy of one embodiment, compression fracture does not occur during a 50% compression strain test on a 2 mm rod-shaped specimen, so the fracture rate may be 0%.

이처럼, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 결정질 합금의 변형 거동과 유사한 수준의 초소성 거동을 가져, 종래 비정질 합금에 대비하여 향상된 기계적 안정성을 발휘할 수 있다. 이에 따라, 일 구현예의 신규한 비정질 합금과 종래 비정질 합금을 동일한 조건 하에서 압축 변형 시험하면, 전자는 후자보다 균일 변형 한계 응력이 월등하게 높아 압축 파단 자체가 발생하지 않을 수 있다(파단율 0%).As such, the novel amorphous alloy of one embodiment has a superplastic behavior similar to the deformation behavior of a crystalline alloy, and can exhibit improved mechanical stability compared to a conventional amorphous alloy. Accordingly, when a novel amorphous alloy and a conventional amorphous alloy of one embodiment are tested for compression strain under the same conditions, the uniform strain limit stress of the former is much higher than that of the latter, so compression fracture itself may not occur (rupture rate 0%). .

특히, 상기 일 구현예의 신규한 비정질 합금이 나타내는 초소성 거동은, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 존재하여, 서로 다른 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 간 레벨 프레셔의 총 편차(Total deviation)가 증가한 것에 기인할 수 있다.In particular, the superplastic behavior exhibited by the novel amorphous alloy of one embodiment may be due to the presence of the complex quasicrystal clusters, resulting in an increase in the total deviation of level pressure between different complex quasicrystal clusters.

일 구현예의 신규한 비정질 합금은 0.01 내지 2.0 mm, 구체적으로 0.3 mm 두께의 파괴 인성 시편에 대한 시험 시, 파괴인성이 100 MPa·m1/2 이상일 수 있고, 상한은 특별히 한정하지 않지만 300 MPa·m1/2 이하일 수 있다.The novel amorphous alloy of one embodiment may have a fracture toughness of 100 MPa m 1/2 or more when tested on a fracture toughness specimen with a thickness of 0.01 to 2.0 mm, specifically 0.3 mm, and the upper limit is not particularly limited, but is 300 MPa · It may be less than m 1/2 .

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 기계적 에너지, 전기적 에너지, 열적 에너지, 자기적 에너지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 외부 에너지가 인가되더라도, 변형 영역이 회복되는 독특한 자가 치유 특성을 나타낼 수 있다.The novel amorphous alloy of one embodiment has unique self-healing properties in which the deformed area is recovered even when external energy including one selected from the group consisting of mechanical energy, electrical energy, thermal energy, magnetic energy, and combinations thereof is applied. It can be expressed.

이처럼, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 외부 에너지 인가 시 내부에서 유발되는 총 변형율(Total strain)이 상대적으로 증가하여, 독특한 자가 치유를 통해 그 본연의 특성을 효과적으로 회복할 수 있어, 종래 비정질 합금에 대비하여 장수명화를 도모할 수 있다.In this way, the novel amorphous alloy of one embodiment relatively increases the total strain induced internally when external energy is applied, and can effectively recover its original properties through unique self-healing, which is a conventional amorphous alloy. In preparation for this, longevity can be promoted.

구체적으로, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 0.01 내지 2.0 mm 크기의 시편에 대해 탄성 범위 내에서 피로 시험 및 10회의 열반복 공정을 연속적으로 수행한 뒤, 피로 수명이 2배 이상 증가할 수 있다.Specifically, in the novel amorphous alloy of one embodiment, fatigue life can be increased by more than two times after continuously performing a fatigue test and 10 heat repetition processes within the elastic range on a specimen with a size of 0.01 to 2.0 mm. .

상기 열반복 공정은, -50 ℃ 이하인 환경과 100 ℃ 이상인 환경을 각각 20 초 이상의 시간 동안 교대로 수행하는 것을 1회의 열변형 사이클로 할 수 있다.The heat repetition process may be performed alternately in an environment of -50°C or lower and an environment of 100°C or higher for 20 seconds or more, respectively, as one heat deformation cycle.

상기 비정질 합금 시편의 탄성 범위는 2% 내외일 수 있고, '피로 수명'이란 '피로 크랙의 전파로 인하여 최종적으로 비정질 합금이 파단에 이르렀을 때의 피로 파괴 사이클 수'를 의미할 수 있다.The elasticity range of the amorphous alloy specimen may be around 2%, and 'fatigue life' may mean 'the number of fatigue failure cycles when the amorphous alloy finally reaches fracture due to the propagation of fatigue cracks.'

예를 들어, 2 mm 크기의 봉상 시편에 10회의 열변형 사이클 후 엔탈피 값 감소율(구체적으로, 영구변형에 대한 치유)이 20% 이상일 수 있고, 상한은 특별히 한정하지 않지만 100 % 이하일 수 있다.For example, the enthalpy value reduction rate (specifically, healing from permanent deformation) after 10 heat deformation cycles for a 2 mm rod-shaped specimen may be 20% or more, and the upper limit is not particularly limited, but may be 100% or less.

상기 엔탈피 값 감소율은 하기 수학식 2로 계산될 수 있다.The enthalpy value reduction rate can be calculated using Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

엔탈피 감소율(%) = 100 * ((변형 직후의 비정질 합금의 엔탈피 - 변형 이후 열변형 사이클 후 비정질 합금의 엔탈피) / (변형 직후의 비정질 합금의 엔탈피- 제조된 직후의 비정질 합금의 엔탈피) )Enthalpy reduction rate (%) = 100 * ((Enthalpy of amorphous alloy immediately after deformation - Enthalpy of amorphous alloy after thermal deformation cycle after deformation) / (Enthalpy of amorphous alloy immediately after deformation - Enthalpy of amorphous alloy immediately after manufacturing) )

특히, 상기 일 구현예의 신규한 비정질 합금이 나타내는 자가 치유 거동은, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터의 존재에 기인할 수 있다. 상기 일 구현예의 신규한 비정질 합금에서 전단띠 형성에 의해 발생된 국부적 변형이 소성 변형 영역까지 이르는 경우에도, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 내 준결정 핵의 점성 유동(viscous flow) 저항성이 증가하여, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 간 레벨 프레셔의 총 편차(deviation)가 증가하고, 파단을 지연할 수 있다.In particular, the self-healing behavior exhibited by the novel amorphous alloy of one embodiment may be due to the presence of the complex quasicrystal cluster. Even when the local strain generated by shear band formation in the novel amorphous alloy of the above embodiment reaches the plastic deformation region, the viscous flow resistance of the quasicrystal nuclei in the complex quasicrystal cluster increases, and the complex quasicrystal cluster The total deviation of inter-level pressure increases and fracture may be delayed.

제법quite

일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 상기 제1 합금 원소들 및 상기 제2 합금 원소들을 포함하는 용탕을 냉각시켜 제조될 수 있고, 상기 용탕의 냉각시 임계 냉각 속도 및 상기 용탕의 두께를 각각 특정 범위로 제어할 때 비로소 상기 컴플렉스 준결정 클러스터를 포함하는 신규한 비정질 합금이 형성될 수 있다.The novel amorphous alloy of one embodiment can be manufactured by cooling molten metal containing the first alloy elements and the second alloy elements, and when cooling the molten metal, the critical cooling rate and the thickness of the molten metal are set within a specific range. Only when controlled with , a new amorphous alloy containing the complex quasicrystal cluster can be formed.

여기서, “용탕의 두께”는 용탕에 의하여 형성되는 입체 형상에서 가장 작은 두께를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 용탕에 의하여 형성되는 입체 형상에서 상기 입체 형상의 내부를 통과하는 직선과 외부면이 형성하는 거리 중 가장 짧은 거리를 의미하는 것일 수 있다.Here, “thickness of molten metal” may mean the smallest thickness in the three-dimensional shape formed by molten metal. Specifically, in a three-dimensional shape formed by molten metal, it may mean the shortest distance between a straight line passing through the inside of the three-dimensional shape and the distance formed by the outer surface.

상기 도 6을 참고하여, 일 구현예의 신규한 비정질 합금을 제조하는 과정에서 용탕의 냉각 과정을 구체적으로 설명한다.With reference to FIG. 6, the cooling process of molten metal in the process of manufacturing a novel amorphous alloy according to one embodiment will be described in detail.

상기 용탕의 냉각 시 임계 냉각 속도가 100 K/s 이상 106 K/s이고, 상기 용탕의 두께가 10 ㎛ 이상 20 mm 이하일 수 있다. When cooling the molten metal, the critical cooling rate may be 10 0 K/s or more and 10 6 K/s, and the thickness of the molten metal may be 10 ㎛ or more and 20 mm or less.

여기서, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 조성(상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부로 포함)을 만족할 때, 비로소 상기 용탕의 두께를 10 ㎛ 이상 20 mm 이하로 제어함과 동시에 상기 용탕의 냉각 시 임계 냉각 속도를 100 K/s 이상 106 K/s의 범위 내로 제어할 수 있다.Here, the composition of the quaternary amorphous alloy matrix (out of 100 atomic% of the total amount of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is included in 2 to 29 atomic% of the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, and Cu is contained at 2 to 29 atomic%, Al is contained at 6 to 18 atomic%, and Zr is included as the balance), and only then, the thickness of the molten metal is controlled to be 10 ㎛ or more and 20 mm or less. At the same time, when cooling the molten metal, the critical cooling rate can be controlled within the range of 10 0 K/s or more to 10 6 K/s.

나아가, 상기 용탕의 냉각 시 임계 냉각 속도 및 상기 용탕의 두께가 각각 상기 범위를 만족할 때, 비로소 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 및 이에 분산된 상기 컴플렉스 과고용 합금을 포함하는 신규한 비정질 합금이 수득될 수 있다.Furthermore, when the critical cooling rate and the thickness of the molten metal satisfy the above ranges during cooling of the molten metal, a new amorphous alloy comprising the quaternary amorphous alloy matrix and the complex hypersolidified alloy dispersed therein can be obtained. there is.

상기 제법 관련 상세한 설명은 후술하기로 한다.A detailed description of the above manufacturing method will be provided later.

(비정질 합금의 제조 방법)(Method for producing amorphous alloy)

다른 일 구현예는, 전술한 일 구현예의 신규한 비정질 합금을 제조하는 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method for manufacturing the novel amorphous alloy of the above-described embodiment.

구체적으로, 일 구현예는, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상을 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex concentrated alloy, CCA)을 제조하는 제1 단계; Zr, Ni, Cu, 및 Al을 상기 컴플렉스 과고용 합금과 혼합하여 혼합물을 제조하는 제2 단계; 상기 혼합물을 용융시켜 용탕을 제조하는 제3 단계; 및 상기 용탕을 냉각시켜 비정질 합금을 수득하는 제4 단계를 포함하여, 신규한 비정질 합금을 제조하는 방법을 제공한다.Specifically, one embodiment is a first step of manufacturing a complex concentrated alloy (CCA) containing two or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo. ; A second step of preparing a mixture by mixing Zr, Ni, Cu, and Al with the complex oversolubilized alloy; A third step of melting the mixture to produce molten metal; and a fourth step of cooling the molten metal to obtain an amorphous alloy.

상기 Zr, Ni, Cu, 및 Al의 총량 100 원자% 중에서, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부로 포함된다.Among the total amount of Zr, Ni, Cu, and Al of 100 atomic%, in the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is included in 2 to 29 atomic%, and Cu is included in 2 to 29 atomic% Al is included at 6 to 18 atomic%, and Zr is included as the remainder.

상기 조성의 컴플렉스 과고용 합금을 먼저 제조하고(제1 단계), 상기 포함하는 4원계 비정질 합금 매트릭스의 원료가 되는 원소들을 첨가한 뒤(제2 단계), 상기 혼합물을 용융시켜 용탕을 제조하고(제3 단계), 최종적으로 상기 용탕을 냉각시킴(제4단계)으로써, 신규한 비정질 합금을 제조할 수 있다.A complex hypersolidizing alloy of the above composition is first prepared (first step), elements that serve as raw materials for the quaternary amorphous alloy matrix are added (second step), and the mixture is melted to prepare molten metal ( Third step), and finally cooling the molten metal (fourth step), a new amorphous alloy can be produced.

이하, 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하고, 일 구현예에서 신규한 비정질 합금을 제조하는 각 단계를 상세히 설명한다.Hereinafter, descriptions that overlap with the above will be omitted, and each step of manufacturing a new amorphous alloy in one embodiment will be described in detail.

컴플렉스 과고용 합금의 제조 단계(제1 단계)Manufacturing steps of complex over-solidifying alloy (first step)

우선, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상의 원소를 포함하여 컴플렉스 과고용 합금을 제조한다. 구체적으로, 상기 군에서 선택된 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개 원소를 포함하여 컴플렉스 과고용 합금을 제조한다.First, a complex hypersolidizing alloy is prepared including two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo. Specifically, a complex hyper-solidifying alloy is prepared including 2, 3, 4, 5, 6, or 7 elements selected from the above group.

상기 컴플렉스 과고용 합금의 제조 시, 목적하는 최종 비정질 합금의 특성에 따라, 용질 원소의 상호 작용이 활성화되는 5 내지 95 원소%의 넓은 범위 내에서 각 원소별 함량을 결정할 수 있다.When manufacturing the complex hypersolidified alloy, the content of each element can be determined within a wide range of 5 to 95% of elements at which interaction between solute elements is activated, depending on the characteristics of the final amorphous alloy of interest.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소는 최소 2개이고, 그 구성 원소 수가 증가할수록 최종 비정질 합금의 특성이 향상될 수 있다. 특히, 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소가 4개 이상일 때, 최종 비정질 합금의 특성이 더욱 현저히 향상될 수 있다. 상기 최종 비정질 합금의 특성은 전술하거나 후술하는 바와 같다.As mentioned earlier, there are at least two elements constituting the complex over-solidified alloy, and as the number of constituent elements increases, the characteristics of the final amorphous alloy can be improved. In particular, when there are four or more elements constituting the complex over-solidified alloy, the properties of the final amorphous alloy can be significantly improved. The properties of the final amorphous alloy are as described above or below.

혼합 단계(제2 단계)Mixing stage (second stage)

상기 제1 단계 이후, 4원계 비정질 합금 매트릭스의 원료가 되는 원소들(즉, Zr, Ni, Cu, 및 Al)과 컴플렉스 과고용 합금을 혼합하여, 혼합물을 제조한다.After the first step, the elements that serve as raw materials for the quaternary amorphous alloy matrix (i.e., Zr, Ni, Cu, and Al) and the complex hypersolidified alloy are mixed to prepare a mixture.

상기 혼합물 제조 시, 최종 목적하는 비정질 합금의 조성에 따라, 화학양론적 원자비를 결정할 수 있다.When preparing the mixture, the stoichiometric atomic ratio can be determined depending on the composition of the final amorphous alloy.

용탕 제조 단계(제3 단계)Molten metal manufacturing step (third step)

상기 제2 단계 이후, 상기 혼합물을 용융시켜 용탕을 제조한다.After the second step, the mixture is melted to prepare molten metal.

구체적으로, 용융 시 온도 범위는 500 내지 3500 ℃일 수 있고, 시간은 1 초 이상 1 시간 이내일 수 있다.Specifically, the melting temperature range may be 500 to 3500° C., and the melting time may be from 1 second to 1 hour.

냉각 단계(제4 단계)Cooling stage (fourth stage)

상기 제3 단계 이후, 상기 용탕을 냉각시킨다.After the third step, the molten metal is cooled.

상기 제4 단계에서, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 및 상기 컴플렉스 과고용 합금을 포함하는 비정질 합금이 형성될 수 있다.In the fourth step, an amorphous alloy including the quaternary amorphous alloy matrix and the complex hypersolidified alloy may be formed.

구체적으로, 상기 제4 단계에서, 복수 개의 기초 클러스터가 형성되고, 상기 접착 원소가 상기 복수 개의 기초 클러스터를 접착시켜 준결정 핵을 형성할 수 있다. 이 과정은 급속 냉각 과정에서 이루어지고 준결정 핵이 결정화의 seed 역할을 하므로, 상기 준결정 핵은 '급랭 핵'이라 지칭할 수 있다.Specifically, in the fourth step, a plurality of basic clusters are formed, and the adhesive element can bond the plurality of basic clusters to form quasicrystal nuclei. Since this process takes place during a rapid cooling process and the quasicrystal nuclei serve as seeds for crystallization, the quasicrystal nuclei can be referred to as 'quenched nuclei'.

상기 제4 단계가 특히, 상기 제4 단계에서 임계 냉각 속도는 100 K/s 이상 106 K/s 이하이고; 용탕의 두께가 10 ㎛ 이상 20 mm 이하일 수 있다. 이 범위를 만족할 때, 비로소 복수 개의 준결정 핵 및 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역인 자유 부피 영역을 포함하는 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 형성될 수 있다. In particular, the critical cooling rate in the fourth step is 10 0 K/s or more and 10 6 K/s or less; The thickness of the molten metal may be 10 ㎛ or more and 20 mm or less. When this range is satisfied, the complex quasicrystal cluster including a plurality of quasicrystal nuclei and a free volume region, which is a region where the quasicrystal nuclei do not exist, can be formed.

(제품)(product)

또 다른 일 구현예는, 전술한 일 구현예의 신규한 비정질 합금을 포함하는 제품을 제공한다.Another embodiment provides a product containing the novel amorphous alloy of the above-described embodiment.

일 구현예의 신규한 비정질 합금을 적용한 제품은, 열적 안정성 및 기계적 안정성을 가지면서도, 획기적으로 개선된 수명 특성을 가질 수 있다.A product using the novel amorphous alloy of one embodiment can have dramatically improved lifespan characteristics while maintaining thermal and mechanical stability.

상기 제품은 스포츠 용품, 의료 기기, 시계의 기어, 전자기기의 내장재, 전자기기의 외장재, 또는 스마트 로봇의 구동부일 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 더 다양한 제품에 적용될 수 있다.The products may be sporting goods, medical devices, watch gears, interior materials of electronic devices, exterior materials of electronic devices, or driving parts of smart robots. However, this is just an example and can be applied to a wider range of products.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기한 실시예는 본 발명의 일 예 일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

(시험예)(Test example)

시험예 1: 4원계 리본 비정질 합금의 주조 후, 첫 번째 결정화 후 XRDTest Example 1: XRD after casting of quaternary ribbon amorphous alloy and after first crystallization

Al의 함량을 각각 6 원자%, 12 원자%, 또는 18 원자%로 고정한 뒤, Ni 및 Cu의 각 함량을 하기 표 2에 따라 변경하고, Zr는 잔부로 하여, Zr, Ni, Cu, 및 Al을 포함하는 4원계 비정질 합금 원료 혼합물을 제조하였다.After fixing the Al content at 6 atomic%, 12 atomic%, or 18 atomic%, respectively, the respective contents of Ni and Cu were changed according to Table 2 below, and Zr was left as the balance, resulting in Zr, Ni, Cu, and Al. A quaternary amorphous alloy raw material mixture containing was prepared.

상기 4원계 비정질 합금 원료 혼합물을 2000 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, 용탕을 제조하였다. 상기 용탕을 106 ℃/s의 냉각 속도로 1 초 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, 10 ㎛의 리본 형태로 성형하여, 4원계 비정질 합금 시편으로 수득하였다.The quaternary amorphous alloy raw material mixture was melted at 2000° C. for 10 minutes to prepare molten metal. The molten metal was cooled for less than 1 second at a cooling rate of 10 6 ℃/s, and then molded into a 10 ㎛ ribbon shape to obtain a quaternary amorphous alloy specimen.

X-선 회절 분석기(New D8 Advance, Bruker Corporation)를 이용하여 구조를 분석하여, 4원계 비정질 합금 시편 내부에 결정상 석출 여부를 확인하고, 특히 가열시 초석상(Primary phase)을 분석하여 Zr2Ni 상 또는 준결정(Icosahedral phase, I-phase)상이 형성되는지 여부를 확인한 뒤, 그 결과를 도 6 및 하기 표 2에 정리하였다.The structure was analyzed using an After confirming whether a phase or quasicrystal phase (Icosahedral phase, I-phase) was formed, the results are summarized in FIG. 6 and Table 2 below.

조성Furtherance 10 ㎛ 리본
비정질 형성
여부
10 ㎛ ribbon
amorphous formation
Whether
초석상cornerstone statue
Zr65Ni28Cu1Al6Zr65Ni28Cu1Al6 XX -- Zr65Ni26Cu3Al6Zr65Ni26Cu3Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni21Cu7Al6Zr65Ni21Cu7Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni18Cu11Al6Zr65Ni18Cu11Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni14Cu15Al6Zr65Ni14Cu15Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni10Cu19Al6Zr65Ni10Cu19Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni6Cu23Al6Zr65Ni6Cu23Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni1Cu28Al6Zr65Ni1Cu28Al6 OO Zr2CuZr2Cu Zr67Ni26Cu1Al6Zr67Ni26Cu1Al6 XX -- Zr67Ni24Cu3Al6Zr67Ni24Cu3Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni20Cu7Al6Zr67Ni20Cu7Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni16Cu11Al6Zr67Ni16Cu11Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni12Cu15Al6Zr67Ni12Cu15Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni8Cu19Al6Zr67Ni8Cu19Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni4Cu23Al6Zr67Ni4Cu23Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni24Cu1Al6Zr69Ni24Cu1Al6 XX -- Zr69Ni22Cu3Al6Zr69Ni22Cu3Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni18Cu7Al6Zr69Ni18Cu7Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni14Cu11Al6Zr69Ni14Cu11Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni10Cu15Al6Zr69Ni10Cu15Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni6Cu19Al6Zr69Ni6Cu19Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni1Cu24Al6Zr69Ni1Cu24Al6 OO Zr2CuZr2Cu Zr71Ni22Cu1Al6Zr71Ni22Cu1Al6 XX -- Zr71Ni20Cu3Al6Zr71Ni20Cu3Al6 OO I-phaseI-phase Zr71Ni16Cu7Al6Zr71Ni16Cu7Al6 OO I-phaseI-phase Zr71Ni12Cu11Al6Zr71Ni12Cu11Al6 OO I-phaseI-phase Zr71Ni8Cu15Al6Zr71Ni8Cu15Al6 OO I-phaseI-phase Zr71Ni4Cu19Al6Zr71Ni4Cu19Al6 OO I-phaseI-phase Zr73Ni20Cu1Al6Zr73Ni20Cu1Al6 XX -- Zr73Ni18Cu3Al6Zr73Ni18Cu3Al6 OO I-phaseI-phase Zr73Ni14Cu7Al6Zr73Ni14Cu7Al6 OO I-phaseI-phase Zr73Ni10Cu11Al6Zr73Ni10Cu11Al6 OO I-phaseI-phase Zr73Ni6Cu15Al6Zr73Ni6Cu15Al6 OO I-phaseI-phase Zr73Ni1Cu20Al6Zr73Ni1Cu20Al6 XX -- Zr75Ni18Cu1Al6Zr75Ni18Cu1Al6 XX -- Zr75Ni16Cu3Al6Zr75Ni16Cu3Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni14Cu5Al6Zr75Ni14Cu5Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni12Cu7Al6Zr75Ni12Cu7Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni10Cu9Al6Zr75Ni10Cu9Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni8Cu11Al6Zr75Ni8Cu11Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni6Cu13Al6Zr75Ni6Cu13Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni4Cu15Al6Zr75Ni4Cu15Al6 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni1Cu17Al6Zr75Ni1Cu17Al6 XX -- Zr77Ni16Cu1Al6Zr77Ni16Cu1Al6 XX -- Zr77Ni14Cu3Al6Zr77Ni14Cu3Al6 XX -- Zr77Ni12Cu5Al6Zr77Ni12Cu5Al6 XX -- Zr77Ni10Cu7Al6Zr77Ni10Cu7Al6 XX -- Zr77Ni18Cu9Al6Zr77Ni18Cu9Al6 XX -- Zr77Ni6Cu11Al6Zr77Ni6Cu11Al6 XX -- Zr77Ni4Cu13Al6Zr77Ni4Cu13Al6 XX -- Zr77Ni1Cu16Al6Zr77Ni1Cu16Al6 XX -- Zr59Ni28Cu1Al12Zr59Ni28Cu1Al12 XX -- Zr59Ni26Cu3Al12Zr59Ni26Cu3Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni21Cu7Al12Zr59Ni21Cu7Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni18Cu11Al12Zr59Ni18Cu11Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni14Cu15Al12Zr59Ni14Cu15Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni10Cu19Al12Zr59Ni10Cu19Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni6Cu23Al12Zr59Ni6Cu23Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni1Cu28Al12Zr59Ni1Cu28Al12 OO Zr2CuZr2Cu Zr61Ni26Cu1Al12Zr61Ni26Cu1Al12 XX -- Zr61Ni24Cu3Al12Zr61Ni24Cu3Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni20Cu7Al12Zr61Ni20Cu7Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni16Cu11Al12Zr61Ni16Cu11Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni12Cu15Al12Zr61Ni12Cu15Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni8Cu19Al12Zr61Ni8Cu19Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni4Cu23Al12Zr61Ni4Cu23Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni24Cu1Al12Zr63Ni24Cu1Al12 XX -- Zr63Ni22Cu3Al12Zr63Ni22Cu3Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni18Cu7Al12Zr63Ni18Cu7Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni14Cu11Al12Zr63Ni14Cu11Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni10Cu15Al12Zr63Ni10Cu15Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni6Cu19Al12Zr63Ni6Cu19Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni1Cu24Al12Zr63Ni1Cu24Al12 OO Zr2CuZr2Cu Zr65Ni22Cu1Al12Zr65Ni22Cu1Al12 XX -- Zr65Ni20Cu3Al12Zr65Ni20Cu3Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni16Cu7Al12Zr65Ni16Cu7Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni12Cu11Al12Zr65Ni12Cu11Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni8Cu15Al12Zr65Ni8Cu15Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni4Cu19Al12Zr65Ni4Cu19Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni20Cu1Al12Zr67Ni20Cu1Al12 XX -- Zr67Ni18Cu3Al12Zr67Ni18Cu3Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni14Cu7Al12Zr67Ni14Cu7Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni10Cu11Al12Zr67Ni10Cu11Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni6Cu15Al12Zr67Ni6Cu15Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni1Cu20Al12Zr67Ni1Cu20Al12 OO Zr2CuZr2Cu Zr69Ni18Cu1Al12Zr69Ni18Cu1Al12 XX -- Zr69Ni16Cu3Al12Zr69Ni16Cu3Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni14Cu5Al12Zr69Ni14Cu5Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni12Cu7Al12Zr69Ni12Cu7Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni10Cu9Al12Zr69Ni10Cu9Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni8Cu11Al12Zr69Ni8Cu11Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni6Cu13Al12Zr69Ni6Cu13Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni4Cu15Al12Zr69Ni4Cu15Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Ni1Cu17Al12Zr69Ni1Cu17Al12 OO Zr2CuZr2Cu Zr70Ni9Cu9Al12Zr70Ni9Cu9Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni16Cu1Al12Zr71Ni16Cu1Al12 XX -- Zr71Ni14Cu3Al12Zr71Ni14Cu3Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni12Cu5Al12Zr71Ni12Cu5Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni10Cu7Al12Zr71Ni10Cu7Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni18Cu9Al12Zr71Ni18Cu9Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni6Cu11Al12Zr71Ni6Cu11Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni4Cu13Al12Zr71Ni4Cu13Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Ni1Cu16Al12Zr71Ni1Cu16Al12 OO Zr2CuZr2Cu Zr73Ni14Cu1Al12Zr73Ni14Cu1Al12 XX -- Zr73Ni12Cu3Al12Zr73Ni12Cu3Al12 OO I-phaseI-phase Zr73Ni10Cu5Al12Zr73Ni10Cu5Al12 OO I-phaseI-phase Zr73Ni18Cu7Al12Zr73Ni18Cu7Al12 OO I-phaseI-phase Zr73Ni6Cu9Al12Zr73Ni6Cu9Al12 OO I-phaseI-phase Zr73Ni4Cu11Al12Zr73Ni4Cu11Al12 OO I-phaseI-phase Zr73Ni1Cu14Al12Zr73Ni1Cu14Al12 XX -- Zr75Ni12Cu1Al12Zr75Ni12Cu1Al12 XX -- Zr75Ni10Cu3Al12Zr75Ni10Cu3Al12 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni18Cu5Al12Zr75Ni18Cu5Al12 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni6Cu7Al12Zr75Ni6Cu7Al12 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni4Cu9Al12Zr75Ni4Cu9Al12 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni2Cu11Al12Zr75Ni2Cu11Al12 XX -- Zr77Ni8Cu3Al12Zr77Ni8Cu3Al12 XX -- Zr77Ni6Cu5Al12Zr77Ni6Cu5Al12 XX -- Zr77Ni3Cu8Al12Zr77Ni3Cu8Al12 XX -- Zr65Ni8Cu15Al12Zr65Ni8Cu15Al12 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr55Ni26Cu1Al18Zr55Ni26Cu1Al18 XX -- Zr55Ni24Cu3Al18Zr55Ni24Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr55Ni20Cu7Al18Zr55Ni20Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr55Ni16Cu11Al18Zr55Ni16Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr55Ni12Cu15Al18Zr55Ni12Cu15Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr5Ni8Cu19Al18Zr5Ni8Cu19Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr55Ni4Cu23Al18Zr55Ni4Cu23Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr57Ni24Cu1Al18Zr57Ni24Cu1Al18 XX -- Zr57Ni22Cu3Al18Zr57Ni22Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr57Ni18Cu7Al18Zr57Ni18Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr57Ni14Cu11Al18Zr57Ni14Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr57Ni10Cu15Al18Zr57Ni10Cu15Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr57Ni6Cu19Al18Zr57Ni6Cu19Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr57Ni1Cu24Al18Zr57Ni1Cu24Al18 OO Zr2CuZr2Cu Zr59Ni22Cu1Al18Zr59Ni22Cu1Al18 XX -- Zr59Ni20Cu3Al18Zr59Ni20Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni16Cu7Al18Zr59Ni16Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni12Cu11Al18Zr59Ni12Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni8Cu15Al18Zr59Ni8Cu15Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr59Ni4Cu19Al18Zr59Ni4Cu19Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni20Cu1Al18Zr61Ni20Cu1Al18 XX -- Zr61Ni18Cu3Al18Zr61Ni18Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni14Cu7Al18Zr61Ni14Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni10Cu11Al18Zr61Ni10Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni6Cu15Al18Zr61Ni6Cu15Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr61Ni1Cu20Al18Zr61Ni1Cu20Al18 OO Zr2CuZr2Cu Zr63Ni18Cu1Al18Zr63Ni18Cu1Al18 XX -- Zr63Ni16Cu3Al18Zr63Ni16Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni14Cu5Al18Zr63Ni14Cu5Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni12Cu7Al18Zr63Ni12Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni10Cu9Al18Zr63Ni10Cu9Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni8Cu11Al18Zr63Ni8Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni6Cu13Al18Zr63Ni6Cu13Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni4Cu15Al18Zr63Ni4Cu15Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr63Ni1Cu17Al18Zr63Ni1Cu17Al18 OO Zr2CuZr2Cu Zr65Ni16Cu1Al18Zr65Ni16Cu1Al18 XX -- Zr65Ni14Cu3Al18Zr65Ni14Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni12Cu5Al18Zr65Ni12Cu5Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni10Cu7Al18Zr65Ni10Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni18Cu9Al18Zr65Ni18Cu9Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni6Cu11Al18Zr65Ni6Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni4Cu13Al18Zr65Ni4Cu13Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni1Cu16Al18Zr65Ni1Cu16Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni14Cu1Al18Zr67Ni14Cu1Al18 XX -- Zr67Ni12Cu3Al18Zr67Ni12Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni10Cu5Al18Zr67Ni10Cu5Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni18Cu7Al18Zr67Ni18Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni6Cu9Al18Zr67Ni6Cu9Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni4Cu11Al18Zr67Ni4Cu11Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr67Ni1Cu14Al18Zr67Ni1Cu14Al18 XX -- Zr69Ni12Cu1Al18Zr69Ni12Cu1Al18 XX -- Zr69Ni10Cu3Al18Zr69Ni10Cu3Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni18Cu5Al18Zr69Ni18Cu5Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni6Cu7Al18Zr69Ni6Cu7Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni4Cu9Al18Zr69Ni4Cu9Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr69Ni2Cu11Al18Zr69Ni2Cu11Al18 XX -- Zr71Ni8Cu3Al18Zr71Ni8Cu3Al18 OO I-phaseI-phase Zr71Ni6Cu5Al18Zr71Ni6Cu5Al18 OO I-phaseI-phase Zr71Ni3Cu8Al18Zr71Ni3Cu8Al18 OO I-phaseI-phase Zr73Ni8Cu1Al18Zr73Ni8Cu1Al18 XX Zr73Ni6Cu3Al18Zr73Ni6Cu3Al18 OO I-phaseI-phase Zr73Ni4Cu5Al18Zr73Ni4Cu5Al18 OO I-phaseI-phase Zr73Ni2Cu7Al18Zr73Ni2Cu7Al18 XX Zr75Ni6Cu1Al18Zr75Ni6Cu1Al18 XX -- Zr75Ni4Cu3Al18Zr75Ni4Cu3Al18 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni2Cu5Al18Zr75Ni2Cu5Al18 OO β-Zrβ-Zr Zr75Ni1Cu6Al18Zr75Ni1Cu6Al18 XX -- Zr77Ni4Cu1Al18Zr77Ni4Cu1Al18 XX -- Zr77Ni2Cu3Al18Zr77Ni2Cu3Al18 XX -- Zr77Ni1Cu4Al18Zr77Ni1Cu4Al18 XX -- Zr65Ni12Cu19Al4Zr65Ni12Cu19Al4 XX -- Zr65Ni11Cu18Al6Zr65Ni11Cu18Al6 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni10Cu17Al8Zr65Ni10Cu17Al8 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni9Cu16Al10Zr65Ni9Cu16Al10 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni7Cu14Al14Zr65Ni7Cu14Al14 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni6Cu13Al16Zr65Ni6Cu13Al16 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni5Cu12Al18Zr65Ni5Cu12Al18 OO Zr2Ni, ZrAl, Zr2CuZr2Ni, ZrAl, Zr2Cu Zr65Ni4Cu11Al20Zr65Ni4Cu11Al20 XX --

도 6 및 상기 표 2를 참고하면, 4 원계 비정질 합금 시편 그 자체에 있어서, Al의 함량이 12 원자%이면서 Ni 및 Cu의 각 함량이 약 29 원자% 이하일 때, 10 ㎛의 리본 기준 비정질이 양호하게 형성되며, 초석상이 Zr2Ni 및/또는 I-phase가 석출됨을 통해 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 Zr2Ni 조성의 기초 클러스터(principle cluster) 또는 준결정 급랭 핵(Quenched-in Icosahedral nuclei)이 분산되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6 and Table 2, in the quaternary amorphous alloy specimen itself, when the Al content is 12 atomic% and the respective contents of Ni and Cu are about 29 atomic% or less, amorphousness is good based on a 10 ㎛ ribbon. It is formed by precipitating Zr 2 Ni and/or I-phase in which the principle cluster or quenched-in Icosahedral nuclei of Zr 2 Ni composition are dispersed within the quaternary amorphous alloy matrix. You can check that it happens.

다만, 4원계 비정질 합금 시편 그 자체에서는, Al의 함량을 12 원자%로 고정한 상태에서, Ni 및 Cu의 함량 합이 약 15 원자% 미만인 경우, 10 ㎛의 리본 기준 비정질상과 결정질상이 함께 형성되어, X-선 회절 분석으로 통해 halo peak 만 관찰되는 완전한 비정질 합금은 형성되지 않는 것을 확인하였다.However, in the quaternary amorphous alloy specimen itself, when the Al content is fixed at 12 atomic% and the sum of Ni and Cu contents is less than about 15 atomic%, an amorphous phase and a crystalline phase are formed together based on a 10 ㎛ ribbon, Through X-ray diffraction analysis, it was confirmed that a completely amorphous alloy in which only the halo peak was observed was not formed.

한편, 상기 표 2를 참고하면, 4원계 비정질 합금 시편 그 자체에 있어서, Zr 함량이 많은 Zr75Ni18Cu5Al12 조성의 경우, 초석상으로 β-Zr이 석출되어 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 β-Zr 클러스터가 형성될 뿐, Zr2Ni 조성의 기초 클러스터(principle cluster) 또는 준결정 급랭 핵(Quenched-in Icosahedral nuclei)은 형성되지 않는다.Meanwhile, referring to Table 2, in the quaternary amorphous alloy specimen itself, in the case of a Zr 75 Ni 18 Cu 5 Al 12 composition with a high Zr content, β-Zr is precipitated in the form of prophylactoid and forms inside the quaternary amorphous alloy matrix. Only a β-Zr cluster is formed, but a principal cluster or quasicrystal quenched nuclei of Zr 2 Ni composition are not formed.

또한, 4원계 비정질 합금 시편 그 자체에 있어서, Cu 함량이 극단적으로 많은 Zr71Ni1Cu16Al12 조성의 경우, 초석상으로 Zr2Cu이 석출되어 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 Zr2Cu 클러스터가 형성될 뿐, Zr2Ni 조성의 기초 클러스터(principle cluster) 또는 준결정 급랭 핵(Quenched-in Icosahedral nuclei)은 형성되지 않는다.In addition, in the quaternary amorphous alloy specimen itself, in the case of a Zr 71 Ni 1 Cu 16 Al 12 composition with an extremely high Cu content, Zr 2 Cu is precipitated in the form of a superlithe, forming Zr 2 Cu clusters inside the quaternary amorphous alloy matrix. is formed, but the principle cluster or quenched-in icosahedral nuclei of Zr 2 Ni composition are not formed.

반면, 4원계 비정질 합금 시편 그 자체에 있어서, 일 구현예의 신규한 비정질 합금의 조성 범위인 Zr65Cu15Ni8Al12, Zr63Cu7Ni18Al12 등에서는, 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 Zr2Ni 조성의 기초 클러스터(principle cluster), 준결정 급랭 핵(Quenched-in Icosahedral nuclei), 또는 이들 모두가 형성된다.On the other hand, in the quaternary amorphous alloy specimen itself, in the composition range of the novel amorphous alloy of one embodiment, Zr 65 Cu 15 Ni 8 Al 12 , Zr 63 Cu 7 Ni 18 Al 12 , etc., inside the quaternary amorphous alloy matrix Principal clusters of Zr 2 Ni composition, quenched-in Icosahedral nuclei, or both are formed.

시험예 2: 4원계 벌크 비정질 합금의 주조 후, 첫 번째 결정화 후 XRDTest Example 2: XRD after casting of quaternary bulk amorphous alloy, after first crystallization

Al의 함량을 12 원자%로 고정한 뒤, Ni 및 Cu의 각 함량을 하기 표 3에 따라 변경하고, Zr는 잔부로 하여, 4원계 비정질 합금 원료 혼합물을 제조하였다.After fixing the Al content at 12 atomic%, the respective contents of Ni and Cu were changed according to Table 3 below, and Zr was the balance, thereby preparing a quaternary amorphous alloy raw material mixture.

상기 4원계 비정질 합금 원료 혼합물을 2000 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, 용탕을 제조하였다. 상기 용탕을 1000 ℃/s의 냉각 속도로 3 초 이하 동안 냉각시킨 뒤, 1 ㎜의 크기의 봉상으로 성형하여, 4원계 비정질 합금 시편으로 수득하였다.The quaternary amorphous alloy raw material mixture was melted at 2000° C. for 10 minutes to prepare molten metal. The molten metal was cooled at a cooling rate of 1000°C/s for 3 seconds or less, and then molded into a 1 mm rod shape to obtain a quaternary amorphous alloy specimen.

X-선 회절 분석기(New D8 Advance, Bruker Corporation)를 이용하여 구조를 분석하여, 4원계 벌크 비정질 합금 내부 결정상 석출 여부를 확인하고, 특히 초석상으로 Zr2Ni 상 또는 준결정(Icosahedral phase, I-phase)상이 형성되는지 여부를 확인한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 정리하였다.The structure was analyzed using an After confirming whether a phase was formed, the results are summarized in Table 3 below.

조성Furtherance 1 mm 봉상
비정질 형성
여부
1 mm rod
amorphous formation
Whether
초석상cornerstone statue
Zr59Cu1Ni28Al12Zr59Cu1Ni28Al12 XX -- Zr59Cu3Ni26Al12Zr59Cu3Ni26Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr59Cu7Ni21Al12Zr59Cu7Ni21Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr59Cu11Ni18Al12Zr59Cu11Ni18Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr59Cu15Ni14Al12Zr59Cu15Ni14Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr59Cu19Ni10Al12Zr59Cu19Ni10Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr59Cu23Ni6Al12Zr59Cu23Ni6Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr59Cu28Ni1Al12Zr59Cu28Ni1Al12 XX CuZr2CuZr2 Zr61Cu1Ni26Al12Zr61Cu1Ni26Al12 XX -- Zr61Cu3Ni24Al12Zr61Cu3Ni24Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr61Cu7Ni20Al12Zr61Cu7Ni20Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr61Cu11Ni16Al12Zr61Cu11Ni16Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr61Cu15Ni12Al12Zr61Cu15Ni12Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr61Cu19Ni8Al12Zr61Cu19Ni8Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr61Cu23Ni4Al12Zr61Cu23Ni4Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr63Cu1Ni24Al12Zr63Cu1Ni24Al12 XX -- Zr63Cu3Ni22Al12Zr63Cu3Ni22Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr63Cu7Ni18Al12Zr63Cu7Ni18Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr63Cu11Ni14Al12Zr63Cu11Ni14Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr63Cu15Ni10Al12Zr63Cu15Ni10Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr63Cu19Ni6Al12Zr63Cu19Ni6Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr63Cu24Ni1Al12Zr63Cu24Ni1Al12 XX CuZr2CuZr2 Zr65Cu1Ni22Al12Zr65Cu1Ni22Al12 XX -- Zr65Cu3Ni20Al12Zr65Cu3Ni20Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr65Cu7Ni16Al12Zr65Cu7Ni16Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr65Cu11Ni12Al12Zr65Cu11Ni12Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr65Cu15Ni8Al12Zr65Cu15Ni8Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr65Cu19Ni4Al12Zr65Cu19Ni4Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr67Cu1Ni20Al12Zr67Cu1Ni20Al12 XX -- Zr67Cu3Ni18Al12Zr67Cu3Ni18Al12 XX NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr67Cu7Ni14Al12Zr67Cu7Ni14Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr67Cu11Ni10Al12Zr67Cu11Ni10Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr67Cu15Ni6Al12Zr67Cu15Ni6Al12 OO NiZr2, AlZr, CuZr2NiZr2, AlZr, CuZr2 Zr67Cu20Ni1Al12Zr67Cu20Ni1Al12 XX CuZr2CuZr2 Zr69Cu1Ni18Al12Zr69Cu1Ni18Al12 XX -- Zr69Cu3Ni16Al12Zr69Cu3Ni16Al12 XX I-phaseI-phase Zr69Cu5Ni14Al12Zr69Cu5Ni14Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Cu7Ni12Al12Zr69Cu7Ni12Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Cu9Ni10Al12Zr69Cu9Ni10Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Cu11Ni8Al12Zr69Cu11Ni8Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Cu13Ni6Al12Zr69Cu13Ni6Al12 OO I-phaseI-phase Zr69Cu15Ni4Al12Zr69Cu15Ni4Al12 XX I-phaseI-phase Zr69Cu17Ni1Al12Zr69Cu17Ni1Al12 XX CuZr2CuZr2 Zr70Cu9Ni9Al12Zr70Cu9Ni9Al12 OO I-phaseI-phase Zr71Cu1Ni16Al12Zr71Cu1Ni16Al12 XX -- Zr71Cu3Ni14Al12Zr71Cu3Ni14Al12 XX I-phaseI-phase Zr71Cu5Ni12Al12Zr71Cu5Ni12Al12 XX I-phaseI-phase Zr71Cu7Ni10Al12Zr71Cu7Ni10Al12 XX I-phaseI-phase Zr71Cu9Ni18Al12Zr71Cu9Ni18Al12 XX I-phaseI-phase Zr71Cu11Ni6Al12Zr71Cu11Ni6Al12 XX I-phaseI-phase Zr71Cu13Ni4Al12Zr71Cu13Ni4Al12 XX I-phaseI-phase Zr71Cu16Ni1Al12Zr71Cu16Ni1Al12 XX CuZr2CuZr2 Zr73Cu1Ni14Al12Zr73Cu1Ni14Al12 XX -- Zr73Cu3Ni12Al12Zr73Cu3Ni12Al12 XX I-phaseI-phase Zr73Cu5Ni10Al12Zr73Cu5Ni10Al12 XX I-phaseI-phase Zr73Cu7Ni18Al12Zr73Cu7Ni18Al12 XX I-phaseI-phase Zr73Cu9Ni6Al12Zr73Cu9Ni6Al12 XX I-phaseI-phase Zr73Cu11Ni4Al12Zr73Cu11Ni4Al12 XX I-phaseI-phase Zr73Cu14Ni1Al12Zr73Cu14Ni1Al12 XX -- Zr75Cu1Ni12Al12Zr75Cu1Ni12Al12 XX -- Zr75Cu3Ni10Al12Zr75Cu3Ni10Al12 XX β-Zrβ-Zr Zr75Cu5Ni18Al12Zr75Cu5Ni18Al12 XX β-Zrβ-Zr Zr75Cu7Ni6Al12Zr75Cu7Ni6Al12 XX β-Zrβ-Zr Zr75Cu9Ni4Al12Zr75Cu9Ni4Al12 XX β-Zrβ-Zr Zr75Cu11Ni2Al12Zr75Cu11Ni2Al12 XX -- Zr77Cu3Ni8Al12Zr77Cu3Ni8Al12 XX -- Zr77Cu5Ni6Al12Zr77Cu5Ni6Al12 XX -- Zr77Cu8Ni3Al12Zr77Cu8Ni3Al12 XX -- Zr70Cu9Ni9Al12Zr70Cu9Ni9Al12 OO I-phaseI-phase Zr70Cu13Ni13Al4Zr70Cu13Ni13Al4 XX -- Zr70Cu12Ni12Al6Zr70Cu12Ni12Al6 OO I-phaseI-phase Zr70Cu11Ni11Al8Zr70Cu11Ni11Al8 OO I-phaseI-phase Zr70Cu10Ni10Al10Zr70Cu10Ni10Al10 OO I-phaseI-phase Zr70Cu8Ni8Al14Zr70Cu8Ni8Al14 OO I-phaseI-phase Zr70Cu7Ni7Al16Zr70Cu7Ni7Al16 OO I-phaseI-phase Zr70Cu6Ni6Al18Zr70Cu6Ni6Al18 OO I-phaseI-phase Zr70Cu5Ni5Al20Zr70Cu5Ni5Al20 XX --

상기 표 3을 참고하면, 4원계 비정질 합금 시편 그 자체로만 제조하면, 상기 Zr의 함량은 60 내지 70 원자%, 상기 Ni의 함량은 5 내지 21 원자%, 상기 Cu의 함량은 5 내지 21 원자%, 및 상기 Al의 함량은 6 내지 18 원자%일 때, 비로소 1 ㎜ 이상의 두께를 가지는 벌크 비정질 합금이 형성될 수 있고, 초석상으로 Zr2Ni 및/또는 I phase 가 석출되어, 상기 벌크 비정질 합금 매트릭스 내부에 Zr2Ni 조성의 기초 클러스터(principle cluster) 또는 준결정 급랭핵(Quenched-in Icosahedral nuclei)이 분산될 수 있다.Referring to Table 3, when the quaternary amorphous alloy specimen is manufactured by itself, the Zr content is 60 to 70 atomic%, the Ni content is 5 to 21 atomic%, and the Cu content is 5 to 21 atomic%. , and when the content of Al is 6 to 18 atomic%, a bulk amorphous alloy having a thickness of 1 mm or more can be formed, and Zr 2 Ni and/or I phase are precipitated as a proeutectoid phase, forming the bulk amorphous alloy Inside the matrix, principal clusters or quenched-in icosahedral nuclei of Zr 2 Ni composition may be dispersed.

시험예 3: 컴플렉스 과고용 합금(Complex concentrated alloy, CCA)의 XRDTest Example 3: XRD of complex concentrated alloy (CCA)

Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 2개 이상의 원소를 선택하고, 하기 표 4의 조성에 따라 혼합하여, 원료 혼합물을 제조하였다.Two or more elements were selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo, and mixed according to the composition in Table 4 below to prepare a raw material mixture.

상기 원료 혼합물을 3500 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, 용탕을 제조하였다. 상기 용탕을 250 ℃/s의 냉각 속도로 10 초 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, 2 ㎜의 크기의 봉상으로 성형하여, 시험예 3의 CCA 시편으로 수득하였다.The raw material mixture was melted at 3500°C for 10 minutes to prepare molten metal. The molten metal was cooled at a cooling rate of 250°C/s for 10 seconds or less, and then molded into a 2 mm rod shape to obtain the CCA specimen of Test Example 3.

X선 회절 분석기(New D8 Advance, Bruker Corporation)를 이용하여 구조를 분석하여, CCA 시편 내부에 석출된 결정 구조를 분석하였다.The structure was analyzed using an X-ray diffraction analyzer (New D8 Advance, Bruker Corporation), and the crystal structure precipitated inside the CCA specimen was analyzed.

합금 조성alloy composition 상 (phase)phase Ti95Nb5 Ti 95 Nb 5 BCCBCC Nb95Ta5 Nb 95 Ta 5 BCCBCC Zr5Hf95 Zr 5 Hf 95 BCCBCC Zr95Hf5 Zr 95 Hf 5 BCCBCC Mo5Ta95 Mo 5 Ta 95 BCCBCC Mo95Ta5 Mo 95 Ta 5 BCCBCC Ti5Hf5Zr90 Ti 5 Hf 5 Zr 90 BCCBCC Nb5Ta5Zr90 Nb 5 Ta 5 Zr 90 BCCBCC Ti5Nb5Ta5Zr85 Ti 5 Nb 5 Ta 5 Zr 85 BCCBCC Nb5Ta5Mo90 Nb 5 Ta 5 Mo 90 BCCBCC Ti33.3Zr33.3Hf33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 Hf 33.3 BCCBCC Ti33.3Zr33.3V33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 V 33.3 BCCBCC Ti33.3Zr33.3Nb33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 Nb 33.3 BCCBCC Ti10Zr30Nb60 Ti 10 Zr 30 Nb 60 BCCBCC Ti10Zr70Nb20 Ti 10 Zr 70 Nb 20 BCCBCC Ti33.3Zr33.3Ta33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 Ta 33.3 BCCBCC Ti20Zr20Ta60 Ti 20 Zr 20 Ta 60 BCCBCC Ti25Zr25Nb25Ta25 Ti 25 Zr 25 Nb 25 Ta 25 BCCBCC Ti15Zr15Nb35Ta35 Ti 15 Zr 15 Nb 35 Ta 35 BCCBCC Ti33.3Hf33.3Nb33.3 Ti 33.3 Hf 33.3 Nb 33.3 BCCBCC Ti33.3Hf33.3Ta33.3 Ti 33.3 Hf 33.3 Ta 33.3 BCCBCC Ti25Hf25Nb25Ta25 Ti 25 Hf 25 Nb 25 Ta 25 BCCBCC V33.3Nb33.3Ta33.3 V 33.3 Nb 33.3 Ta 33.3 BCCBCC V25Nb25Ta25Mo25 V 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 BCCBCC V33.3Nb33.3Mo33.3 V 33.3 Nb 33.3 Mo 33.3 BCCBCC V33.3Ta33.3Mo33.3 V 33.3 Ta 33.3 Mo 33.3 BCCBCC Ti20Zr20Hf20Nb20Ta20 Ti 20 Zr 20 Hf 20 Nb 20 Ta 20 BCCBCC V25Nb25Ta25Mo25 V 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 BCCBCC Ti25Nb25Ta25Mo25 Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 BCCBCC Ti16.7Zr16.7Hf16.7V16.7Nb16.7Ta16.7 Ti 16.7 Zr 16.7 Hf 16.7 V 16.7 Nb 16.7 Ta 16.7 BCCBCC Ti5Zr5Hf5V28.3Nb28.3Ta28.3 Ti 5 Zr 5 Hf 5 V 28.3 Nb 28.3 Ta 28.3 BCCBCC Ti2.86Zr2.86Hf2.86V20Nb20Ta20Mo20 Ti 2.86 Zr 2.86 Hf 2.86 V 20 Nb 20 Ta 20 Mo 20 BCCBCC Ti14.3Zr14.3Hf14.3V14.3Nb14.3Ta14.3Mo14.3 Ti 14.3 Zr 14.3 Hf 14.3 V 14.3 Nb 14.3 Ta 14.3 Mo 14.3 BCCBCC Ti32.5V15.4Nb22.6Hf24.1 Ti 32.5 V 15.4 Nb 22.6 Hf 24.1 BCCBCC Ti15V38Nb23Hf24 Ti 15 V 38 Nb 23 Hf 24 BCCBCC Ti26.5V26.5Nb23Hf24 Ti 26.5 V 26.5 Nb 23 Hf 24 BCCBCC Ti38V15Nb23Hf24 Ti 38 V 15 Nb 23 Hf 24 BCCBCC (Nb50Ta50)0.2(Mo50V50)0.8 (Nb 50 Ta 50 ) 0.2 (Mo 50 V 50 ) 0.8 BCCBCC (Nb50Ta50)0.4(Mo50V50)0.6 (Nb 50 Ta 50 ) 0.4 (Mo 50 V 50 ) 0.6 BCCBCC (Nb50Ta50)0.6(Mo50V50)0.4 (Nb 50 Ta 50 ) 0.6 (Mo 50 V 50 ) 0.4 BCCBCC (Nb50Ta50)0.8(Mo50V50)0.2 (Nb 50 Ta 50 ) 0.8 (Mo 50 V 50 ) 0.2 BCCBCC Ti10Nb9Ta9Mo36V36 Ti 10 Nb 9 Ta 9 Mo 36 V 36 BCCBCC Ti20Nb8Ta8Mo32V32 Ti 20 Nb 8 Ta 8 Mo 32 V 32 BCCBCC Ti30Nb7Ta7Mo28V28 Ti 30 Nb 7 Ta 7 Mo 28 V 28 BCCBCC

도 7은 Ti25Nb25Ta25Mo25, Ti15V38Nb23Hf24, Ti32.5Zr30.8Nb14.8Hf21.9, 및 Ti20Nb8Ta8Mo32V32의 각 조성의 2 ㎜ 봉상 CCA 시편에 대한 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 7 shows 2 mm rod-shaped CCA specimens of each composition of Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , Ti 15 V 38 Nb 23 Hf 24 , Ti 32.5 Zr 30.8 Nb 14.8 Hf 21.9 , and Ti 20 Nb 8 Ta 8 Mo 32 V 32 . This is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis.

상기 도 7과 표 4를 참고하면, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상의 원소를 포함하는 CCA는 단상 BCC 구조를 이루는 것을 알 수 있다. 여기서, CCA를 구성하는 각 원소의 함량은 용질 원소간 상호작용이 활성화되는 5 내지 95 원자%의 넓은 범위 내에서 선택 가능하다.Referring to FIG. 7 and Table 4, it can be seen that CCA containing two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo forms a single-phase BCC structure. Here, the content of each element constituting CCA can be selected within a wide range of 5 to 95 atomic%, at which interaction between solute elements is activated.

시험예 4: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 XRD, 시차 주사 열량 분석 등Test Example 4: XRD, differential scanning calorimetry, etc. of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

4원계 비정질 합금 매트릭스의 조성은 Zr65Ni12Cu15-dAl8로 하고, CCA의 조성 및 함량을 하기 표 5에 따라 변화시키면서, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성의 비정질 합금을 제조하였다.The composition of the quaternary amorphous alloy matrix is Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and while changing the composition and content of CCA according to Table 5 below, Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d composition An amorphous alloy was manufactured.

구체적으로, 표 5 조성으로 CCA 원료 혼합물을 제조하고, 상기 CCA 원료 혼합물을 3500 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, CCA 용탕을 제조하였다. 상기 CCA 용탕을 10 ℃/s의 냉각 속도로 10 분 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, CCA 시편으로 수득하였다. 여기서, CCA의 조성으로부터 하기 수학식 1을 계산하여, 그 결과를 하기 표 5에 기재하였다.Specifically, a CCA raw material mixture was prepared according to the composition in Table 5, and the CCA raw material mixture was melted at 3500 ° C. for 10 minutes to prepare CCA molten metal. The CCA molten metal was cooled at a cooling rate of 10°C/s for 10 minutes or less, and then obtained as a CCA specimen. Here, Equation 1 below was calculated from the composition of CCA, and the results are listed in Table 5 below.

[수학식 1][Equation 1]

10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}

상기 수학식 1에서, x는 상기 화학식 1 내 Ti의 원자 분율이고; y는 상기 화학식 1 내 Zr의 원자 분율이고; z는 상기 화학식 1 내 Hf의 원자 분율이고; m은 상기 화학식 1 내 V의 원자 분율이고; n은 상기 화학식 1 내 Nb의 원자 분율이고; o는 상기 화학식 1 내 Ta의 원자 분율이고; p는 상기 화학식 1 내 Mo의 원자 분율이다.In Formula 1, x is the atomic fraction of Ti in Formula 1; y is the atomic fraction of Zr in Formula 1; z is the atomic fraction of Hf in Formula 1; m is the atomic fraction of V in Formula 1; n is the atomic fraction of Nb in Formula 1; o is the atomic fraction of Ta in Formula 1; p is the atomic fraction of Mo in Formula 1 above.

이후, 상기 CCA 시편에 대해, Zr65Ni12Cu15-dAl8의 화학양론적 원자비를 고려하여 Zr, Ni, Cu, 및 Al을 첨가한 뒤, 상기 Zr65Ni12Cu15-dAl8 및 CCA의 원료 혼합물을 3000 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, 상기 Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d의 용탕을 제조하였다.Thereafter, to the CCA specimen, Zr, Ni, Cu, and Al were added considering the stoichiometric atomic ratio of Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and then the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al The raw material mixture of 8 and CCA was melted at 3000°C for 10 minutes to prepare the molten metal of Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d .

이후, 용탕을 250 ℃/s의 냉각 속도로 10 초 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, 2 ㎜의 크기의 봉상으로 성형하여, 시험예 4의 비정질 합금 시편으로 수득하였다.Thereafter, the molten metal was cooled at a cooling rate of 250°C/s for 10 seconds or less, and then molded into a rod shape of 2 mm in size to obtain the amorphous alloy specimen of Test Example 4.

X-선 회절 분석기(New D8 Advance, Bruker Corporation)를 이용하여 구조를 분석하여, 비정질 합금 시편 내부 결정상 석출 여부를 확인하고, 특히 초석상으로 Zr2Ni 상 또는 준결정(Icosahedral phase, I-phase)상이 형성되는지 여부를 확인한 뒤, 그 결과를 하기 표 5에 기재하였다.By analyzing the structure using an After checking whether an image was formed, the results are listed in Table 5 below.

또한, 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, DSC 8500, Perkin Elmer)를 이용하여 비정질 합금의 결정화 거동을 분석하고, 첫 번째 결정화 거동의 첨점까지 열처리 후 석출된 상을 분석하여 그 결과를 통해 컴플렉스 준결정 클러스터가 형성되는지 확인하였다.In addition, the crystallization behavior of the amorphous alloy was analyzed using a differential scanning calorimeter (DSC, DSC 8500, Perkin Elmer), and the precipitated phase was analyzed after heat treatment to the peak of the first crystallization behavior, and the results were used to determine the complex It was confirmed whether quasicrystal clusters were formed.

첨가 합금addition alloy 함량(at.%)Content (at.%) ‘수학식 1’
계산값
'Equation 1'
calculated value
10 μm 리본
비정질 형성
여부
10 μm ribbon
amorphous formation
Whether
초석상cornerstone statue
Nb95Ta5 Nb 95 Ta 5 0.50.5 9.589.58 OO Zr2Ni Zr2Ni 66 11.411.4 OO I-phaseI-phase 99 12.412.4 OO I-phaseI-phase Ti33.3Zr33.3Hf33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 Hf 33.3 0.50.5 9.59.5 OO Zr2Ni Zr2Ni 66 10.610.6 OO I-phaseI-phase 99 11.211.2 OO I-phaseI-phase Ti33.3Zr33.3V33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 V 33.3 0.50.5 9.59.5 OO Zr2Ni Zr2Ni 66 10.610.6 OO I-phaseI-phase 99 11.211.2 OO I-phaseI-phase Ti33.3Zr33.3Nb33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 Nb 33.3 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase 99 11.911.9 OO I-phaseI-phase Ti33.3Zr33.3Ta33.3 Ti 33.3 Zr 33.3 Ta 33.3 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase Ti25Zr25Nb25Ta25 Ti 25 Zr 25 Nb 25 Ta 25 22 10.010.0 OO I-phaseI-phase 88 11.711.7 OO I-phaseI-phase Ti33.3Hf33.3Nb33.3 Ti 33.3 Hf 33.3 Nb 33.3 0.50.5 9.59.5 OO Zr2Ni Zr2Ni 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase Ti33.3Hf33.3Ta33.3 Ti 33.3 Hf 33.3 Ta 33.3 0.50.5 9.59.5 OO Zr2Ni Zr2Ni 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase Ti25Hf25Nb25Ta25 Ti 25 Hf 25 Nb 25 Ta 25 44 10.510.5 OO I-phaseI-phase 88 11.711.7 OO I-phaseI-phase V33.3Nb33.3Ta33.3 V 33.3 Nb 33.3 Ta 33.3 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase V25Nb25Ta25Mo25 V 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 44 10.510.5 OO I-phaseI-phase 88 11.711.7 OO I-phaseI-phase V33.3Nb33.3Mo33.3 V 33.3 Nb 33.3 Mo 33.3 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase V33.3Ta33.3Mo33.3 V 33.3 Ta 33.3 Mo 33.3 33 10.210.2 OO I-phaseI-phase 66 11.011.0 OO I-phaseI-phase Ti20Zr20Hf20Nb20Ta20 Ti 20 Zr 20 Hf 20 Nb 20 Ta 20 44 10.410.4 OO I-phaseI-phase 88 11.511.5 OO I-phaseI-phase V25Nb25Ta25Mo25 V 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 44 10.510.5 OO I-phaseI-phase 1010 11.411.4 OO I-phaseI-phase Ti25Nb25Ta25Mo25 Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 22 10.010.0 OO I-phaseI-phase 44 10.710.7 OO I-phaseI-phase Ti14.3Zr14.3Hf14.3V14.3Nb14.3Ta14.3Mo14.3 Ti 14.3 Zr 14.3 Hf 14.3 V 14.3 Nb 14.3 Ta 14.3 Mo 14.3 44 10.410.4 OO I-phaseI-phase 88 11.411.4 OO I-phaseI-phase Ti32.5V15.4Nb22.6Hf24.1 Ti 32.5 V 15.4 Nb 22.6 Hf 24.1 33 10.110.1 OO I-phaseI-phase 66 10.810.8 OO I-phaseI-phase Ti15V38Nb23Hf24 Ti 15 V 38 Nb 23 Hf 24 44 10.310.3 OO I-phaseI-phase 88 11.111.1 OO I-phaseI-phase Ti26.5V26.5Nb23Hf24 Ti 26.5 V 26.5 Nb 23 Hf 24 44 10.410.4 OO I-phaseI-phase 88 11.311.3 OO I-phaseI-phase Ti38V15Nb23Hf24 Ti 38 V 15 Nb 23 Hf 24 44 10.510.5 OO I-phaseI-phase 88 11.511.5 OO I-phaseI-phase Ti20Nb8Ta8Mo32V32 Ti 20 Nb 8 Ta 8 Mo 32 V 32 0.50.5 9.59.5 OO Zr2Ni Zr2Ni 44 10.510.5 OO I-phaseI-phase 1010 12.112.1 OO I-phaseI-phase

상기 표 5에 따르면, 단상 BCC 구조이면서 상기 수학식 1을 만족하는 조성으로 CCA를 첨가하면, 4원계 비정질 합금 매트릭스 내 상기 CCA가 분산되면서, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 형성되어, 상기 컴플렉스 준결정 클러스터 간 레벨 프레셔의 총 분포가 극대화될 수 있다. 이에 따라, 일 구현예의 신규한 비정질 합금의 열적 안정성 및 기계적 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.According to Table 5, when CCA is added in a single-phase BCC structure with a composition that satisfies Equation 1, the CCA is dispersed in the quaternary amorphous alloy matrix, forming the complex quasicrystal cluster, and forming a level between the complex quasicrystal clusters. The total distribution of pressure can be maximized. Accordingly, the thermal and mechanical stability of the novel amorphous alloy of one embodiment can be greatly improved.

시험예 5: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 XRD, 시차 주사 열량 분석 등Test Example 5: XRD, differential scanning calorimetry, etc. of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

4원계 비정질 합금 매트릭스의 조성은 Zr65Ni12Cu15-dAl8로 하고, CCA의 조성은 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량을 하기에 따라 변화시키면서, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성의 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편을 제조하였다.The composition of the quaternary amorphous alloy matrix is Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and the composition of CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , but the content is changed as follows, Zr 65 Ni 12 Cu 15 A 2 mm-sized rod-shaped amorphous alloy specimen of -d Al 8 (CCA) d composition was prepared.

구체적으로, Ti25Nb25Ta25Mo25 조성으로 CCA 원료 혼합물을 제조하고, 상기 CCA 원료 혼합물을 3500 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, CCA 용탕을 제조하였다. 상기 CCA 용탕을 10 ℃/s의 냉각 속도로 10 분 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, CCA 시편으로 수득하였다. Specifically, a CCA raw material mixture was prepared with a composition of Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , and the CCA raw material mixture was melted at 3500 ° C. for 10 minutes to prepare CCA molten metal. The CCA molten metal was cooled at a cooling rate of 10°C/s for 10 minutes or less, and then obtained as a CCA specimen.

이후, 상기 CCA 시편에 대해, Zr65Ni12Cu15-dAl8의 화학양론적 원자비를 고려하여 Zr, Ni, Cu, 및 Al을 첨가한 뒤, 상기 Zr65Ni12Cu15-dAl8 및 CCA의 원료 혼합물을 3000 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, 상기 Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d의 용탕을 제조하였다.Thereafter, to the CCA specimen, Zr, Ni, Cu, and Al were added considering the stoichiometric atomic ratio of Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and then the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al The raw material mixture of 8 and CCA was melted at 3000°C for 10 minutes to prepare the molten metal of Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d .

이후, 용탕을 250 ℃/s의 냉각 속도로 10초 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, 2 ㎜의 크기의 봉상으로 성형하여, 시험예 5의 비정질 합금 시편으로 수득하였다.Afterwards, the molten metal was cooled at a cooling rate of 250°C/s for 10 seconds or less, and then molded into a rod shape of 2 mm in size to obtain the amorphous alloy specimen of Test Example 5.

X-선 회절 분석기(New D8 Advance, Bruker Corporation)를 이용하여 제조된 합금 시편의 구조를 분석하여, 그 결과를 도 8에 나타내었다.The structure of the manufactured alloy specimen was analyzed using an X-ray diffraction analyzer (New D8 Advance, Bruker Corporation), and the results are shown in Figure 8.

도 8을 참고하면, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편은, 전형적인 비정질 구조의 halo pattern을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that a 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 shows a halo pattern of a typical amorphous structure.

한편, 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, DSC 8500, Perkin Elmer)를 이용하여 비정질 합금 시편을 분석하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.Meanwhile, the amorphous alloy specimen was analyzed using a differential scanning calorimeter (DSC, DSC 8500, Perkin Elmer), and the results are shown in FIG. 9.

도 9의 왼쪽 도면을 참고하면, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편은, 약 50 K 이상의 넓은 과냉각 액체 영역을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 과냉각 액상의 안정성은 우수한 열가소성 성형능과 직결되는 인자이다.Referring to the left drawing of FIG. 9, it can be seen that a 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 has a wide supercooled liquid region of about 50 K or more. You can. The stability of this supercooled liquid is directly related to excellent thermoplastic forming ability. It is a son of man.

또한, 상기 Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편은, 첫번째 결정화 거동의 첨점인 430 ℃까지 열처리하면, 준결정(I-phase)상만이 초석상으로 석출되는 것을 확인할 수 있다(도 9의 오른쪽 도면). In addition, the 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen of the composition Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 is heat-treated to 430 ° C., the peak of the first crystallization behavior, to form a quasicrystal (I-phase). It can be seen that only the superlithic phase precipitates (right drawing of FIG. 9).

일반적으로 준결정상을 초석상으로 가지는 경우, 준결정상의 특성 상, 냉각 과정에서 핵 생성이 용이하여 클러스터의 형성이 불가피하다. 이와 관련하여, 결정화 이전에 뚜렷한 유리 천이 거동이 확인되지 않은 것을 통해 상기 Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편의 제조 과정(특히, 냉각 과정)에서, 비정질 매트릭스의 내부에 컴플렉스 준결정 클러스터가 형성된 것으로 추론된다. 또한, 상기 Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편의 열처리 과정에서, 비정질 매트릭스의 내부에서 컴플렉스 준결정 클러스터가 성장하여, 초석상으로 석출된 것으로 추론된다. 이러한 거동은 유리 천이 온도의 80% 이상 온도부터 결정화 개시 온도 이전에서 등온 열처리시 결정상 성장과 관련 peak 만 관찰되는 것을 통해 확인할 수 있다. In general, when a quasicrystal phase is used as the superlithic phase, nucleation is easy to generate during the cooling process due to the characteristics of the quasicrystal phase, so the formation of clusters is inevitable. In this regard, the manufacturing process of the 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen of the composition Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 (especially , cooling process), it is inferred that complex quasicrystalline clusters are formed inside the amorphous matrix. In addition, during the heat treatment of the 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen of the composition Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2, complex quasicrystal clusters grow inside the amorphous matrix, forming a superlithic phase. It is inferred that it precipitated. This behavior can be confirmed by observing only crystal phase growth and related peaks during isothermal heat treatment from 80% of the glass transition temperature or before the crystallization start temperature.

나아가, 도 6 및 도 9를 종합적으로 고려하면, 원래 Zr65Ni12Cu15Al8 조성의 4원계 비정질 합금 시스템은 열처리 과정에서 Zr2Ni를 포함한 복합상(ZrAl, Zr2Cu 등)의 초석상을 형성하던 것인데, 이에 대해 CCA의 일종인 Ti25Nb25Ta25Mo25를 첨가하여 신규한 비정질 합금을 제조하면 준결정(I-phase)의 초석상만 석출되는 것을 확인할 수 있다. Furthermore, considering FIGS. 6 and 9 comprehensively, the quaternary amorphous alloy system with the original composition of Zr 65 Ni 12 Cu 15 Al 8 is converted into a composite phase (ZrAl, Zr 2 Cu, etc.) containing Zr 2 Ni during the heat treatment process. A stone phase was formed, but when a new amorphous alloy was manufactured by adding Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , a type of CCA, it was confirmed that only the quasicrystal (I-phase) phase was precipitated.

이를 통해, Zr65Ni12Cu15Al8 조성의 4원계 비정질 합금 시스템에 대해 Ti25Nb25Ta25Mo25를 첨가하여 신규한 비정질 합금을 제조하는 경우, 복수 개의 준결정 핵 및 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역인 자유 부피 영역을 포함하는 컴플렉스 준결정 클러스터가 형성되는 것을 알 수 있다.Through this, when manufacturing a new amorphous alloy by adding Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 to a quaternary amorphous alloy system of Zr 65 Ni 12 Cu 15 Al 8 composition, a plurality of quasicrystal nuclei and the quasicrystal nuclei are present. It can be seen that a complex quasicrystal cluster is formed including a free volume region, which is an area that is not free.

시험예 6: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 압축 시험Test Example 6: Compression test of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

4원계 비정질 합금 매트릭스의 조성은 Zr65Ni12Cu15-dAl8로 하고, CCA의 조성은 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량을 하기에 따라 변화시키면서, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편을 제조하였다. 이의 제조 방법은 시험예 5와 같다.The composition of the quaternary amorphous alloy matrix is Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and the composition of CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , but the content is changed as follows, Zr 65 Ni 12 Cu 15 -d Al 8 (CCA) A rod-shaped amorphous alloy specimen with d composition and size of 2 mm was prepared. Its manufacturing method is the same as Test Example 5.

만능 재료 시험기(기기명: Instron 5967, 제조사: Instron)를 이용하여 5*10-4 /s의 Strain rate 조건 하에 상기 비정질 합금 시편을 50% 압축 변형 시험하여, 그 결과를 도 10에 나타내었다.The amorphous alloy specimen was subjected to a 50% compression strain test under a strain rate of 5*10 -4 /s using a universal material tester (Instron 5967, manufacturer: Instron), and the results are shown in Figure 10.

도 10을 참고하면, Zr65Ni12Cu15-dAl8(Ti25Nb25Ta25Mo25)d 조성에서 CCA 함량(d) 0 원자%(미첨가)로 한 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편은, 6 % 이내의 연신율을 나타낸다.Referring to FIG. 10, a 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen with a CCA content (d) of 0 atomic% (no addition ) in the composition of Zr 65 Ni 12 Cu 15 -d Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) d is , indicates an elongation within 6%.

그에 반면, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성에서 CCA는 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량(d)을 2 원자%로 한 2 ㎜ 봉상 비정질 합금 시편은, 압축하더라도 끊어지지 않고, 압축에 따른 압력이 지속적으로 증가하여, 기계적 안정성이 극대화된 초소성 거동을 나타내는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d composition, CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 and the content (d) is 2 atomic%. A 2 mm rod-shaped amorphous alloy specimen is, It can be seen that it does not break even when compressed, and the pressure due to compression continues to increase, showing superplastic behavior with maximized mechanical stability.

이러한 초소성 거동은 Zr 함량이 많은 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 컴플렉스 과고용 합금을 첨가함으로써, 국부적 조성의 편차 및 구조의 복잡성 편차를 동시에 극대화한 결과에 따른다.This superplastic behavior is the result of simultaneously maximizing local compositional variation and structural complexity variation by adding a complex hypersolidified alloy inside a quaternary amorphous alloy matrix with a high Zr content.

시험예 7: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 3점 굽힘 시험Test Example 7: Three-point bending test of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

4원계 비정질 합금 매트릭스의 조성은 Zr65Ni12Cu15-dAl8로 하고, CCA의 조성은 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량을 하기에 따라 변화시키면서, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편을 제조하였다. 이의 제조 방법은 시험예 5와 같다.The composition of the quaternary amorphous alloy matrix is Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and the composition of CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , but the content is changed as follows, Zr 65 Ni 12 Cu 15 -d Al 8 (CCA) A rod-shaped amorphous alloy specimen with d composition and size of 2 mm was prepared. Its manufacturing method is the same as Test Example 5.

이후 상기 크기 2 mm, 높이 50 mm 비정질 합금 시편을 420 ℃에서 10 kN의 압력 하에서 열가소성 성형을 통하여 1 mm 두께를 가진 판상으로 성형하였다.Thereafter, the amorphous alloy specimen with a size of 2 mm and a height of 50 mm was molded into a plate shape with a thickness of 1 mm through thermoplastic molding at 420 ° C. under a pressure of 10 kN.

만능 재료 시험기(기기명: Instron 5967, 제조사: Instron)를 이용하되 2810-400 지그를 사용하여, 24 mm의 Span length 및 10-4 /s의 Strain rate 조건 하에 상기 비정질 합금 시편을 3점 굽힘 시험하고, 그 결과를 도 11에 나타내었다.Using a universal material tester (device name: Instron 5967, manufacturer: Instron) using a 2810-400 jig, a three-point bending test was performed on the amorphous alloy specimen under the conditions of a span length of 24 mm and a strain rate of 10 -4 /s. , the results are shown in Figure 11.

도 11을 참고하면, Zr65Ni12Cu15-dAl8(Ti25Nb25Ta25Mo25)d 조성에서 CCA 함량(d) 0 원자%(미첨가)로 한 1 ㎜ 크기의 판상 비정질 합금 시편은, 3.5 % 이내의 짧은 연신을 가지며 파단이 발생한다.Referring to FIG . 11, a plate-shaped amorphous alloy with a size of 1 mm with a CCA content (d) of 0 atomic% (no addition ) in the composition of Zr 65 Ni 12 Cu 15 -d Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) d. The specimen has a short elongation of less than 3.5% and fracture occurs.

반면, Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d 조성에서 CCA는 Ti25Nb25Ta25Mo25로 하되 그 함량(d)을 2 원자%로 한 1 ㎜ 크기의 판상 비정질 합금 시편은, 약 7 %의 우수한 연신을 가진다. 또한, 3점 굽힘 시험 시 최대 응력 (Ultimate strength) 이후 바로 파단이 발생하는 것이 아닌 점차 응력이 점진적으로 감소하는 것으로부터, 비정질 합금의 구조적 유연성과 기계적 안정성이 크게 증대된 것을 알 수 있다.On the other hand, in the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d composition, CCA is Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , and the 1 mm-sized plate-shaped amorphous alloy specimen with the content (d) of 2 atomic% is , has excellent elongation of about 7%. In addition, during the three-point bending test, fracture did not occur immediately after the ultimate strength, but the stress gradually decreased, showing that the structural flexibility and mechanical stability of the amorphous alloy were greatly increased.

시험예 8: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 열가소성 성형 및 파괴 인성 시험Test Example 8: Thermoplastic forming and fracture toughness test of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 1 ㎜ 두께의 판상 비정질 합금 시편을 제조하였다. 이의 제조 방법은 시험예 7과 같다.A plate-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a thickness of 1 mm was prepared. Its manufacturing method is the same as Test Example 7.

상기 비정질 합금 시편을 420 ℃에서 열가소성 성형을 통하여 25 × 5 × 0.3 mm 크기를 가진 파괴 인성 측정 시편 (single edge notched tension (SENT) sample)을 제조하였다. 이 때, single edge notch의 크기는 notch length = 2.5 mm (a/W = 0.5), notch root radius, ρ = 10 μm였으며, 10-4 /s 의 strain rate 변형조건으로 파괴 인성 측정을 진행하였다.  The amorphous alloy specimen was thermoplasticized at 420°C to produce a fracture toughness measurement specimen (single edge notched tension (SENT) sample) with a size of 25 × 5 × 0.3 mm. At this time, the size of the single edge notch was notch length = 2.5 mm ( a / W = 0.5), notch root radius, ρ = 10 μm, and fracture toughness was measured under a strain rate of 10 -4 /s.

도 12를 참고하면, 상기 Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2 조성의 합금 파괴 인성 시편은, 약 914 μm의 큰 plastic zone을 가지는 것을 확인할 수 있으며 100 MPa·m1/2 이상의 우수한 인성을 가진다. 또한, 파괴 인성 시험 시 전단띠의 형성 이후 바로 파단이 발생하는 것이 아닌 응력이 증가함에 따라 점차 전단띠가 전파하며 변형이 지속적으로 발생하는 것을 통해, 비정질 합금의 구조적 유연성과 기계적 안정성이 크게 증대된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the alloy fracture toughness specimen of the Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 composition has a large plastic zone of about 914 μm and 100 MPa · It has excellent toughness of m 1/2 or more. In addition, during the fracture toughness test, fracture does not occur immediately after the formation of the shear band, but as the stress increases, the shear band gradually propagates and deformation occurs continuously, greatly increasing the structural flexibility and mechanical stability of the amorphous alloy. You can see that

시험예 9: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 치유 거동Test Example 9: Healing behavior of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편을 제조하였다. 이의 제조 방법은 시험예 5와 같다.A rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a size of 2 mm was prepared. Its manufacturing method is the same as Test Example 5.

상기 비정질 합금 시편의 주조 직후 및 주조 후 10 회 치유 사이클 후, 각각에 대해 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, DSC 8500, Perkin Elmer)를 이용하여 분석하고, 그 결과를 도 13에 나타내었다.Immediately after casting and after 10 healing cycles after casting, the amorphous alloy specimens were analyzed using a differential scanning calorimeter (DSC, DSC 8500, Perkin Elmer), and the results are shown in FIG. 13.

상기 치유 사이클은, -50 ℃ 이하인 환경과 100 ℃ 이상인 환경을 각각 20 초 이상의 시간 동안 교대로 수행하는 것을 1회의 열변형 사이클로 하는, 열반복 공정 (Thermo-cycling Process)을 통해 진행하였다.The healing cycle was carried out through a thermo-cycling process in which one heat deformation cycle was performed alternately in an environment below -50°C and an environment above 100°C for 20 seconds or more.

이하, "상기 비정질 합금 시편의 주조 직후 및 주조 후 10 회 치유 사이클 후, 각각에 대해 시차 주사 열량계를 이용하여 분석"하는 것의 조건은 상기와 동일하다.Hereinafter, the conditions for "analyzing the amorphous alloy specimen immediately after casting and after 10 healing cycles after casting, respectively, using a differential scanning calorimeter" are the same as above.

이러한 열반복 공정은 (1) 온도 변화에 따른 열에너지 인가 (2) 원자간 결합 팽창-수축의 반복에 의한 국부적 기계 에너지 인가 등의 외부 에너지 인가 복합적 환경을 손쉽게 제공할 수 있다.This thermal repetition process can easily provide a complex environment in which external energy is applied, such as (1) application of heat energy according to temperature change, and (2) application of local mechanical energy by repetition of expansion and contraction of interatomic bonds.

도 13을 참고하면, 종래 비정질 합금은 치유 사이클 이후 엔탈피 변화(ΔH)가 커지는 현상을 나타내는 반면, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편은 주조 상태에서도 비정질 합금의 구조적 유연성이 증대됨을 알 수 있다. Referring to Figure 13, the conventional amorphous alloy shows an increase in enthalpy change (ΔH) after the healing cycle, while the composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and size of 2 mm It can be seen that the structural flexibility of the amorphous alloy is increased even in the cast state of the rod-shaped amorphous alloy specimen.

구체적으로, 상기 비정질 합금 시편의 주조 후 10 회 치유 사이클을 수행하면, 비정질 구조 완화 거동에 의해, 결정화 온도 이하의 낮은 온도대에서 완만한 발열 반응을 나타내는 에너지 영역의 엔탈피 변화(ΔH)가 유사한 값을 가지는 것을 알 수 있다. Specifically, when 10 healing cycles are performed after casting of the amorphous alloy specimen, the enthalpy change (ΔH) in the energy region showing a moderate exothermic reaction in the low temperature range below the crystallization temperature is similar due to the amorphous structure relaxation behavior. It can be seen that it has .

이는, Zr 함량이 많은 4원계 비정질 합금 매트릭스에 컴플렉스 과고용 합금을 첨가함으로써, 국부적 조성의 편차 및 구조의 복잡성 편차를 동시에 극대화한 결과로, 주조를 통해 만든 비정질 구조가 안정한 정상상태 (Steady-state)영역으로 진입한 것을 의미한다.This is the result of maximizing both local compositional variation and structural complexity variation by adding a complex hypersolidified alloy to a quaternary amorphous alloy matrix with a high Zr content, and the amorphous structure created through casting is in a stable steady-state. ) means entering the area.

이 외에도, 일 구현예의 신규한 비정질 합금은, 상기 열반복 조건에 준하는 수준의 기계적 에너지, 전기적 에너지, 열적 에너지, 자기적 에너지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 외부 에너지가 인가되더라도, 변형 영역이 회복되는 독특한 자가 치유 특성을 나타낼 수 있다.In addition, the novel amorphous alloy of one embodiment is applied even when external energy including one selected from the group consisting of mechanical energy, electrical energy, thermal energy, magnetic energy, and combinations thereof at a level equivalent to the thermal repetition conditions is applied. , it can exhibit unique self-healing properties where the deformed area recovers.

시험예 10: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 압축 변형 및 치유 거동Test Example 10: Compressive deformation and healing behavior of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편을 제조하였다. 이의 제조 방법은 시험예 5와 같다.A rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a size of 2 mm was prepared. Its manufacturing method is the same as Test Example 5.

상기 비정질 합금 시편에 대해, 50% 압축 변형 시험한 뒤, 10 회의 치유 사이클을 진행하고, 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, DSC 8500, Perkin Elmer)를 이용하여 분석한 뒤, 그 결과를 도 14에 나타내었다. 여기서, 50% 압축 변형 시험 조건은 시험예 6과 같고, 치유 사이클 조건은 시험예 8과 같다.For the amorphous alloy specimen, after a 50% compression strain test, 10 healing cycles were performed, and the results were analyzed using a differential scanning calorimeter (DSC, DSC 8500, Perkin Elmer). Shown in 14. Here, the 50% compression set test conditions are the same as Test Example 6, and the healing cycle conditions are the same as Test Example 8.

도 14에서, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편은, 주조 직후, 50 % 압축 변형 직후, 50 % 압축 변형 후 10 회의 치유 사이클을 거친 직후, 각각 5 회 이상 시차 주사 열량 분석하여 평균 변화를 나타내었다.In Figure 14, a rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a size of 2 mm is obtained immediately after casting, immediately after 50% compressive strain, and after 50% compressive strain. Immediately after 10 healing cycles, differential scanning calorimetry was performed over 5 times each to show the average changes.

Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편은, 50 % 압축 변형 직후 시차 주사 열량 분석 시 다수의 전단띠가 형성되어, 주조 직후 대비 약 50 % 이상 증가한 비정질 구조 완화 거동의 엔탈피 값 (ΔH)을 가진다.In a rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a size of 2 mm, multiple shear bands were formed during differential scanning calorimetry analysis immediately after 50% compression deformation, It has an enthalpy value (ΔH) of amorphous structure relaxation behavior that increases by about 50% compared to immediately after casting.

나아가, Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 2 ㎜ 크기의 봉상 비정질 합금 시편은, 50 % 압축 변형 후 10 회의 치유 사이클을 거친 직후, 독특하게 약 20 % 이상의 비정질 구조 완화 거동의 엔탈피 값 감소를 통해 구조적 회복(Rejuvenation) 뿐 아니라 영구 변형에 대한 치유도 효과적으로 발생함을 확인하였다.Furthermore, a rod-shaped amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a size of 2 mm, after 50% compressive deformation and after 10 healing cycles, uniquely exhibits approximately 20 It was confirmed that not only structural recovery (Rejuvenation) but also healing of permanent deformation occurred effectively by reducing the enthalpy value of the amorphous structural relaxation behavior by more than %.

이러한 영구 변형의 치유 거동은, Zr 함량이 많은 4원계 비정질 합금 매트릭스에 컴플렉스 과고용 합금을 첨가함으로써, 국부적 조성의 편차 및 구조의 복잡성 편차를 동시에 극대화한 결과에 기인한다. 구체적으로, 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 형성되고, 여기서 외부 에너지를 인가하면 원자간 결합 팽창-수축이 반복되면서 상기 컴플렉스 준결정 클러스터가 치유 코어 (Healing core) 단위체 역할을 할 수 있다.This healing behavior of permanent deformation is due to the simultaneous maximization of local compositional variation and structural complexity variation by adding a complex hypersolidified alloy to a quaternary amorphous alloy matrix with a high Zr content. Specifically, the complex quasicrystal cluster is formed inside a quaternary amorphous alloy matrix, and when external energy is applied, interatomic bond expansion and contraction are repeated, and the complex quasicrystal cluster can serve as a healing core unit. .

시험예 11: 4원계 비정질 합금을 매트릭스로 하여 CCA를 포함하는 비정질 합금의 fatigue 손상 치유 거동Test Example 11: Fatigue damage healing behavior of an amorphous alloy containing CCA using a quaternary amorphous alloy as a matrix

Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성 및 10 ㎛ 크기의 리본 비정질 합금 시편을 제조하였다. A ribbon amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 and a size of 10 ㎛ was prepared.

구체적으로, Ti25Nb25Ta25Mo25 조성으로 CCA 원료 혼합물을 제조하고, 상기 CCA 원료 혼합물을 3500 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, CCA 용탕을 제조하였다. 상기 CCA 용탕을 10 ℃/s의 냉각 속도로 10 분 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, CCA 시편으로 수득하였다. Specifically, a CCA raw material mixture was prepared with a composition of Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 , and the CCA raw material mixture was melted at 3500 ° C. for 10 minutes to prepare CCA molten metal. The CCA molten metal was cooled at a cooling rate of 10°C/s for 10 minutes or less, and then obtained as a CCA specimen.

이후, 상기 CCA 시편에 대해, Zr65Ni12Cu15-dAl8의 화학양론적 원자비를 고려하여 Zr, Ni, Cu, 및 Al을 첨가한 뒤, 상기 Zr65Ni12Cu15-dAl8 및 CCA의 원료 혼합물을 3000 ℃에서 10 분 동안 용융시켜, 상기 Zr65Ni12Cu15-dAl8(CCA)d의 용탕을 제조하였다.Thereafter, to the CCA specimen, Zr, Ni, Cu, and Al were added considering the stoichiometric atomic ratio of Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 , and then the Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al The raw material mixture of 8 and CCA was melted at 3000°C for 10 minutes to prepare the molten metal of Zr 65 Ni 12 Cu 15-d Al 8 (CCA) d .

이후, 용탕을 106 ℃/s의 냉각 속도로 1 초 이하의 시간 동안 냉각시킨 뒤, 10 ㎛의 리본 형태로 성형하여, 비정질 합금 시편으로 수득하였다.Thereafter, the molten metal was cooled for less than 1 second at a cooling rate of 10 6 ℃/s, and then molded into a 10 ㎛ ribbon shape to obtain an amorphous alloy specimen.

도 15는 Zr65Ni12Cu13Al8(Ti25Nb25Ta25Mo25)2의 조성에서, 10 ㎛ 두께의 리본 비정질 합금 시편에 대하여 치유 사이클 회복 처리를 진행하지 않은 시편(as-spun)과 최대 피로 변형의 80% 변형 후 10회 치유 사이클 회복 처리를 진행한 시편에 대해 피로 시험을 수행한 결과를 나타낸다. 도면은 피로 파괴 사이클 수에 따라, 소재의 저항이 변화하는 것을 나타낸 것이다. 이때, 결함이 커져 피로 크랙이 발생하여 점진적으로 전파하게 되면 재료의 저항이 급격하게 증가하게 된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, as-spun 시편의 경우, 약 20,000 회 정도의 피로 응력을 받은 후 파단에 이르렀음을 확인할 수 있다. 특히 약 18,000 회 지점 (= 파단 Cycle의 90 % 지점)이상의 경우 내부 결함의 급격한 증가를 통해 저항이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 해당 합금을 파단 사이클 수의 80 % 인 16,000 회 까지만 피로 응력을 가한 후(빨간색 점선), 10회의 치유 사이클을 수행하였다. 이와 같이 개발된 비정질 합금에 대해 반복적으로 회복처리를 수행하는 경우, 원래 소재 수명인 20,000회를 넘어서 100,000회 이상 반복 가능한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에 의한 치유 사이클을 반복적으로 수행함에 따라, 소재에 발생한 피로 변형 영역을 효과적으로 제거하여 장수명화 할 수 있음을 확인하였다.Figure 15 shows a 10 ㎛ thick ribbon amorphous alloy specimen with a composition of Zr 65 Ni 12 Cu 13 Al 8 (Ti 25 Nb 25 Ta 25 Mo 25 ) 2 without undergoing healing cycle recovery treatment (as-spun). It shows the results of a fatigue test on a specimen that underwent 10 healing cycle recovery treatments after deformation of 80% of the maximum fatigue strain. The figure shows that the resistance of a material changes depending on the number of fatigue failure cycles. At this time, as the defect grows larger and a fatigue crack occurs and gradually propagates, the resistance of the material rapidly increases. As can be seen in the figure, it can be seen that the as-spun specimen fractured after receiving fatigue stress about 20,000 times. In particular, it can be seen that the resistance increases significantly through a rapid increase in internal defects above about 18,000 points (= 90% of the rupture cycle). The alloy was subjected to fatigue stress only up to 16,000 cycles, which is 80% of the number of fracture cycles (red dotted line), and then 10 healing cycles were performed. When the recovery treatment was repeatedly performed on the amorphous alloy developed in this way, it was confirmed that it could be repeated more than 100,000 times, exceeding the original material life of 20,000 times. Therefore, it was confirmed that by repeatedly performing the healing cycle according to the present invention, the fatigue deformation area generated in the material can be effectively removed and the lifespan can be extended.

이상 바람직한 실시예들에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept defined in the following claims are also within the scope of the present invention. It belongs.

Claims (22)

Zr, Ni, Cu, 및 Al을 포함하는 4원계 비정질 합금 매트릭스; 및
상기 4원계 비정질 합금 매트릭스 내부에 분산되고, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2개 이상의 원소를 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex concentrated alloy, CCA)을 포함하고,
상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부로 포함되는,
비정질 합금.
A quaternary amorphous alloy matrix containing Zr, Ni, Cu, and Al; and
It is dispersed within the quaternary amorphous alloy matrix and includes a complex concentrated alloy (CCA) containing two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo. do,
Of the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is contained at 2 to 29 atomic%, Cu is contained at 2 to 29 atomic%, and Al is contained at 6 to 18 atomic%, and Zr is included in the balance,
Amorphous alloy.
제1항에 있어서,
상기 컴플렉스 과고용 합금은 단일상의 체심 입방 구조(Body-centered cubic, BCC)인 비정질 합금.
According to paragraph 1,
The complex over-solidifying alloy is an amorphous alloy with a single-phase body-centered cubic (BCC) structure.
제1항에 있어서,
상기 비정질 매트릭스의 내부에 분산된 컴플렉스 준결정 클러스터(Complex quasicrystal cluster)를 더 포함하는 비정질 합금.
According to paragraph 1,
An amorphous alloy further comprising complex quasicrystal clusters dispersed within the amorphous matrix.
제3항에 있어서,
상기 컴플렉스 준결정 클러스터는 복수 개의 준결정 핵(Quasicrystal nuclei, QC) 및 상기 준결정 핵이 존재하지 않는 영역인 자유 부피(Free volume) 영역을 포함하고;
상기 준결정 핵은 1개 당, 복수 개의 기초 클러스터(Principle cluster) 및 상기 복수 개의 기초 클러스터를 접착시키는 접착 원소(Glue atom)를 포함하고,
상기 기초 클러스터는 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스를 구성하는 원소 중 Zr 및 Ni를 포함하는 비정질 합금.
According to paragraph 3,
The complex quasicrystal cluster includes a plurality of quasicrystal nuclei (QC) and a free volume region where the quasicrystal nuclei do not exist;
Each quasicrystal nucleus includes a plurality of principle clusters and a glue atom that bonds the plurality of principle clusters,
The basic cluster is an amorphous alloy containing Zr and Ni among the elements constituting the quaternary amorphous alloy matrix.
제4항에 있어서,
상기 기초 클러스터는 1개 당, 1:1 내지 3:1의 원자비로 Zr 및 Ni를 포함하는 비정질 합금.
According to paragraph 4,
The basic cluster is an amorphous alloy containing Zr and Ni at an atomic ratio of 1:1 to 3:1 per unit.
제4항에 있어서,
상기 기초 클러스터는 이십면체 구조이고;
상기 기초 클러스터는 1개 당, 9개의 Zr과 3개의 Ni가 이십면체 구조의 기본 골격을 형성하고, 상기 이십면체 구조의 기본 골격 중심(Center)에 1개의 Ni가 위치하는 비정질 합금.
According to paragraph 4,
The elementary cluster is an icosahedral structure;
The basic cluster is an amorphous alloy in which 9 Zr and 3 Ni form the basic skeleton of the icosahedral structure, and 1 Ni is located at the center of the basic skeleton of the icosahedral structure.
제4항에 있어서,
상기 접착 원소(Glue atom)는 상기 컴플렉스 과고용 합금을 구성하는 원소 중 적어도 1개를 포함하는 비정질 합금.
According to clause 4,
The glue atom is an amorphous alloy containing at least one of the elements constituting the complex oversolubilized alloy.
제1항에 있어서,
상기 비정질 합금의 전체 조성은 화학식 1로 표시되는 비정질 합금:
[화학식 1]
ZraNibCuc-dAlf(X)d
상기 화학식 1에서,
상기 X는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 그룹에서 선택된 2개 이상의 원소를 포함하고,
상기 b는 2 내지 29이고,
상기 (c-d)는 2 내지 29이고,
상기 d는 1 내지 10이고,
상기 f는 6 내지 18이며,
상기 a는 100-(b+c+f)이다.
According to paragraph 1,
The overall composition of the amorphous alloy is an amorphous alloy represented by Chemical Formula 1:
[Formula 1]
Zr a Ni b Cu cd Al f (X) d
In Formula 1,
The X includes two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo,
where b is 2 to 29,
(cd) is 2 to 29,
where d is 1 to 10,
where f is 6 to 18,
The a is 100-(b+c+f).
제8항에 있어서,
상기 화학식 1의 X는 하기 수학식 1을 만족하는 비정질 합금:
[수학식 1]
10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}
상기 수학식 1에서,
x는 상기 화학식 1 내 Ti의 원자 분율이고;
y는 상기 화학식 1 내 Zr의 원자 분율이고;
z는 상기 화학식 1 내 Hf의 원자 분율이고;
m은 상기 화학식 1 내 V의 원자 분율이고;
n은 상기 화학식 1 내 Nb의 원자 분율이고;
o는 상기 화학식 1 내 Ta의 원자 분율이고;
p는 상기 화학식 1 내 Mo의 원자 분율이다.
According to clause 8,
X in Formula 1 is an amorphous alloy that satisfies the following equation:
[Equation 1]
10.0 ≤ {(1/3)*(x+n+o+p) + (1/6.9)*y + (1/7)*(z+m)}
In Equation 1 above,
x is the atomic fraction of Ti in Formula 1;
y is the atomic fraction of Zr in Formula 1;
z is the atomic fraction of Hf in Formula 1;
m is the atomic fraction of V in Formula 1;
n is the atomic fraction of Nb in Formula 1;
o is the atomic fraction of Ta in Formula 1;
p is the atomic fraction of Mo in Formula 1 above.
제9항에서,
상기 X는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 그룹에서 선택된 4개 이상의 원소를 포함하는 비정질 합금.
In paragraph 9:
Wherein X is an amorphous alloy containing four or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo.
제1항에서,
상기 비정질 합금의 과냉각 액체 영역은 20 K 이상인 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy has a supercooled liquid region of 20 K or more.
제1항에서,
상기 비정질 합금은 1 mm 두께의 판상 시편에 대한 3점 굽힘 시험 시 연신율이 5% 이상인 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy is an amorphous alloy with an elongation of 5% or more during a three-point bending test on a 1 mm thick plate-shaped specimen.
제1항에서,
상기 비정질 합금은 종횡비(aspect ratio)가 1 이상 3.5 이하인 시편에 대해, 종횡비가 1을 만족할 때까지 압축 시험하였을 때, 파단율이 0%인 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy is an amorphous alloy with a fracture rate of 0% when a compression test is performed on a specimen with an aspect ratio of 1 to 3.5 until the aspect ratio satisfies 1.
제1항에서,
상기 비정질 합금은 0.01 내지 2.0 mm 두께의 시편에 대한 파괴 시험 시 100 MPa·m1/2이상의 파괴 인성을 가지는 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy has a fracture toughness of 100 MPa·m 1/2 or more when subjected to a fracture test on a specimen with a thickness of 0.01 to 2.0 mm.
제1항에서,
상기 비정질 합금은, 0.01 내지 2.0 mm 크기의 시편에 대해 탄성 범위 내에서 피로 시험 및 10회의 열반복 공정을 연속적으로 수행한 뒤, 피로 수명이 2배 이상 증가하는 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy is an amorphous alloy whose fatigue life increases by more than two times after continuously performing a fatigue test and 10 heat repetition processes within the elastic range on a specimen with a size of 0.01 to 2.0 mm.
제1항에서,
상기 비정질 합금은, -50 ℃ 이하인 환경과 100 ℃ 이상인 환경을 각각 20 초 이상의 시간 동안 교대로 수행하는 것을 1회의 열변형 사이클로 할 때, 2 mm 크기의 봉상 시편에 10회의 열변형 사이클 후 엔탈피 값 감소율이 20 % 이상인 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy has an enthalpy value after 10 thermal deformation cycles on a 2 mm rod-shaped specimen, when one heat deformation cycle is performed alternately in an environment below -50 ℃ and an environment above 100 ℃ for 20 seconds or more. Amorphous alloy with a reduction rate of more than 20%.
제1항에서,
상기 비정질 합금은 상기 제1 합금 원소들 및 상기 제2 합금 원소들을 포함하는 용탕을 냉각시켜 제조되는 것이고,
상기 용탕의 냉각 시 임계 냉각 속도가 100 K/s 이상 106 K/s이고,
상기 용탕의 두께가 10 ㎛ 이상 20 mm 이하인 비정질 합금.
In paragraph 1:
The amorphous alloy is manufactured by cooling molten metal containing the first alloy elements and the second alloy elements,
When cooling the molten metal, the critical cooling rate is 10 0 K/s or more and 10 6 K/s,
An amorphous alloy wherein the molten metal has a thickness of 10 ㎛ or more and 20 mm or less.
Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, 및 Mo로 구성된 군에서 선택된 2 개 이상을 포함하는 컴플렉스 과고용 합금(Complex Concentrated Alloy, CCA)을 제조하는 제1 단계;
Zr, Ni, Cu, 및 Al을 상기 컴플렉스 과고용 합금과 혼합하여 혼합물을 제조하는 제2 단계;
상기 혼합물을 용융시켜 용탕을 제조하는 제3 단계; 및
상기 용탕을 냉각시켜 비정질 합금을 수득하는 제4 단계
를 포함하고,
상기 Zr, Ni, Cu, 및 Al의 총량 100 원자% 중에서, 상기 4원계 비정질 합금 매트릭스의 총량 100 원자% 중에서, 상기 Ni는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Cu는 2 내지 29 원자%로 포함되고, 상기 Al는 6 내지 18 원자%로 포함되고, 상기 Zr는 잔부인,
비정질 합금의 제조 방법.
A first step of manufacturing a complex concentrated alloy (CCA) containing two or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Mo;
A second step of preparing a mixture by mixing Zr, Ni, Cu, and Al with the complex oversolubilized alloy;
A third step of melting the mixture to produce molten metal; and
The fourth step of cooling the molten metal to obtain an amorphous alloy
Including,
Among the total amount of Zr, Ni, Cu, and Al of 100 atomic%, in the total amount of 100 atomic% of the quaternary amorphous alloy matrix, Ni is included in 2 to 29 atomic%, and Cu is included in 2 to 29 atomic% Al is contained at 6 to 18 atomic%, and Zr is the balance,
Method for producing amorphous alloy.
제18항에서,
상기 제4 단계에서 임계 냉각 속도가 100 K/s 이상 106 K/s 이하인 비정질 합금의 제조 방법.
In paragraph 18:
A method of producing an amorphous alloy wherein the critical cooling rate in the fourth step is 10 0 K/s or more and 10 6 K/s or less.
제19항에서,
상기 제4 단계에서 용탕의 두께가 10 ㎛ 이상 20 mm 이하인 비정질 합금의 제조 방법.
In paragraph 19:
A method of producing an amorphous alloy in which the thickness of the molten metal in the fourth step is 10 ㎛ or more and 20 mm or less.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 비정질 합금을 포함하는 제품.
A product containing the amorphous alloy of any one of claims 1 to 20.
제21항에 있어서,
상기 제품은 스포츠 용품, 의료 기기, 시계의 기어, 전자기기의 내장재, 전자기기의 외장재, 또는 스마트 로봇의 구동부인 제품.
According to clause 21,
The products include sporting goods, medical devices, watch gears, interior materials for electronic devices, exterior materials for electronic devices, or driving parts of smart robots.
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