TR201904074A2 - Yüksek oranda refrakter metal ve bor i̇çeren ni̇kel esasli i̇ri̇ haci̇mli̇ metali̇k cam alaşimlari - Google Patents
Yüksek oranda refrakter metal ve bor i̇çeren ni̇kel esasli i̇ri̇ haci̇mli̇ metali̇k cam alaşimlari Download PDFInfo
- Publication number
- TR201904074A2 TR201904074A2 TR2019/04074A TR201904074A TR201904074A2 TR 201904074 A2 TR201904074 A2 TR 201904074A2 TR 2019/04074 A TR2019/04074 A TR 2019/04074A TR 201904074 A TR201904074 A TR 201904074A TR 201904074 A2 TR201904074 A2 TR 201904074A2
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- nickel
- metallic glass
- alloys
- boron
- amount
- Prior art date
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 title claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 104
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 16
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 23
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 abstract description 13
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 4
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/04—Amorphous alloys with nickel or cobalt as the major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/11—Making amorphous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/048—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by pulverising a quenched ribbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C2200/00—Crystalline structure
- C22C2200/02—Amorphous
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Buluş, kristallenme sıcaklıklarının üzerindeki sıcaklıklarda ısıl işleme tabi tutulması sonucunda yapısında hem yüksek kırılma tokluğuna sahip bir fazın (nikel katı çözeltisi) hem de yüksek sertliğe sahip borürlerin oluşturulabildiği, yüksek camlaşma kabiliyetine sahip ilk nikel esaslı iri hacimli metalik cam alaşımları ile ilgilidir.
Description
TEKNIK ALAN Bulus, kristallenme sicakliklarinin üzerindeki sicakliklarda isil isleme tabi tutulmasi sonucunda yapisinda hem yüksek kirilma tokluguna sahip bir fazin (nikel kati çözeltisi) hem de yüksek sertlige sahip borürlerin olusturulabildigi, yüksek camlasma kabiliyetine sahip, yüksek oranda refrakter metal ve bor içeren nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari ile ilgilidir. ÖNCEKI TEKNIK Metalik camlar sahip olduklari özgün fiziksel ve kimyasal özelliklerden dolayi son 40 yildir üzerinde yogun çalismalar yapilan yeni nesil bir malzeme grubudur. Bu üstün özelliklerinin yani sira, metalik camlarin kompozit malzeme üretimi için öncül olarak kullanilabilecegi de gösterilmistir. Metal matrisli kompozitler geleneksel olarak, borür, nitrür ve karbür gibi yüksek sertlige sahip faz veya fazlarin yüksek tokluga sahip bir metal matris (kobalt, nikel, demir, bakir gibi) ile birlikte sinterlenmesi ile elde edilir. Bu yönteme alternatif olarak metalik camlarin isil islem ile kristalize edilmesi ile de metal matrisli kompozitler elde etmek mümkündür. Geleneksel yöntemler yerine metalik camlarin isil islemi ile kompozit malzeme elde edilmesinin birçok avantaji vardir. Elde edilen kompozit malzemenin hem yüksek sertlige hem de yüksek tokluga sahip olabilmesi için isil islem esnasinda yapida olusan (çökelen) fazlardan en az birinin yüksek sertlige ve en az birinin de yüksek tokluga sahip olmasi gerekmektedir. Yüksek sertlige sahip fazin çökelmesi içinde alasimin bilesiminde yeterince yüksek oranda bor ve/veya karbon bulunmasi gerekmektedir. Bu sayede isil islem esnasinda çökelen borür ve/veya karbür fazlari kompozit malzemenin yüksek sertlige sahip olmasini saglamaktadir. Yüksek oranda bor ve/veya karbon içeren iri hacimli metalik cam alasimlari (bu iri hacimli metalik cam alasimlari genelde Fe (demir), Co (kobalt) veya Fe-Co esaslidir) literatürde mevcuttur ve bu metalik camlarin isil islemi ile yüksek sertlige sahip kompozit malzemelerin elde edilebilecegi gösterilmistir. Ancak rapor edilen bu çalismalarin hiçbirinde yapida yüksek kirilma toklugunun elde edilmesini saglayacak bir fazin (veya fazlarin) varligi rapor edilmemistir. Bu yüzden isil islem vasitasiyla gerçeklestirilen üretim sürecinde öncül olarak metalik camlarin kullanildigi metal matrisli kompozit malzemelerin kirilma toklugu oldukça düsük olmaktadir. Ayrica, bazi metalik cam alasimlarinin isil islemi sonucunda yüksek sertlige sahip olan metalik cam alasimlarinin yapisinda yüksek tokluga sahip fazlarin çökeltilmesi veya yüksek tokluga sahip fazlar ile takviye edilmesi yöntemi izlenmektedir. Metalik camlarin sertligi 900-1200 HV civarinda oldugu için üretilen kompozit malzemenin kirilma toklugu artirilmis olsa bile elde edilen sertlik degeri düsük olmaktadir. Bunun sonucunda da elde edilen kompozitin bagil olarak düsük sertliginden dolayi, yüksek sertligin ihtiyaç duyuldugu uygulamalarda kullanimi mümkün olmamaktadir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Bulus, hem yüksek oranda nikel hem de %10*dan (atomik) yüksek oranda bor içeren nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari ile ilgilidir. Gelistirilen bu nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin kristallenme sicakliklarinin üzerindeki sicakliklarda isil isleme tabi tutulmasi ile hem yüksek kirilma toklugunu saglayan yüzey merkezli kübik (YMK) yapiya sahip içinde bir miktar kobalt ve tungsten barindiran nikel kati çözeltisi hem de yüksek sertligi saglayan borürler çökelmektedir. Bunun sonucunda elde edilen kompozit malzemeler hem yüksek sertlige hem de yüksek kirilma tokluguna sahip olmaktadir. Sekiller Listesi Sekil 1. Gelistirilen Nikel Esasli Iri Hacimli Metalik Cam Alasimlarindan Bazilarinin Kritik Döküm Kalinligina (Dkritik) Sahip Numunelerinin X-Isinlari Kirinim (XRD) Desenleri Sekil 2. XRD Analizi Sonuçlari Verilen Alasimlarin DSC Analizi (lsitma) Sonuçlari Sekil 3. XRD Analizi Sonuçlari Verilen Alasimlarin DSC Analizi (Sogutma) Sonuçlari Üzerindeki Sicakliklarda Isil Isleme Tabi Tutulmus Numunelerinin XRD Desenleri. BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Metalik camlarin isil islemi ile elde edilen kompozit malzemelerin yüksek tokluga sahip olabilmesi için yüzey merkezli kübik (YMK) yapida faz veya fazlarin çökelmesi gerekmektedir. Bu da ancak bakir veya nikel esasli metalik camlarin isil islemi ile söz konusu olabilmektedir. Su ana kadartarafimizca ulasilabilen literatürde yüksek oranda (%10 atomik) bor ve/veya karbon içeren bakir veya nikel esasli iri hacimli (tamamen amorf yapida elde edilebildigi kesit kalinligi 0.5 mm (milimetre),den büyük olan metalik camlar) rapor edilmemistir. Yüksek oranda bor ve/veya karbon içeren bazi nikel esasli metalik cam alasimlarinin kritik kesit kalinliklari 0.1 mm veya daha düsüktür. Düsük kesit kalinliklarindan dolayi bu amorf alasimlarin ve bu amorf alasimlarin isil islemi ile elde edilen kompozit malzemelerin kullanim alanlari çok kisitli olmaktadir. Örnegin bu kompozit malzemelerin yüksek kesit kalinligi (O.5 mm ve daha üstü) gerektiren yapisal uygulamalarda (0.5 mm ve daha büyük kesite sahip makine parçalari ve ekipmanlarda) kullanilmasi mümkün degildir. Bunun yerine düsük kesit kalinligina (<0.1 mm) sahip uygulamalarda (örnegin ince kaplamalar, ince filmler, ince fiberler gibi) kullanilabilirler. Gelistirilen nikel esasli iri hacimli, kritik döküm kaligi en az 0.5 mm olan metalik cam alasimlarinin tanimlanmasinda kullanilan nominal kompozisyon tarifi asagidaki gibi verilir: NIaCOchBdM1eM2fM3gM4h M1: Fe (demir), Cu (bakir), Cr (krom), Mn (manganez) ve Al (alüminyum) elementlerinden en az bir tanesini M2: Ti (titanyum), Zr (zirkonyum), Er (erbiyum), Sm (samaryum), Nd (neodimyum), Y (itriyum), La (Iantan) ve Hf (hafniyum) elementlerinden en az bir tanesini M3: Ta (tantal), Nb (niobyum), M0 (molibden) ve V (vanadyum) elementlerinden en az bir tanesini M4: C (karbon), Si (silisyum). P (fosfor) ve Be (berilyum) elementlerinden en az bir tanesini belirtmektedir. Bilesen miktarlari (a, b, c, d, e, f, g, h) % atomik esasa göre belirtilmistir. a+b+e+f: 33-75 arasinda degismektedir c+g: 8-40 arasinda degismektedir d+h: 12.1-30 arasinda degismektedir. Gelistirilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarindan bazilarinin kompozisyonlari, kritik döküm kalinliklari (amorf yapida elde edilebildikleri en büyük kesit kalinligi), termal özellikleri (cam geçis, kristallenme ve Iikidus sicakliklari) ve mikro sertlik degerleri Tablo 1'de örnek olarak verilmistir. Gelistirilen alasimlar ark ergitme ve döküm yöntemi ile elde edilmistir. Alasimlarin kritik döküm kalinliklari farkli kesit kalinligina sahip döküm kaliplari kullanilarak tespit edilmistir. Üretilen farkli kesit kalinligina sahip numuneler x-isinlari kirinimi (XRD) analizi ile analiz edilmistir. XRD analiz sonuçlarina göre bir alasimin tamamen amorf yapida elde edilebildigi en büyük kesit kalinligi o alasimin kritik döküm kalinligi olarak belirlenmistir. XRD analizi ile çok küçük hacim oranlarindaki kristal fazlari belirlemek mümkün olmadigi için tamamen amorf yapida oldugu belirtilen alasimlarin bazilarinin yapisinda hacimce %5 oranina kadar kristallerin olmasi mümkündür. Tablo 1'de verilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin cam geçis sicakligi (Tg) ve kristallenme sicakligi (Tx) degerleri diferansiyel termal kalorimetre cihazi (DSC) ile 20 °C/dk isitma hizi kullanilarak belirlenmistir. Tablo 1'de verilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin Iikidus sicakligi (Ti) degerleri numunelerin DSC cihazi ile 1570 °C'de tamamen ergitilmesinden sonra, 20 °C/dk sogutma hizi ile sogutulmasi ile belirlenmistir. Tablo 1'de verilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin sertlik degerleri Vickers mikro sertlik cihazinda 300 gr (2.94 N) yük 15 saniye boyunca uygulanarak belirlenmistir. Tablo 1'de verilen mikro sertlik ölçüm sonuçlari her bir alasim için farkli bölgelerden yapilan 10 ölçümün aritmetik ortalamasidir. Tablo 1. Gelistirilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin bazilarinin kritik döküm kalinliklari (Dkritik) , cam geçis (Tg). kristallenme (Tx), Iikidus (Ti) sicakliklari ve mikrosertlik (HV) degerleri. Kompozisyon Dkritik Tg Tx TL Sertlik Tablo 1'de verilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarindan bazilarinin kritik döküm kalinligina (Dkritik) sahip numunelerinin XRD analizi sonuçlari Sekil 1ide verilmistir. Sekil 1'de XRD analizi sonuçlari verilen alasimlarin DSC analizi sonuçlari da Sekil 2 ve 3tte verilmistir. Sekil 2'de 20 °C/dk isitma hizi ile elde edilen DSC analizi sonuçlarinda her bir alasimin cam geçis (Tg) ve kristallenme (Tx) sicakliklari gösterilmistir. Sekil 3'te tamamen ergime saglandiktan sonra 20 °Cldk sogutma hizi ile elde edilen DSC analizi sonuçlarinda her bir alasimin Iikidus (Ti) sicakliklari sicakliginin üzerindeki sicakliklarda isil isleme tabi tutulmus numunelerinin XRD desenleri gösterilmistir. Tablo 1'de gösterilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari koruma kapsam olusturma amaci gütmeden, örnek olarak verilmistir. Tablodaki degerler toplandiginda %100 bir alasimin içeriginin nasil olusturulabilecegine dair örnekler ortaya çikmaktadir. Bulusu olusturan nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin temel bilesenleri nikel (Ni), kobalt (Co), tungsten (W) ve bor (B) elementleridir. Bu dört elementin ayni anda bütün alasimlarda yukarida belirtilen oranlarda (%a, b, c ve d) bulunmasi gerekmektedir. Bu dört ana elemente (Ni, Co, W ve B) ek olarak M1, M2, M3 ve M4 olarak isimlendirilen elementlerin belirtilen oranlarda (sirasiyla % e, f, g ve h) alasimin kompozisyonuna katilmasi ile gelistirilen alasimlarin formülasyona dâhil edilmesi zorunlu degildir. Alasimlar vakum ark ocaginda ark ergitme ile üretilmislerdir. Alasimlarin çesitli kesit kalinligina sahip numuneleri elektrolitik bakir kaliplar kullanilarak vakum ark ocaginda emme döküm yöntemi ile üretilmislerdir. Bununla birlikte, vakum ark veya indüksiyon ocagi kullanilarak farkli üretim yöntemleri (enjeksiyon döküm, egme döküm, düsürme döküm vs.) tercih edildiginde de kalin kesitli ürünler üretilebilir. Ayrica gelistirilen nikel esasli metalik cam alasimlari toz formunda da (atomizasyon yöntemleri ile veya önce eriyik döndürme yöntemi ile ince serit halinde üretip daha sonra da ince seritlerin ögütülmesi yöntemi ile) üretilebilirler. Üretilen bu metalik cam alasim tozlari daha sonra çesitli sinterleme yöntemleri (soguk izostatik presleme (CIP), sicak presleme, sicak izostatik presleme (HlP), spark plazma sinterleme (SPS)) ile sinterlenerek veya günümüzde gelismekte olan 3D yazici sistemleri kullanilarak metalik cam formunda iri hacimli parçalar elde etmek veya bu tozlar çesitli termal kaplama yöntemleri vasitasiyla zayif malzemeler üzerinde dayanikli kaplamalar üretmek mümkündür. Kritik döküm kalinligi (tamamen amorf yapida elde edilebildigi en büyük kalinlik) degeri 0.5 mm'den düsük olan alasimlar toz formunda da (atomizasyon yöntemleri ile veya önce eriyik döndürme yöntemi ile ince serit halinde üretip daha sonra da ince seritlerin ögütülmesi yöntemi ile) üretilebilirler. Üretilen bu tozlar alasimin kompozisyonuna bagli olarak tamamen amorf yapida olabilecegi gibi bazi alasimlar için yapida amorf fazin yanisira bir miktar nikel kati çözeltisi de bulunabilir. Üretilen bu tamamen amorf yapiya sahip metalik cam tozlari ve/veya bir miktar nikel kati çözeltisi de içeren metalik cam tozlari çesitli sinterleme yöntemleri (ClP, sicak presleme, HIP, SPS) ile sinterlenerek tamamen metalik cam veya büyük oranda metalik cam (yapisinda bir miktar nikel kati çözeltisi içeren) formunda, istenilen geometri ve boyuta sahip iri hacimli parçalar elde etmek mümkündür. Ayrica bu tamamen amorf yapiya sahip metalik cam tozlari ve/veya bir miktar nikel kati çözeltisi içeren metalik cam tozlarinin toz kaplama yöntemleri ile kullanilmasiyla zayif malzemeler için dayanikli kaplamalar üretmek mümkün olabilir. Bulusumuz olan nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari daha önce gelistirilmis herhangi bir nikel esasli iri hacimli metalik cam alasiminin modifikasyonu sonucu gelistirilmemistir. Bulusu olusturan nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin temel bilesenleri nikel (Ni), kobalt (Co), tungsten (W) ve bor (B) elementleridir. Bu dört elementin ayni anda bütün alasimlarda yukarida belirtilen oranlarda (%a, b, c ve d) bulunmasi ile bulusa konu olan nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari gelistirilmistir. Bu dört ana elemente (Ni, Co, W ve B) ek olarak M1, M2, M3 ve M4 olarak isimlendirilen elementlerin belirtilen oranlarda (sirasiyla % e, f, g ve h) alasimin kompozisyonuna katilmasi ile gelistirilen alasimlarin termal özellikleri (Tg, Tx ve Ti) ve kritik döküm kalinliklari (Dkritik) daha da üst seviyelere çikarilmistir. Gelistirilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin diger nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarindan ayiran en büyükfark içerdigi yüksek bor oranidir (=%12.1 atomik). Çünkü elde edilen kompozit malzemenin hem yüksek sertlige hem de yüksek tokluga sahip olabilmesi için isil islem esnasinda yapida olusan (çökelen) fazlardan en az birinin yüksek sertlige ve en az birinin de yüksek tokluga sahip olmasi gerekmektedir. Bu sebeple, yüksek sertlige sahip borürlerin yüksek hacim oraninda çökelmesi için de alasimin bilesiminde bu oran (%121 atomik) veya daha yüksek oranda bor elementinin bulunmasi gerekmektedir. Bulusu olusturan alasim elementlerinde nikel (Ni), kobalt (Co), tungsten (W) ve bor (B) bütün alasimlarda mutlaka bulunmaktadir. Çünkü gelistirilen nikel esasli iri hacimli metalik camlarin isil islemi ile elde edilecek kompozit malzemelerin yapisinda yüksek tokluga sahip nikel kati çözeltisinin çökelmesi için bütün alasimlarin bilesiminde nikel elementinin bulunmasi gerekmektedir. Isil islem sonucunda çökelerek kompozitin yüksek sertlige sahip olmasini saglayacak olan borürlerin (özellikle de CoWB fazinin) olusabilmesi için de alasimlarin bilesiminde bu fazi olusturan elementler (Co, W ve B) mutlaka bulunmalidir. Bu elementlerin alasimlardaki oranlari belirtilen araliklarda (%a, b, c ve d) bulunmaktadir. M1, M2, M3 ve M4 olarak gruplandirilan elementler camlasma kabiliyetinin artirilmasi amaciyla kullanilmistir. alasiminin kritik döküm kalinligi 1.5 mm`dir. Benzer sekilde %6 niobiyum(Nb) (M3) olarak, birden fazla katki elementinin kullanildigi tantal (Ta) (M2) ve zirkonyum (Zr) Bulusumuz kapsaminda gelistirilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari hem yüksek oranda nikel hem de %12'den (atomik) yüksek oranda bor içermektedir. Gelistirilen bu nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlarinin Tablo 1'de verilen kristallenme sicakliklarinin üzerindeki sicakliklarda isil isleme tabi tutulmasi ile hem yüksek kirilma toklugunu saglayan yüzey merkezli kübik (YMK) yapiya sahip içinde bir miktar kobalt ve tungsten barindiran nikel kati çözeltisi hem de yüksek sertligi saglayan borürler çökelmektedir. Alasimlarin kristallenme sicakliklari degiskenlik gösterdigi için kullanilmasi gereken isil islem sicakligi her alasim için farklidir. Örnegin, yüksek kirilma toklugunu saglayan yüzey merkezli kübik (YMK) yapiya sahip içinde bir miktar kobalt ve tungsten barindiran nikel kati çözeltisi ve yüksek sertligi saglayan borürlerin alasiminin tamamen amorf yapiya sahip iki farkli numunesinin 677 °C ve 877 °C sicakliklarinda 5 dk. süreyle isil isleme tabi tutulmasi sonucu numunelerin yapisinda çökelen fazlar Sekil 4'te gösterilmistir. XRD sonuçlarinda görüldügü gibi amorf yapiya sonucu yapi içerisinde sadece YMK yapiya sahip nikel kati çözeltisi (Ni) çökelmektedir. Daha yüksek sicaklikta ( 5 dk. süreyle yapilan isil islem sonucunda ise nikel kati çözeltisinin yani sira CoWB borür fazi ve çok düsük miktarda NisW fazi çökelmektedir. Bunun sonucunda elde edilecek kompozit malzemeler hem yüksek sertlige hem de yüksek kirilma tokluguna sahip olacaktir. Bulusumuz kapsaminda gelistirilen nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlari, kristallenme sicakliklarinin üzerindeki sicakliklarda isil isleme tabi tutulmasi sonucunda yapisinda hem yüksek kirilma tokluguna sahip birfazin (nikel kati çözeltisi) hem de yüksek sertlige sahip borürlerin (basta CoWB fazi olmak üzere) olusturulabildigi nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimlaridir. Ortorombik yapiya sahip olan CoWB fazinin uzay grubu Pnma ve kafes parametreleri de a=5.784 Ä (Angstrom), b= 3.262 Â ve 0:6.757 Äidür. Ayrica CoWB fazinin Vickers sertlik degeri TR
Claims (1)
1.ISTEMLER . Yüksek oranda refrakter metal ve bor içeren nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimi olup, özelligi; kritik döküm kalinligi en az 0.5 mm olmasi ve NIaCOchBdM1eM2fM39M4-hformülüne sahip olmasi ile karakterizedir. . Istem 1'de bahsedilen M1 olup, özelligi; Fe, Cu, Cr, Mn ve Al elementlerinden en az biri olmasi ile karakterizedir. . Istem 1'de bahsedilen M2 olup, özelligi; Ti, Zr, Er, Sm, Nd, Y, La ve Hf elementlerinden en az biri olmasi ile karakterizedir. . istem 1'de bahsedilen M3 olup, özelligi; Ta, Nb, M0 ve V elementlerinden en az biri olmasi ile karakterizedir. . istem 1tde bahsedilen M4 olup, özelligi; C, Si, P ve Be elementlerinden en az biri olmasi ile karakterizedir. . Istem 1'de bahsedilen Yüksek oranda refrakter metal ve bor içeren nikel esasli iri hacimli metalik cam alasimi olup, özelligi; % atomik esasa göre; - a bilesen miktarinin 25 ila 60, - b bilesen miktarinin 8 ila 35, - c bilesen miktarinin 8 ila 30, - d bilesen miktarinin 12.1 ila 30, - e bilesen miktarinin 0 ila 15, - fbilesen miktarinin 0 ila 10, - g bilesen miktarinin 0 ila15, - h bilesen miktarinin 0 ila 15 degerleri arasinda olmasi ile karakterizedir. . Istem ölda bahsedilen bilesen miktarlari olup, özelligi; a+b+e+f bilesen miktari toplaminin % atomik esasa göre 33 ila 75, 0+9 bilesen miktari toplaminin % atomik esasa göre 8 ila 40 d+h bilesen miktari toplaminin % atomik esasa göre 12.1 ila 30 arasinda olmasi ile karakterizedir. TR
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2019/04074A TR201904074A2 (tr) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Yüksek oranda refrakter metal ve bor i̇çeren ni̇kel esasli i̇ri̇ haci̇mli̇ metali̇k cam alaşimlari |
| PCT/TR2019/050997 WO2020190229A1 (en) | 2019-03-19 | 2019-11-26 | Nickel-based bulk metallic glass alloys containing high amount of refractory metal and boron |
| EP19919966.2A EP3942085A1 (en) | 2019-03-19 | 2019-11-26 | Nickel-based bulk metallic glass alloys containing high amount of refractory metal and boron |
| US17/435,058 US12098451B2 (en) | 2019-03-19 | 2019-11-26 | Nickel-based bulk metallic glass alloys containing high amount of refractory metal and boron |
| CN201980096300.5A CN113825855B (zh) | 2019-03-19 | 2019-11-26 | 含有大量耐熔金属和硼的镍基大块金属玻璃合金 |
| US18/654,021 US20240279785A1 (en) | 2019-03-19 | 2024-05-03 | Nickel-based bulk metallic glass alloys containing high amount of refractory metal and boron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2019/04074A TR201904074A2 (tr) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Yüksek oranda refrakter metal ve bor i̇çeren ni̇kel esasli i̇ri̇ haci̇mli̇ metali̇k cam alaşimlari |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TR201904074A2 true TR201904074A2 (tr) | 2019-04-22 |
Family
ID=67980822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TR2019/04074A TR201904074A2 (tr) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Yüksek oranda refrakter metal ve bor i̇çeren ni̇kel esasli i̇ri̇ haci̇mli̇ metali̇k cam alaşimlari |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US12098451B2 (tr) |
| EP (1) | EP3942085A1 (tr) |
| CN (1) | CN113825855B (tr) |
| TR (1) | TR201904074A2 (tr) |
| WO (1) | WO2020190229A1 (tr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102569110B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2023-08-23 | 서울대학교산학협력단 | 특성 복귀능을 가지는 기어 |
| CN115652225A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-01-31 | 新疆大学 | 一种具有室温大塑性的Ni基块体非晶合金及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4210443A (en) * | 1978-02-27 | 1980-07-01 | Allied Chemical Corporation | Iron group transition metal-refractory metal-boron glassy alloys |
| DE2861328D1 (en) | 1978-01-03 | 1982-01-14 | Allied Corp | Iron group transition metal-refractory metal-boron glassy alloys |
| EP0016916B1 (en) | 1979-03-30 | 1983-06-15 | Allied Corporation | Homogeneous ductile brazing foils |
| US4410490A (en) * | 1982-07-12 | 1983-10-18 | Marko Materials, Inc. | Nickel and cobalt alloys which contain tungsten aand carbon and have been processed by rapid solidification process and method |
| KR100360530B1 (ko) * | 2000-04-19 | 2002-11-13 | 학교법인연세대학교 | 니켈기 비정질 합금조성물 |
| CN1142313C (zh) | 2000-11-22 | 2004-03-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种镍基非晶态合金 |
| CN101532153B (zh) * | 2009-03-13 | 2011-07-06 | 甘军 | 电沉积镍基系列非晶态纳米合金镀层、电镀液及电镀工艺 |
| EP2631316A4 (en) * | 2010-10-20 | 2017-07-26 | Nakayama Steel Works, Ltd. | Ni-BASED AMORPHOUS ALLOY WITH HIGH DUCTILITY, HIGH CORROSION RESISTANCE AND EXCELLENT DELAYED FRACTURE RESISTANCE |
| US9556504B2 (en) * | 2012-11-15 | 2017-01-31 | Glassimetal Technology, Inc. | Bulk nickel-phosphorus-boron glasses bearing chromium and tantalum |
| US9816166B2 (en) | 2013-02-26 | 2017-11-14 | Glassimetal Technology, Inc. | Bulk nickel-phosphorus-boron glasses bearing manganese |
| WO2014145747A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Glassimetal Technology, Inc. | Methods for shaping high aspect ratio articles from metallic glass alloys using rapid capacitive discharge and metallic glass feedstock for use in such methods |
| US20170152587A9 (en) * | 2014-09-30 | 2017-06-01 | Glassimetal Technology, Inc. | Bulk nickel-cobalt-based glasses bearing chromium, tantalum, phosphorus and boron |
-
2019
- 2019-03-19 TR TR2019/04074A patent/TR201904074A2/tr unknown
- 2019-11-26 CN CN201980096300.5A patent/CN113825855B/zh active Active
- 2019-11-26 US US17/435,058 patent/US12098451B2/en active Active
- 2019-11-26 EP EP19919966.2A patent/EP3942085A1/en active Pending
- 2019-11-26 WO PCT/TR2019/050997 patent/WO2020190229A1/en unknown
-
2024
- 2024-05-03 US US18/654,021 patent/US20240279785A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113825855A (zh) | 2021-12-21 |
| US20240279785A1 (en) | 2024-08-22 |
| WO2020190229A1 (en) | 2020-09-24 |
| CN113825855B (zh) | 2023-04-11 |
| EP3942085A4 (en) | 2022-01-26 |
| US20220162733A1 (en) | 2022-05-26 |
| EP3942085A1 (en) | 2022-01-26 |
| US12098451B2 (en) | 2024-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101927611B1 (ko) | 고강도 초내열 고엔트로피 합금기지 복합소재 및 이의 제조방법 | |
| Zhang et al. | 3D printing of Fe-based bulk metallic glasses and composites with large dimensions and enhanced toughness by thermal spraying | |
| Wang et al. | Enhanced thermal stability and microhardness in Zr–Ti–Cu–Ni–Be bulk amorphous alloy by carbon addition | |
| Monteverde et al. | Processing and properties of zirconium diboride-based composites | |
| Hu et al. | In situ reaction synthesis, electrical and thermal, and mechanical properties of Nb4AlC3 | |
| Jiang et al. | Preparation and characterization of ultrahigh‐temperature ternary ceramics Ta4HfC5 | |
| CN101102977B (zh) | 生产陶瓷或陶瓷焊接用的共晶粉末添加剂及其制备方法 | |
| US20240279785A1 (en) | Nickel-based bulk metallic glass alloys containing high amount of refractory metal and boron | |
| JP6997860B2 (ja) | バルク金属ガラスの製造のための銅に基づく合金 | |
| WO2020084166A1 (en) | Pvd coatings with a hea ceramic matrix with controlled precipitate structure | |
| DE69223180T2 (de) | Aluminiumlegierungen sowie mit diesen legierungen beschichtete substrate und ihre verwendungen | |
| Córdoba et al. | Synthesis of Ti3SiC2 powders: reaction mechanism | |
| Lv et al. | Oxidation behaviors of the TiNi/Ti2Ni matrix composite coatings with different contents of TaC addition fabricated on Ti6Al4V by laser cladding | |
| Qin et al. | Equiatomic 9-cation high-entropy carbide ceramics of the IVB, VB, and VIB groups and thermodynamic analysis of the sintering process | |
| Zhang et al. | Pressureless densification, microstructure tailoring and properties of Ta0. 8Hf0. 2C-based composites | |
| Zhang et al. | Low temperature densification mechanism and properties of Ta1-xHfxC solid solutions with decarbonization and phase transition of Cr3C2 | |
| WO2010103563A1 (ja) | 溶射層形成高耐食耐摩耗部材及びそれを形成する溶射層形成用粉末 | |
| JPH0116791B2 (tr) | ||
| Lee et al. | A study on the development of Ni-based alloys with wide supercooled liquid region | |
| Faran et al. | Coating of BN via solid state reaction with Ti powder | |
| Pourali et al. | Microstructures and Mechanical Behavior of Ti 3 SiC 2/Al 2 O 3-Ni Composites Synthesized by Pulse Discharge Sintering | |
| JP6895259B2 (ja) | Ｍｏ−Ｓｉ−Ｂ層およびそれを製造する方法 | |
| Titov et al. | Sintering activation energy MoSi2-WSi2-Si3N4 ceramic | |
| Kurokawa et al. | Improvement of oxidation resistance of NbSi2 by addition of boron | |
| JPH10265917A (ja) | 高硬度金属ガラス合金およびこれを用いた高硬度工具 |