JP2000234156A - バルク状非晶質合金およびこれを用いた高強度部材 - Google Patents
バルク状非晶質合金およびこれを用いた高強度部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 急速冷却を行わずに非晶質を得ることができ
るため、バルクの非晶質合金が可能な合金組成におい
て、臨界冷却速度を小さくしてより大きなサイズでより
非晶質体積率の高いバルク非晶質の製造を可能にする。 【解決手段】 酸素の含有量を０．００５at％以上、
１．０at％以下、窒素の含有量を０．２at％以下、およ
び水素の含有量を１．０at％以下に制御して合金を溶融
し、鋳込みを行う。
るため、バルクの非晶質合金が可能な合金組成におい
て、臨界冷却速度を小さくしてより大きなサイズでより
非晶質体積率の高いバルク非晶質の製造を可能にする。 【解決手段】 酸素の含有量を０．００５at％以上、
１．０at％以下、窒素の含有量を０．２at％以下、およ
び水素の含有量を１．０at％以下に制御して合金を溶融
し、鋳込みを行う。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バルク状非晶質合
金およびこれを用いた高強度部材に関する。
金およびこれを用いた高強度部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属または合金は溶融状態から冷却する
と通常は結晶化するが、ある種の金属または合金では、
溶融状態から十分に大きな冷却速度で冷却すると、過冷
却されて常温において非晶質の金属または合金が得られ
ることが知られている。その場合の冷却速度としては、
従来は１０4 〜１０6 Ｋ／秒程度の超急冷が必要であ
り、このため非晶質の金属または合金は薄体、粉末ある
いは細線状などに限られていた。
と通常は結晶化するが、ある種の金属または合金では、
溶融状態から十分に大きな冷却速度で冷却すると、過冷
却されて常温において非晶質の金属または合金が得られ
ることが知られている。その場合の冷却速度としては、
従来は１０4 〜１０6 Ｋ／秒程度の超急冷が必要であ
り、このため非晶質の金属または合金は薄体、粉末ある
いは細線状などに限られていた。
【０００３】しかし最近では、例えばある種のジルコニ
ウム合金などにおいて、１Ｋ/ 秒〜１０3 Ｋ/ 秒程度の
冷却速度を臨界冷却速度として有することから、比較的
小さな冷却速度で非晶質合金を得ることができるように
なった。このためバルク状の非晶質合金が作製可能とな
り、薄体や細線状だけではなく、バルク状態の非晶質合
金の特性の応用が可能である。このため、高強度や高硬
度といった良好な機械特性などの非晶質合金特有の特性
を、バルク状態で利用した種々の用途が考えられてい
る。
ウム合金などにおいて、１Ｋ/ 秒〜１０3 Ｋ/ 秒程度の
冷却速度を臨界冷却速度として有することから、比較的
小さな冷却速度で非晶質合金を得ることができるように
なった。このためバルク状の非晶質合金が作製可能とな
り、薄体や細線状だけではなく、バルク状態の非晶質合
金の特性の応用が可能である。このため、高強度や高硬
度といった良好な機械特性などの非晶質合金特有の特性
を、バルク状態で利用した種々の用途が考えられてい
る。
【０００４】こうした比較的小さな冷却速度で非晶質を
得ることができる合金としては、例えば特公平７−１２
２１２０号公報に示されるＺｒ系などの合金や、白金族
元素の添加された特開平８−７４０１０号公報、特開平
８−１９９３１８号公報に示された合金、またＢｅを加
えた米国特許５２８８３４４号明細書、米国特許５３６
８６５９号明細書に示される合金などが知られている。
得ることができる合金としては、例えば特公平７−１２
２１２０号公報に示されるＺｒ系などの合金や、白金族
元素の添加された特開平８−７４０１０号公報、特開平
８−１９９３１８号公報に示された合金、またＢｅを加
えた米国特許５２８８３４４号明細書、米国特許５３６
８６５９号明細書に示される合金などが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公知例による組成の合金では、溶湯をそのまま金型に鋳
造する方法では非晶質化せず、非晶質合金を得るために
は、例えば米国特許５７９７４４３号明細書、あるいは
Material Science Forum Vols. 269-272 (1998)pp.797-
802などに記載されているように、不均一核生成をおさ
えるために酸素含有量を実施可能なレベルに制限しなけ
ればならない。しかし、これらをもってしても、まだ非
晶質合金を得るには不十分であった。とくに後者で記載
されているＺｒ55Ａｌ10Ｃｕ30Ｎｉ5 の合金は酸素含有
量が０．２６at％〜０．７３at％の範囲内で非晶質を形
成しているが、溶湯から金型鋳造した場合は、一部非晶
質化したものの、バルクサイズとして満足すべき大きさ
を持つ非晶質にはならなかった。また酸素含有量０．２
８at％のＺｒ65Ａｌ7.5 Ｃｕ17.5Ｎｉ10の合金について
も同様であった。またMaterials Transactions,JIM Vo
l.38,pp473-477(1997)には酸素のほか、炭素や窒素の含
有によっても不均一核生成があり得るであろうと記載さ
れているが、どのような挙動をするかについては、何ら
具体的に示されていない。
公知例による組成の合金では、溶湯をそのまま金型に鋳
造する方法では非晶質化せず、非晶質合金を得るために
は、例えば米国特許５７９７４４３号明細書、あるいは
Material Science Forum Vols. 269-272 (1998)pp.797-
802などに記載されているように、不均一核生成をおさ
えるために酸素含有量を実施可能なレベルに制限しなけ
ればならない。しかし、これらをもってしても、まだ非
晶質合金を得るには不十分であった。とくに後者で記載
されているＺｒ55Ａｌ10Ｃｕ30Ｎｉ5 の合金は酸素含有
量が０．２６at％〜０．７３at％の範囲内で非晶質を形
成しているが、溶湯から金型鋳造した場合は、一部非晶
質化したものの、バルクサイズとして満足すべき大きさ
を持つ非晶質にはならなかった。また酸素含有量０．２
８at％のＺｒ65Ａｌ7.5 Ｃｕ17.5Ｎｉ10の合金について
も同様であった。またMaterials Transactions,JIM Vo
l.38,pp473-477(1997)には酸素のほか、炭素や窒素の含
有によっても不均一核生成があり得るであろうと記載さ
れているが、どのような挙動をするかについては、何ら
具体的に示されていない。
【０００６】本発明はこのような従来技術の課題を解決
するものであって、合金の非晶質形成能を高めることに
よって製造されるバルク状非晶質合金およびこのような
バルク状非晶質合金からなる高強度部材の提供を目的と
する。
するものであって、合金の非晶質形成能を高めることに
よって製造されるバルク状非晶質合金およびこのような
バルク状非晶質合金からなる高強度部材の提供を目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは合金中に含
まれる酸素、さらには窒素、水素の量と非晶質形成能お
よび得られる非晶質合金の特性について詳細に研究を行
った結果、合金組成中の酸素量、窒素量および水素量を
制御することにより、非晶質形成が明確に制御できるこ
と、例えば合金中に含まれる非晶質相の体積率および機
械特性を制御でき、良好な特性を得ることができること
を見出し、本発明をなすに至った。
まれる酸素、さらには窒素、水素の量と非晶質形成能お
よび得られる非晶質合金の特性について詳細に研究を行
った結果、合金組成中の酸素量、窒素量および水素量を
制御することにより、非晶質形成が明確に制御できるこ
と、例えば合金中に含まれる非晶質相の体積率および機
械特性を制御でき、良好な特性を得ることができること
を見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】本発明のバルク状非晶質合金は、酸素の含
有量を０．００５at％以上１．０at％以下にして非晶質
相を体積率で５０％以上含有することを特徴とするもの
である。
有量を０．００５at％以上１．０at％以下にして非晶質
相を体積率で５０％以上含有することを特徴とするもの
である。
【０００９】本発明においては、非晶質合金は１０4 〜
１０6 Ｋ／秒といった超急冷を行うことを必要とせず、
１０4 Ｋ／秒未満の小さな冷却速度で冷却して非晶質の
形成が可能である。このためバルク状で高強度を有する
ことができる。
１０6 Ｋ／秒といった超急冷を行うことを必要とせず、
１０4 Ｋ／秒未満の小さな冷却速度で冷却して非晶質の
形成が可能である。このためバルク状で高強度を有する
ことができる。
【００１０】本発明において、バルク状非晶質合金と
は、薄体、粉末あるいは細線状などの微小寸法を有する
ことを必要とせずに、三次元のどの方向についても例え
ば１ｍｍ以上を有する寸法形状で非晶質相を有するもの
で、非晶質相を体積率で５０％以上含有する合金であ
る。
は、薄体、粉末あるいは細線状などの微小寸法を有する
ことを必要とせずに、三次元のどの方向についても例え
ば１ｍｍ以上を有する寸法形状で非晶質相を有するもの
で、非晶質相を体積率で５０％以上含有する合金であ
る。
【００１１】本発明のバルク状非晶質合金は、従来のよ
うな急冷を要することなく容易に形成できるので、より
大きな寸法の非晶質合金の製造が可能となり、非晶質合
金が薄いテープ状などの微小寸法に限られていた場合に
比べ、より広い用途に非晶質合金の特徴を生かして用い
ることができる。
うな急冷を要することなく容易に形成できるので、より
大きな寸法の非晶質合金の製造が可能となり、非晶質合
金が薄いテープ状などの微小寸法に限られていた場合に
比べ、より広い用途に非晶質合金の特徴を生かして用い
ることができる。
【００１２】本発明において、酸素含有量を１．０at％
以下に限定したのは、それによって不均一核の生成が少
なくなって、非晶質相を体積率で５０％以上含有するバ
ルク状非晶質合金を得ることができ、高い硬度とともに
伸びを有し、機械的強度が高いなど、非晶質合金のもつ
優れた特性が得られるためである。酸素含有量が１．０
at％を超えると、バルク状非晶質形成能が向上せず、こ
のため非晶質化が難しくなって、工業的な方法ては体積
率で５０％以上の非晶質からなるバルク状非晶質合金を
得ることができなくなり、良好な機械的性質を示すなど
の非晶質合金のもつ優れた特性が失われる。
以下に限定したのは、それによって不均一核の生成が少
なくなって、非晶質相を体積率で５０％以上含有するバ
ルク状非晶質合金を得ることができ、高い硬度とともに
伸びを有し、機械的強度が高いなど、非晶質合金のもつ
優れた特性が得られるためである。酸素含有量が１．０
at％を超えると、バルク状非晶質形成能が向上せず、こ
のため非晶質化が難しくなって、工業的な方法ては体積
率で５０％以上の非晶質からなるバルク状非晶質合金を
得ることができなくなり、良好な機械的性質を示すなど
の非晶質合金のもつ優れた特性が失われる。
【００１３】また、本発明において、酸素の含有量を
０．００５at％以上に限定したのは、酸素の含有量が
０．００５at％未満では、得られるバルク状非晶質合金
の材料の硬度が低下するとともに伸びの低下が認められ
るようになり、非晶質合金の特徴の一つである高強度を
利用した用途での利点が減少するからである。
０．００５at％以上に限定したのは、酸素の含有量が
０．００５at％未満では、得られるバルク状非晶質合金
の材料の硬度が低下するとともに伸びの低下が認められ
るようになり、非晶質合金の特徴の一つである高強度を
利用した用途での利点が減少するからである。
【００１４】本発明においては、酸素含有量を０．００
５at％以上０．２６at％以下にすることがより好まし
い。酸素含有量を０．００５at％以上０．２６at％以下
にすることによって、さらにバルク状非晶質形成能が向
上し、より寸法の大きいバルク状非晶質合金を得ること
ができる。
５at％以上０．２６at％以下にすることがより好まし
い。酸素含有量を０．００５at％以上０．２６at％以下
にすることによって、さらにバルク状非晶質形成能が向
上し、より寸法の大きいバルク状非晶質合金を得ること
ができる。
【００１５】また本発明のバルク状非晶質合金は、酸素
を０．００５at％以上０．２６at％以下含有し、非晶質
相を体積率で５０％以上含有することを特徴とするもの
である。
を０．００５at％以上０．２６at％以下含有し、非晶質
相を体積率で５０％以上含有することを特徴とするもの
である。
【００１６】また本発明のバルク状非晶質合金は、酸素
を０．００５at％以上１．０at％以下、窒素を０を超え
０．２at％以下および水素を０を超え１．０at％以下含
有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有することを特
徴とするものである。
を０．００５at％以上１．０at％以下、窒素を０を超え
０．２at％以下および水素を０を超え１．０at％以下含
有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有することを特
徴とするものである。
【００１７】さらに本発明のバルク状非晶質合金は、酸
素を０．００５at％以上１．０at％以下、窒素を０を超
え０．２at％以下および水素を０を超え１．０at％以下
含有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有することを
特徴とするものである。
素を０．００５at％以上１．０at％以下、窒素を０を超
え０．２at％以下および水素を０を超え１．０at％以下
含有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有することを
特徴とするものである。
【００１８】本発明においては、酸素含有量を規定量範
囲に制御するだけでなく、酸素、窒素および水素の含有
量を規定量範囲に制御することにより、さらにバルク状
非晶質形成能が向上し、より大きな形状のバルク状非晶
質合金を得ることができるので好ましい。この場合にお
いて、酸素の含有量を０．００５at％以上１．０at％以
下、窒素の含有量を０を超え０．２at％以下、および水
素の含有量を０を超え１．０at％以下にすることが好ま
しい。窒素の含有量が０．２at％を超えると、バルク状
非晶質形成能が低下する。また水素の含有量が１．０at
％を超える場合も、合金のバルク状非晶質形成能が低下
する。
囲に制御するだけでなく、酸素、窒素および水素の含有
量を規定量範囲に制御することにより、さらにバルク状
非晶質形成能が向上し、より大きな形状のバルク状非晶
質合金を得ることができるので好ましい。この場合にお
いて、酸素の含有量を０．００５at％以上１．０at％以
下、窒素の含有量を０を超え０．２at％以下、および水
素の含有量を０を超え１．０at％以下にすることが好ま
しい。窒素の含有量が０．２at％を超えると、バルク状
非晶質形成能が低下する。また水素の含有量が１．０at
％を超える場合も、合金のバルク状非晶質形成能が低下
する。
【００１９】また本発明のバルク状非晶質合金は、一般
式、 （Ｘa Ｍb Ａｌc ）100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＸはＺｒおよびＨｆから選択される１種または
２種の元素、ＭはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＣｏおよびＭｎか
ら選択される少なくとも１種の元素、ａ，ｂ，ｃ，ｘ，
ｙ，ｚは原子パーセントで、 ０．００５≦ｘ≦１．０， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０， ２５≦ａ≦８５， ５≦ｂ≦７０， ０＜ｃ≦３５， ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ で示される組成を有するものを好ましく用いることがで
きる。
式、 （Ｘa Ｍb Ａｌc ）100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＸはＺｒおよびＨｆから選択される１種または
２種の元素、ＭはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＣｏおよびＭｎか
ら選択される少なくとも１種の元素、ａ，ｂ，ｃ，ｘ，
ｙ，ｚは原子パーセントで、 ０．００５≦ｘ≦１．０， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０， ２５≦ａ≦８５， ５≦ｂ≦７０， ０＜ｃ≦３５， ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ で示される組成を有するものを好ましく用いることがで
きる。
【００２０】本発明において、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ
およびＭｎから選択されるＭ元素は、ＺｒまたはＨｆと
共存することによって、非晶質形成能を向上させるとと
もに結晶化温度を上昇させる。そしてＡｌは上記元素と
共存することにより非晶質相を安定化させるとともに展
延性を向上させ、過冷却液体領域幅を拡大することがで
きる。
およびＭｎから選択されるＭ元素は、ＺｒまたはＨｆと
共存することによって、非晶質形成能を向上させるとと
もに結晶化温度を上昇させる。そしてＡｌは上記元素と
共存することにより非晶質相を安定化させるとともに展
延性を向上させ、過冷却液体領域幅を拡大することがで
きる。
【００２１】本発明において、ａ，ｂおよびｃの数値範
囲を上記のように規定したのは、この範囲の外では合金
のバルク非晶質形成能が低下し、ある程度の大きさを持
ったバルク状非晶質合金が得られなくなるからである。
囲を上記のように規定したのは、この範囲の外では合金
のバルク非晶質形成能が低下し、ある程度の大きさを持
ったバルク状非晶質合金が得られなくなるからである。
【００２２】本発明は、上記合金の金属組成において、
特に酸素、窒素および水素の含有量ｘ，ｙ，ｚの範囲を
各々規定することにより、臨界冷却速度を顕著に低下さ
せることができ、その結果、容易に大きな形状のバルク
状非晶質合金を得ることが可能である。なお上記ｘの値
は０．００５以上０．２６以下であることがさらに好ま
しい。
特に酸素、窒素および水素の含有量ｘ，ｙ，ｚの範囲を
各々規定することにより、臨界冷却速度を顕著に低下さ
せることができ、その結果、容易に大きな形状のバルク
状非晶質合金を得ることが可能である。なお上記ｘの値
は０．００５以上０．２６以下であることがさらに好ま
しい。
【００２３】また本発明のバルク状非晶質合金は、一般
式 ［（Ｚｒ1-p Ｔｉp ）a1（ＭE ）a2（Ｃｕ1-q Ｎｉq ）
b1（ＭL ）b2Ｂｅc ］100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＭE はＶ，Ｎｂ，Ｈｆ及びＣｒから選ばれる少
なくとも１種の元素、ＭL はＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｒｕ，
Ａｇ及びＰｄから選ばれる少なくとも１種の元素、ａ1
，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ，c ，ｘ，ｙ，ｚは原子パーセン
ト、ｐ，ｑは原子分率であり、 ０≦ｐ≦１， ０≦ｑ≦１， ３０≦ａ1 ＋ａ2 ≦７５， ５≦ｂ1 ＋ｂ2 ≦６２， ２≦c ≦４７， ａ1 ＋ａ2 ＋ｂ1 ＋ｂ2 ＋c ＝１００， 0≦ａ1 ， 0≦ａ2 ， 0≦ｂ1 ， 0≦ｂ2 ， ０．００５≦ｘ≦１．０， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０ で示される組成を有するものが好ましく用いられる。
式 ［（Ｚｒ1-p Ｔｉp ）a1（ＭE ）a2（Ｃｕ1-q Ｎｉq ）
b1（ＭL ）b2Ｂｅc ］100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＭE はＶ，Ｎｂ，Ｈｆ及びＣｒから選ばれる少
なくとも１種の元素、ＭL はＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｒｕ，
Ａｇ及びＰｄから選ばれる少なくとも１種の元素、ａ1
，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ，c ，ｘ，ｙ，ｚは原子パーセン
ト、ｐ，ｑは原子分率であり、 ０≦ｐ≦１， ０≦ｑ≦１， ３０≦ａ1 ＋ａ2 ≦７５， ５≦ｂ1 ＋ｂ2 ≦６２， ２≦c ≦４７， ａ1 ＋ａ2 ＋ｂ1 ＋ｂ2 ＋c ＝１００， 0≦ａ1 ， 0≦ａ2 ， 0≦ｂ1 ， 0≦ｂ2 ， ０．００５≦ｘ≦１．０， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０ で示される組成を有するものが好ましく用いられる。
【００２４】本発明において、ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2
およびｃをこのように範囲限定したのは、この範囲から
外れるとバルク非晶質形成能が低下し、ある程度の大き
さを持ったバルク状非晶質合金が得られなくなるからで
ある。
およびｃをこのように範囲限定したのは、この範囲から
外れるとバルク非晶質形成能が低下し、ある程度の大き
さを持ったバルク状非晶質合金が得られなくなるからで
ある。
【００２５】本発明においては、上記合金の金属組成を
有し、特に酸素、窒素および水素の含有量ｘ，ｙ，ｚの
範囲を各々規定することにより、臨界冷却速度を著しく
低くすることができ、この結果、大きな形状のバルク状
非晶質合金を容易に得ることができる。なお上記ｘの値
は０．００５以上０．２６以下であることがさらに好ま
しい。
有し、特に酸素、窒素および水素の含有量ｘ，ｙ，ｚの
範囲を各々規定することにより、臨界冷却速度を著しく
低くすることができ、この結果、大きな形状のバルク状
非晶質合金を容易に得ることができる。なお上記ｘの値
は０．００５以上０．２６以下であることがさらに好ま
しい。
【００２６】上記の組成の非晶質合金において、ａ1 ＋
ａ2 を４０〜６７％、ｂ1 ＋ｂ2 を１０〜４８％、ｃを
１０〜３５％とすることがさらに好ましい。
ａ2 を４０〜６７％、ｂ1 ＋ｂ2 を１０〜４８％、ｃを
１０〜３５％とすることがさらに好ましい。
【００２７】さらに本発明の高強度部材は上記バルク状
非晶質合金を含有することを特徴とするものである。非
晶質合金の基本特性である高強度をバルクサイズで用い
ることができる。
非晶質合金を含有することを特徴とするものである。非
晶質合金の基本特性である高強度をバルクサイズで用い
ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明においては、バルク状非晶
質合金における酸素、窒素および水素の含有量は、合金
を構成する各金属について、使用する各金属素材の酸
素、窒素および水素の含有量と、これらを溶融して合金
を作製する際の雰囲気ガスの酸素、窒素および水素の含
有量を制御することによって所定値に調整することがで
きる。
質合金における酸素、窒素および水素の含有量は、合金
を構成する各金属について、使用する各金属素材の酸
素、窒素および水素の含有量と、これらを溶融して合金
を作製する際の雰囲気ガスの酸素、窒素および水素の含
有量を制御することによって所定値に調整することがで
きる。
【００２９】次に本発明の実施の形態を実施例に基づい
て具体的に述べる。
て具体的に述べる。
【００３０】［実施例］表１は本発明の実施例および比
較例に用いた合金組成をまとめて示した表である。
較例に用いた合金組成をまとめて示した表である。
【００３１】
【表１】 表１において、Ａ１〜Ａ８は一般式：Ｘa Ｍb Ａｌc 、
ここにＸはＺｒおよびＨｆから選択される１種または２
種の元素、ＭはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＣｏおよびＭｎの合
金組成の具体例である。また表１において、Ｂ１〜Ｂ８
は一般式：（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）a1（ＭE ）a2（Ｃｕ1-y
Ｎｉy ）b1（ＭL ）b2Ｂｅc 、ここにＭE はＶ，Ｎｂ，
Ｈｆ及びＣｒから選ばれる少なくとも１種の元素、ＭL
は Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｒｕ，Ａｇ及びＰｄから選ばれ
る少なくとも１種の元素である各合金組成の具体例であ
る。
ここにＸはＺｒおよびＨｆから選択される１種または２
種の元素、ＭはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＣｏおよびＭｎの合
金組成の具体例である。また表１において、Ｂ１〜Ｂ８
は一般式：（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）a1（ＭE ）a2（Ｃｕ1-y
Ｎｉy ）b1（ＭL ）b2Ｂｅc 、ここにＭE はＶ，Ｎｂ，
Ｈｆ及びＣｒから選ばれる少なくとも１種の元素、ＭL
は Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｒｕ，Ａｇ及びＰｄから選ばれ
る少なくとも１種の元素である各合金組成の具体例であ
る。
【００３２】（実施例１〜４および比較例１〜４）まず
本発明の合金の酸素含有量と非晶質体積率、硬度および
伸びとの関係について示す。
本発明の合金の酸素含有量と非晶質体積率、硬度および
伸びとの関係について示す。
【００３３】Ａ１の合金組成について、酸素の含有量を
表２の酸素量の欄に示される値に近い量を含有した材料
をるつぼにセットして高周波誘導加熱により真空溶解と
鋳込みを行って合金体を作製した。ここで真空溶解の真
空度は１．３３Ｐａ以下の真空度とするとともに酸素雰
囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ真空容器内にセ
ットした銅製鋳型に鋳込むことによって、板厚４ｍｍの
バルク合金材を得た。酸素雰囲気および真空度の調整に
より、鋳込み後の各合金組成の酸素含有量として表２に
示された値を有する各合金体を得た。このときの銅製鋳
型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放冷とした。
表２の酸素量の欄に示される値に近い量を含有した材料
をるつぼにセットして高周波誘導加熱により真空溶解と
鋳込みを行って合金体を作製した。ここで真空溶解の真
空度は１．３３Ｐａ以下の真空度とするとともに酸素雰
囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ真空容器内にセ
ットした銅製鋳型に鋳込むことによって、板厚４ｍｍの
バルク合金材を得た。酸素雰囲気および真空度の調整に
より、鋳込み後の各合金組成の酸素含有量として表２に
示された値を有する各合金体を得た。このときの銅製鋳
型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放冷とした。
【００３４】
【表２】 このようにして得られた合金体について、組織観察を行
い、その画像解析により合金の非晶質体積率を測定し
た。また、得られた各合金材の硬度（ビッカース硬度Ｈ
ｖ）と伸び（破断伸び、％）を測定し、ともに表２に示
した。
い、その画像解析により合金の非晶質体積率を測定し
た。また、得られた各合金材の硬度（ビッカース硬度Ｈ
ｖ）と伸び（破断伸び、％）を測定し、ともに表２に示
した。
【００３５】得られた合金体の酸素量と非晶質体積率の
関係を図１に示す。さらに得られた合金体の酸素量と硬
度（Ｈｖ）および伸びとの関係を図２に示す。
関係を図１に示す。さらに得られた合金体の酸素量と硬
度（Ｈｖ）および伸びとの関係を図２に示す。
【００３６】表２および図１，２の結果から、合金体の
硬度および伸びは、酸素量が０．００５at％以上１．０
at％以下で高い値が得られることがわかる。
硬度および伸びは、酸素量が０．００５at％以上１．０
at％以下で高い値が得られることがわかる。
【００３７】（実施例５〜８および比較例５〜７）次に
本発明の合金の窒素含有量と非晶質体積率および伸びと
の関係について述べる。
本発明の合金の窒素含有量と非晶質体積率および伸びと
の関係について述べる。
【００３８】Ａ２の合金組成について、窒素の含有量を
表３の窒素量の欄に示される値に近い量を含有した材料
をるつぼにセットして高周波誘導加熱により真空溶解と
鋳込みを行って合金体を作製した。ここで真空溶解の真
空度は１．３３Ｐａ以下の真空度とするとともに窒素雰
囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ真空容器内にセ
ットした銅製鋳型に鋳込むことによって、板厚４ｍｍの
バルク合金材を得た。窒素雰囲気および真空度の調整に
より、鋳込み後の各合金組成の窒素含有量として表３に
示された値を有する各合金体を得た。このときの銅製鋳
型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放冷とした。
表３の窒素量の欄に示される値に近い量を含有した材料
をるつぼにセットして高周波誘導加熱により真空溶解と
鋳込みを行って合金体を作製した。ここで真空溶解の真
空度は１．３３Ｐａ以下の真空度とするとともに窒素雰
囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ真空容器内にセ
ットした銅製鋳型に鋳込むことによって、板厚４ｍｍの
バルク合金材を得た。窒素雰囲気および真空度の調整に
より、鋳込み後の各合金組成の窒素含有量として表３に
示された値を有する各合金体を得た。このときの銅製鋳
型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放冷とした。
【００３９】このようにして得られた合金体について、
組織観察を行い、その画像解析により合金の非晶質体積
率を測定した。また、得られた各合金材の硬度（ビッカ
ース硬度Ｈｖ）と伸び（％）を測定し、ともに表３に示
した。
組織観察を行い、その画像解析により合金の非晶質体積
率を測定した。また、得られた各合金材の硬度（ビッカ
ース硬度Ｈｖ）と伸び（％）を測定し、ともに表３に示
した。
【００４０】
【表３】 得られた合金体の窒素量と非晶質体積率の関係を図３に
示す。
示す。
【００４１】表３および図３から、窒素量が０．２at％
以下であれば非晶質の体積率が５０％以上の合金体が得
られ、また合金体の伸びとしても高い値が得られること
がわかる。
以下であれば非晶質の体積率が５０％以上の合金体が得
られ、また合金体の伸びとしても高い値が得られること
がわかる。
【００４２】（実施例９〜１２および比較例８〜１０）
次に本発明の合金の水素含有量と非晶質体積率および伸
びとの関係について述べる。
次に本発明の合金の水素含有量と非晶質体積率および伸
びとの関係について述べる。
【００４３】Ａ３の合金組成について、水素の含有量を
表４の水素量の欄に示される値に近い量を含有した材料
をるつぼにセットして高周波誘導加熱により真空溶解と
鋳込みを行って合金体を作製した。ここで真空溶解の真
空度は１．３３Ｐａ以下の真空度とするとともに水素雰
囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ真空容器内にセ
ットした銅製鋳型に鋳込むことによって、板厚４ｍｍの
バルク合金材を得た。水素雰囲気および真空度の調整に
より、鋳込み後の各合金組成の水素含有量として表４に
示された値を有する各合金体を得た。このときの銅製鋳
型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放冷とした。
表４の水素量の欄に示される値に近い量を含有した材料
をるつぼにセットして高周波誘導加熱により真空溶解と
鋳込みを行って合金体を作製した。ここで真空溶解の真
空度は１．３３Ｐａ以下の真空度とするとともに水素雰
囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ真空容器内にセ
ットした銅製鋳型に鋳込むことによって、板厚４ｍｍの
バルク合金材を得た。水素雰囲気および真空度の調整に
より、鋳込み後の各合金組成の水素含有量として表４に
示された値を有する各合金体を得た。このときの銅製鋳
型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放冷とした。
【００４４】このようにして得られた合金体について、
組織観察を行い、その画像解析により合金の非晶質体積
率を測定した。また、得られた各合金材の硬度（ビッカ
ース硬度Ｈｖ）と伸び（％）を測定し、ともに表４に示
した。
組織観察を行い、その画像解析により合金の非晶質体積
率を測定した。また、得られた各合金材の硬度（ビッカ
ース硬度Ｈｖ）と伸び（％）を測定し、ともに表４に示
した。
【００４５】
【表４】 得られた合金体の水素量と非晶質体積率の関係を図４に
示す。
示す。
【００４６】表４および図４から、水素量が１．０at％
以下であれば非晶質の体積率が５０％以上の合金体が得
られ、また合金体の伸びとしても高い値が得られること
がわかる。
以下であれば非晶質の体積率が５０％以上の合金体が得
られ、また合金体の伸びとしても高い値が得られること
がわかる。
【００４７】（実施例１３〜４４および比較例１１〜４
２）さらに本発明の合金の酸素、窒素、水素の各含有量
と非晶質体積率、硬度および伸びとの関係について述べ
る。
２）さらに本発明の合金の酸素、窒素、水素の各含有量
と非晶質体積率、硬度および伸びとの関係について述べ
る。
【００４８】表１のＡ１〜Ａ８およびＢ１〜Ｂ８の各合
金組成について、酸素、窒素および水素の含有量を表５
〜８の「合金ガス成分」の欄に示される値に近い量を含
有する材料をるつぼにセットして高周波誘導加熱により
真空溶解と鋳込みを行って合金を作製した。
金組成について、酸素、窒素および水素の含有量を表５
〜８の「合金ガス成分」の欄に示される値に近い量を含
有する材料をるつぼにセットして高周波誘導加熱により
真空溶解と鋳込みを行って合金を作製した。
【００４９】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】 ここで真空溶解の真空度は１．３３Ｐａ以下の真空度と
するとともに雰囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ
真空容器内にセットした銅製鋳型に鋳込むことによっ
て、板厚１ｍｍおよび４ｍｍの各バルク合金材を得た。
雰囲気および真空度の調整により、鋳込み後の各合金組
成の酸素、窒素および水素の含有量として表５〜８の合
金ガス成分欄に示された値を有する各合金材を得た。こ
のときの銅製鋳型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放
冷とした。
するとともに雰囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ
真空容器内にセットした銅製鋳型に鋳込むことによっ
て、板厚１ｍｍおよび４ｍｍの各バルク合金材を得た。
雰囲気および真空度の調整により、鋳込み後の各合金組
成の酸素、窒素および水素の含有量として表５〜８の合
金ガス成分欄に示された値を有する各合金材を得た。こ
のときの銅製鋳型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放
冷とした。
【００５０】このようにして得られた合金材について、
Ｘ線回折と組織観察を行い、画像解析により合金の非晶
質体積率を測定し、表５〜８の鋳込み厚さと非晶質体積
率の欄に示した。また、得られた各合金の硬度（ビッカ
ース硬度）と伸び（％）を測定し、表５〜８の硬度欄お
よび伸び欄に示した。
Ｘ線回折と組織観察を行い、画像解析により合金の非晶
質体積率を測定し、表５〜８の鋳込み厚さと非晶質体積
率の欄に示した。また、得られた各合金の硬度（ビッカ
ース硬度）と伸び（％）を測定し、表５〜８の硬度欄お
よび伸び欄に示した。
【００５１】図５は実施例１３の厚さ４ｍｍの合金の顕
微鏡写真であって、非晶質相と結晶相が体積率にて６４
％と３６％で混在しているものである。図６は実施例２
９の厚さ４ｍｍの合金の顕微鏡写真であって、非晶質相
体積率９３％に結晶相が体積率７％にて少々混在してい
るものである。さらに図７は比較例１１の厚さ４ｍｍの
合金の顕微鏡写真であって、結晶相が体積率７２％に対
し、非晶質相が体積率２８％混在しているものである。
微鏡写真であって、非晶質相と結晶相が体積率にて６４
％と３６％で混在しているものである。図６は実施例２
９の厚さ４ｍｍの合金の顕微鏡写真であって、非晶質相
体積率９３％に結晶相が体積率７％にて少々混在してい
るものである。さらに図７は比較例１１の厚さ４ｍｍの
合金の顕微鏡写真であって、結晶相が体積率７２％に対
し、非晶質相が体積率２８％混在しているものである。
【００５２】表５〜８の結果から、酸素、窒素および水
素を含有する合金においては、酸素の含有量を１．０at
％以下とし、窒素の含有量を０．２at％以下とし、さら
に水素含有量を１．０at％以下とすることによって、良
好にバルク状の非晶質が形成でき、さらに酸素量を０．
００５at％以上にすることによって、バルク状非晶質の
硬度および伸びの低下を防ぐことができることがわか
る。
素を含有する合金においては、酸素の含有量を１．０at
％以下とし、窒素の含有量を０．２at％以下とし、さら
に水素含有量を１．０at％以下とすることによって、良
好にバルク状の非晶質が形成でき、さらに酸素量を０．
００５at％以上にすることによって、バルク状非晶質の
硬度および伸びの低下を防ぐことができることがわか
る。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、非晶質形成のための臨
界冷却速度を小さくすることができるので、合金の非晶
質形成能を向上させることができる。このため本発明の
バルク状非晶質形成能を有する合金をバルク状非晶質合
金を製造するための母合金として用い、溶融して金型を
用いて鋳造することによってバルク状非晶質合金が製造
できる。また本発明のバルク状非晶質合金は、従来に比
べて容易に形成できるので、より大きな寸法など、より
広い用途に非晶質合金の特徴を生かすことができる。
界冷却速度を小さくすることができるので、合金の非晶
質形成能を向上させることができる。このため本発明の
バルク状非晶質形成能を有する合金をバルク状非晶質合
金を製造するための母合金として用い、溶融して金型を
用いて鋳造することによってバルク状非晶質合金が製造
できる。また本発明のバルク状非晶質合金は、従来に比
べて容易に形成できるので、より大きな寸法など、より
広い用途に非晶質合金の特徴を生かすことができる。
【図１】 合金材の酸素量と非晶質体積率との関係を示
す図である。
す図である。
【図２】 合金材の酸素量と硬度（Ｈｖ）および伸びと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】 合金材の窒素量と非晶質体積率および伸びと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】 合金材の水素量と非晶質体積率および伸びと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図５】 本発明の一実施例の合金の顕微鏡写真であ
る。
る。
【図６】 本発明の他の一実施例の合金の顕微鏡写真で
ある。
ある。
【図７】 本発明に対する一比較例の合金の顕微鏡写真
である。
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年５月１５日（２０００．５．１
５）
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】さらに本発明のバルク状非晶質合金は、酸
素を０．００５at％以上０．２６at％以下、窒素を０を
超え０．２at％以下および水素を０を超え１．０at％以
下含有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有すること
を特徴とするものである。
素を０．００５at％以上０．２６at％以下、窒素を０を
超え０．２at％以下および水素を０を超え１．０at％以
下含有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有すること
を特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】 ここで真空溶解の真空度は１．３３Ｐａ以下の真空度と
するとともに雰囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ
真空容器内にセットした銅製鋳型に鋳込むことによっ
て、板圧１ｍｍおよび４ｍｍの各バルク合金材を得た。
雰囲気および真空度の調整により、鋳込み後の各合金組
成の酸素、窒素および水素の含有量として表５〜８の合
金ガス成分欄に示された値を有する各合金材を得た。こ
のときの銅製鋳型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放
冷とした。
するとともに雰囲気を調整し、溶融後の撹拌の後、同じ
真空容器内にセットした銅製鋳型に鋳込むことによっ
て、板圧１ｍｍおよび４ｍｍの各バルク合金材を得た。
雰囲気および真空度の調整により、鋳込み後の各合金組
成の酸素、窒素および水素の含有量として表５〜８の合
金ガス成分欄に示された値を有する各合金材を得た。こ
のときの銅製鋳型は水冷等の強制冷却は行わず、自然放
冷とした。
Claims (10)
- 【請求項１】 酸素を０．００５at％以上１．０at％以
下含有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有すること
を特徴とするバルク状非晶質合金。 - 【請求項２】 酸素を０．００５at％以上０．２６at％
以下含有し、非晶質相を体積率で５０％以上含有するこ
とを特徴とするバルク状非晶質合金。 - 【請求項３】 酸素を０．００５at％以上１．０at％以
下、窒素を０を超え０．２at％以下および水素を０を超
え１．０at％以下含有し、非晶質相を体積率で５０％以
上含有することを特徴とするバルク状非晶質合金。 - 【請求項４】 酸素を０．００５at％以上１．０at％以
下、窒素を０を超え０．２at％以下および水素を０を超
え１．０at％以下含有し、非晶質相を体積率で５０％以
上含有することを特徴とするバルク状非晶質合金。 - 【請求項５】 一般式、 （Ｘa Ｍb Ａｌc ）100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＸはＺｒおよびＨｆから選択される１種または
２種の元素、ＭはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＣｏおよびＭｎか
ら選択される少なくとも１種の元素、ａ，ｂ，ｃ，ｘ，
ｙ，ｚは原子パーセントで、 ０．００５≦ｘ≦１．０， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０， ２５≦ａ≦８５， ５≦ｂ≦７０， ０＜ｃ≦３５， ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ で示される組成を有することを特徴とするバルク状非晶
質合金。 - 【請求項６】 一般式、 （Ｘa Ｍb Ａｌc ）100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＸはＺｒおよびＨｆから選択される１種または
２種の元素、ＭはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＣｏおよびＭｎか
ら選択される少なくとも1 種の元素、ａ，ｂ，ｃ，ｘ，
ｙ，ｚは原子パーセントで、 ０．００５≦ｘ≦０．２６， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０， ２５≦a ≦８５， ５≦b ≦７０， ０＜c ≦３５， ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ で示される組成を有することを特徴とするバルク状非晶
質合金。 - 【請求項７】 一般式、 ［（Ｚｒ1-p Ｔｉp ）a1（ＭE ）a2（Ｃｕ1-q Ｎｉq ）
b1（ＭL ）b2Ｂｅc ］100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＭE はＶ，Ｎｂ，Ｈｆ及びＣｒから選ばれる少
なくとも１種の元素、ＭL はＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｒｕ，
Ａｇ及びＰｄから選ばれる少なくとも１種の元素、ａ1
，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ，c ，ｘ，ｙ，ｚは原子パーセン
ト、ｐ，ｑは原子分率であり、 ０≦ｐ≦１， ０≦ｑ≦１， ３０≦ａ1 ＋ａ2 ≦７５， ５≦ｂ1 ＋ｂ2 ≦６２， ２≦c ≦４７， ａ1 ＋ａ2 ＋ｂ1 ＋ｂ2 ＋c ＝１００， 0≦ａ1 ， 0≦ａ2 ， 0≦ｂ1 ， 0≦ｂ2 ， ０．００５≦ｘ≦１．０， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０ で示される組成を有することを特徴とするバルク状非晶
質合金。 - 【請求項８】 一般式、 ［（Ｚｒ1-p Ｔｉp ）a1（ＭE ）a2（Ｃｕ1-q Ｎｉq ）
b1（ＭL ）b2Ｂｅc ］100-x-y-z Ｏx Ｎy Ｈz ただし、ＭE はＶ，Ｎｂ，Ｈｆ及びＣｒから選ばれる少
なくとも１種の元素、ＭL はＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｒｕ，
Ａｇ及びＰｄから選ばれる少なくとも１種の元素、ａ1
，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ，c ，ｘ，ｙ，ｚは原子パーセン
ト、ｐ，ｑは原子分率であり、 ０≦ｐ≦１， ０≦ｑ≦１， ３０≦ａ1 ＋ａ2 ≦７５， ５≦ｂ1 ＋ｂ2 ≦６２， ２≦c ≦４７， ａ1 ＋ａ2 ＋ｂ1 ＋ｂ2 ＋c ＝１００， 0≦ａ1 ， 0≦ａ2 ， 0≦ｂ1 ， 0≦ｂ2 ， ０．００５≦ｘ≦０．２６， ０≦ｙ≦０．２， ０≦ｚ≦１．０ で示される組成を有することを特徴とするバルク状非晶
質合金。 - 【請求項９】 非晶質相を体積率で５０％以上含有する
ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項記載
のバルク状非晶質合金。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１項記載
のバルク状非晶質合金からなることを特徴とする高強度
部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03625599A JP4515548B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | バルク状非晶質合金およびこれを用いた高強度部材 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03625599A JP4515548B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | バルク状非晶質合金およびこれを用いた高強度部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000234156A true JP2000234156A (ja) | 2000-08-29 |
| JP4515548B2 JP4515548B2 (ja) | 2010-08-04 |
Family
ID=12464675
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03625599A Expired - Lifetime JP4515548B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | バルク状非晶質合金およびこれを用いた高強度部材 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4515548B2 (ja) |
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