KR100784915B1 - Zirconium / Titanium Based Amorphous Amorphous Alloys - Google Patents
Zirconium / Titanium Based Amorphous Amorphous Alloys Download PDFInfo
- Publication number
- KR100784915B1 KR100784915B1 KR1020060041076A KR20060041076A KR100784915B1 KR 100784915 B1 KR100784915 B1 KR 100784915B1 KR 1020060041076 A KR1020060041076 A KR 1020060041076A KR 20060041076 A KR20060041076 A KR 20060041076A KR 100784915 B1 KR100784915 B1 KR 100784915B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- amorphous
- alloy
- separated
- zirconium
- phase
- Prior art date
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 27
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 24
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 13
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 230000001594 aberrant effect Effects 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 description 5
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 4
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 4
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 2
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- 229910018185 Al—Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018058 Ni-Co-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018144 Ni—Co—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000101 transmission high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/10—Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
본 발명은 이상분리 지르코늄/티타늄계(Zr/Ti계) 비정질 합금에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 일반식 (ZT)100-a-b(A)a(B)b 로 표시되고, 여기서 ZT는 Zr 및 Ti 중 적어도 1종이고, (A)는 Y 및 La 중 적어도 1종이고, (B)는 Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag 및 Nb 중 적어도 2종이며, a, b 는 원자량%로 5≤a≤60, 20≤b≤80 범위를 갖는 비정질 형성능이 우수한 지르코늄/티타늄계 이상분리 비정질 합금이 제공된다.The present invention relates to a phase-separated zirconium / titanium based (Zr / Ti based) amorphous alloy, which is represented by the general formula (ZT) 100-ab (A) a (B) b , where ZT is Zr and At least one of Ti, (A) is at least one of Y and La, (B) is at least two of Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, and Nb, and a and b are atomic percent A zirconium / titanium-based anisotropically separated amorphous alloy having an amorphous forming ability having a range of 5 ≦ a ≦ 60 and 20 ≦ b ≦ 80 is provided.
본 발명의 이상분리된 비정질 합금은 나노크기를 갖는 아주 미세한 연결구조를 가지는 상분리 조직을 가지고 있어 선택적 열처리 혹은 냉각속도의 조절을 통하여 이상분리된 조성을 선택적으로 나노 결정화하여 비정질 기지 나노복합재를 손쉽게 제조할 수 있다.The ideally separated amorphous alloy of the present invention has a phase-separated structure having a very fine connection structure having a nano-sized to easily prepare an amorphous matrix nanocomposite by selectively nanocrystallizing the abnormally separated composition through selective heat treatment or control of cooling rate. Can be.
이상분리, 지르코늄/티타늄계, 비정질 합금 Ideal Separation, Zirconium / Titanium Based, Amorphous Alloys
Description
도 1은 본 발명의 Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu 계 이상분리 비정질 합금의 X-선 회절 분석 결과이다. 1 is an X-ray diffraction analysis result of the Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu-based anisotropic amorphous alloy of the present invention.
도 2는 본 발명의 Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu 계 이상분리 비정질 합금과 비교예 합금의 시차 열분석 결과이다. Figure 2 is a differential thermal analysis of the Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu-based aberrant separation amorphous alloy and the comparative alloy of the present invention.
도 3은 본 발명의 Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu 계 이상분리 비정질 합금에 대하여 600 K에서 30 초 동안 열처리하여 선택적으로 Y계 상분리된 비정질 영역만 나노 결정화된 시편의 투과전자 현미경 분석 결과이다. FIG. 3 is a transmission electron microscope analysis of a nano-crystallized specimen in which only the Y-based phase-separated amorphous region was selectively heat treated with Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu-based anisotropically separated amorphous alloy for 30 seconds at 600 K. FIG. The result is.
본 발명은 이상분리 지르코늄/티타늄계(Zr/Ti계) 비정질 합금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비정질 형성능이 우수한 Zr/Ti계 합금에 비정질 형성시 구성원소의 고유특성과 열역학적 고찰을 통하여 커다란 혼합열 차이를 가지는 원소를 첨가하고 동시에 비정질 형성능이 우수한 제3의 합금원소들을 첨가함으로써 응고시 이상분리 비정질화가 가능한 지르코늄/티타늄계 비정질 합금에 관한 것이다. The present invention relates to a phase-separated zirconium / titanium-based (Zr / Ti-based) amorphous alloy, and more particularly, to a large mixing through the intrinsic properties and thermodynamic considerations of member elements in amorphous formation in Zr / Ti-based alloys having excellent amorphous forming ability The present invention relates to a zirconium / titanium-based amorphous alloy capable of abnormally separating amorphous crystals during solidification by adding an element having a thermal difference and at the same time adding a third alloying element having excellent amorphous forming ability.
일반적으로 금속은 상온에서 결정구조를 가지며 미세결정의 집합체라고 할 수 있다. 이러한 결정 금속들을 가열하여 액체상태로 만든 후 105~106 K/sec 이상의 빠른 냉각속도로 급냉을 하면 고체화할 때 원자들이 규칙적인 배열을 하지 못하고 무질서한 배열을 보이게 된다. 이러한 상태를 비정질이라 한다. 비정질 합금들은 결정질 합금과는 다른 새로운 원자 배열을 가지고 있기 때문에 결정질 합금에서는 얻어질 수 없는 다양한 우수한 특성들, 예를 들면, 높은 강도와 넓은 탄성한계 영역, 뛰어난 부식특성, 전자기적 특성, 그리고 독특한 화학적 성질들을 나타낸다. 특히, 최근 연구 결과에 의하면, 비정질상의 부분적 결정화를 통해 비정질 기지에 나노 결정상을 석출시킨 합금들은 완전한 비정질 합금과 결정질 합금에서 얻어질 수 없었던 좋은 기계적 성질, 연자성 (soft magnetism), 강자성 (hard magnetism), 그리고 우수한 촉매성질들을 가진다는 것이 밝혀졌다. 이렇듯 우수한 특성들은 현대 산업사회에서 요구되어지는 소재의 극한적인 특성과 부합함에 의해 산업 적용에의 포텐셜이 매우 큰 새로운 개념의 재료이다. 그리하여 비정질 합금과 나노결정 합금들은 많은 관심 하에 최근까지 연구가 진행되고 있다. In general, the metal has a crystal structure at room temperature and may be called an aggregate of microcrystals. When these crystalline metals are heated to a liquid state and quenched at a high cooling rate of 10 5 to 10 6 K / sec or more, the atoms do not have a regular arrangement and show a disordered arrangement when solidified. This condition is called amorphous. Because amorphous alloys have a new atomic arrangement different from crystalline alloys, there are many excellent properties that cannot be obtained in crystalline alloys, such as high strength and wide elastic limit regions, excellent corrosion properties, electromagnetic properties, and unique chemicals. Exhibit properties. In particular, recent studies have shown that alloys that precipitate nanocrystalline phases in amorphous bases through partial crystallization of amorphous phases have good mechanical properties, soft magnetism, and hard magnetism that cannot be obtained in both amorphous and crystalline alloys. And excellent catalytic properties. These superior properties are a new concept of material with great potential for industrial application, in line with the extreme properties of the materials required in modern industrial societies. Thus, amorphous alloys and nanocrystalline alloys have been studied until recently with much interest.
현재까지 개발된 이상분리 비정질 합금을 살펴보면, 멜트스피너를 사용한 급속응고 방법을 통해 Zr-La-Al-Cu-Ni, Y-Ti-Al-Co, Ni-Nb-Y 합금계의 몇몇 제한된 조성영역에서만 상분리 현상이 보고되고 있다. 이러한 결과는 이상분리 비정질화가 기존의 단일상 비정질 합금에 비해서 비정질화에 더 큰 냉각속도를 요하고, 또한 합금성분의 구성에 제약이 있다는 것을 의미한다.In the biphasic amorphous alloys developed to date, several limited compositional zones of Zr-La-Al-Cu-Ni, Y-Ti-Al-Co, and Ni-Nb-Y alloys have been developed by rapid solidification using melt spinners. Only phase separation has been reported. These results indicate that aberrant separation amorphousization requires a higher cooling rate for amorphousization than conventional single phase amorphous alloys, and also has a limitation in the composition of the alloying components.
특히, 상기와 같은 종래의 이상분리 비정질 합금은 일부의 경우를 제외하고는 각각 상분리된 주된 조성의 결정화 거동이 좁은 온도범위에서 이루어져 선택적으로 나노 결정상을 비정질 내부에 석출시키는 데 제약이 있었다. Particularly, except for some cases, the conventional phase-separated amorphous alloy as described above has a limited crystallization behavior of the main composition of each phase-separated composition in a narrow temperature range, thereby selectively depositing the nanocrystalline phase in the amorphous interior.
이러한 한계를 극복하고자 본 발명에서는 종래 우수한 비정질 형성능을 가진다고 보고되어진 Zr 계 혹은 Ti 계 벌크 비정질 합금조성에 구성원소의 고유특성과 열역학적 고찰을 통하여 커다란 양의 혼합열을 가지는 원소를 첨가하여 응고시 이상분리 비정질화가 가능하도록 하였으며, 각각 주원소의 고유한 결정화 온도차에 의해 뚜렷하게 분리되는 결정화 거동으로 인해 1) 나노결정화를 통한 복합재의 용이한 제조, 2) 각각의 비정질에 해당하는 과냉각 액체영역에서 다단계 성형특성이 향상될 수 있는 지르코늄/티타늄계 이상분리 비정질 합금을 제공하고자 한다.In order to overcome this limitation, in the present invention, a Zr-based or Ti-based bulk amorphous alloy, which has been reported to have excellent amorphous forming ability, is added to solidify by adding an element having a large amount of mixed heat through intrinsic properties and thermodynamic considerations of member elements. Separation amorphization was made possible, and due to the crystallization behavior that is clearly separated by the intrinsic crystallization temperature difference of each main element, 1) easy production of composites through nanocrystallization, 2) multi-stage molding in the subcooled liquid region corresponding to each amorphous It is an object of the present invention to provide a zirconium / titanium-based biphasic amorphous alloy with improved properties.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 일반식 (ZT)100-a-b(A)a(B)b으로 표시되고, 여기서 ZT는 Zr 및 Ti 중 적어도 1종이고, (A)는 Y 및 La 중 적어도 1종이고, (B)는 Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag 및 Nb 중 적어도 2종이며, a, b 는 원자량%로 10≤a≤60, 20≤b≤80 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 비정질 형성능이 우수한 지르코늄/티타늄계 이상분리 비정질 합금이 제공된다.In order to achieve this object, according to the invention, it is represented by the general formula (ZT) 100-ab (A) a (B) b , wherein ZT is at least one of Zr and Ti, and (A) is Y and La (B) is at least two of Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, and Nb, and a and b have atomic ratios of 10 ≦ a ≦ 60 and 20 ≦ b ≦ 80. Provided is a zirconium / titanium-based anisotropically separated amorphous alloy having excellent amorphous forming ability.
본 발명에서 원소 선택의 이유로, 우선, 주 원소인 Zr, Ti 과 커다란 양의 혼합열을 가지면서 상이한 결정화 온도범위를 가지는 원소들을 A 군(Y, La)으로 하 였고, Zr, Ti, 그리고 A 군의 원소들과 음의 혼합열을 가져서 우수한 비정질 형성능을 가지도록 하는 원소들을 B 군 (Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag 및 Nb)으로 하였다. For the reason of element selection in the present invention, first, elements with different crystallization temperature ranges having a large amount of mixed heat with the main elements Zr and Ti were group A (Y, La), and Zr, Ti, and A Elements that have a negative mixed heat with the elements of the group to have excellent amorphous forming ability were group B (Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag and Nb).
한편, Zr계 비정질 합금에서 첨가시 비정질 형성능 향상에 기여한다고 알려진 반금속 원소군 Al, Si 및 Sn 원소들을 더 첨가함에 의해 비정질 형성능을 더욱 높일 수도 있다. On the other hand, the addition of the semi-metal element group Al, Si, and Sn elements known to contribute to the improvement of the amorphous formation ability when added in the Zr-based amorphous alloy may further increase the amorphous formation ability.
본 발명에서 불혼화 영역을 이루게 되는 원소쌍의 혼합열 관계는 다음과 같다.In the present invention, the mixed heat relationship of the pair of elements forming the immiscible region is as follows.
Zr-Y : 15 kJ/mole, Ti-Y : 9 kJ/moleZr-Y: 15 kJ / mole, Ti-Y: 9 kJ / mole
Zr-La : 13 kJ/mole, Ti-La : 20 kJ/moleZr-La: 13 kJ / mole, Ti-La: 20 kJ / mole
본 발명에서 조성 한정의 이유로는 우선 양의 혼합열 관계에 있는 A 군 원소들이 10% 미만으로 첨가되는 경우 두 원소들 사이에 불혼화 영역인 용해도 갭 (miscibility gap)이 형성되기에 열역학적으로 불안정하고, 한편, 60%를 초과하여 첨가되는 경우, 양의 혼합열을 가진 원소의 과다로 인해 비정질 형성능이 오히려 급격히 감소하게 되는 문제점이 있다. In the present invention, the reason for composition limitation is that when group A elements having a positive mixed heat relationship are added less than 10%, thermodynamic instability is formed because a miscibility gap, which is an immiscible region, is formed between the two elements. On the other hand, when added in excess of 60%, there is a problem that the amorphous forming ability is rather sharply reduced due to the excessive amount of elements with a positive mixing heat.
이상분리 비정질화를 위해선 주 원소들의 이상분리 이외에 비정질 형성능이 중요한 요인으로 작용하기 때문에, 일반적으로 비정질 형성능 향상을 위한 경험칙 (1) 3 성분계 이상의 다성분계 시스템, 2) 구성원자간 12% 이상의 커다란 원자반경크기 차, 3) 음의 혼합열을 가진 원소들로 구성, 4) 액상의 안정화를 위한 깊은 공정조성 근처의 조건 등을 고려하여 B군의 원소를 선정하였으며, 1종의 원소만 첨가되거나, 20% 미만으로 첨가되는 경우, 다성분계화를 통한 비정질 형성능 향상의 개 념인 혼합이론(confusion theory)에 위배되고, 80%를 초과하여 첨가되는 경우는 A군과 B군의 열역학적 관계에 기초해 이상분리가 일어나기 위한 (원소들간 불혼화 영역인) 용해도 갭이 형성되기에 열역학적으로 불안정한 상태가 되며, 또한, 주 원소의 양이 적어 결정화 거동에 미치는 주원소의 역할이 감소되어 뚜렷하게 분리된 결정화 온도구간을 얻지 못하게 된다. In addition to the abnormal separation of the main elements, the amorphous formation ability acts as an important factor for abnormal separation, so the rule of thumb for improving the amorphous formation ability is generally (1) multicomponent system of three or more components, and 2) large atomic radius of 12% or more among members. The elements of group B were selected in consideration of the difference in size, 3) composed of elements with negative mixing heat, 4) conditions near the deep process composition for stabilization of liquid phase, and only one element was added or 20 If it is added less than%, it violates the confusion theory, which is the concept of improving amorphous forming ability through multi-component system, and if it is added more than 80%, it is separated abnormally based on the thermodynamic relationship between group A and B. Is a thermodynamically unstable state in which a solubility gap (which is an immiscible region between elements) is formed, and the amount of the main element is small, Is reduced, the role of the main striking element is clearly not get a separate crystallization temperature interval.
앞서 고찰한 바와 같이, (Zr, Ti)과 A군, B군 원소만으로도 이상 비정질 화가 가능하나, 필요에 따라 Zr 혹은 Ti 계 비정질 합금에서 비정질 형성능 향상에 도움을 준다고 알려진 Al, Si 및 Sn과 같은 가진 반금속성 원소들을 더 첨가할 수도 있다. 이들 원소의 첨가는 이상 분리된 Zr 혹은 Ti 계 비정질 합금의 비정질 형성능을 향상 시킴으로써 이상분리 비정질화에 기여할 수 있다. 단, 이들 원소들이 20%를 초과하여 첨가되는 경우 (Zr, Ti)-A군-B군 원소로 이루어진 비정질 형성능 조합에 커다란 변화를 유발하여 비정질 형성능을 오히려 감소시키게 된다. As previously discussed, (Zr, Ti), group A, and group B elements can be abnormally amorphous, but if necessary, such as Al, Si, and Sn, which are known to help improve amorphous forming ability in Zr or Ti based amorphous alloys. It is also possible to add more semimetallic elements. The addition of these elements can contribute to the abnormal separation amorphous by improving the amorphous forming ability of the abnormally separated Zr or Ti-based amorphous alloy. However, when these elements are added in excess of 20%, a large change is caused in the amorphous forming ability combination consisting of (Zr, Ti) -A-group-B group elements, thereby reducing the amorphous forming ability.
한편, 본 발명자들의 연구결과에 따르면, Zr과 같은 족 원소로써 비정질 합금계에서 대체로 치환시 유사한 거동을 나타내는 Hf을 이용하여 Zr을 치환하는 경우, Zr이 비정질을 형성하는 합금조성내에서 하는 역할과 유사한 역할을 함으로써 같은 조성범위에서 유사한 이상분리 비정질화 거동을 얻을 수 있다는 사실이 밝혀졌다 On the other hand, according to the research results of the present inventors, when Zr is substituted using Hf, which exhibits similar behavior when substituted in an amorphous alloy system with a group element such as Zr, the role of Zr in forming an amorphous alloy and It has been found that, by playing a similar role, similar heterogeneous amorphization behavior can be obtained in the same composition range.
실시예Example
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
(시편의 제조)(Production of specimen)
1. 모합금의 제조1. Manufacturing of master alloy
본 발명에서는 원하는 합금 조성의 모합금을 얻기 위해서 각각 99.8%에서 99.99% 의 순도를 갖는 (Zr, Ti), A 군 (Y, La), B 군 (Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, 및 Nb) 원소들을 고순도 아르곤(99.99%) 가스 분위기 하에서 Arc 용해를 행하였다. In the present invention, (Zr, Ti), Group A (Y, La), Group B (Be, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, respectively, having a purity of 99.8% to 99.99% in order to obtain a mother alloy having a desired alloy composition. , And Nb) elements were subjected to Arc dissolution under high purity argon (99.99%) gas atmosphere.
또한, Arc 용해 중에 합금 성분의 편석을 없애기 위해서 시료를 반전시키면서 3회 반복하여 용해하였다.In addition, in order to eliminate segregation of the alloying component during arc melting, the sample was repeatedly dissolved while inverting the sample.
2. 멜트 스피닝법을 이용한 시편의 제조2. Preparation of Specimen Using Melt Spinning Method
준비된 모합금을 냉각속도가 비교적 큰(cooling rate:104-106 K/s) 멜트 스피닝(melt spinning)법을 이용하여 리본 형태의 시편을 제조하였다.The prepared master alloy was prepared using a ribbon spinning specimen using a melt spinning method with a relatively high cooling rate (10 4 -10 6 K / s).
상세하게는, 우선 모합금을 석영관에 장입하고, 챔버의 진공도를 10-4 Torr 정도로 한 후에 약 7-9 kPa의 아르곤 분위기 중에서 고주파 유도가열에 의해 용해하였다. 이때, 용탕은 표면장력에 의하여 석영관 내에 유지되고 있다가, 모합금이 완전히 용해된 후에 석영관과의 반응이 일어나기 전에 석영관을 급속히 강하함과 동시에 석영관내에 약 50 kPa의 아르곤 가스를 주입함으로서 용탕을 고속으로 회전하고 있는 Cu롤 표면에(wheel surface velocity:~40 m/s)분출하여 두께가 약 30μm, 폭이 약 2mm인 리본형태의 시편을 제조하였다.Specifically, the mother alloy was first charged into a quartz tube, the vacuum degree of the chamber was about 10 −4 Torr, and then dissolved by high frequency induction heating in an argon atmosphere of about 7-9 kPa. At this time, the molten metal is maintained in the quartz tube due to the surface tension, and after the master alloy is completely dissolved, the quartz tube is rapidly lowered before the reaction with the quartz tube occurs, and about 50 kPa of argon gas is injected into the quartz tube. By spraying the molten metal to the surface of the Cu roll (wheel surface velocity: ~ 40 m / s) rotating at a high speed to prepare a ribbon-shaped specimen having a thickness of about 30μm, width of about 2mm.
3. 인젝션 캐스팅(Injection casting)을 이용한 시편의 제조3. Fabrication of Specimen Using Injection Casting
본 발명에서는 제조된 모합금을 다양한 직경의 구리몰드를 이용하여 냉각속도를 달리하면서 인젝션 캐스팅법을 통해 벌크시편을 제조하였다. 모합금 시료는 고진공 상태에서 고순도 아르곤을 충진시켜 아르곤 분위기하의 고주파 유도 용해된 후 일정한 인젝션압을 통해 수냉되는 구리몰드에 충진되어 50mm의 일정한 길이를 가진 봉상 시편을 금형 주조하였다.In the present invention, the bulk specimens were prepared by injection casting with varying cooling rates using the prepared mother alloy copper molds of various diameters. The master alloy was filled with high-purity argon in a high vacuum state, filled with a high temperature induction melted in an argon atmosphere, and then filled in a copper mold which is cooled by water through a constant injection pressure, thereby molding a rod-shaped specimen having a constant length of 50 mm.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 비정질 합금조성물의 분석은 하기와 같이 행하였다.Analysis of the amorphous alloy composition of the present invention prepared by the above method was performed as follows.
(시편 분석)Psalm Analysis
1. 투과 전자현미경 분석1. Transmission Electron Microscope Analysis
벌크 비정질 합금의 상분리 현상을 관찰하기 위하여 투과 전자현미경(TEM:Transmission electron microscopy)분석을 하였다. 인젝션 캐스팅을 이용해 제조된 시편을 기계적 연마한 후, 이온밀링(ion milling)으로 시편을 준비하였다. 이온빔과 시편 표면간의 각은 이온밀링을 사용하여 4-8°로 변화시키면서 연마하였다.Transmission electron microscopy (TEM) analysis was performed to observe the phase separation of the bulk amorphous alloy. After mechanically polishing the specimen prepared by injection casting, the specimen was prepared by ion milling. The angle between the ion beam and the specimen surface was polished by varying 4-8 ° using ion milling.
이때의 조건에서 JEM 2000EX을 사용하여 가속전압 200kV에서 명시야상(BF image:Bright Field image), 제한시야 회절도형(SADP:Selected Area Diffraction Pattern)를 얻었다.Under this condition, using a JEM 2000EX, a bright field image (BF image: Bright Field image) and a limited field diffraction pattern (SADP) were obtained at an acceleration voltage of 200 kV.
2. 시차 열분석2. Differential Thermal Analysis
일반적으로 비정질 상의 유리천이온도(glass transition temperature, Tg) 및 결정화 온도(crystallization temperature, Tx)와 관련된 열역학적 성질들을 평가하기 위하여 시차 주사열량계(differential scanning calorimeter-Perkin Elmer, DSC7)를 사용한다.In general, differential scanning calorimeter-Perkin Elmer (DSC7) is used to evaluate the thermodynamic properties associated with the glass transition temperature (T g ) and crystallization temperature (T x ) of the amorphous phase.
본 실험에서는 구리팬에 시료를 넣은 후 백금홀더에 넣었으며, 빈 팬을 레퍼런스(reference)에 넣고 사용하였다. 시편의 산화를 방지하기 위하여 고순도(99.999%) 아르곤 분위기 하에서 373-953K의 온도범위로 측정하였으며, DSC분석은 약 20mg 양의 시료를 장입하여 99.99% 순도의 아르곤 분위기에서 40K/min(0.667 K/s)의 일정한 승온속도로 행하였다.In this experiment, a sample was put in a copper pan and placed in a platinum holder. An empty pan was used as a reference. In order to prevent oxidation of the specimen, the temperature range of 373-953K was measured under high purity (99.999%) argon atmosphere, and DSC analysis was carried out by loading approximately 20 mg of sample and 40K / min (0.667 K / min) under 99.99% purity argon atmosphere. It carried out at the constant temperature increase rate of s).
3. X-선 회절 분석3. X-ray Diffraction Analysis
제조된 시편이 비정질임을 확인하기 위하여 X-선 회절기(M18XHF22-SRA, monochromatic Cu K radiation)을 이용하여 조사하였다. X-선 회절 분석은 Cu target(λ=1.5406, Ka1선)튜브 전압은 50kV, 전류는 200mA의 조건으로 분석을 행하였다. X-선 회절 스펙트럼은 연속 주사의 방법으로 20°-80°의 주사범위에서 4°/min의 속도로 0.02°간격을 유지하며 얻었다.In order to confirm that the prepared specimen was amorphous, the sample was irradiated with an X-ray diffractometer (M18XHF 22 -SRA, monochromatic Cu K radiation). X-ray diffraction analysis was conducted under conditions of 50 kV and current of 200 mA for Cu target (λ = 1.5406, Ka 1 line) tube voltage. X-ray diffraction spectra were obtained with a 0.02 ° interval at a rate of 4 ° / min in the scan range of 20 ° -80 ° by the method of continuous scanning.
일반적으로 비정질 시편의 경우 X-선 회절분석 실험에서 결정픽이 없는 폭이 넓은 회절패턴을 얻을 수 있는데, 본 발명에서는 일반 비정질 합금에서와는 달리 이상 비정질 합금의 경우 두개의 비정질상에 관한 회절패턴이 중첩되므로 상대적으로 회절각도가 넓은 영역을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.In general, in the case of amorphous specimens, a wide diffraction pattern without a crystal pick can be obtained in an X-ray diffraction analysis experiment. In the present invention, unlike a typical amorphous alloy, a diffraction pattern regarding two amorphous phases overlaps because of an abnormal amorphous alloy. It was confirmed that the diffraction angle has a relatively large area.
이상의 결과를 표 1에 나타내었다.The above results are shown in Table 1.
여기서, M = Melt-spinning Method, I = Injection casting Method,Where M = Melt-spinning Method, I = Injection casting Method,
SA = 단일 비정질상, DA = 이상분리 비정질상, Cryst. = 결정, Comp. = 복합재(SA+Cryst.) SA = single amorphous phase, DA = aberrant separation amorphous phase, Cryst. = Determined, Comp. = Composite (SA + Cryst.)
표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 6의 합금들은 응고 도중 이상분리 비정질화(DA: Two Distinguishable Phase Amorphous)가 일어난다. 또한, 이러한 이상분리 비정질 합금의 비정질 형성능은 단일 비정질 합금보다 냉각속도 조건에 더 크게 의존하나, 본 발명의 실시예 6의 Zr-La-Cu-Ni-Co-Al 계 비정질 합금의 경우, 10-100 K/s 정도의 작은 냉각속도를 가지는 인젝션 캐스팅법을 통해서도 이상 비정질화가 가능하다. As shown in Table 1, the alloys of Examples 1 to 6 of the present invention undergo Two Distinguishable Phase Amorphous (DA) during solidification. In addition, the amorphous forming ability of such a phase-separated amorphous alloy is more dependent on the cooling rate conditions than a single amorphous alloy, but in the case of Zr-La-Cu-Ni-Co-Al-based amorphous alloy of Example 6 of the present invention, 10- Abnormal amorphousness is also possible through injection casting with a cooling rate as small as 100 K / s.
특히, 실시예 6의 Zr30La27.5Cu12.5Ni10Co3.5Al16.5에서 알 수 있는 바와 같이, Al 원소의 적절한 첨가는 Zr- 혹은 Ti-계 비정질 합금에서 이상 분리된 각각의 비정질 형성능을 향상시킴으로써 최대 벌크 형태로까지 이상 비정질화가 가능하다는 것을 확인할 수 있다. In particular, as can be seen in Zr 30 La 27.5 Cu 12.5 Ni 10 Co 3.5 Al 16.5 of Example 6, the appropriate addition of the Al element improves the respective amorphous forming ability which is ideally separated in the Zr- or Ti-based amorphous alloy. It can be seen that abnormal amorphousization is possible up to the bulk form.
즉, 실시예 4의 합금 Zr28.5La32.5Ni11.3Cu12.7Nb5은 멜트 스피닝법에 의해서 이상분리 비정질로 제조될 수 있었으나, 시차 열분석시 분리된 비정질의 뚜렷한 유리천이온도를 발견할 수 없었다. 하지만, Al 원소가 일부 첨가된 실시예 5의 Zr35La30Cu17.5Ni10Al7.5의 경우 뚜렷한 유리 천이거동과 넓은 과냉각 액체영역을 가져서 분리된 비정질이 상대적으로 우수한 비정질 형성능을 가져서 안정한 이상분리 비정질화가 가능한 것을 확인할 수 있다. That is, the alloy Zr 28.5 La 32.5 Ni 11.3 Cu 12.7 Nb 5 of Example 4 may be prepared as an abnormal separation amorphous by the melt spinning method, but was not found distinct glass transition temperature of the separated amorphous during differential thermal analysis. However, in the case of Zr 35 La 30 Cu 17.5 Ni 10 Al 7.5 of Example 5 to which the Al element was partially added, the separated amorphous had a distinct glass transition behavior and a wide supercooled liquid region, so that the separated amorphous had a relatively good amorphous forming ability and thus was stable, ideally separated amorphous. You can see that paint is possible.
특히, 최대의 경우 실시예 6과 같이 본 발명의 기본 구성원소와 Al, Si, Sn 등과 같은 원소의 적절한 조합에 의해 인젝션 캐스팅에 의한 벌크 형태로의 제조가 가능하다는 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that, in the maximum case, as in Example 6, it is possible to manufacture in bulk by injection casting by appropriate combination of elements such as Al, Si, Sn and the like.
한편, 비교예 1, 2은 A군의 원소가 첨가되지 않은 경우로서, 양의 혼합열을 가진 원소의 부재로 인해 불혼화 영역이 형성되지 않아 단순한 Zr-, Ti-계 단일 상의 비정질(SA: Single Phase Amorphous) 합금이 형성되는 예를 보여준다. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 are cases in which the elements of group A are not added, and since the immiscible region is not formed due to the absence of elements with positive mixing heat, a simple Zr-, Ti-based single phase amorphous (SA: Single Phase Amorphous alloy is shown.
비교예 2의 A군의 원소가 첨가되지 않은 경우는 비정질 형성능 향상과 관련된 Al 원소의 첨가 또한 무의미하다.When the element of group A of the comparative example 2 is not added, addition of Al element related to the improvement of amorphous forming ability is also meaningless.
비교예 3은 A군의 원소가 60%를 초과하여 첨가되는 경우, A군과 Zr- (혹은 Ti-) 원소간 불혼화 영역을 형성하기에 Zr- (혹은 Ti-) 원소가 양적으로 부족하여 A군의 원소를 주 원소로 하는 단일 비정질(SA) 합금이 형성되는 예를 보여준다.In Comparative Example 3, when more than 60% of the elements of Group A were added, Zr- (or Ti-) elements were quantitatively insufficient to form an immiscible region between Group A and Zr- (or Ti-) elements. An example is shown in which a single amorphous (SA) alloy is formed based on elements of group A.
비교예 4는 원소간 이상분리는 이루어지나 Zr- (혹은 Ti-)에 비해 상대적으로 비정질 형성능이 낮은 A군 원소가 주가 되는 조성의 경우 B군의 적은 양으로 인해 공정조성에서 멀어져서 결정상으로 석출하여, Zr- (혹은 Ti-) 비정질과 A군계 결정상이 혼재한 복합재 형태로 석출한 예를 보여준다.In Comparative Example 4, the abnormal separation between the elements is performed, but in the case of the composition mainly composed of group A element, which has relatively low amorphous forming ability compared to Zr- (or Ti-), due to the small amount of group B, it is separated from the process composition and precipitated as crystal phase. For example, Zr- (or Ti-) amorphous and group A crystalline phases are precipitated in a composite form.
비교예 5은 B군의 원소가 60% 초과 첨가되는 경우, A군과 Zr- (혹은 Ti-) 원소간 불혼화 영역을 형성하기에 양적으로 부족하며, B군의 원소를 주 원소로 볼때 양의 혼합열을 가진 관계에 있는 원소가 첨가된 경우라 할 수 있어 비정질 형성능 경험법칙에 위배되는 바 급냉응고를 통해서도 비정질상이 아닌 결정상이 형성되는 예를 보여준다.Comparative Example 5 is quantitatively insufficient to form an immiscible region between group A and Zr- (or Ti-) elements when more than 60% of the elements of group B are added. It can be said that the element that has the relation of mixing heat is added, which violates the rule of experience of amorphous formation ability.
비교예 6는 A군의 원소가 본 발명의 관계 이외에 다른 원소가 첨가되는 경우, 비록 Ta은 Zr과 양의 혼합열 관계(Zr-Ta: 3kJ/mole)에 있으나 다른 구성원소와도 양의 혼합열 관계(Cu-Ta: 2kJ/mole)에 있어서 응고 도중 Ta 원소가 고립화되어 나머지 원소들로 이루어진 단일 비정질에 Ta 상이 주가 되는 결정상이 석출한 형태로 복합재가 제조되는 예를 보여준다. In Comparative Example 6, in the case where the elements of group A are added with elements other than the relation of the present invention, Ta is in a positive mixed heat relationship (Zr-Ta: 3 kJ / mole), but mixed with other members In the thermal relationship (Cu-Ta: 2kJ / mole), the Ta element is isolated during solidification, and thus, the composite is manufactured in the form of precipitation of a crystalline phase mainly containing a Ta phase in a single amorphous consisting of the remaining elements.
Al, Si 및 Sn 등의 원소는 Cu계 비정질 합금에서 일반적으로 비정질 형성능 향상을 위해 첨가되는 원소 군으로 이상분리를 위해선 첨가하지 않아도 무방하나 소량 첨가하면 비정질 형성능(GFA: Glass Forming Ability)을 향상시켜 이상분리 비정질화에 기여하는 역할을 한다. 하지만 20% 초과로 첨가되는 경우, 비교예 7에서 알 수 있는 바와 같이 기존 원소간의 상관관계에 부정적인 역할을 해서 비정질 형성능이 급감하게 되어 급냉응고를 통해서도 비정질 상을 얻지 못함을 보여준다. Elements such as Al, Si, and Sn are generally added to improve amorphous forming ability in Cu-based amorphous alloys, but do not need to be added for abnormal separation, but when added in small amounts, glass forming ability (GFA) is improved. It plays a role in contributing to aberrant separation amorphous. However, when added in excess of 20%, as can be seen in Comparative Example 7 shows a negative role in the correlation between the existing elements, the ability to form amorphous decreases rapidly, it shows that the amorphous phase is not obtained through quench solidification.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu 계 이상분리 비정질 합금에 대한 X-선 회절분석 결과이다. 각각의 비정질 합금은 주 원소의 원자반경차에 의해 고유의 정해진 위치에서 할로우(halo) 회절패턴이 검출되며, Y과 Ti 합금의 경우 도 1에 도식적으로 나타낸 바와 같이 낮은 각도영역 대에서 Y 상에 관한 패턴이, 높은 각도영역 대에서 Ti 상에 관한 패턴이 검출된다. 1 is an X-ray diffraction analysis of the Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu-based anisotropic amorphous alloy of the present invention. Each amorphous alloy has a halo diffraction pattern detected at its own fixed position by the atomic radius difference of the principal element. In the case of Y and Ti alloys, as shown schematically in FIG. The pattern relating to the Ti phase is detected in the high angular region.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이상분리 합금의 경우, 두 할로우 패턴이 겹쳐져서 검출됨으로 인해 단일 비정질 상의 경우보다 넓은 18-20 도의 넓은 범위의 할로우 패턴이 주어지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 특성은 혼합시 주 원소의 양이 증가할수록 도 1의 (c) (Ti : Y = 3 : 1)에서 알 수 있는 바와 같이 Ti 관련 픽(peak)이 더 큰 것을 통해 명확히 확인할 수 있다. As can be seen in FIG. 1, in the case of the anisotropically separated alloy of the present invention, two hollow patterns are detected by overlapping, so that a wider hollow pattern of 18-20 degrees may be provided than a single amorphous phase. This characteristic can be clearly seen as the Ti-related peak (peak) as shown in (c) (Ti: Y = 3: 1) of FIG.
도 2는 본 발명의 Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu 계 이상분리 비정질 합금에 대한 시차 열분석 결과이다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이상분리 비정질 합금은 주원소에 따라 달라지는 결정화 온도범위에 따라 응고시 인 시츄(In-situ) 로 이상분리 비정질화 하여 연속 가열시 각각 Y-rich 비정질의 결정화와 Ti-rich 비정질상의 결정화 거동으로 명확히 분리되는 것을 알 수 있다. 2 is a differential thermal analysis of the Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu-based aberrant separation amorphous alloy of the present invention. As can be seen, the anisotropically separated amorphous alloys of the present invention are each Y-rich amorphous during continuous heating by anisotropically separated into in situ (In-situ) during solidification according to the crystallization temperature range depending on the main element It can be seen that the crystallization and Ti-rich amorphous phase crystallization behavior is clearly separated.
도 3은 본 발명의 Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu 계 이상분리 비정질 합금을 600K에서 30초 동안 열처리하여 선택적으로 Y계 상분리된 비정질 영역만 나노 결정화시킨 시편의 투과전자 현미경 분석 결과이다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이상분리 비정질 합금의 경우 원소에 따라 달라지는 결정화 온도범위에 따라 낮은 온도범위에서 결정화가 이루어지는 Y계 비정질의 선택적 결정화를 통하여 Ti 비정질 기지에 수 nm ~ 수 십 nm의 Y-rich 결정상이 나노 결정화 되도록 하여, 나노복합재를 용이하게 만들 수 있음을 확인할 수 있다. 일반적으로 비정질의 형성은 임계 냉각속도와 밀접한 관계가 있으므로, 열처리 이외에 제조시 냉각속도의 조절을 통해서도 이러한 형태의 나노 복합재를 만드는 것이 가능할 것으로 사료된다. 특히 최근 연구 결과에 의하면 비정질상의 부분적인 결정화를 통해 비정질 기지에 나노 결정상을 석출시킨 합금들은 완전한 비정질 합금과 결정질 합금에서 얻어질 수 없었던 우수한 특성들을 가진다는 것을 감안한다면, 본 발명의 이상 비정질화 합금을 통한 나노 복합재의 제조는 나노복합재를 제조하는 새로운 개념을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.FIG. 3 is a transmission electron microscope analysis result of a specimen in which the Ti-Y-Zr-Be-Ni-Cu-based anisotropic amorphous alloy was heat-treated at 600 K for 30 seconds to selectively nanocrystallize the Y-based phase-separated amorphous region. . As can be seen, in the case of the anisotropically separated amorphous alloy of the present invention, several nm to several tens of tens of tens of nm of the amorphous phase of the present invention is selectively crystallized through the Y-based amorphous crystallization, which is crystallized at a low temperature range according to the crystallization temperature range depending on the element. It can be seen that the nanocomposite can be easily made by allowing the Y-rich crystal phase of nm to be nanocrystallized. In general, the formation of amorphous is closely related to the critical cooling rate, it is thought that it is possible to make this type of nanocomposite by controlling the cooling rate during manufacturing in addition to heat treatment. In particular, recent studies have shown that the alloys in which the nanocrystalline phases are deposited on the amorphous base through partial crystallization of the amorphous phase have excellent properties that could not be obtained in the complete amorphous alloy and the crystalline alloy. The production of nanocomposites is expected to suggest new concepts for manufacturing nanocomposites.
상술한 바와 같이 본 발명의 이상 비정질화가 가능한 지르코늄/티타늄계 합금의 경우 다음과 같은 효과를 제공한다. As described above, in the case of the zirconium / titanium-based alloy which can be abnormally amorphous according to the present invention, the following effects are provided.
1) 열역학적 접근을 통해 인-시츄 방법을 통해 우수한 비정질 형성능을 가지는 이상 비정질이 상분리되어 존재하는 비정질 합금의 제조가 가능하다.1) Through the thermodynamic approach, it is possible to produce an amorphous alloy in which an amorphous phase is separated by an in-situ method with an excellent amorphous forming ability.
2) 본 발명 비정질 합금에서 상분리 기구는 일반적인 비정질 형성에 관한 경험칙과는 반대되는 개념으로 기존에 제안되어진 경험칙과는 다른 새로운 개념으로 비정질 재료를 설계하는 기준을 제시하여 준다. 이와 더불어 나머지 첨가원소 및 조성영역은 비정질 형성능의 향상에 대한 경험칙에 잘 부합되어야만 하여, 이 두 개념의 조합을 통해 향후 본 발명을 기초로 하여 다른 합금계에서도 상분리를 이용한 이상 벌크 비정질 합금의 개발이 용이하게 이루어질 수 있을 것이다. 2) In the amorphous alloy of the present invention, the phase separation mechanism is a concept contrary to the general rule of thumb for amorphous formation, and provides a criterion for designing an amorphous material with a new concept different from the rule of thumb proposed previously. In addition, the remaining additive element and composition region should meet the rule of thumb on the improvement of amorphous forming ability. Based on the combination of these two concepts, the development of the ideal bulk amorphous alloy using phase separation in other alloy systems will be based on the present invention. It can be done easily.
3) 본 발명의 이상분리된 비정질 합금은 나노크기를 갖는 아주 미세한 연결 구조를 가지는 상분리 조직을 가지고 있어 선택적 열처리 혹은 냉각속도의 조절을 통하여 이상분리된 조성을 선택적으로 나노 결정화하여 비정질 기지 나노복합재를 손쉽게 제조할 수 있다. 3) The phase-separated amorphous alloy of the present invention has a phase-separated structure having a very fine connection structure having a nano-size, so that the amorphous matrix-based nanocomposite can be easily nanocrystallized by selectively nanocrystallizing the separated composition through selective heat treatment or control of cooling rate. It can manufacture.
4) 본 발명의 이상분리 비정질 합금은 두 비정질상 모두 안정한 과냉각 액체영역을 나타내어 이 과냉각 액체영역에서 다단계 변형거동이 가능하다. 구체적으로 설명하면 기존에 MEMS 등의 micro-forming을 통한 재료의 가공 등에 비정질 재료의 초소성을 이용한 과냉각 액체영역이 주로 이용되었는데 본 발명의 합금의 경우, 이상분리된 비정질상이 각각의 비정질상에 대한 과냉각 액체영역을 따로 가지는 경우가 있어서, 부분적 나노 결정화 후 비정질 기지 복합재 형태로 변형하는 것이 2차 과냉각 액체영역의 출현에 의해 가능하여 나노복합재의 새로운 가공방법으로 응용이 가능할 것이다. 4) The phase-separated amorphous alloy of the present invention exhibits a stable supercooled liquid region in both amorphous phases, thereby enabling multi-stage deformation behavior in the supercooled liquid region. Specifically, the conventional supercooled liquid region using superplasticity of amorphous material is mainly used for processing materials through micro-forming such as MEMS. In the alloy of the present invention, the abnormally separated amorphous phase is supercooled for each amorphous phase. In the case of having a separate liquid region, it is possible to transform the amorphous matrix into a composite form after partial nanocrystallization by the appearance of a secondary supercooled liquid region, which may be applied to a new processing method of the nanocomposite.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060041076A KR100784915B1 (en) | 2006-05-08 | 2006-05-08 | Zirconium / Titanium Based Amorphous Amorphous Alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060041076A KR100784915B1 (en) | 2006-05-08 | 2006-05-08 | Zirconium / Titanium Based Amorphous Amorphous Alloys |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070108705A KR20070108705A (en) | 2007-11-13 |
KR100784915B1 true KR100784915B1 (en) | 2007-12-11 |
Family
ID=39063419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060041076A KR100784915B1 (en) | 2006-05-08 | 2006-05-08 | Zirconium / Titanium Based Amorphous Amorphous Alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100784915B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200074688A (en) | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 주식회사 비브이메탈 | A manufacturing method of amorphous alloy tube |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101595361B1 (en) | 2014-03-28 | 2016-02-18 | 박상준 | Zirconium Alloy with Improved Hardness and Elasticity and Method for Producing the Same |
CN113088785A (en) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 北京科技大学 | Body-centered cubic high-entropy alloy and preparation method thereof |
CN115094272B (en) * | 2022-07-11 | 2023-09-12 | 承德天大钒业有限责任公司 | Zirconium-nickel-copper-aluminum-tantalum intermediate alloy and preparation method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6682611B2 (en) | 2001-10-30 | 2004-01-27 | Liquid Metal Technologies, Inc. | Formation of Zr-based bulk metallic glasses from low purity materials by yttrium addition |
US6805758B2 (en) | 2002-05-22 | 2004-10-19 | Howmet Research Corporation | Yttrium modified amorphous alloy |
US7008490B2 (en) | 2001-10-03 | 2006-03-07 | Liquidmetal Technologies | Method of improving bulk-solidifying amorphous alloy compositions and cast articles made of the same |
-
2006
- 2006-05-08 KR KR1020060041076A patent/KR100784915B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7008490B2 (en) | 2001-10-03 | 2006-03-07 | Liquidmetal Technologies | Method of improving bulk-solidifying amorphous alloy compositions and cast articles made of the same |
US6682611B2 (en) | 2001-10-30 | 2004-01-27 | Liquid Metal Technologies, Inc. | Formation of Zr-based bulk metallic glasses from low purity materials by yttrium addition |
US6805758B2 (en) | 2002-05-22 | 2004-10-19 | Howmet Research Corporation | Yttrium modified amorphous alloy |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200074688A (en) | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 주식회사 비브이메탈 | A manufacturing method of amorphous alloy tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070108705A (en) | 2007-11-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100784914B1 (en) | Two Phase Metallic Glass Alloys with Multi-Pass Deformation Property | |
Yi et al. | Ni-based bulk amorphous alloys in the Ni–Ti–Zr–(Si, Sn) system | |
KR100749658B1 (en) | Sputtering target and method for production thereof | |
Calka et al. | A transition-metal-free amorphous alloy: Mg. 70Zn. 30 | |
JP4128614B2 (en) | Formation of metallic glass containing beryllium | |
KR100690281B1 (en) | Iron-based multi-element amorphous alloy composition | |
KR20140093989A (en) | Bulk metallic glass forming alloy | |
KR100784915B1 (en) | Zirconium / Titanium Based Amorphous Amorphous Alloys | |
Lee et al. | Bulk glass formation in the Ni–Zr–Ti–Nb–Si–Sn alloy system | |
JP4515596B2 (en) | Bulk amorphous alloy, method for producing bulk amorphous alloy, and high strength member | |
CN110106454B (en) | Boron-based amorphous alloy and preparation method thereof | |
KR100784916B1 (en) | Abnormally separated zirconium / titanium based amorphous alloys for various applications | |
KR100969862B1 (en) | Gadolinium-Based Phase Amorphous Metal Amorphous Alloys with Unique Magnetic Properties | |
JP4515548B2 (en) | Bulk amorphous alloy and high strength member using the same | |
US8163109B1 (en) | High-density hafnium-based metallic glass alloys that include six or more elements | |
CN1188540C (en) | Low-density blocky metal glass | |
KR102704467B1 (en) | Method for manufacturing single-phase high-entropy alloy and a produced high-entropy alloy by using the same | |
JP4346192B2 (en) | High corrosion-resistant bulk amorphous alloy and method for producing the same | |
KR101254631B1 (en) | Mo-BASED AMORPHOUS ALLOY AND Mo-BASED AMORPHOUS MATRIX COMPOSITE | |
KR100760695B1 (en) | Ferro-aqueous amorphous alloy composition with excellent amorphous forming ability | |
JP4557368B2 (en) | Bulk amorphous alloy and high strength member using the same | |
CN1250762C (en) | Praseodymium base massive non-crystalline alloy with permanent magnetism | |
US7645350B1 (en) | High-density metallic glass alloys | |
Cotai et al. | A Comparative Study of Nanocrystalline Fe 38.5 Co 38.5 Nb 7 P 15Cu 1 Alloys Obtained by Mechanical Alloying and Rapid Quenching | |
JP2000345309A (en) | HIGH STRENGTH AND HIGH CORROSION RESISTANCE Ni BASE AMORPHOUS ALLOY |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060508 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20070419 Patent event code: PE09021S01D |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20070928 |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20071205 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20071206 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] | ||
PG1701 | Publication of correction |
Publication date: 20080414 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20101203 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20111206 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121121 Year of fee payment: 6 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20121121 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131018 Year of fee payment: 7 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20131018 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141126 Year of fee payment: 8 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20141126 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151201 Year of fee payment: 9 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20151201 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
PC1903 | Unpaid annual fee |