JPS6362837A - Ta−W系非晶質合金及びその製造方法 - Google Patents
Ta−W系非晶質合金及びその製造方法Info
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- JPS6362837A JPS6362837A JP61208192A JP20819286A JPS6362837A JP S6362837 A JPS6362837 A JP S6362837A JP 61208192 A JP61208192 A JP 61208192A JP 20819286 A JP20819286 A JP 20819286A JP S6362837 A JPS6362837 A JP S6362837A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分!’?)
本発明は、高い結晶化温度を有するTa−W系非晶質合
金及びその製造方法に関するものである。
金及びその製造方法に関するものである。
(従来の技術)
近年、各種の非晶質材料が開発され、金属材料の分野に
おいて、多くの注目を集めている。これらの合金は、従
来の結晶合金とは異なり、結晶構造を持たない金属であ
り、その性質も従来の金属材料にはみちれないものが多
く、機械的性質、耐磨耗性、耐食性、軟磁性などにすぐ
れているため、結晶質金属に代わりうる材料として、各
種の用途開発が行なわれ、さらに、その用途に適した材
料開発も行なわれている。これらの合金は、スパッタリ
ング法等の気相急冷法あるいは液体急冷法によって作製
しうるが、工業的には最も生産性の高い液体急冷法が多
く用いられている。
おいて、多くの注目を集めている。これらの合金は、従
来の結晶合金とは異なり、結晶構造を持たない金属であ
り、その性質も従来の金属材料にはみちれないものが多
く、機械的性質、耐磨耗性、耐食性、軟磁性などにすぐ
れているため、結晶質金属に代わりうる材料として、各
種の用途開発が行なわれ、さらに、その用途に適した材
料開発も行なわれている。これらの合金は、スパッタリ
ング法等の気相急冷法あるいは液体急冷法によって作製
しうるが、工業的には最も生産性の高い液体急冷法が多
く用いられている。
(発明が解決しようとする問題点)
非晶質合金の最大の問題点は、熱的に不安定な点にある
。これは、非晶質状態が熱力学的に非平衡な準安定状態
であるということに由来するもので、非晶質合金の宿命
ともいえることである。すなわち、非晶質合金は一般に
、それぞれ特有の結晶化温度を有し、その温度を越える
とより熱的に安定な結晶合金に変化してしまい、非晶質
状態のときにみられたすぐれた緒特性がすべて失なわれ
てしまうのである。この結晶化温度は、材料によって異
なるが、一般に絶対温度で測定した融点の0.4〜0.
6倍程度つ値をとることが知られている。
。これは、非晶質状態が熱力学的に非平衡な準安定状態
であるということに由来するもので、非晶質合金の宿命
ともいえることである。すなわち、非晶質合金は一般に
、それぞれ特有の結晶化温度を有し、その温度を越える
とより熱的に安定な結晶合金に変化してしまい、非晶質
状態のときにみられたすぐれた緒特性がすべて失なわれ
てしまうのである。この結晶化温度は、材料によって異
なるが、一般に絶対温度で測定した融点の0.4〜0.
6倍程度つ値をとることが知られている。
従って、結晶化温度の高い非晶質合金を得るためには、
融点の高い合金を液体急冷法などの方法で非晶質化しな
ければならない。
融点の高い合金を液体急冷法などの方法で非晶質化しな
ければならない。
しかしながら、従来の液体急冷装置は、鉄系合金等の比
較的融点の低い物質用に作られているものが多く、石英
等の耐熱性のノズルを抵抗加熱もしくは高周波加熱によ
って加熱するとシ)う方式のものがほとんどである。従
って、最高使用温度はノズル材質の耐火度によって制限
され、1200〜1400°C程度が限度である。また
、温度が高くなるとノズル材質と合金が反応することに
よる試料の汚染も起こりうるため、急冷できる合金の種
類は限られていた。
較的融点の低い物質用に作られているものが多く、石英
等の耐熱性のノズルを抵抗加熱もしくは高周波加熱によ
って加熱するとシ)う方式のものがほとんどである。従
って、最高使用温度はノズル材質の耐火度によって制限
され、1200〜1400°C程度が限度である。また
、温度が高くなるとノズル材質と合金が反応することに
よる試料の汚染も起こりうるため、急冷できる合金の種
類は限られていた。
これに対して、融点が約2400°C程度ときわめて高
いTa−8i−B三元系非晶質合金はその結晶化温度が
800°C〜960°Cと非常に高く、非晶質合金の問
題点を大幅に改善することが可能となった。(特願昭6
1゜012385号)。
いTa−8i−B三元系非晶質合金はその結晶化温度が
800°C〜960°Cと非常に高く、非晶質合金の問
題点を大幅に改善することが可能となった。(特願昭6
1゜012385号)。
さらに、このTa−8i−B三元系非晶質合金は、一般
の非晶質合金に特有の高強度、高硬度などのすぐれた機
械的特性を有しているために、例えば、耐磨耗性材料、
高音で使われる構造材料の複合強化材、および温度上昇
を伴う電極用材料などへの応用が考えられる。
の非晶質合金に特有の高強度、高硬度などのすぐれた機
械的特性を有しているために、例えば、耐磨耗性材料、
高音で使われる構造材料の複合強化材、および温度上昇
を伴う電極用材料などへの応用が考えられる。
しかしながら、実際に前記Ta−8i−B系非晶質合金
を高温環境下で使用する場合には、経時変化が問題とな
ってくるために、使用温度範囲は最高6006C程度に
限定されてしまう。
を高温環境下で使用する場合には、経時変化が問題とな
ってくるために、使用温度範囲は最高6006C程度に
限定されてしまう。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決して、結
晶化温度が高く、前記Ta系非晶質合金よりもさらに高
温環境に耐えることができ、がっ、機械的特性、耐食性
等にすぐれた非晶質合金及びその製造方法を提供するこ
とにある。
晶化温度が高く、前記Ta系非晶質合金よりもさらに高
温環境に耐えることができ、がっ、機械的特性、耐食性
等にすぐれた非晶質合金及びその製造方法を提供するこ
とにある。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、(Tax−xWx)y(Sil−zBz)u
なる式で表わさ れ、x=0.01〜1.z=0.0
1〜0.99.y=0.7〜0.9.u=0−1〜0.
3であることを特徴とするTa−W系非晶質合金である
。さらにまた、本発明は、前記Ta−W系非晶質合金を
得るための製造方法として、すなわち、前記Ta−W系
非晶質合金と同じ合金組成の原料合金を、水冷された金
属製のるつぼの中で溶解し、該溶解合金を水冷された金
属製のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて、
高速回転している冷却用ロールの表面上に噴射して急速
凝固させることによって非晶質化することを特徴とする
Ta−W系非晶質合金の製造方法である。また、この際
、前記冷却用ロールの表面周速が90m/secである
ならば、製造方法としてはより好ましい。
なる式で表わさ れ、x=0.01〜1.z=0.0
1〜0.99.y=0.7〜0.9.u=0−1〜0.
3であることを特徴とするTa−W系非晶質合金である
。さらにまた、本発明は、前記Ta−W系非晶質合金を
得るための製造方法として、すなわち、前記Ta−W系
非晶質合金と同じ合金組成の原料合金を、水冷された金
属製のるつぼの中で溶解し、該溶解合金を水冷された金
属製のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて、
高速回転している冷却用ロールの表面上に噴射して急速
凝固させることによって非晶質化することを特徴とする
Ta−W系非晶質合金の製造方法である。また、この際
、前記冷却用ロールの表面周速が90m/secである
ならば、製造方法としてはより好ましい。
(作用)
Ta−W−8i−B系合金では、TaとW、またはWが
70at%〜90at%の組成範囲で非晶質合金を得る
ことができることを本発明者は初めて見い出した。この
組成範囲をはずれると非晶質構造がほとんどみちれなく
なり、非晶質合金に特徴的なすぐれた特性がすべて消去
してしまう。この組成範囲で非晶質相が形成される詳細
な理由は不明であるが、一般に非晶質相は共晶組成付近
で形成されやすいという傾向があり、この場合にもその
傾向にほぼあてはまると思われる。
70at%〜90at%の組成範囲で非晶質合金を得る
ことができることを本発明者は初めて見い出した。この
組成範囲をはずれると非晶質構造がほとんどみちれなく
なり、非晶質合金に特徴的なすぐれた特性がすべて消去
してしまう。この組成範囲で非晶質相が形成される詳細
な理由は不明であるが、一般に非晶質相は共晶組成付近
で形成されやすいという傾向があり、この場合にもその
傾向にほぼあてはまると思われる。
また、Xの範囲を0.01以上と限定したのは、Taの
みの場合よりもWを添加した場合のほうが結晶化温度が
高くなるからである。さらに、Xの範囲を0,01〜0
.99と限定したのは、この範囲において、Siまたは
Bを微量添加した場合やいずれか一方だけを添加した場
合よりも結晶化温度が高くなるからである。これらの非
晶質合金の結晶化温度は、その融点の高さに対応して、
1000°C〜1200°Cという高い値である。これ
らの非晶質合金の機械的特性は、非晶質合金に一般的に
みちれるように、高強度かつ高硬度である。また、耐食
性においても、Ta又はWのすぐれた耐食性に匹敵する
ほどの耐食性を有している。
みの場合よりもWを添加した場合のほうが結晶化温度が
高くなるからである。さらに、Xの範囲を0,01〜0
.99と限定したのは、この範囲において、Siまたは
Bを微量添加した場合やいずれか一方だけを添加した場
合よりも結晶化温度が高くなるからである。これらの非
晶質合金の結晶化温度は、その融点の高さに対応して、
1000°C〜1200°Cという高い値である。これ
らの非晶質合金の機械的特性は、非晶質合金に一般的に
みちれるように、高強度かつ高硬度である。また、耐食
性においても、Ta又はWのすぐれた耐食性に匹敵する
ほどの耐食性を有している。
次に、本発明による製造方法は、液体急冷法の一種であ
るが、原料合金の溶解を水冷された金属製のるつぼの中
で行なうので、原料合金とるつぼ金属との反応はほとん
どおこらない。るつぼ金属が水冷されている場合には、
たとえ高温度の溶解金属が接触したとしても、るつぼ金
属の温度が低すぎるために合金化反応がきわめておこり
にくいからである。
るが、原料合金の溶解を水冷された金属製のるつぼの中
で行なうので、原料合金とるつぼ金属との反応はほとん
どおこらない。るつぼ金属が水冷されている場合には、
たとえ高温度の溶解金属が接触したとしても、るつぼ金
属の温度が低すぎるために合金化反応がきわめておこり
にくいからである。
るつぼ金属の材質としては、水冷効果を大きくするとい
う点から熱伝導度の大きな物質が望ましい。また、反応
しにくいという点からは高融点の物質も適当である。・
−例を挙げるならば、銅、銀、あるあるいはそれらの合
金、もしくはタングステン、モリブデンなどが考えられ
る。
う点から熱伝導度の大きな物質が望ましい。また、反応
しにくいという点からは高融点の物質も適当である。・
−例を挙げるならば、銅、銀、あるあるいはそれらの合
金、もしくはタングステン、モリブデンなどが考えられ
る。
また、溶解手段としては、アーク溶解、プラズマ溶解、
電子ビーム溶解、レーザビーム溶解などのよく知られた
方法を用いることができる。
電子ビーム溶解、レーザビーム溶解などのよく知られた
方法を用いることができる。
このようにして溶解された原料合金は水冷された金属製
のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて、高速
回転している冷却用ロールの表面上に噴射されて、急冷
薄帯となる。この際、ノズル口を通過させる理由は、融
体の安定な流れを形成することによって、均一な連続し
た急冷薄帯を得るためである。もし、ノズル口を通過さ
せずに、直接ロール表面に溶融物質を落下させるならば
、不均一かつ不連続的な薄帯しか得られないであろう。
のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて、高速
回転している冷却用ロールの表面上に噴射されて、急冷
薄帯となる。この際、ノズル口を通過させる理由は、融
体の安定な流れを形成することによって、均一な連続し
た急冷薄帯を得るためである。もし、ノズル口を通過さ
せずに、直接ロール表面に溶融物質を落下させるならば
、不均一かつ不連続的な薄帯しか得られないであろう。
また、この時、溶融物質とノズルが接触するので、両者
の間の反応が問題になるが、ノズルが水冷された金属製
もしくは窒化ボロン、グラファイト、酸化マグネシウム
等の高融点材料製であれば、接触時間がきわめて短いた
めに、両者の間の反応はほとんどおこらない。
の間の反応が問題になるが、ノズルが水冷された金属製
もしくは窒化ボロン、グラファイト、酸化マグネシウム
等の高融点材料製であれば、接触時間がきわめて短いた
めに、両者の間の反応はほとんどおこらない。
、以上のように、本発明の特許請求の範囲第1項に記載
のTa−W系非晶質合金は、第2項に記載の製造方法に
よって容易に作製することができ゛る。また、液体急冷
法は、通常、冷却ロールの表面周速が50m/see以
下で行なわれることがほとんどであるが、これを90m
/see以上にすることにより、本発明のTa−W系合
金をより容易に非晶質化するこができる。溶解合金を急
冷凝固して非晶質化するには、急冷速度が大きいほど有
利であるが、ロール周速を上げることは急冷薄帯の厚さ
を薄くすることにつながるので、急冷速度が大きくなり
、非晶質化がより容易になるのである。
のTa−W系非晶質合金は、第2項に記載の製造方法に
よって容易に作製することができ゛る。また、液体急冷
法は、通常、冷却ロールの表面周速が50m/see以
下で行なわれることがほとんどであるが、これを90m
/see以上にすることにより、本発明のTa−W系合
金をより容易に非晶質化するこができる。溶解合金を急
冷凝固して非晶質化するには、急冷速度が大きいほど有
利であるが、ロール周速を上げることは急冷薄帯の厚さ
を薄くすることにつながるので、急冷速度が大きくなり
、非晶質化がより容易になるのである。
(実施例)
第1図に、本発明のTa−W系非晶質合金を作製する装
置の一例を示す。図において、1は水冷された銅製のる
つぼ、2は原料合金、3は窒化ボロン製のノズル、4は
急冷用ロール、5はプラズマトーチである。るつぼ1は
左右のブロックに分かれており、捧6によって左右に開
閉できるようになっている。
置の一例を示す。図において、1は水冷された銅製のる
つぼ、2は原料合金、3は窒化ボロン製のノズル、4は
急冷用ロール、5はプラズマトーチである。るつぼ1は
左右のブロックに分かれており、捧6によって左右に開
閉できるようになっている。
従って、捧6を内側に押し込んだ状態で試料2をプラズ
マによって溶解し、その後、捧6を外側に引っ張ると、
るつぼ1が左右に開き、試料2は重力によって、ノズル
3の中に落下する。その際、あらかじめ上側のチャンバ
ーにはガス導入ロアからガスを導入し、下側のチャンバ
ーは真空ポンプ8によって排気しておけば、上下間の圧
力差によって、試料2はノズル3よりロール4の表面上
に噴出して急冷薄帯となる。ノズル3の穴径は0.5m
m〜1.0mmとした。ロール4は直径250mmの銅
製で、これを8000rpmの速度で回転させて用いた
。周速度は約105m/seeである。
マによって溶解し、その後、捧6を外側に引っ張ると、
るつぼ1が左右に開き、試料2は重力によって、ノズル
3の中に落下する。その際、あらかじめ上側のチャンバ
ーにはガス導入ロアからガスを導入し、下側のチャンバ
ーは真空ポンプ8によって排気しておけば、上下間の圧
力差によって、試料2はノズル3よりロール4の表面上
に噴出して急冷薄帯となる。ノズル3の穴径は0.5m
m〜1.0mmとした。ロール4は直径250mmの銅
製で、これを8000rpmの速度で回転させて用いた
。周速度は約105m/seeである。
この装置を用いて、Ta−W−8i−B合金の液体急冷
を行ない、得られた薄帯の構造をX線回折によって調べ
た。その結果、TaとW、又はWが70〜90at%の
組成範囲では、いずれの薄帯も結晶による鋭い回折ピー
クはみられず、ブロードなハローパターンが得られたこ
とから非晶質相であることが確認された。次に、第1表
に示差分析によって測定したこれ第1表 いずれの試料も1000°C以上の高い結晶化温度を示
しており、Ta−8i−B系非晶質合金の場合よりもさ
らに1008C〜200°C高い結晶化温度を有してい
ることがわかる。また、これらの試料は800°Cで1
000時間焼鈍した後も非晶質構造を維持しており、非
常に耐熱性の高い非晶質合金であることが判明した。さ
らに、これらの試料の機械的性質は、ビッカース硬さが
900〜1600の範囲であるというすぐれた特性を示
しており、また、これらの試料を濃塩酸、濃硝酸、濃硫
酸、濃王水の中に一日放置しても何ら腐食された様子は
見られず、重量変化も認められなかった。
を行ない、得られた薄帯の構造をX線回折によって調べ
た。その結果、TaとW、又はWが70〜90at%の
組成範囲では、いずれの薄帯も結晶による鋭い回折ピー
クはみられず、ブロードなハローパターンが得られたこ
とから非晶質相であることが確認された。次に、第1表
に示差分析によって測定したこれ第1表 いずれの試料も1000°C以上の高い結晶化温度を示
しており、Ta−8i−B系非晶質合金の場合よりもさ
らに1008C〜200°C高い結晶化温度を有してい
ることがわかる。また、これらの試料は800°Cで1
000時間焼鈍した後も非晶質構造を維持しており、非
常に耐熱性の高い非晶質合金であることが判明した。さ
らに、これらの試料の機械的性質は、ビッカース硬さが
900〜1600の範囲であるというすぐれた特性を示
しており、また、これらの試料を濃塩酸、濃硝酸、濃硫
酸、濃王水の中に一日放置しても何ら腐食された様子は
見られず、重量変化も認められなかった。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明におけるTa−W系
非晶質合金及びその製造方法は高い結晶化温度を有し、
かつ、機械的性質、耐食性等にすぐれた非晶質合金が容
易に得られ、その効果は大きい。
非晶質合金及びその製造方法は高い結晶化温度を有し、
かつ、機械的性質、耐食性等にすぐれた非晶質合金が容
易に得られ、その効果は大きい。
第1図は、本発明のTa−W系非晶質合金を作製する装
置の一例を示す図である。図において、1は水冷された
銅製のるつぼ、2は原料合金、3は窒化ボロン製のノズ
ル、4は急冷用ロール、5はプラズマトーチ、6はるつ
ぼを開閉するための棒、7はガス導入口、8は真空ポン
プである。 オ 1 図
置の一例を示す図である。図において、1は水冷された
銅製のるつぼ、2は原料合金、3は窒化ボロン製のノズ
ル、4は急冷用ロール、5はプラズマトーチ、6はるつ
ぼを開閉するための棒、7はガス導入口、8は真空ポン
プである。 オ 1 図
Claims (3)
- (1)(Ta_1_−_xW_x)y(Si_1_−_
zB_z)uなる式で表わされ、x=0.01〜1、z
=0.01〜0.99、y=0.7〜0.9、u=0.
1〜0.3であることを特徴とするTa−W系非晶質合
金。 - (2)(Ta_1_−_xW_x)y(Si_1_−_
zB_z)uなる式で表わされ、x=0.01〜1、z
=0.01〜0.99、y=0.7〜0.9、u=0.
1〜0.3である組成の原料合金を、水冷された金属製
のるつぼの中で溶解し、該溶解合金を、水冷された金属
製のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて、高
速回転している冷却用ロールの表面上に噴射して急冷凝
固させることによって非晶質化させることを特徴とする
Ta−W系非晶質合金の製造方法。 - (3)冷却用ロールの表面周速が90m/sec以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載のT
a−W系非晶質合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208192A JPS6362837A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Ta−W系非晶質合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208192A JPS6362837A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Ta−W系非晶質合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362837A true JPS6362837A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0448860B2 JPH0448860B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=16552185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61208192A Granted JPS6362837A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Ta−W系非晶質合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362837A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109913726A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-06-21 | 北方民族大学 | 一种Ta-W基合金及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5499035A (en) * | 1972-12-26 | 1979-08-04 | Allied Chem | Noncrystalline metal wire |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP61208192A patent/JPS6362837A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5499035A (en) * | 1972-12-26 | 1979-08-04 | Allied Chem | Noncrystalline metal wire |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109913726A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-06-21 | 北方民族大学 | 一种Ta-W基合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0448860B2 (ja) | 1992-08-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |