DE2731972A1 - Amorphe metallegierungen - Google Patents
Amorphe metallegierungenInfo
- Publication number
- DE2731972A1 DE2731972A1 DE19772731972 DE2731972A DE2731972A1 DE 2731972 A1 DE2731972 A1 DE 2731972A1 DE 19772731972 DE19772731972 DE 19772731972 DE 2731972 A DE2731972 A DE 2731972A DE 2731972 A1 DE2731972 A1 DE 2731972A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- alloys
- metal alloy
- amorphous
- composition
- alloy according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 59
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 41
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 36
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- -1 aluminum and boron Chemical class 0.000 description 1
- ZXLMKCYEDRYHQK-UHFFFAOYSA-N beryllium titanium Chemical compound [Be].[Ti] ZXLMKCYEDRYHQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten 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
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft amorphe Metallegierungen und spezieller Beryllium-Titan-Zirkonsysterne mit hoher Festigkeit und geringer
Dichte.
Untersuchungen demonstrierten, daß es möglich ist, feste amorphe Materialien aus bestimmten Metallegierungszusammensetzungen zu
erhalten. Ein amorphes Material hat im wesentlichen keine Ordnung über lange Bereiche und ist durch ein Röntgenstrahlenbeugungsbild
gekennzeichnet, in welchem die Intensität sich langsam mit dem Beugungswinkel verändert. Ein solches Beugungsbild ist qualitativ
ähnlich dem Beugungsbild einer Flüssigkeit oder von gewöhnlichem Fensterglas. Dies steht im Gegensatz zu einem kristallinen
Material, das ein Beugungsbild erzeugt, in welchem die Intensität sich schnell mit dem Beugungswinkel verändert.
Diese amorphen Metalle liegen in einem metastabilen Zustand vor. Beim Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur kristallisieren
sie unter Entwicklung von Kristallisationswärme, und das Röntgenstrahlenbeugungsbild verändert sich von einem solchen mit
amorphen Eigenschaften zu einem solchen mit kristallinen Eigenschaften.
Neue amorphe Metallegierungen sind in der US-PS 3 856 513 beschrieben.
Diese amorphen Legierungen haben die Formel M Y, Z , worin M wenigstens ein Metall aus der Gruppe Eisen, Nickel, Kobalt,
Chrom und Vanadin bedeutet, Y wenigstens ein Element aus der Gruppe Phosphor, Bor und Kohlenstoff bedeutet, Z wenistens
ein Element aus der Gruppe Aluminium, Antimon, Beryllium, Germanium, Indium, Zinn und Silicium bedeutet, a im Bereich von etwa
60 bis 90 Atom-% liegt, b im Bereich von etwa 10 bis 30 Atom-% liegt und c im Bereich von etwa 0,1 bis 15 Atom-% liegt. Diese
709885/0700
amorphen Legierungen erwiesen sich als geeignet für eine Vielzahl
von Anwendungsgebieten, wie für Streifen, Bleche, Drähte, Pulver usw. Amorphe Legierungen sind auch mit der Formel T.X.
beschrieben, worin T wenigstens ein Übergangsmetall bedeutet, X wenigstens ein Elemente aus der Gruppe Aluminium, Antimon,
Beryllium, Bor, Germanium, Kohlensoff, Indium, Phosphor, Silicium und Zinn bedeutet, i im Bereich von etwa 70 bis 87 Atom-%
liegt und j im Bereich von etwa 13 bis 30 Atom-% liegt. Diese amorphen Legierungen erwiesen sich als geeignet für Drähte.
Zur Zeit, als diese amorphen Legierungen gefunden wurden, zeigten sie mechanische Eigenschaften, die besser als die der damals
bekannten polykristallinen Legierungen waren. Solche besseren mechanischen Eigenschaften waren beispielsweise Zerreißfestigkeiten
von bis zu 350 OOO psi, Härtewerte (DPH) von etwa 650 bis 750 kg/mm und gute Duktilität. Dessen ungeachtet machten
neue Anwendungsbereiche, die verbesserte magnetische, physikalische und mechanische Eigenschaften und höhere Hitzestabilität
erforderten, Bemühungen erforderlich, weitere Zusammensetzungen zu entwickeln. Spezieller blieb ein Bedarf an Materialien hoher
Festigkeit und niedriger Dichte, die für strukturelle Anwendungen geeignet sind.
Gemäß der Erfindung werden amorphe Metallegierungen hoher Festigkeit
und niedriger Dichte aus Zusammensetzungen gebildet, die in einem Bereich auf einem ternären Diagramm liegen, dessen Koordinaten
in Atom-% Be, Ti und Zr angeben, wobei dieser Bereich durch ein Vieleckt begrenzt ist, dessen Ecken durch die folgenden
10 Punkte definiert sind:
709885/0700
a) 40 % Be, 58 % Ti, 2 % Zr
b) 35 % Be, 57 % Ti, 8 % Zr
c) 30 % Be, 55 % Ti, 15 % Zr
d) 30 % Be, 2O % Ti, 50 % Zr
e) 35 % Be, 0 % Ti, 65 % Zr
f) 45 % Be, 0 % Ti, 55 % Zr
g) 55 % Be, 15 % Ti, 30 % Zr h) 55 % Be, 20 % Ti, 25 % Zr i) 5O % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
Solche Legierungen besitzen spezifische Festigkeiten von wenigstens
etwa 33 χ 10 cm.
Vorzugsweise werden die amorphen Metallegierungen nach der Erfindung
aus Zusammensetzungen gebildet, die in einem Bereich des ternären Be-Ti-Zr-Diagramms liegen, das ein Vieleck ist und durch
die folgenden 8 Eckpunkte definiert ist:
a) 40 % Be, 58 % Ti, 2 % Zr
b) 35 % Be, 57 % Ti, 8 % Zr k) 35 % Be, 50 % Ti, 15 % Zr 1) 40 % Be, 35 % Ti, 25 % Zr
m) 45 % Be, 25 % Ti, 30 % Zr η) 50 % Be, 25 % Ti, 25 % Zr i) 50 % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
Solche Legierungen besitzen spezifische Festigkeiten von wenigstens
etwa 45 χ 10 cm.
Die amorphen Metallegierungen nach der Erfindung werden auch vorzugsweise
aus Zusammensetzungen der allgemeine Formel
709885/0700
Be .„Ti-., Zr gebildet, worin χ im Bereich von etwa 2 bis 30
4U oO—X X
Atom-% liegt. Solche Legierungen vereinigen hohe spezifische Festigkeiten im Bereich von etwa 45 χ 10 bis 60 χ 10 cm mit
leichter Verarbeitbarkeit und hoher Duktilität. Die Legierungen nach der Erfindung sind zu wenigstens 50 % amorph und vorzugsweise
im wesentlichen amorph, d.h. zu wenigstens 80 % und am meisten bevorzugt zu etwa 100 % amorph, bestimmt durch Röntgenstrahlenbeugung.
Die amorphen Metallegierungen werden nach einem Verfahren hergestellt,
das die Bildung einer Schmelze der erwünschten Zusammensetzung und die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von wenigstens
etwa 10 C/Sek. durch Gießen der geschmolzenen Legierung auf eine sich schnell drehende Kühlscheibe in einer inerten
Atmosphäre oder in einem Teilvakuum umfaßt.
Die Figur der Zeichnung ist ein ternäres Phasendiagramm in Atomprozenten des Systems Be-Ti-Zr, das die glasbildende Region
zeigt.
Zusammensetzungen enthalten typischerweise in ein Grundmaterial eingebettete Fäden. Um Zusammensetzungen hoher Festigkeit und
niedriger Dichte zu erhalten, ist es wichtig, daß die Fäden auch hohe Festigkeit und niedrige Dichte besitzen. Die spezifische
Festigkeit eines Materials ist ein bequemes Maß für das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und gestattet einen Vergleich
unterschiedlicher Fadenmaterialien. Je höher die spezifische Festigkeit eines Materials ist, desto wahrscheinlicher ist
es als Verstärkung einer solchen Zusammensetzung brauchbar.
Die spezifische Festigkeit amorpher Metallegierungen wird durch
"tes (in kg/mm ) s
709885/0700
2
Teilen des Härtewertes (in kg/mm ) sowohl durch einen dimensions-
Teilen des Härtewertes (in kg/mm ) sowohl durch einen dimensions-
losen Faktor von etwa 3,2 als auch die Dichte (in g/cm ) berechnet.
Die Basis für den dimensionslosen Faktor ist in Scripta Metallurgica, Band 9, Seiten 431 bis 436 (1975) gegeben. Beispiele
spezifischer Festigkeiten bekannter amorpher Metallegie-
5 5
rungen sind 15,1 χ 10 cm für Pdo0 si2o und 29'6 x 10 cm für
Ti5OCu5O-
Gemäß der Erfindung werden amorphe Metallegierungen hoher Festigkeit
und niedriger Dichte aus Zusammensetzungen gebildet, die in einem Bereich auf einem ternären Diagramm, dessen Koordinaten
in Atomprozenten Be, Ti und Zr angeben, liegen, und dieser Bereich ist durch ein Vieleck begrenzt, das an seinen Ecken
durch die 10 folgenden Punkte definiert ist:
a) 40 % Be, 58 % Ti, 2 % Zr
b) 35 % Be, 57 % Ti, 8 % Zr
c) 30 % Be, 55 % Ti, 15 % Zr
d) 30 % Be, 20 % Ti, 50 % Zr
e) 35 % Be, 0 % Ti, 65 % Zr
f) 45 % Be, 0 % Ti, 55 % Zr
g) 55 % Be, 15 % Ti, 30 % Zr
h) 55 % Be, 20 % Ti, 25 % Zr
i) 5O % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
h) 55 % Be, 20 % Ti, 25 % Zr
i) 5O % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
Die Figur, die ein ternäres Phasendiagramm für die Zusammensetzungen
ist, zeigt den glasbildenden Bereich nach der Erfindung. Dieser Bereich, der durch das Vieleck a-b-c-d-e-f-g-h-i-j-a bezeichnet
ist, umfaßt glasbildende Zusammensetzungen mit hoher Festigkeit, niedriger Dichte und guter Duktilität. Zusammensetzungen,
die in diesen Bereich fallen, besitzen spezifische Fe-
709885/0700
~ 9 —
stigkeiten von wenigstens etwa 33 χ 10 can. Außerhalb dieses Bereiches bilden die Zusammensetzungen entweder nicht leicht
glasartige Legierungen bei bequemen Abkühlgeschwindigkeiten, oder die hohen spezifischen Festigkeiten der amorphen Legierungen
nach der Erfindung werden allgemein nicht erhalten.
Im allgemeinen besitzen die amorphen Metallegierungen nach der Erfindung spezifische Festigkeiten von wenigstens etwa 33 χ
cm, wie oben angegeben ist. Viele Legierungen nach der Erfindung zeigen spezifische Festigkeiten von etwa 45 χ 10 cm und
höher. Die Legierungen, die solche hohen spezifischen Festigkeiten besitzen, neigen dazu, in Beryllium-Titan-reichen Abschnitten
der glasbildenden Region zu liegen, die oben beschrieben ist, und deshalb sind solche Legierungen bevorzugt. Solche
Legierungen liegen in dem Vieleck a-b-k-1-m-n-i-j-a, das in der Figur gezeigt ist. Die Ecken dieses Vielecks sind durch die folgenden
Zusammensetzungen definiert:
a) 40 % Be, 58 % Ti, 2 % Zr
b) 35 % Be, 57 % Ti, 8 % Zr
k) 35 % Be, 50 % Zi, 15 % Zr
1) 40 % Be, 35 % Ti, 25 % Zr
m) 45 % Be, 25 % Ti, 30 % Zr
η) 50 % Be, 25 % Ti, 25 % Zr
i) 50 % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
k) 35 % Be, 50 % Zi, 15 % Zr
1) 40 % Be, 35 % Ti, 25 % Zr
m) 45 % Be, 25 % Ti, 30 % Zr
η) 50 % Be, 25 % Ti, 25 % Zr
i) 50 % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
Amorphe Metallegierungen, die wesentliche Verbesserung hinsichtlich
der Verhältnisse von Festigkeit zu Gewicht zeigen, werden durch die Formel Be4OTißo_ Zr wiedergegeben, worin χ
im Bereich von etwa 2 bis 30 Atom-% liegt. Solche Legierungen
709885/0700
vereinigen hohe spezifische Festigkeiten im Bereich von etwa 45 χ 1O bis 6O χ 105 cm, leichte Verarbeitbarkeit mit hoher
Duktilität und sind damit auch bevorzugt.
Für niedrige Werte von x, d.h. für Werte von etwa 2 bis 10 Atom-%,
2 bekommt man Härtewerte von etwa 684 bis 759 kg/mm und Dichten
von etwa 3,8 bis 4,2 g/cm . Während die Härtewerte innerhalb des Bereiches jener Werte bekannter amorpher Legierungen liegen,
sind die Dichten wesentlich geringer und zwar um einen Faktor von etwa 2. Da die Härte in Relation zur Festigkeit steht, ist
ersichtlich, daß für niedrige Werte von χ eine wesentliche Verbesserung bezüglich des Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht
erhalten wird. Somit sind solche Zusammensetzungen besonders bevorzugt. Beispielsweise hat die Zusammensetzung Be. Ti Zr
2 2
eine Härte von 735 kg/mm , eine Dichte von 4,15 g/cm und eine berechnete spezifische Festigkeit von 55,4 χ 10 cm.
Für höhere Werte von χ bleibt die Härte im wesentlichen unverändert,
während die Dichte nur auf etwa 7,4 g/cm ansteigt, was noch wesentlich unterhalb der Werte bekannter amorpher Legierungen
liegt. So wird ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht für den gesamten Bereich der Zusammensetzungen erhalten.
Die amorphen Metallegierungen werden in der Weise gebildet, daß man eine Schmelze der erwünschten Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit
von wenigstens etwa 10 C/Sek. abkühlt. Die Reinheit aller Zusammensetzungen erwies sich so, wie man sie in der
normalen gewerblichen Praxis findet. Es bestehen verschiedene Methoden, wie in der Technik bekannt ist, zur Herstellung abgeschreckter
(spalt-quenched) Folien und schnell abgeschreckter
709885/0700
endloser Bänder, Drähte, Bleche, Pulver usw. zur Verfügung. Typischerweise
wird eine spezielle Zusammensetzung ausgewählt, Pulver oder Granalien der erforderlichen Elemente in den erwünschten
Mengenverhältnissen werden geschmolzen und homogenisiert, und die geschmolzene Legierung wird rasch auf einer Kühlfläche
abgeschreckt, wie auf einem rotierenden Zylinder. Infolge der hohen reaktiven Natur dieser Zusammensetzungen ist es bevorzugt,
daß die Legierungen in einer inerten Atmosphäre oder in einem Teilvakuum hergestellt werden. Kleinere Zusätze von bis
zu etwa 2 Atom-% anderer Metalle und Metalloide, wie von Aluminium
und Bor, können ohne wesentliche Herabsetzung des hohen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht der Legierungen nach der Erfindung
vorgenommen werden.
Obowhl amorphe Metallegierungen bisher als zu wenigstens 50 % amorph definiert wurden, führt ein höherer Amorphheitsgrad zu
einem höheren Duktilitätsgrad. Demnach sind amorphe Metallegierungen, die im wesentlichen amorph sind, d.h. zu wenigstens 80 %
amorph sind, bevorzugt. Noch mehr bevorzugt sind vollständig amorphe Legierungen. Der Amorphheitsgrad wird bequemerweise
durch Röntgenstrahlenbeugung bestimmt.
Wegen der Festigkeit dieser Legierungen, bezogen auf die Härtewerte, und wegen ihrer niedrigen Dichte sind diese Legierungen
brauchbar auf Anwendungsgebieten, die hohe Verhältnisse von Festigkeit zu Gewicht erfordern, wie für Werkstoffe auf Anwendungsgebieten
in der Luftfahrt und als Fasern oder Fäden in zusammengesetzten Materialien. Außerdem zeigen die amorphen Metalllegierungen
nach der Erfindung Kristallisationstemperaturen oberhalb 400 C. So sind sie geeignet auf Anwendungsgebieten, die
mäßige Temperaturen von bis zu etwa 400° C einschließen.
709885/0700
E s wurde eine Kohlebogenabschreckanlage zum Schmelzen und Flüssigkeitsabschrecken
bei hoher Temperatur reaktiver Metallegierungen verwendet. Die Anlage, die ein herkömmlicher Kohlebogenschmelzknopfofen,
modifiziert durch "Hammer und Amboß"-Absehrekken von Legierungen unter inerter Atmosphäre, war, enthielt eine
Vakuumkammer, die mit einem Pumpsystem verbunden war. Das Abschrecken erfolgte mit Hilfe eines wassergekühlten Kupferherdes
mit flacher Oberfläche auf dem Boden der Kammer und einem pneumatisch
angetriebenen Kupferblockhammer oberhalb der geschmolzenen Legierung. In herkömmlicher Weise erfolgte das Kohlenbogenschmelzen
durch Anlegen einer negatigen Spannung an einer Kupferwelle mit einer nicht verbrauchbaren Wolframspitze, die durch
den oberen Teil der Kammer eingeführt war, und durch Anlegen einer positiven Spannung an den Boden der Kammer. Alle Legierungen
wurden direkt durch wiederholtes Kohlebogenschmelzen der Bestandteilelemente hergestellt. Ein einzelner Legierungsknopf (etwa
2OO mg) wurde wieder aufgeschmolzen und dann zu einer Folie von etwa 0,1 mm (0,004 inch) Dicke mit Hilfe des gerade oberhalb des
geschmolzenen Sumpfes liegenden Hammers "durch Schlag abgeschreckt". Die Kühlgeschwindigkeit, die man bei dieser Methode
erhielt, lag bei wenigstens etwa 10 C/Sek.
Die Härte (DPH) wurde nach der Diamantpyramidenmethode unter Verwendung eines Einbeulers vom Vickers-Typ gemessen, der aus
einem Diamant in der Form einer Pyramide mit quadratischer Basis und mit einem Winkel von 136° zwischen einander gegenüberliegenden
Seitenflächen bestand. Es wurden Belastungen von 50 g und 100 g aufgebracht. Die bei 50 g erhaltenen Härtewerte lagen all-
709885/0700
gemein innerhalb eines Bereiches von 10 % jener Werte, die man bei 100 g erhielt.
Die Kristallisationstemperatur wurde durch Differentialthermoanalyse
(DTA) mit einer Abtastgeschwindigkeit von etwa 20° C/Min. gemessen. Typischerweise zeigen die amorphen Metallegierungen
Kristallisationstemperaturen im Bereich von etwa 412 bis 455° C.
Verschiedene Legierungen wurden unter Verwendung der oben beschriebenen
Kohlebogenabschreckapparatur hergestellt. Eine nicht reaktive Atmosphäre von Argon wurde verwendet. Die Amorphheit
wurde durch Röntgenstrahlenbeugung bestimmt.
Die Zusammensetzungen der amorphen Legierungen nach der Erfindung,
ihre beobachteten Härtewerte (100 g Belastung) und ihre Dichten und die berechneten spezifischen Festigkeiten sind in
der nachfolgenden Tabelle I ausgeführt.
Amorphe Legierungen innerhalb des Erfindungsgedankens
Zusammensetzung, Atom-%
Be | Ti | Zr |
55 | 20 | 25 |
55 | 15 | 30 |
50 | 35 | 15 |
50 | 25 | 25 |
5O | 10 | 40 |
45 | 40 | 15 |
45 | 15 | 40 |
45 | 10 | 45 |
Al
Härte kg /mm |
Dichte g/cm^ |
- | 4,43 |
- | 4,58 |
759 | 4,17 |
78O+ | 4,46 |
649 | 4,91 |
657+ | 4,14 |
668 | 4,78 |
644 | 5,14 |
Spezifische Festigkeit, cm (berechnet)
56,7 54,6 41,3 49,6 43,6 39,2
709885/0700
- | 55 | 644 | 5,4 | 2731972 | |
45 | 48 | 8 | 785+ | 4,06 | 37,2 |
44 | 53 | 4 | 740 | - | 60,5 |
43 | 50 | 8 | 692 | 4,05 | - |
42 | 48 | 10 | 673 | 4,16 | 53,4 |
42 | 49 | 10 | 706 | 4,13 | 5O,6 |
41 | 58 | 2 | 717 + | 3,94 | 53,4 |
40 | 56 | 4 | 759 | 3,98 | 56,8 |
40 | 54 | 6 | 694 | 4,09 | 59,5 |
40 | 52 | 8 | 684 | 4,15 | 53,0 |
40 | 50 | 10 | 735+ | 4,15 | 51,5 |
40 | 45 | 15 | 673 | 4,37 | 55,4 |
40 | 40 | 20 | 680 | 4,50 | 48,2 |
4O | 3O | 30 | 656 | 4,73 | 47,2 |
4O | 20 | 40 | 678 | 4,95 | 43,4 |
40 | 15 | 45 | 615 | 5,06 | 42,8 |
4O | 10 | 50 | 615 | 5,3 | 38,0 |
40 | - | 60 | 579 | 5,4 | 36,3 |
4O | - | 58 2 | 653 | 5,34 | 33,5 |
40 | - | 58 | 2 786 | 5,39 | 38,2 |
40 | - | 58 1 | 1 670 | 5,40 | 45,6 |
40 | 55 | 10 | 634 | 4,25 | 38,8 |
35 | 20 | 45 | 674 | 5,22 | 46,5 |
35 | 15 | 50 | 611 | 5,27 | 40,4 |
35 | - | 65 | 642+ | 5,41 | 36,2 |
35 | 50 | 20 | 629 | 4,59 | 37,1 |
30 | 30 | 40 | 611 | 5,13 | 42,8 |
30 | 20 | 50 | 549 + | 5,25 | 37,2 |
30 | g Belastung | 709885/0700 | 32,7 | ||
+) 50 | |||||
Außerdem wurden endlose Bänder der obigen Zusammensetzungen im Vakuum unter Verwendung von Quarztiegeln und durch Extrudieren
des geschmolzenen Materials auf eine sich schnell drehende Abschreckscheibe unter überdruck von Argon hergestellt. Ein Teilvakuum
von etwa 200 ,um Hg wurde angewendet. Die Härtewerte und
Dichten der Bänder stimmten innerhalb der experimentellen Fehler mit abgeschreckten (splats) Erzeugnissen der gleichen Zusammensetzung
überein.
Zu Vergleichszwecken sind die Zusammensetzungen einiger amorpher
Legierungen außerhalb des Erfindungsgedankens sowie ihre Härtewerte, Dichten und berechneten spezifischen Festigkeiten in der
nachfolgenden Tabelle II aufgeführt. Diese Legierungen waren entweder brüchig und daher nicht im wesentlichen amorph oder
zeigten im allgemeinen unannehmbar niedrige spezifische Festigkeiten.
Tabelle II | Ti | Zr | des Erfindungsgedankens | Dichte g/cm^ |
Spezifische Fe stigkeit, cm (be rechnet |
|
außerhalb ι | 10 | 30 | 4,52 | - | ||
Legierungen | Zusammensetzung, Atom-% | 25 | 30 | Härte, kg/mm |
- | - |
Be | 55 | 2 | brüchig | - | - | |
60 | 60 | 5 | brüchig | - | - | |
55 | 10 | 60 | brüchig | 5,51 | 28,5 | |
43 | 30 | 45 | brüchig | 5,21 | 28,8 | |
35 | 5 | 70 | 503 | 5,69 | 30,6 | |
30 | 480 | |||||
25 | 557 | |||||
25 |
709885/0700
25 | 55 | 473 | 5 | ,52 | 2731972 | 8 | |
20 | 15 | 65 | 51I + | 5 | ,6 | 26, | 6 |
20 | 28, | ||||||
+) 50 g Belastung
709885/0700
Claims (5)
1. Im wesentlichen amorphe Metallegierung mit hoher Festigkeit
und geringer Dichte nach Patent (Patentanmeldung
P 25 47 835.7) , dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zusammensetzung
hat, die auf einem ternären Diagramm, dessen Koordina-
709885/0700
PostKfe«*: Frankfurt/M*in 0U-W Buk: Drodnw Buk AG. WkriiMiai. Konto-Nr. 17»«07
ORIGINAL INSPECTED
ten in Atcmprozenten Be, Ti und Zr angeben, innerhalb eines
Bereiches liegt, der ein Vieleck ist und durch folgende 10 Eckpunkte definiert ist:
a) 40 % Be, 58 % Ti, 2 % Zr
b) 35 % Be, 57 % Ti, 8 % Zr
c) 3O % Be, 55 % Ti, 15 % Zr
d) 30 % Be, 20 % Ti, 50 % Zr
e) 35 % Be, 0 % Ti, 65 % Zr
f) 45 % Be, 0 % Ti, 55 % Zr
g) 55 % Be, 15 % Ti, 30 % Zr h) 55 % Be, 20 % Ti, 25 % Zr i) 50 % Be, 35 % Ti, 15 % Zr
j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
2. Metallegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre
Zusammensetzung auf dem ternären Diagramm in einem Bereich liegt, der ein Vieleck ist und durch folgende 8 Eckpunkte definiert ist:
a) 4O % Be, 58 % Ti, 2 % Zr
b) 35 % Be, 57 % Ti, 8 % Zr k) 35 % Be, 50 % Ti, 15 % Zr
1) 40 % Be, 35 % Ti, 25 % Zr m) 45 % Be, 25 % Ti, 30 % Zr n) 50 % Be, 25 % Ti, 25 % Zr
i) 50 % Be, 35 % Ti, 15 % Zr j) 43 % Be, 53 % Ti, 4 % Zr.
3. Metallegierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie die allgemeine Formel Be4nTi,-. Zr besitzt, worin χ
t±\j OvX X
im Bereich von 2 bis 30 Atom-% liegt.
709885/0700
4. Metallegierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
χ im Bereich von 2 bis 10 Atom-% liegt.
5. Metallegierung nach Anspruch 4 mit der Zusammensetzung Be4OTi5OZr1O·
709885/0700
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/709,028 US4050931A (en) | 1975-08-13 | 1976-07-27 | Amorphous metal alloys in the beryllium-titanium-zirconium system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2731972A1 true DE2731972A1 (de) | 1978-02-02 |
Family
ID=24848189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772731972 Ceased DE2731972A1 (de) | 1976-07-27 | 1977-07-15 | Amorphe metallegierungen |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5315209A (de) |
CA (1) | CA1064735A (de) |
DE (1) | DE2731972A1 (de) |
FR (1) | FR2359905A2 (de) |
GB (1) | GB1582484A (de) |
IT (1) | IT1202412B (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6030734B2 (ja) * | 1979-04-11 | 1985-07-18 | 健 増本 | 鉄族元素とジルコニウムを含む脆性が小さく熱的安定性に優れる非晶質合金 |
JPS55147481A (en) * | 1979-04-11 | 1980-11-17 | Susumu Nishikawa | Protector for arc welding |
JPH0413436Y2 (de) * | 1986-07-03 | 1992-03-27 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2547835A1 (de) * | 1974-10-30 | 1976-05-13 | Allied Chem | Amorphe legierungen auf titan-berylliumbasis |
-
1977
- 1977-06-03 IT IT6828077A patent/IT1202412B/it active
- 1977-07-15 CA CA282,787A patent/CA1064735A/en not_active Expired
- 1977-07-15 DE DE19772731972 patent/DE2731972A1/de not_active Ceased
- 1977-07-26 GB GB3143777A patent/GB1582484A/en not_active Expired
- 1977-07-26 JP JP8887577A patent/JPS5315209A/ja active Pending
- 1977-07-27 FR FR7723130A patent/FR2359905A2/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1064735A (en) | 1979-10-23 |
GB1582484A (en) | 1981-01-07 |
JPS5315209A (en) | 1978-02-10 |
FR2359905B2 (de) | 1983-11-25 |
FR2359905A2 (fr) | 1978-02-24 |
IT1202412B (it) | 1989-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2364131C2 (de) | Metallegierungen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung | |
DE3011152C2 (de) | ||
US4050931A (en) | Amorphous metal alloys in the beryllium-titanium-zirconium system | |
DE69014442T2 (de) | Amorphe Legierungen mit hoher mechanischer Festigkeit, guter Korrosionsbeständigkeit und hohem Formänderungsvermögen. | |
DE3017782C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von sinterfähigen Legierungspulvern auf der Basis von Titan | |
DE3634635C2 (de) | Nickelaluminide und Nickel-Eisenaluminide zur Verwendung in oxidierenden Umgebungen | |
DE69032065T2 (de) | Verbundwerkstoff von Silber und Metalloxyd und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE2834425A1 (de) | Legierung | |
DE3035433C2 (de) | Verwendung einer glasartigen Legierung | |
DE69225283T2 (de) | Hochfeste amorphe Magnesiumlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE69010351T2 (de) | Mechanisch legierte Nickel-Kobalt-Chrom-Eisen-Legierung. | |
DE1935329B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus dispersionsverstärkten Metallen oder Legierungen | |
DE1471035B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Formkoerpers | |
DE3003062C2 (de) | ||
DE60013078T2 (de) | Gegenstand aus Nickelbasislegierung mit Chrom, Bor und Silizium und dessen Verfahren zur Herstellung | |
WO2009124530A1 (de) | Eisen-chrom-aluminium-legierung mit hoher lebensdauer und geringen änderungen im warmwiderstand | |
DE102007005154B4 (de) | Verwendung einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung mit hoher Lebensdauer und geringen Änderungen im Warmwiderstand | |
DE2534379A1 (de) | Metall-legierung | |
EP1740733B1 (de) | Eisen-chrom-aluminium-legierung | |
DE2628362A1 (de) | Amorphe metallegierung | |
DE2546476C2 (de) | Glasartige Legierung auf Uranbasis | |
DE10159408A1 (de) | Fe-Cr-Ni-Al-Legierung mit hervorragender Oxidationsbeständigkeit und hoher Festigkeit sowie aus dieser Legierung hergestellte Platte | |
DE2547835A1 (de) | Amorphe legierungen auf titan-berylliumbasis | |
DE69017556T2 (de) | Thermoelektrisches Fe-Silizid-Konversionsmaterial vom P-Typ. | |
DE2731972A1 (de) | Amorphe metallegierungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ALLIED CORP., MORRIS TOWNSHIP, N.J., US |
|
8131 | Rejection |