非晶态金属合金制造技术

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种非晶态金属合金，所述非晶态金属合金可用在机械应用领域中，特别是用于弹簧。
技术介绍
非晶态金属合金，也称为“金属玻璃”，其特定的特点是它们缺乏长程原子排序。这些合金对于机械应用意义重大，因为它们可具有高断裂应力和宽范围的弹性负载。通常，金属玻璃的抗断应力远高于具有等效杨氏模量的晶态合金。这些材料的阿什比指数σ 2/Ε非常高，这就将他们定位为制备储能弹簧的首选材料。但是，对金属玻璃的机械特性的研究表明，只有Fe基或Co基金属玻璃能与最有名的弹簧钢和合金竞争。在这些合金中，有Fe-Si或Fe-Co-Si或Fe-Co-Si合金因其磁特性以约30mm厚的带状物形式用在电感器的芯中，以及例如在Gu等人的Mechanical properties ofiron-based bulk metallic glasses, J.Mater.Res.22, 258 (2007)中意在用于形成体金属玻璃的合金。还已知这些合金在成形为磁带后是脆性的，或在体金属玻璃的情况下本身就是脆性的。现在机械应用，特别是作为弹簧，需要抗塑性变形和/或抗疲劳强度，这就意味着材料具有一定的延性。而且，这些合金中的大部分都是可磁化的，这能够引起对某些机械元件的干扰。一些科学著作提到Fe或Co基金属玻璃的某些组合物存在塑性，例如，上述著作中公开的 Fe59Cr6Mo14C15B615欧洲专利申请EP0018096涉及由含有硼(特别是比率为5_12原子％)的过渡金属合金的超细颗粒组成的粉末。这些粉末意在用于制备切削工具。欧洲专利申请EP0072893涉及金属玻璃，该金属玻璃基本上由以下物质组成:66-82原子％的铁，其中1-8%可任选地被至少一种选自镍、钴及它们的混合物中的元素代替；1_6原子％的至少一种选 自铬、钥、钨、钒、铌、钽、钛、锆和铪中的元素；和17-28原子％的硼，其中0.5-6%可任选地被硅代替，且至多2%可被碳代替。这些金属玻璃意在用作磁带录音机读头、继电器、变压器和类似设备的芯。国际专利申请W02010/000081记载了由式Ni53Nb2tlZr8TiltlCo6Cu3的非晶态金属合金构成的带状物作为发条盒弹簧的用途。尽管对目前工艺水平中已知的组合物(例如Fe59Cr6Mo14C15B6)进行了大量试验，但是由于获得的带状物形式的材料的脆性，本专利技术人未能获得可用于机械中的预期应用的结果。于是，他们探索了特别适合机械应用要求的合金。更确切地说，本专利技术人已定义了为了用于机械应用(特别是用作弹簧元件)中的目的，基本上非晶态金属合金必须满足的技术要求。因此，所述金属合金必须:-允许生产Iym或更厚的带状物形式、或细线形式的金属玻璃(非晶态合金)，所述带状物例如通过快速凝固(“熔融-纺丝”或“平面流铸”)生产，所述细线例如通过水淬火(A.0.0lofinjana 等人，J.0fMaterials Processing Tech.Vol.155-156 (2004)pp.1344-1349)或通过圆盘淬火(T.Zhang 和 A.1noue, Mater.Trans.JIM, Vol.41 (2000)pp.1463-1466)生产；-具有高机械强度；-优选以上述带状物或线状物形式是延性的，即:在受力至180°时不断裂(所述带状物或线状物自身弯折时，断裂时直径小于1mm)，并且具有一定的塑性变形；-优选具有退火的能力(即:在成形热处理后，机械特性没有退化)。
技术实现思路
本专利技术涉及一种非晶态金属合金，所述金属合金不同于上述提到的那些合金并且满足在前述的技术要求中所定义的标准，使得该金属合金可用于机械中。该合金对应于如下通式:FeaCobNicNbdVeBfTag其中:O ≤ a ≤ 70 ；O ≤ b ≤ 70 ;8<c ≤ 60 ；I ≤ d ≤ 19 ；I ≤ e ≤ 10 ；12<f ≤25 ；O ≤ g≤ 5 ；同时20 ≤ a+b ≤ 70 ；50 ≤ a+b+c ≤ 90 ；5≤ d+e ≤20 ;并且a+b+c+d+e+f+g=100。本专利技术还涉及一种制备本专利技术所述的非晶态金属合金的方法，所述方法包括如下步骤:a)在容器中预熔纯金属元素Fe和/或Co、N1、Nb和V ；b)加热硼以去除其含有的任何气体分子；c)混合预熔后的金属元素和固态硼；d)加热所得到的混合物；e)将其冷却；f)任选地重复步骤d)和e) —次或多次,最后步骤e)为快速淬火。现在将在以下叙述中详细地描述本专利技术的其他特点和优点。具体实施方式在本说明书中，“非晶金属”是指基于基本上非晶态金属的合金，主要由非晶相构成，即非晶相的体积分数在所有材料中超过50%。根据本专利技术，为了能满足前述技术要求，根据本专利技术所述的非晶态金属合金必须对应于上述通式。下标a到g的总和等于100，相当于说它是原子百分率(原子％)的问题。根据本专利技术的优选实施方式，通式中的下标a到g满足下列条件:O ≤ a ≤ 60 ;O ≤ b ≤60 ;10 ≤ c ≤ 50 ;2 ^ d ^ 17 ；2 ^ e ^ 8 ；14 ^ f ^ 20 ；O ^ g ^ 4 ；同时25 < a+b ^ 65 ；60 ^ a+b+c ^ 80 ;并且8 ≤ d+e ≤ 17。更优选地，O ≤ a ≤ 56 ;O ^ b ^ 54 ；12 ≤ c ≤ 40 ;4 ^ d ^ 14 ；4 ^ e ^ 6 ；15 ^ f ^ 17 ；O ≤ g ≤ 4 ;同时30 ^ a+b ^ 60 ；68 ^ a+b+c ^ 75 ;并且11≤ d+e ≤ 15。根据本专利技术的另一个有利的实施方式，本专利技术所述的非晶态金属合金缺少铁，SPa=0。它可以具有以下优选的值:31 ^ b ^ 56 ；13 ^ c ^ 41 ；7 ^ d ^ 13 ；4 Se <10;并且13 Sf <17。如果另外g=0，则所述非晶态金属合金属于体系Co-N1-Nb-V-B。根据本专利技术的另一个有利的实施方式，本专利技术所述的非晶态金属合金缺少钴，SPb=0。如果另外g=0，则所述合金属于体系Fe-N1-Nb-V-B。它可以具有以下优选的值:47 ≤ a ≤ 57 ;17 ≤ c ≤ 23 ;3 ^ d ^ 9 ；4 Se <10;并且13<f<17。根据本专利技术另一个实施方式，所述非晶态金属合金必须包含铁和钴，即a和b 二者都不为O。制备方法如上定义的本专利技术的非晶态金属合金可按以下步骤进行制备:a)在惰性性气氛(例如，氩气)下，在放置于炉子(例如，Edmund Buhler制备的MAMl型电弧炉)的容器中预熔纯金属元素Fe (99.95%)和/或Co (99.95%)、Ni (99.98%)、Nb(99.99%)和V (99.8%)，以去除包含在这些金属中的任何氧化物；b)在部分真空(l(T6mbar数量级)条件下,在由通过感应加热至高温(例如1200°C)的石墨坩埚围绕的石英坩埚中加热几乎为纯态(99.5%)的硼，以实现脱气，即去除硼中存在的任何气体分子如氧气、氮气和氧化物；c)将各元素放入炉子中，特别是电弧炉中；d)在惰性气氛(例如，氩气)中，将整体加热优选少于I分钟至远高于所述合金的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆斯塔法·阿尔杰夫，康斯坦丁诺斯·耶奥加拉基斯，托马斯·居格，阿兰·勒穆莱克，文森特·冯尼德豪泽恩，阿兰·亚瓦里，
申请(专利权)人：劳力士有限公司，
类型：
国别省市：