[其他]非晶態金屬合金制品和它的固態復合/還原反應合成法

無效

• 申請號: 86102705
• 申請日: 1986-03-18
• 公開（公告）號: CN86102705A
• 公開（公告）日: 1986-12-31
• 發明（設計）人: 邁克爾·A·坦霍弗;羅伯特·K·格拉塞利;理查德·S·亨德森
• 申請（專利權）人: 標準石油公司
• 主分類號: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 劉元金,盧新華

本發明涉及非晶態金屬合金制品和通過固態反應制備這類合金的新方法。更明確地說，本發明涉及通過含金屬的化合物的復合和化學還原或熱還原的方法來復合和合成非晶態金屬合金制品。

非晶態金屬合金材料由于具有許多特別適合于技術應用的力學、化學和電學性質的最佳配合，近年來變得令人感興趣。非晶態金屬材料的性能舉例如下：

-均勻的電子結構，

-成份可變的性質，

-高硬度和強度，

-柔韌性，

-軟磁性能和鐵電性能，

-極高的抗腐蝕性能和抗磨損能力，

-稀有的合金組成，以及

-高的抗輻照損傷能力。

其中特別使人感興趣的是具有高軟磁性能、鐵電性能和抗腐蝕性能的非晶態合金。這類材料很適合于生產高效率輸電變壓器和電動機繞組。

非晶態金屬合金材料性能的最佳配合起因于非晶態材料的無序態原子結構，它確保了材料是化學均勻的，并且不存在那些限制晶態材料性能的像位錯和晶界一類的廣延性缺陷。非晶狀態的特征在于它缺少長程周期性，而結晶狀態的特征則是它的長程周期性。

通常，非晶態材料的室溫穩定性取決于對晶核長大的各種動力學勢壘和阻礙形成穩定晶核的成核勢壘。如果將要制備成非晶狀態的材料首先加熱到熔融狀態，然后快速淬火或冷卻，以一個快到足以防止有明顯晶核出現的冷卻速度通過晶體成核的溫度區間，則一般存在這樣的勢壘。這種冷卻速度為10⁶℃/秒的數量級?？焖倮鋮s顯著地增加熔融合金的粘滯性并迅速地降低原子能夠擴散的程長。這樣就有防止晶核形成的功效，并且形成一種亞穩的或非晶狀態的相。

能夠提供這種冷卻速度的方法包括濺射、真空蒸發，等離子體噴濺和直接由液態淬火。業已發現，用一種方法制備的合金往往不能同樣地用另一種方法制備出來，盡管成形的途徑在理論上是相同的。

直接由液態淬火的方法在工業上已獲得了最大的成功，因為已有多種合金可以用這種工藝制成各種形式，例如，薄膜，薄帶和細絲。chen等人的美國專利3856513描述了由金屬直接淬火法制備的許多新型金屬合金制品，并對這種方法進行了一般性討論。Chen等人描述了使合金制品由其熔點以上溫度快速冷卻而制備的若干磁性非晶態合金。將熔融金屬流導入保持處于室溫的兩個旋轉輥的輥縫，X射線衍射測量表明，所獲得的帶狀淬火金屬本質上是非晶狀態的，它是韌性的，并且具有350000磅/英寸²左右的拉伸強度。

Ray等人的美國專利4036638描述了鐵或鈷與硼的若干非晶態二元合金。申請專利的非晶態合金是用真空熔鑄法制成的，其中熔融合金在100毫托左右的部分真空下經由一個噴嘴射向一個旋轉的圓柱體。這樣制得的非晶態合金是連續的薄帶，并且都呈現出高的機械強度和延展性。

基本上所有由熔體快速冷卻形成的非晶態薄膜和薄帶的厚度都受材料的傳熱速度所限制。通常，這種薄膜的厚度小于50微米。Chen等人和Ray等人已公開的那些材料就屬于能用這種方法制備的少數幾種材料。

Lashmore和Weinroth在“Plating????and????Surface????Fishing”，72（1982年八月）發表了用電沉積法制備非晶態金屬合金材料的文章。這些材料包括Co-P，Ni-P、Co-Re和Co-W制品。但是，如此制得的合金是不均勻的，因而應用非常有限。

上述生產非晶態金屬合金的先有技術取決于對固化過程動力學的控制，取決于在固化過程中通過快速散熱對由液態（熔融態）或汽態制備合金的控制。最近，不用快速散熱的方法也合成了一種非晶態金屬合金制品。Yeh等人報導了通過有控制地引入氫氣，能使薄膜狀亞穩態結晶化合物Zr₃Rh轉變為薄膜狀非晶態金屬合金（Appl-ied Physics Letter 42（3）卷，242-244頁，1983年2月1日）。這種非晶態金屬合金的近似組成為Zr₃RhH_5.5。

Yeh等人確定了作為通過固態反應形成非晶態合金先決條件的三點要求：至少是一個三組元系統，兩類原子的原子擴散速度有大的差別，不存在另一種作為最終狀態的多型性晶態產物。因此，Yeh等人指出，對于非晶態金屬合金材料的合成，固態反應的應用是有限制的。