JPS601944B2

JPS601944B2 - 改良されたフィラメント強度を有するガラス質金属合金

Info

Publication number: JPS601944B2
Application number: JP52158570A
Authority: JP
Inventors: アルフレツド・フリ−リツチ; シエルドン・カベツシユ
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1985-01-18
Also published as: GB1580499A; FR2376217B1; DE2756921C2; CA1056622A; DE2756921A1; JPS5384803A; US4152146A; FR2376217A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、鉄をモリブデンで置換することにより得られ
る改良された鋳造したばかりのフィラメントの強さを有
する鉄ーホウ素ガラス質金属合金に関する。

ガラス形成金属合金は、技術分野で現在よく知られた加
工技術を用い溶融物を鋳造しかつ急冷することによって
フィラメントの形で都合よく加工できる。

用語「フィラメント」は、ここでは横寸法がその長さよ
りひじように小さい細長い物体を表わすのに使用する。
この関係においてフィラメントは、規則的または不規則
的断面のリボン、シート、針金などであることができる
。針金の形のガラス質合金は、日・Ｓ・Ｃｈｅｎらの１
９７４手１２月２４日付けの米国特許３８５６５１３に
開示されている。

これらのガラス質針金は、約７０〜８７原子％の遷移金
属の少なくとも１種と約１３〜３０原子％のリン、ホウ
素、炭素、アルミニウム、ケイ素、スズ、ゲルマニウム
、インジウム、ベリリウムおよびアンチモンからなる群
よりえらばれた少なくとも１種の元素の組成を有する。
約７５〜８５原子％の鉄またはコバルトと１５〜２５原
子％のホウ素とから本質的になる二成分系ガラス質金属
合金は、１９７３年１１月２８日付けの米国特許出願第
６３６３２３号に開示されている。

この鉄−ホウ素合金は、約４７０〜６１０ｋｐｓｉ（３
３．０４１〜４２．８８３ｋ９／地）の固有の強さをも
っと開示されている。よく知られているように、固有の
強さは注意してみがいた試料の硬さ試験および／または
引張り試験によって測定される。たとえば、Ｖｏｌ９、
ＳｃｒｉｐｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ，ｐ４３１〜
４３６（１９７５）において、ビーツカース・ダイヤモ
ンド・ピラミッド・ィンデンタ−によって測定した硬さ
の値は、約３．２の級次元の変換因子を用いて、降伏強
さに変換できることが示されている。しかしながら、鋳
造したばかりの状態の２成分系鉄−ホウ素ガラス質金属
合金のフィラメントの試験は、注意してみがいた試料に
おいて観測される固有合金強さにより実質的に低い引張
り強さを絶えず示してきた。フィラメント鋳造法は、合
金を鋳造したばかりのフィラメントについて荒いへりお
よび表面として表わされる加工不安定性にするように思
われる。ここに使用するように、用語「鋳造したばかり
」は鋳造装置で加工したときのフィラメントの状態を表
わす。さらに詳しくは、この用語は、機械的または電気
化学的技術によるような、フィラメントのみがきを排除
する。本発明によれば、２成分系鉄ーホウ素ガラス形成
合金における少量のモリブデンによる鉄の置換により、
鋳造したばかりのフィラメントの強さが実質的に改良さ
れる。

本発明に従って形成されたガラス質合金の組成は、１〜
８原子％のモリブデ３ン、９〜２４原子％のホウ素およ
び残部の本質的に鉄および付随する不純物から本質的に
なる。また、本発明の組成物は、Ｆｅ，ｏｏ‐ｙ−ｘＭ
ｏ妃ｙ（式中Ｂはホウ素であり、そしてｘおよびｙは上
に与えた対応する範囲を有する）として表わすことがで
３さる。前記範囲のほかに、ガラス質合金の組成は次の
不等式に従って釣合わなければならない：１．２×１ぴ
（Ｍｏ）＋９．３×１ぴ（Ｂ）−１．４×１『（Ｍｏ）
２一２．８×１ぴ（Ｂ）２２８８０ここで（Ｍｏ）は
モリブデンの原子分率であり、４そして（Ｂ）はホウ素
の原子分率である。本発明に従って生成したガラス質金
属合金の組成は、１〜８原子％のモリブデン、９〜２釘
京子％のホウ素および残部の本質的に鉄および付随する
不純物から本質的になる。

前述の範囲のほかに、ガラス質金属の組成は、次の不等
式を満足するようなものでなくてはならない：１．２×
１ぴ（Ｍｏ）＋９．３×１ぴ（Ｂ）−１．４×１ぴ（Ｍ
ｏ）２ −２．８×１ぴ（Ｂ）２２８８０ここに（Ｍｏ
）および（Ｂ）はそれぞれモリブデンおよびホウ素の原
子分率である。

このような合金は少なくとも３００ｋｐｓｉ（２１１ｋ
９／柵）の鋳造したばかりのフィラメントの強さをもつ
。本発明の０範囲内の合金の例は、Ｆｅ７８Ｍｏ２Ｂ２
ｏ′Ｆｅ７Ｍｏ４＆。およびＦｅ四Ｍｏ４Ｂ７である。
４００ｋｐｓｉ（２８１ｋ９／紘）以上の鋳造したばか
りのフィラメントの強さは、２．５〜６原子％のモリブ
デン、１３〜２１原子％のホウ素および残部の本質的に
鉄および付随する不純物から本質的になる組成について
得られる。

前述の範囲に加えて、ガラス質合金の組成は、次の不等
式を満足するようなものでなければならない：１．２ｘ
ｌぴ（Ｍｏ）十９．３×１ぴ（Ｂ）−１．４×１び（Ｍ
ｏ）２一２．８×１ぴ（Ｂ）２２９８０このような組
成は好ましい。

最大の鋳造したばかりの強さは３．５〜４．５原子％の
モリブデン、１６〜１８原子％のホウ素および残部の本
質的に鉄および付随する不純物から本質的になる組成に
ついて得られる。

このような組成は最も好ましい。合金組成についての鋳
造したばかりの観測されたフィラメントの強さＴの依存
関係についての表現は、次で与えられる：Ｔ＝−５８０
十１．２×１ぴ（Ｍｏ）＋９．３×１ぴ（Ｂ）一１．４
×１び（Ｍｏ）２ −２．８×１ぴ（Ｂ）２【１｝組成
空間における等式１の等高線は第１図に示されている。

この等高線は、鋳造したばかりのフィラメントの強さが
Ｆｅ−Ｍｏ−Ｂ系における組成平面の狭い領域において
けわしく上昇する山であることを示唆する。実線は観測
された強さの値を表わし、そして破線は等式１を用いて
計算した強さの値を表わす。固有合金強さと鋳造したば
かりのフィラメントの強さは、第２図で実質的に一定の
ホウ素含量において比較されている。

鉄−ホウ素ガラス質合金において４原子％の鉄を４原子
％のモリブデンで置換すると、鋳造したばかりのフィラ
メントの強さは１００％より多く増加し、一方固有合金
強さは１０％より少なく増加することがわかる。この発
散はモリブデンの存在の加工安定性に対する効果から生
ずるものと信じられる。鋳造したばかりのフィラメント
の強さは固有強さと等しくないが、鋳造したばかりのフ
ィラメントの強さは、モリブデンの置換なしの鉄−ホウ
素ガラス質合金に対する固有強さ以下３００ｋｐｓｉよ
り大きい差から、鉄を約４原子％のモリブデンで置換し
た鉄−．ホウ素ガラス質合金に対する固有強さ以下約１
５０ｋｐｓｉより小さい差にかなり高上することがわか
る。本発明の組成物は、ガラス質金属合金分野において
よく知られた金属急冷技術、たとえば前記米国特許３８
５６５１３参照、を用い、所望の組成の溶融物を少なく
とも約１び℃／秒の速度で冷却することによって製造さ
れる。

すべての組成物の純度は正規の工業的実施において見出
される純度である。リボン、針金などを含む連続フィラ
メントの製作について、種々の技術が存在する。

典型的には、特定の組成を選び、必要な元素、たとえば
鉄ホウ素（フェロボロン）を含む必要な元素または組成
の粉末または粒子を溶融し、均質化する。溶融合金を冷
し、表面、たとえば急速に回転する金属シリンダー上で
急冷する。生成した合金は、実質的にガラス質、すなわ
ち少なくとも約９５９６ガラス質である。実施例特定の組成の溶融物をアルゴンの超過圧力により急速に
回転する銅の冷却車〔表面速度約３０００〜６０００フ
ィート／分（９１４〜１．８２９肌／分）の表面速度〕
上に鋳造することによって、幅が約０．０３０〜０．０
５０インチ（０．７６〜１．２７肋）、厚さが約０．０
０１５〜０．００２５インチ（０．０３８〜０．０６４
脚）である、鉄をモリブデンで置換した実質的にガラス
質の鉄−ホウ素合金のフィラメントを形成した。

溶融物の温度は、組成物の融点より約５０℃高い温度で
あった。合金系Ｆｅ側−ｙ‐ＸＭｏ燈ｙについての実験
データを、下表１に示す。デー外まｘ（モリブデンの原
子％）、ｙ（ホウ素の原子％）、固有合金強さ（硬さの
測定値からの計算値）（ｋｐｓｉ）、および張力の測定
および等式１により計算した鋳造したばかりのフィラメ
ントの強さＴからなる。差△は百分率で与えてある。固
有強さは、ビッカース・ダイヤモンド・ピラミッド。ィ
ンデンターを用いる硬さの測定値から計算した。ほとん
どの場合において、硬さの測定はフィラメントの横方向
、または平らの、表面について行った。いくつかの場合
において、硬さの測定はフィラメントのへりもこついて
行った。測定したこのような組成は星じるしを付してあ
る。一般に、硬さの値（へり）は硬さの値（表面）より
約１５％低い。密度はすべての組成物について一定に維
持されると仮定した。３．２の次元変換因子を用いて固
有強さを計算した。

モリブデンの含量は０〜７原子％の範囲であり、そして
ホウ素の含量は１４〜２５原子％の範囲であった。表ｌ
Ｆｅ−Ｂガラス状合金におけるＭｏの置換比較のため、
鉄−ニッケルーホウ素ガラス質合金のフィラメントにお
けるモリブデン置換の効果を表０‘こ記載する。

デー外ま組成（原子％）と観測された鋳造したばかりの
フィラメントの強さからなる。鉄−ニッケルーホウ素合
金におけるモリブデンの置換では、鋳造したばかりのフ
ィラメントの強さに系統的改良は観測されなかった。表
ＵＦｅ−Ｎｉ−Ｂガラス状合金におけるＮｏの置換Ｆｅ
−Ｎｉ−Ｂガラス状合金におけるＮｏの置換

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のガラス形成組成領域を描いたＦｅ−
Ｍｏ−Ｂ系の３成分系組成図（原子％）である。第２図は、鉄−ホウ素ガラス質合金における引張り強さ
と鉄のモリブデンによる置換量（原子％）の座標に対す
る、モリブデンの置換の関数としての固有強さと鋳造し
たばかりのフィラメントの強さのプロットである。繁‘
図塊Ｚ図

Claims

【特許請求の範囲】１１〜８原子％のモリブデン、９〜２４原子％のホウ
素および残部の本質的に鉄および付随する不純物からな
り、少なくとも３００ｋｐｓｉ（２１１ｋｇ／ｍｍ＾２
）の鋳造したばかりのフイラメントの引張り強さをもち
、組成が１．２×１０＾４（Ｍｏ）＋９．３×１０＾３
（Ｂ）−１．４×１０＾５（Ｍｏ）＾２−２．８×１０
＾４（Ｂ）＾２≧８８０ここで（Ｍｏ）はモリブデンの
原子分率であり、そして（Ｂ）はホウ素の原子分率であ
る、実質的にガラス質である金属合金。２２．５〜６原子％のＭｏ、１３〜２１原子％のホウ
素および残部の本質的に鉄および付随する不純物からな
り、少なくとも４００ｋｐｓｉ（２８１ｋｇ／ｍｍ＾２
）の鋳造したばかりのフイラメントの引張り強さをもち
、組成が１．２×１０＾４（Ｍｏ）＋９．３×１０＾３
（Ｂ）−１．４×１０＾５（Ｍｏ）＾２−２．８×１０
＾４（Ｂ）＾２≧９８０である特許請求の範囲第１項記
載のガラス質金属合金。３３．５〜４．５原子％のモリブデン、１６〜１８原
子％のホウ素および残部の本質的に鉄および不純物から
なる特許請求の範囲第１項記載のガラス質金属合金。