[논문]넓은 과냉각 액체영역을 가지는 Ni-Nb-Ti-Zr계 비정질 합금의 제조

김성규

문제 정의

따라서 본 논문에서는 금속-금속계 비정질 합금 중 비교적 높은 비정질 형성능을 가지고 있다고 알려져있는 Ni-Nb계 합금에서 N心을 융점강하 효과가 Ntm보다 크다고 생각되는 Ti 또는 Zi으로 일부 치환하여 Ti 및 Zi첨가량이 비정질 형성능과 과냉각 액체 영역의 크기, T 및 Tx 등의 열적 성질 변화에 미치는 영향 8 入과 기계적 성질에 대하여 조사하였다.

제안 방법

급속응고된 리본재의 구조는 X선 회절기 (XRD)로 조사하였다. X-선 회절은 2。/血11의 스캔속도로 20값이 20。에서 80° monocromated Cu-Ka radiatioir을 사용하였다.
33 K信의 가열속도로 측정하였다. 비정질 리본의 경도는 Micro Vickers경도시험기를 이용하여 하중 50 gf, 유지시간 20초의 조건으로 각각 12회 측정하여 최대치와 최소치를 버리고 평균하였고, 인장강도는 Instron형 인장시험기를 이용하여 8.3X1C尸의 스트레인속도로 5회 측정하였다. 인장시험후 주사전자현미경(SEM)으로 파면을 관찰하였다.
X-선 회절은 2。/血11의 스캔속도로 20값이 20。에서 80° monocromated Cu-Ka radiatioir을 사용하였다. 비정질 합금의 유리천이온도(TJ와 결정화 개시온도 CR) 등의 열적 성질은 시차주사열량분석기 (DSC) 를 이용하여 상온에서 1000 K까지 0.67 K/s의 가열속도로 측정하였고, 합금의 융점 (1*)은 시차열분석기(DTA)를 이용하여 0.33 K信의 가열속도로 측정하였다. 비정질 리본의 경도는 Micro Vickers경도시험기를 이용하여 하중 50 gf, 유지시간 20초의 조건으로 각각 12회 측정하여 최대치와 최소치를 버리고 평균하였고, 인장강도는 Instron형 인장시험기를 이용하여 8.
제조하였다. 이 모합금을 적당한 크기로 분쇄한 것을 선단부에 직경이 약 0.4~0.6mm의 구멍을 가진 투명 석영노즐에 장입하여 고주파 유도 용해한 후, 모합금의 융점보다 약 100℃ 정도 높은 온도에서 40 KPa의 아르곤 가스압으로 35 m/四 선속도로 회전하는직경 200 mm의 Cu롤에 용탕을 분사하여 두께가 약 20-30gm, 폭이 약 1.0~L5mm인 급속응고 리본재를 제조하였다.
3X1C尸의 스트레인속도로 5회 측정하였다. 인장시험후 주사전자현미경(SEM)으로 파면을 관찰하였다. 이 후의 모든 조성은 원자%(at%)로 나타낸다.

대상 데이터

고순도의 Ni과 Nb 및 스폰지상을 탈가스처리한 Ti과 Zr를 원하는 조성으로 혼합하여 고순도 아르곤분위기에서 아아크 용해하였고, 모합금의 편석을 제거하기 위하여 5~6회 뒤집어 재용융하여 Ni-Nb-Ti-Zr계 모합금을 제조하였다. 이 모합금을 적당한 크기로 분쇄한 것을 선단부에 직경이 약 0.

성능/효과

또한 이러한 넓은 과냉각 액체영역이 나타난다는 것은 과냉각 액체가 결정화에 대하여 높은 저항을 가지고 있다는 것을 의미한다. 결과적으로 이와 같이 큰 厶Tx값을 가지고 있는 비정질합금은 최대 두께가 약 20 mm에 달하는 비정질 벌크합금의 제조가 가능할 정도의 우수한 비정질 형성능을 가지고 있다. 그리고 이러한 합금들은 과냉각 액체에서 결정상 또는 비정질상으로의 변태를 실험적으로 측정한 연속냉각변태곡선(C.
정리하여 나타낸 것이다. 경도는 모든 조성의 합금에서 800~900 DPN의 값을 나타내고 있으며, 인장강도는 2.5~2.8GPa의 값으로 지금까지 제조된 비정질 합금 중에서 Fe계 비정질 합금을 제외하고는 가장 높은 값임을 알 수 있다. 그리고 Ti 또는 Zi량에 따른 경도 및 인장강도의 조성의존성은 확인할 수 없었다.
결과적으로 이와 같이 큰 厶Tx값을 가지고 있는 비정질합금은 최대 두께가 약 20 mm에 달하는 비정질 벌크합금의 제조가 가능할 정도의 우수한 비정질 형성능을 가지고 있다. 그리고 이러한 합금들은 과냉각 액체에서 결정상 또는 비정질상으로의 변태를 실험적으로 측정한 연속냉각변태곡선(C.C.T. Curve)으로부터 비정질 형성을 위한 임계냉각속도는 IK/s에서 102K/S 정도로 비교적 느린 냉각속도에서도 비정질상을 제조할 수 있음이 확인되었다.
Ti량이 15%에서 30%까지 증가함에 따라 비정질 합금의 L는 869 K에서 826 KK로 연속적 纟로 저하하고 있으며, Tx는 907 K에서 866 K로 저하하였다. 또한 결정화 개시온도와 글래스 천이온도의 온도차로 나타내는 과냉각 액체 영역의 크기 ATX(=T - 孔)는 1岛艸25町합금에서 38 K를 나타내었고, Ti량이 중가함에 따라 /IL도 중대하여 Ni6°Nb05Ti22.5합금에서 최대치인 53 K를 나타낸 후, NieNbioTie합금에서는 40 K로 감소하였다. 이 厶Tx의 크기는 비정질상의 결정화에 대한 저항으로 작용하기 때문에 厶의 크기가 클수록 보다 안정된 비정질 구조를 가지고 있다고 생각할 수 있다.
멜트 스피닝법에 의한 급속응고로 Ni-Nb-Ti-Zr계 비정질 합금을 제조하여 이들의 비정질 형성능과 과냉각 액체 영역의 크기 및 기계적 성질을 조사한 결과, Ni&NbioTeZr]합금의 환산 글래스화온도(Trg)와 과냉각 액체영역의 크기(4Tx)는 각각 0.612 및 76K의 높은 값을 나타내었지만, Cu-mold에 의한 금형 주조에서는 비정질 벌크합금이 제조되지 않았다. 그리고 이 계의 비정질 합금의 기계적 성질은 거의 모든 조성의 합금에서 800~900DPN의 높은 경도와 2.
1은 Ni-Nb-Ti-Zr계 급속응고 리본재의 X선 회절 패턴이다. 모든 조성의 급속응고 리본에서 42° 근처의 diffuse hak를 제외하고는 결정질의 존재를 나타내는 피크가 관찰되지 않는 것으로부터 전형적인 비정질상임을 확인할 수 있었다.
그리고 /頁;는 Ni62Nb】oTi]3Zr]5합금에서 최대치인 76 K을 나타내었다. 이것은 금속-금속계 비정질 합금 중에서 가장 우수한 비정질 형성능을 가지고 있다고 알려져 있는 합금의 zlTx = 46 K, T「g = 0.578에 비해 월등히 높은 값으로, 이 합금 계에서도 비정질 벌크합금이 제조될 수 있는 가능성이 상당히 높다고 생각되어 Cu-m이d로 금형주조한 결과 비정질 벌크 합금은 제조되지 않았다. 그 이유는 이 합금계의 융점이 匸34瓦£1项%합금 (T「6 기 K, Tm=1160 K, T里 = 0.

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