專利名稱：加工金屬玻璃組合物中二氧化碳和/或一氧化碳?xì)怏w的利用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在加工鐵基玻璃形成合金中二氧化碳和/或一氧化碳?xì)怏w的使用，其可施用于多種快速凝固加工方法中。
背景技術(shù)：
非晶態(tài)金屬合金(即金屬玻璃)代表相對(duì)新興類的材料，其首次報(bào)道于I960年左 右，當(dāng)時(shí)在Au-Si合金上進(jìn)行典型的快速淬火實(shí)驗(yàn)。從那時(shí)起，在開發(fā)用于玻璃形成劑的合金組合物、尋找具有更低的臨界冷卻速率的元素組合上有了進(jìn)展，這還可保留非晶態(tài)組織。由于不存在長程有序，金屬玻璃可展現(xiàn)相對(duì)獨(dú)特的性質(zhì)，例如高強(qiáng)度、高硬度、大的彈性極限、良好的軟磁性質(zhì)和高耐腐蝕性。然而，歸因于應(yīng)變軟化和/或熱軟化，金屬玻璃的塑性變形可非常集中于剪切帶，這可導(dǎo)致室溫下有限的塑性應(yīng)變(例如小于2%)和失效。應(yīng)用了各種途徑來增強(qiáng)金屬玻璃的延展性，包括引入異質(zhì)如微米尺寸的微晶，或孔隙的分散，形成納米尺寸的微晶，玻璃相分離，或通過在非晶態(tài)組織中引入自由體積。這些組合物的異質(zhì)組織可充當(dāng)用于剪切帶形成的引發(fā)位點(diǎn)和/或?qū)羟袔Э焖贁U(kuò)展的阻擋，這可導(dǎo)致整體塑性的相對(duì)增強(qiáng)，但是有時(shí)可降低強(qiáng)度。應(yīng)該注意，雖然一些金屬玻璃在壓縮測(cè)試(12-15%)期間可展現(xiàn)相對(duì)增強(qiáng)的塑性，但它們?cè)诓皇芗s束的加載中的響應(yīng)可為非常不同的并且拉伸延伸率可能不超過2%。改善金屬玻璃拉伸延展性的相對(duì)最近的結(jié)果表明在具有大枝晶(尺寸為20-50 u m)鑲嵌于玻璃基體中的鋯基合金中可獲得13%的拉伸延伸率。應(yīng)該注意，該材料主要為展現(xiàn)50體積％以上結(jié)晶度的晶態(tài)并且可被視為沿著枝晶晶界具有殘余非晶態(tài)相的微晶合金。此外，這些合金的最大強(qiáng)度可相對(duì)較低(I. 5GPa)，并且僅在超過屈服點(diǎn)后可獲得延展性，導(dǎo)致應(yīng)變軟化，這被認(rèn)為不是工業(yè)上可用的。因而，雖然已知金屬玻璃展現(xiàn)一些有利的特性包括相對(duì)較高的強(qiáng)度和高彈性極限，但是它們?cè)诶熘凶冃蔚哪芰墒艿较拗疲@可限制這類材料的工業(yè)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的一方面涉及形成鐵基玻璃形成合金的方法。該方法包括提供鐵基玻璃形成合金的原料，熔化該原料，在包含50%以上的選自二氧化碳、一氧化碳或其混合物的氣體的環(huán)境中將該原料鑄造成狹長體。


結(jié)合附圖參考本文中描述的以下實(shí)施方案的說明，本公開的上述和其它的特征以及獲得它們的方法將會(huì)變得更清楚和更好理解，其中圖I說明了從記錄在三分之一大氣壓下于空氣中進(jìn)行的熔融紡絲工藝的視頻中截取的圖像幀。圖2說明了從記錄在三 分之一大氣壓下于CO2中進(jìn)行的熔融紡絲工藝的視頻中截取的圖像幀。圖3a和3b說明了在空氣中(圖3a)和在CO2中(圖3b)加工的變形合金14帶材的SEM 二次電子顯微照片。圖4a_4c說明了在CO2中制備的合金13纖維的組織對(duì)比；包括輪表面(圖4a)，中心區(qū)域(圖4b)和自由表面(圖4c)。
具體實(shí)施例方式通過各種快速冷卻方法可制備金屬玻璃，其中快速冷卻可為太快而不能形成晶體，并且材料“鎖定”為玻璃態(tài)。與玻璃形成的理解和提高多種不同合金的玻璃形成能力相關(guān)的最近成就導(dǎo)致用于玻璃形成的臨界冷卻速率降低至相對(duì)低的值。認(rèn)為重要的一個(gè)參數(shù)為加工期間的氣體氣氛，因?yàn)榭烧J(rèn)為氣氛是能夠使金屬玻璃形成的關(guān)鍵。在凝固期間避免形核的一個(gè)關(guān)鍵是避免異質(zhì)形核點(diǎn)，其一旦形成可導(dǎo)致快速的形核，因?yàn)橐簯B(tài)熔體可在具有高驅(qū)動(dòng)力的過冷條件下。如果不使用惰性氣氛，可經(jīng)常形成氧化物、氮化物等，往往損害或降低形成金屬玻璃的能力。加工玻璃形成合金的常用氣體包括惰性氣氛氣體例如來自標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(即Iatm)至低分壓/完全真空的各種分壓下的氦、氬和氮。惰性氣體如氬和氦在加工過程中用來保護(hù)熔融金屬表面或物流，且相對(duì)于其它氣體可為相對(duì)昂貴的。當(dāng)?shù)锖靠赡懿粸樽罱K產(chǎn)物的關(guān)鍵規(guī)范時(shí)，目前使用氮?dú)?，但是由于氮在熔化的鐵中相對(duì)較高的溶解度和氮化物形成，其在鐵基的玻璃形成系統(tǒng)中可受到限制。因此，可理解，使用對(duì)組合物的性質(zhì)無顯著損害的相對(duì)較便宜的氣體或更充裕的氣體，在金屬玻璃組合物的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模以及工業(yè)加工中可為有用的。本申請(qǐng)?jiān)诓Ａ纬傻幕瘜W(xué)物加工中使用二氧化碳、一氧化碳或其混合物，這可以導(dǎo)致可展現(xiàn)相對(duì)顯著的延展性和相對(duì)高的拉伸強(qiáng)度的亞穩(wěn)玻璃基體微量成分(SGMM)組織。亞穩(wěn)微量成分可理解為通過不受形核控制的轉(zhuǎn)變機(jī)制所形成的微量成分。更主要地，亞穩(wěn)分解可理解為合金的兩種或更多種組分的溶體可分離成具有明顯不同的化學(xué)組成和物理性質(zhì)的獨(dú)特區(qū)域(相)的機(jī)制。該機(jī)制不同于遍及材料而非僅在離散的形核地均勻發(fā)生的相分離中的典型形核。一個(gè)或多個(gè)半晶態(tài)簇或晶態(tài)相可因此通過局部水平上原子的連續(xù)擴(kuò)散而形成，直至化學(xué)組成起伏導(dǎo)致至少一種獨(dú)特的晶態(tài)相。半晶態(tài)簇在本文中可理解為展現(xiàn)2nm以下的最大線性尺寸,而晶態(tài)簇可展現(xiàn)大于2nm的最大線性尺寸。注意,在亞穩(wěn)分解的早期階段期間，形成的簇可為相對(duì)較小并且雖然它們的化學(xué)組成不同于玻璃基體，但是它們還不是完全晶態(tài)的，并且還沒有獲得良好有序的結(jié)晶周期性。額外的晶態(tài)相可展現(xiàn)相同的晶體結(jié)構(gòu)或獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。此外，玻璃基體可理解為包括在固體相中可展現(xiàn)出隨機(jī)包裹在一起的結(jié)構(gòu)單元的聯(lián)合的顯微組織。結(jié)構(gòu)單元的細(xì)化水平或尺寸可為埃級(jí)范圍(即5人至100A)。玻璃可以以15體積％以上存在，包括在15體積%-90體積％范圍內(nèi)在0. 1%增量下的所有值和增量。
此外，所述合金可展現(xiàn)誘發(fā)的剪切帶鈍化(ISBB)和誘發(fā)的剪切帶捕獲(ISBA)，這通過亞穩(wěn)玻璃基體微量成分(SGMM)成為可能。雖然常規(guī)材料可通過在晶態(tài)金屬中在特定滑移系統(tǒng)上移動(dòng)的位錯(cuò)而變形，但是本文中有效的機(jī)制可涉及在亞穩(wěn)玻璃微量成分中移動(dòng)剪切帶(即其中發(fā)生局部變形的不連續(xù)體)，其受到如下進(jìn)一步描述的局部形變誘發(fā)的變化(LDIC)的鈍化。隨著應(yīng)力水平的提高，一旦鈍化了剪切帶，新剪切帶就可形核并且隨后與存在的剪切帶相互作用，在拉伸中產(chǎn)生相對(duì)高的剪切帶密度并且相對(duì)大水平的整體塑性的發(fā)展。因而，具有有利的SGMM組織的合金在拉伸中可防止或減輕剪切帶擴(kuò)展，這可導(dǎo)致相對(duì)顯著的拉伸延展性(>1%)并且在拉伸測(cè)試期間導(dǎo)致應(yīng)變硬化。本文預(yù)期的合金可包含能夠形成亞穩(wěn)玻璃基體微量成分的化學(xué)物，或由其組成，其中亞穩(wěn)玻璃基體微量成分可以以5-95體積％存在。本文預(yù)期的玻璃形成化學(xué)物可導(dǎo)致亞穩(wěn)玻璃基體微量成分組織，其可包含鐵基玻璃形成合金。該鐵基玻璃形成合金可包含以40. 50-65. 60原子％范圍存在的鐵、以
13.00-17. 50原子％范圍存在的鎳、以2. 00-21. 50原子％范圍存在的鈷、以11. 50-17. 00 原子％范圍存在的硼、任選以4. 00-5. 00原子％或7. 00-8. 00原子％范圍存在的碳、任選以0. 30-4. 50原子％范圍存在的硅和任選以2. 00-20. 50原子％范圍存在的鉻?？衫斫?，鐵基玻璃組合物的元素成分可以以100原子％總量存在。鐵基玻璃形成合金還可包括至多5. 00原子％的雜質(zhì)，其可通過單獨(dú)的合金組分引入或在合金形成期間引入。還可理解，元素成分可以以上面引用的范圍內(nèi)的任何值或增量存在。例如，鐵可為 40. 5,40. 6,40. 7,40. 8,40. 9,41. 0,41. 1,41. 2,41. 3,41. 4,41. 5,41. 6,41. 7,41. 8,41. 9、
42.0,42. 1,42. 2,42. 3,42. 4,42. 5,42. 6,42. 7,42. 8,42. 9,43. 0,43. 1,43. 2,43. 3,43. 4、
43.5,43. 6,43. 7,43. 8,43. 9,44. 0,44. 1,44. 2,44. 3,44. 4,44. 5,44. 6,44. 7,44. 8,44. 9、
45.0,45. 1,45. 2,45. 3,45. 4,45. 5,45. 6,45. 7,45. 8,45. 9,46. 0,46. 1,46. 2,46. 3,46. 4、
46.5,46. 6,46. 7,46. 8,46. 9,47. 0,47. 1,47. 2,47. 3,47. 4,47. 5,47. 6,47. 7,47. 8,47. 9、48.0,48.1,48.2,48.3,48.4,48.5,48.6,48.7,48.8,48.9,49.0,49.1,49. 2,49.3,49.4、49.5,49.6,49.7,49. 8,49. 9,50. 0,50. 1,50. 2,50. 3,50. 4,50. 5,50. 6,50. 7,50. 8,50. 9、
51.0,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4,51. 5,51. 6,51. 7,51. 8,51. 9,52. 0,52. 1,52. 2,52. 3,52. 4、
52.5、52. 6、52. 7、52. 8、52. 9、53. 0、53. I>53. 2、53. 3、53. 4>53. 5、53. 6、53. 7、53. 8>53. 9、
54.0,54. 1,54. 2,54. 3,54. 4,54. 5,54. 6,54. 7,54. 8,54. 9,55. 0,55. 1,55. 2,55. 3,55. 4、
55.5、55. 6、55. 7、55. 8、55. 9、56. 0、56. I>56. 2、56. 3、56. 4>56. 5、56. 6、56. 7、56. 8、56. 9、
57.0,57. 1,57. 2,57. 3,57. 4,57. 5,57. 6,57. 7,57. 8,57. 9,58. 0,58. 1,58. 2,58. 3,58. 4、
58.5、58. 6、58. 7、58. 8>58. 9、59. 0、59. I>59. 2、59. 3、59. 4>59.5>59.6、59.7、59.8、59.9、
60.0,60. 1,60. 2,60. 3,60. 4,60. 5,60. 6,60. 7,60. 8,60. 9,61. 0,61. 1,61. 2,61. 3,61. 4、
61.5,61. 6,61. 7,61. 8,61. 9,62. 0,62. 1,62. 2,62. 3,62. 4,62. 5,62. 6,62. 7,62. 8,62. 9、
63.0,63. 1,63. 2,63. 3,63. 4,63. 5,63. 6,63. 7,63. 8,63. 9,64. 0,64. 1,64. 2,64. 3,64. 4、
64.5,64. 6,64. 7,64. 8,64. 9,65. 0,65. 1,65. 2,65. 3,65. 4,65. 5(原子百分比)，及其 0. 01 增量。鎳可以以 13. 0,13. 1,13. 2,13. 3,13. 4,13. 5,13. 6,13. 7,13. 8,13. 9,14. 0,14. 1,14. 2、
14.3,14. 4,14. 5,14. 6,14. 7,14. 8,14. 9,15. 0,15. 1,15. 2,15. 3,15. 4,15. 5,15. 6,15. 7、
15.8、15. 9、16. O、16. I、16. 2、16. 3、16. 4、16. 5、16. 6、16. 7、16. 8、16. 9、17. O、17. I、17. 2、17. 3,17. 4,17. 5 (原子百分比)及其0. 01增量存在。鈷可以以2. 0、2. 1、2. 2、2. 3、2. 4、2. 5、2. 6、2. 7、2. 8、2. 9、3. 0、3. 1、3. 2、3. 3、3. 4、3. 5、3. 6、3. 7、3. 8、3. 9、4. 0、4. 1、4. 2、4. 3、4. 4、4. 5、4. 6、4. 7、4. 8、4. 9、5. 0、5. 1、5. 2、5. 3、5. 4、5. 5、5. 6、5. 7、5. 8、5. 9, 6. 0、6. 1、6. 2、
6.3、6. 4、6. 5、6. 6、6. 7、6. 8、6. 9、7. 0、7. I、7. 2、7. 3、7. 4、7. 5、7. 6、7. 7、7. 8、7. 9、8. 0, 8. I、
8.2-,8. 3-,8. 4-,8. 5-,8. 6-,8. 7-,8. 8-,8. 9-,9. 0-,9. 1-,9. 2-,9. 3-,9. 4-,9. 5-,9. 6-,9. 7-,9. 8-,9. 9-,10. 0、
10.1,10. 2,10. 3,10. 4,10. 5,10. 6,10. 7,10. 8,10. 9、11. 0、11. I、11. 2,11. 3,11. 4,11. 5、
11.6,11. 7，11. 8,11. 9,12. 0,12. 1,12. 2,12. 3,12. 4,12. 5,12. 6,12. 7,12. 8,12. 9,13. 0、 13.1,13. 2,13. 3,13. 4,13. 5,13. 6,13. 7,13. 8,13. 9,14. 0,14. 1,14. 2,14. 3,14. 4,14. 5、
14.6,14. 7,14. 8,14. 9,15. 0,15. 1,15. 2,15. 3,15. 4,15. 5,15. 6,15. 7,15. 8,15. 9,16. 0、
16.1,16. 2,16. 3,16. 4,16. 5,16. 6,16. 7,16. 8,16. 9,17. 0,17. 1,17. 2,17. 3,17. 4,17. 5、
17.6,17. 7,17. 8,17. 9,18. 0,18. 1,18. 2,18. 3,18. 4,18. 5,18. 6,18. 7,18. 8,18. 9,19. 0、
19.1,19. 2,19. 3,19. 4,19. 5,19. 6,19. 7,19. 8,19. 9,20. 0,20. 1,20. 2,20. 3,20. 4,20. 5、
20.6,20. 7,20. 8,20. 9,21. 0,21. 1,21. 2,21. 3,21. 4,21. 5 (原子百分比)及其 0. 01 增量存在。硼可以以 11. 5,11. 6,11. 7,11. 8,11. 9,12. 0,12. 1,12. 2,12. 3,12. 4,12. 5,12. 6,12. 7、
12.8,12. 9,13. 0,13. 1,13. 2,13. 3,13. 4,13. 5,13. 6,13. 7,13. 8,13. 9,14. 0,14. 1,14. 2、
14.3,14. 4,14. 5,14. 6,14. 7,14. 8,14. 9,15. 0,15. 1,15. 2,15. 3,15. 4,15. 5,15. 6,15. 7、
15.8,15. 9,16. 0,16. 1,16. 2,16. 3,16. 4,16. 5,16. 6,16. 7,16. 8,16. 9,17. 0 (原子百分比)及其 0. 01 增量存在。碳可以以 0,4. 0,4. 1,4. 2,4. 3,4. 4,4. 5,4. 6,4. 7,4. 8,4. 9,5. 0,7. O、
7.1,7. 2,7. 3,7. 4,7. 5,7. 6,7. 7,7. 8,7. 9,8. 0(原子百分比)及其 0. 01 增量存在。硅可以以0. 0、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7、0. 8、0. 9、1. 0、1. 1、1. 2、1. 3、1. 4、1. 5、1. 6、1. 7、1. 8、1. 9、2. O、
2.1、2. 2、2. 3、2. 4、2. 5、2. 6、2. 7、2. 8、2. 9、3. 0、3. 1、3. 2、3. 3、3. 4、3. 5、3. 6、3. 7、3. 8、3. 9、
4.0,4. 1,4. 2,4. 3,4. 4,4. 5(原子百分比)及其 0. 01 增量存在。鉻可以以 0. 0,2. 0,2. 1,2. 2、
2.3、2. 4、2. 5、2. 6、2. 7、2. 8、2. 9、3. 0、3. 1、3. 2、3. 3、3. 4、3. 5、3. 6、3. 7、3. 8、3. 9、4. 0、4. I、
4.2、4. 3、4. 4、4. 5、4. 6、4. 7、4. 8、4. 9、5. 0、5. I>5. 2、5. 3、5. 4、5. 5、5. 6、5. 7、5. 8, 5. 9、6. O、
6.I>6. 2、6. 3、6. 4、6. 5、6. 6、6. 7、6. 8、6. 9、7. 0、7. I>7. 2、7. 3、7. 4、7. 5、7. 6、7. 7、7. 8、7. 9、
8.0>8. I >8. 2>8. 3>8. 4、8. 5>8. 6>8. 7>8. 8>8. 9>9. 0>9. I >9. 2>9. 3>9. 4>9. 5>9. 6>9. 7>9. 8、
9.9,10. 0,10. 1,10. 2,10. 3,10. 4,10. 5,10. 6,10. 7,10. 8,10. 9、11. O、11. I、11. 2,11. 3、
11.4,11. 5,11. 6,11. 7,11. 8,11. 9,12. 0,12. 1,12. 2,12. 3,12. 4,12. 5,12. 6,12. 7,12. 8、
12.9,13. 0,13. 1,13. 2,13. 3,13. 4,13. 5,13. 6,13. 7,13. 8,13. 9,14. 0,14. 1,14. 2,14. 3、
14.4,14. 5,14. 6,14. 7,14. 8,14. 9,15. 0,15. 1,15. 2,15. 3,15. 4,15. 5,15. 6,15. 7,15. 8、
15.9、16. O、16. I、16. 2、16. 3、16. 4、16. 5、16. 6、16. 7、16. 8、16. 9、17. O、17. I、17. 2、17. 3、
17.4,17. 5,17. 6,17. 7,17. 8,17. 9,18. 0,18. 1,18. 2,18. 3,18. 4,18. 5,18. 6,18. 7,18. 8、
18.9,19. 0,19. 1,19. 2,19. 3,19. 4,19. 5,19. 6,19. 7,19. 8,19. 9,20. 0,20. 1,20. 2,20. 3、20. 4,20. 5 (原子百分比)及其0. 01增量存在。可使用商業(yè)純度、高純度或超高純度原料配制該合金。使用保護(hù)氣如高純度氬、氦或氮保護(hù)氣，可將原料熔化并且形成鑄錠。隨后可將鑄錠翻轉(zhuǎn)并且重熔成鑄錠幾次以改善均勻性。然后可使用多種鑄造工藝?yán)缛廴诩徑z、 噴射鑄造、超淬火(hyperquenching)、平面流動(dòng)鑄造和雙輥鑄造，以向下到至少幾微米和至多幾毫米的厚度和從0. Imm到至多幾千_的寬度，將鑄錠形成成型體(form)或狹長體如線材或帶材。例如，厚度可為2微米-10毫米，包括其中所有值和增量，并且寬度可為0. lmm-10，000mm，包括其中所有值和增量。
可在包括COx、基本上由COx組成或由COx組成的環(huán)境中進(jìn)行鑄造，其中X為I (一氧化碳)、2 (二氧化碳)或其混合物。COx可與其它氣體一起存在，包括惰性氣體例如氬、氮等或大氣氣體即空氣。COx可以以50%以上的總體積存在，包括50%-100%的所有值和范圍，例如 75%、80%、90%、95%、99% 等。在可存在COx的混合物的情況下，二氧化碳可以以1%_99%的范圍存在于混合物中，包括其中所有值和范圍，并且一氧化碳可以以99%-1%的范圍存在于混合物中，包括其中所有值和范圍。例如，環(huán)境中的COx可包括二氧化碳與一氧化碳的50/50混合物、二氧化碳與一氧化碳的30/70混合物或二氧化碳與一氧化碳的60/40混合物。該氣體可在0. 1-1大氣壓(atm)下存在，包括其中所有值和增量，例如0. 33atm、0. 5atm、0. 67atm等。一旦成形或鑄造，如通過在10°C /分鐘速率下的差熱分析(DTA)或差示掃描量熱(DSC)測(cè)試的，合金就可在400°C _552°C范圍內(nèi)(包括其中所有值和增量)展現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)玻璃至晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。熱焓可為62. 7J/g-143. 6J/g，并且測(cè)試可在超高純度氬下進(jìn)行。第一玻璃至晶態(tài)轉(zhuǎn)變開始溫度可為400°C _517°C，包括其中所有值和增量，并且第一玻璃至晶態(tài)峰溫度可為416. 9°C _527°C，包括其中所有值和增量。第二玻璃至晶態(tài)開始 溫度可為469. 3°C -533. (TC，包括其中所有值和增量，并且第二玻璃至晶態(tài)峰值溫度可為476. 2V _552°C，包括其中所有值和增量。此外，合金可以為可彎曲的，使得它們可彎曲為平面(S卩180° )，而不管板材側(cè)面在形成期間可能接觸鑄造爐的帶材側(cè)。當(dāng)在0.001s—1的應(yīng)變速率下測(cè)試時(shí)，鐵基玻璃形成合金還可展現(xiàn)以下機(jī)械性質(zhì)。延伸率可為2. 10%-4. 23%，包括其中所有值和增量。最終拉伸強(qiáng)度可為I. 55GPa-3. 30GPa，包括其中所有值和增量。楊氏模量可為103. 7GPa_230. 7GPa，包括其中所有值和增量。上述的機(jī)械性質(zhì)可由形成的鐵基玻璃形成合金單獨(dú)或組合展現(xiàn)出。如由以下實(shí)施例更完整地說明的，可理解在二氧化碳、一氧化碳或其混合物中形成的鐵基玻璃形成合金的機(jī)械性質(zhì)可與使用其它惰性環(huán)境制備的那些相似。在一些情況下，如下說明，似乎一氧化碳/二氧化碳混合物的使用還可提高開始和峰值玻璃至晶態(tài)轉(zhuǎn)變溫度并增加焓。還可理解，在能夠開發(fā)亞穩(wěn)玻璃形成基體的鐵基玻璃形成合金的形成中使用二氧化碳、一氧化碳和其混合物可降低合金組合物的工藝成本。此外，盡管似乎使用二氧化碳和熔化的鐵基玻璃形成合金會(huì)導(dǎo)致有害的氧化物、碳化物等，這可導(dǎo)致?lián)p害形成金屬玻璃組織的能力并且將玻璃體積降低至小于15%的成核位點(diǎn)，但是這似乎不是本文中預(yù)期的合金組合物的情況。然而，對(duì)于其它玻璃形成合金組合物如Nd-Fe-B，這可為不正確的。此外，預(yù)期在鑄造工藝期間一氧化碳、二氧化碳或其混合物的使用可改善玻璃形成鐵基合金的液態(tài)熔體與鑄造表面的結(jié)合(coupling),從而提高合金的冷卻速率，如以下實(shí)施例所暗示。雖然在本公開中使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的熔融紡絲進(jìn)行在二氧化碳、一氧化碳或其混合物中加工的示范，但預(yù)期使用新氣體/混合物所示的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于任何將液態(tài)熔體在冷表面上冷卻的工藝會(huì)是重要的。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的熔融紡絲以外的實(shí)例工藝包括以向下到至少幾微米和至多幾毫米的厚度和從0. Imm到至多幾千mm的寬度(例如至多2，OOOmm)噴射鑄造、超淬火、平面流動(dòng)鑄造和雙輥鑄造。實(shí)施例
出于說明的目的給出以下實(shí)施例，并且這不意味著限制本文中的描述或這里所附的權(quán)利要求。樣品制備使用高純度元素，根據(jù)表I中提供的原子比，稱量可導(dǎo)致本文預(yù)期的SGMM組織的鐵基玻璃形成合金的實(shí)施例的15g合金原料。隨后，將用于每種合金的原料材料置于電弧熔煉系統(tǒng)的銅爐膛中。使用高純度氬作為保護(hù)氣將原料電弧熔煉成鑄錠。將鑄錠翻轉(zhuǎn)幾次并重熔以確保均勻性。在混合后，然后將鑄錠鑄造成約12m m寬乘30mm長和8_厚的指狀物形式。通過在表2所示的工藝條件下在CO2環(huán)境中熔融紡絲來加工鑄錠。注意，在熔融紡絲工藝期間，鑄錠可容納在具有可為0. 81-0. 84_孔徑的石英坩堝中。使用表2所示的注射壓力通過坩堝中的孔注射液態(tài)熔體并且在表2所示的注射溫度下到達(dá)快速運(yùn)動(dòng)的具有250mm直徑的銅輪上。表I合金的原子比
權(quán)利要求
1.形成鐵基玻璃形成合金的方法，其包括 提供鐵基玻璃形成合金的原料； 熔化所述原料； 在包含50%以上氣體的環(huán)境中將所述原料鑄造成狹長體，所述氣體選自二氧化碳、一氧化碳或其混合物。
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述鐵基玻璃形成合金包含40.5-65.5原子％鐵、.13.0-17. 5原子％鎳、2. 0-21. 5原子％鈷、11. 5-17. 0原子％硼、任選4. 0-8. 0原子％碳、任選0. 3-4. 5原子％硅和任選2. 0-20. 5原子％鉻。
3.權(quán)利要求2的方法，其中亞穩(wěn)玻璃形成基體在鑄造時(shí)發(fā)展。
4.權(quán)利要求2的方法，其中在鑄造后所述鐵基玻璃形成合金在400°C_552°C范圍內(nèi)展現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)玻璃向晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。
5.權(quán)利要求2的方法，其中在鑄造后所述鐵基玻璃形成合金在0.001s—1的應(yīng)變速率下展現(xiàn)2. 10%-4. 23%的延伸率。
6.權(quán)利要求2的方法，其中在鑄造后所述鐵基玻璃形成合金展現(xiàn)I.55GPa-3. 30GPa范圍內(nèi)的極限拉伸強(qiáng)度。
7.權(quán)利要求2的方法，其中在鑄造后所述鐵基玻璃形成合金展現(xiàn)103.7GPa-230. 7GPa范圍內(nèi)的楊氏模量。
8.權(quán)利要求I的方法，其中鑄造選自以下中的一種或多種熔融紡絲、噴射鑄造、超淬火、平面流動(dòng)鑄造和雙輥鑄造。
9.權(quán)利要求I的方法，其中將所述原料鑄造成帶材。
10.權(quán)利要求I的方法，其中將所述原料鑄造成線材。
11.權(quán)利要求I的方法，其中存在一氧化碳和二氧化碳的混合物，并且一氧化碳以混合物總量的1%_99%存在，而二氧化碳以混合物總量的99%-1%存在。
12.權(quán)利要求I的方法，其中所述氣體在0.Iatm至Iatm的壓力下。
13.權(quán)利要求I的方法，其中所述狹長體具有0.lmm-2, OOOmm的厚度。
14.權(quán)利要求I的方法，其中所述狹長體不包括將玻璃體積降低至小于15%的形核點(diǎn)。
15.權(quán)利要求I的方法,其中所述環(huán)境還包含惰性氣體。
全文摘要
一種形成鐵基玻璃形成合金的方法。該方法包括提供鐵基玻璃形成合金的原料，熔化所述原料，在包含50%以上氣體的環(huán)境中將所述原料鑄造成狹長體，所述氣體選自二氧化碳、一氧化碳或其混合物的。
文檔編號(hào)C03C3/083GK102803168SQ201180014138
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者D·J·布拉那甘, B·E·梅查姆, J·瓦雷瑟, J·周, A·塞爾蓋娃 申請(qǐng)人:納米鋼公司