塊狀的含有鉻和磷的鎳基金屬玻璃的制作方法
【專利摘要】提供可以形成厘米厚的不定形物品的含有Cr和P的Ni基的合金。在該族合金內(nèi)，毫米厚的塊狀玻璃物品可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
【專利說明】塊狀的含有鉻和磷的鎳基金屬玻璃
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年8月22日提交的美國臨時申請N0.61/526，153的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時申請的公開內(nèi)容通過引用全部并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及能夠形成直徑大到IOmm或以上的塊狀玻璃棒的含有Cr和P的Ni基金屬玻璃，該金屬玻璃包含Nb和B的小量的合金添加劑,可選地,包含Si。本發(fā)明的塊狀金屬玻璃還表現(xiàn)出超高的強(qiáng)度和超高的韌性，并且，在負(fù)荷下能夠承受大的宏觀塑性彎曲，而沒有災(zāi)難性斷裂。本發(fā)明的塊狀玻璃還表現(xiàn)出卓越的耐腐蝕性。
【背景技術(shù)】
[0004]含有Cr和P的Ni基非晶合金由于其高耐腐蝕性而早已被公認(rèn)為具有巨大的商業(yè)潛力。(Guillinger，美國專利4，892，628，1990，該美國專利的公開通過引用合并在此。)但是，這些材料的可行性被限制，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的含有Cr和P的Ni基的系統(tǒng)通常只能夠形成具有幾微米的量級上的厚度(通常，低于100微米)的箔狀的無定形物品。
[0005]傳統(tǒng)的含有Cr和P的Ni基合金的厚度限制歸因于需要快速凝固(冷卻速率通常在每秒幾十萬度的量級)以形成非晶相的成分。例如，日本專利JP63-79931 (其公開通過引用合并在此)廣泛地涉及N1-Cr-Nb-P-B-Si耐腐蝕非晶合金。但是，該參考文獻(xiàn)僅僅公開了通過快速凝固來處理的箔片的形成，并且，既沒有描述將如何得到需要低冷卻速率來形成玻璃使得它們能夠形成塊狀厘米厚的玻璃的特定成分，也沒有提出這種塊狀玻璃的形成甚至是可能的。同樣地，美國專利申請US2009/0110955A1 (其公開通過引用合并在此)也廣泛地涉及N1-Cr-Nb-P-B-Si非晶合金，但是，教導(dǎo)了將這些合金形成為通過快速凝固處理的釬焊箔。最后，日本專利JP2001-049407A(其公開通過引用合并在此)描述了 N1-Cr-Nb-P-B塊狀無定形物品的形成，但是錯誤地建議添加Mo來實(shí)現(xiàn)塊狀玻璃形成。在該現(xiàn)有技術(shù)中僅僅提出了兩種能夠形成塊狀無定形物品的示例合金，這兩種示例合金都包含Mo，并且，由示例合金形成的塊狀無定形物品是直徑至多為1mm的棒。在Hashimoto和同事的文章(H.Habazaki, H.Ukai, K.1zumiya, K.Hashimoto, Materials Science and EngineeringA318, 77-86 (2001)，其公開通過引用合并在此)中還提出了能夠形成直徑為1mm的玻璃棒的另兩種示例性的N1-Cr-Nb-P-B合金。
[0006]這些二維箔狀物品的工程應(yīng)用是非常有限的；應(yīng)用通常被限制為涂敷和釬焊。Imm棒的工程應(yīng)用也被限于具有亞毫米的厚度的非常薄的工程組件。對于廣大的工程應(yīng)用，通常尋求具有在數(shù)毫米的量級的尺寸的“塊狀”三維物品。具體地說，對于廣大的工程應(yīng)用，I毫米厚度的板狀物品，或等效(從考慮冷卻速率來說)直徑3mm的棒狀物品，通常被視為尺寸的下限。對于廣大的工程應(yīng)用的另一種要求是毫米厚的物品能夠在負(fù)荷下承受宏觀塑性彎曲，而沒有災(zāi)難性斷裂。這要 求塊狀金屬玻璃具有相對較高的斷裂韌性。因此，存在對于能夠形成塊狀玻璃的含有富Ni的Cr和P的合金的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本公開總體上涉及三元基系統(tǒng)Ni8a5_xCrxP19.5，其中，x在3和15之間的范圍。在某些方面，Cr和P被小量而明確定義的量的某些合金元素替代。
[0008]在一個實(shí)施例中，本公開涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[0009]Ni (69-w-x-y-z) Cr8 5+wNb3+xP16,5+yBs+z
[0010]其中，w、x、y和z可以是正的或負(fù)的，并且，其中
[0011]0.0494w2+1.78x2+4y2+z2<l
[0012]其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5mm。
[0013]在另一個這樣的實(shí)施例中，本發(fā)明涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[0014]Ni (69-w-x-y-z) Cr8 5+wNb3+xP16,5+yBs+z
[0015]其中，W、x、y和z可以是正的或負(fù)的，并且,其中
[0016]0.033w2+0.44x2+2y2+0.32ζ2〈1.[0017]其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為3_。
[0018]在優(yōu)選的實(shí)施例中，本公開涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[001 9] Ni (68.6-w-x-y-z) ^8 7+wNb3, 0+χΡ?6.5+yB3.2+z
[0020]這里，當(dāng)變量w、x、y和z全部都等于0時,獲得精制的合金成分。W、x、y和z的值(用原子百分比表達(dá))可以是正的或負(fù)的，并且，表示與由下式給出的精制成分偏離的允
許偏差:
[0021]Ni68.6Cr8.7Nb3.0P16.5B3.2
[0022]其中，這些偏差(w、x、y和z)滿足條件，
[0023]0.21 |w|+0.84|x|+0.96|y|+l.18|ζ|<1.89
[0024]其中，|w|、X等是成分偏差的絕對值，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為3mm。
[0025]在另一個這樣的實(shí)施例中，本公開涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[0026]Ni (68.6-w-x-y-z) ^8 7+wNb3, 0+χΡ?6.5+yB3.2+z
[0027]其中，w、x、y和z可以是正的或負(fù)的，并且，其中
[0028]0.21 |w|+0.84|x|+0.96|y|+l.18|ζ|<1.05
[0029]其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5mm。
[0030]在另一個這樣的實(shí)施例中，本公開涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[0031 ] Ni (68.6-w-x-y-z) ^8 7+wNb3, 0+χΡ?6.5+yB3.2+z
[0032]其中，w、x、y和z可以是正的或負(fù)的，并且，其中
[0033]0.21 |w I +0.84 | x | +0.96 | y | +1.18 | z |〈0.43
[0034]其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為8_。在另一個實(shí)施例中，本公開涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[0035]Ni (100_a_b_c_d) CraNbbPcBd
[0036]其中
[0037]a大于3且小于15，
[0038]b大于1.5且小于4.5，
[0039]c大于14.5且小于18.5，并且
[0040]d大于I且小于5，[0041]其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為3_。
[0042]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為8_。
[0043]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為8_。
[0044]在另一個這樣的實(shí)施例中，a在3和7之間，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度Kq 至少為 60MPa m1/2。
[0045]在另一個這樣的實(shí)施例中，a在3和7之間，并且，被定義為(I/π ) (Kq/σ y)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2臟，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，Kq至少為60MPa m1/2，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
[0046]在另一個這樣的實(shí)施例中，a在3和7之間，并且，由具有Imm的直徑的這樣的玻璃制成的線可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
[0047]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在2.5和4之間。
[0048]在另一個這樣的實(shí)施例中，d大于2且小于4，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5_。
[0049]在另一個這樣的實(shí)施例中，c+d在19和20之間。
[0050]在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，本公開涉及包含由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金的金屬玻璃:
[0051]Ni (1QQ_a_b_e_d) CraNbbPcBd
[0052]其中
[0053]a大于2.5且小于15，
[0054]b大于1.5且小于4.5，
[0055]c大于14.5且小于18.5,并且
[0056]d大于1.5且小于4.5 ;并且
[0057]其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
[0058]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于6且小于10.5,b大于2.6且小于3.2, c大于16且小于17，d大于2.7且小于3.7，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為8mm。
[0059]在另一個這樣的實(shí)施例中，a在3和7之間，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度Kq 至少為 60MPa m1/2。[0060]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在1.5和3之間，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度Kq至少為60MPa m1/2。
[0061]在另一個這樣的實(shí)施例中，a在3和7之間，并且，被定義為(I/π ) (Kq/σ y)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2臟，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
[0062]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在1.5和3之間，并且，被定義為(I/JO (KQ/oy)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2臟，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
[0063]在另一個這樣的實(shí)施例中，a在3和7之間，并且，由具有Imm的直徑的這樣的玻璃制成的線可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
[0064]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在1.5和3之間，并且，由具有Imm的直徑的這樣的玻璃制成的線可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
[0065]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在2.5和3.5之間，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5_。
[0066]在另一個這樣的實(shí)施例中，d大于2且小于4，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5_。
[0067]在另一個這樣的實(shí)施例中，c+d在18.5和20.5之間，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5_。
[0068]在一個實(shí)施例中，本公開涉及由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金:
[0069]Ni (ioo-a-b-c-d-e) CraNbbPcBdSie
[0070]其中
[0071]a在5和12之間，
[0072]b 在 1.5 和 4.5 之間，
[0073]c 在 12.5 和 17.5 之間，
[0074]d在I和5之間，并且
[0075]e至高為2 ；
[0076]并且，其中，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為3mm。
[0077]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度至少為60MPa m1/2。
[0078]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，被定義為(I/π ) (Kq/σ y)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2臟，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
[0079] 在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，由具有Imm的直徑的這樣的玻璃制成的線可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲，而沒有災(zāi)難性斷裂。[0080]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在2.5和4之間。
[0081]在另一個這樣的實(shí)施例中，d在2和4之間。
[0082]在另一個這樣的實(shí)施例中，e至高為I。
[0083]在另一個這樣的實(shí)施例中，c+d+e在19和20之間。
[0084]在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，本公開涉及由下式(下標(biāo)表示原子百分比)表示的合金:
[0085]Ni (ioo-a-b-c-d-e) CraNbbPcBdSie
[0086]其中
[0087]a在4和14之間，
[0088]b 在 1.8 和 4.3 之間，
[0089]c 在 13.5 和 17.5 之間，
[0090]d在2.3和3.9之間，并且
[0091]e至高為2;并且
[0092]其中，可以被形成為 非晶相的最大的棒直徑至少為3mm。
[0093]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度至少為60MPa m1/2。
[0094]在另一個這樣的實(shí)施例中，b大于1.5且小于3，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度至少為60MPa m1/2。
[0095]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，被定義為(I/π ) (Kq/σ y)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2臟，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
[0096]在另一個這樣的實(shí)施例中，b大于1.5且小于3，并且，被定義為(I/ π ) (Kq/ σ y)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2mm，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
[0097]在另一個這樣的實(shí)施例中，a大于7且小于10，并且，由具有Imm的直徑的這樣的玻璃制成的線可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲，而沒有災(zāi)難性斷裂。
[0098]在另一個這樣的實(shí)施例中，b大于1.5且小于3，并且，由具有Imm的直徑的這樣的玻璃制成的線可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲，而沒有災(zāi)難性斷裂。
[0099]在另一個這樣的實(shí)施例中，b在2.5和3.5之間，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
[0100]在另一個這樣的實(shí)施例中，d在2.9和3.5之間，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
[0101]在另一個這樣的實(shí)施例中，e至高為1.5，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
[0102]在另一個這樣的實(shí)施例中，c+d+e在18.5和20.5之間，并且，可以被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。[0103]在另一個這樣的實(shí)施例中，至高1.5原子％的Nb被Ta、V或其組合代替。
[0104]在另一個這樣的實(shí)施例中，至高2原子％的Cr被Fe、Co、Mn、W、Mo、Ru、Re、Cu、Pd、Pt、T1、Zr、Hf或其組合代替。
[0105]在另一個這樣的實(shí)施例中，至高2原子％的Ni被Fe、Co、Mn、W、Mo、Ru、Re、Cu、Pd、Pt、T1、Zr、Hf或其組合代替。
[0106]在另一個這樣的實(shí)施例中，具有至少0.5mm的直徑的棒可以在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲，而沒有災(zāi)難性斷裂。
[0107]在另一個這樣的實(shí)施例中，使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度σ y大于2000MPa。
[0108]在另一個這樣的實(shí)施例中，在淬火到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以形成玻璃之前將熔融合金的溫度提升到1100°c或更高。
[0109]在另一個這樣的實(shí)施例中，泊松比至少為0.35。
[0110]在另一個這樣的實(shí)施例中，在6M HCl中的腐蝕速率不高于0.01毫米/年。
[0111]在一個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及選自于由以下構(gòu)成的組中的合金:NiegCrS.sNb3P17B2.5、 Ni69Cr8.5Nb3P16.75B2.75、Ni69Cr8.5Nb3P16.5B3、Ni69Cr8 5Nb3P16B3 5>NiegCr8^ 5Nb3P15> 75B3 75> Ni69Cr8Nb3.5P16.5B3、Ni69Cr7 5Nb4P16 5B3> Ni72.5Cr5Nb3P16.5B3、Ni71.5Cr6Nb3P16.5B3、Ni70.5Cr7Nb3P16.5B3、Ni69.5Cr8Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16.5B3、Ni68Cr9.5Nb3P16.5B3、附67.SCriciNb3P16.5B3、Ni66 5CrnNb3P16 5B3> Ni65.5Cr12Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16B3Si0.5、Ni68.5Cr9Nb3P15.J5B3Si1' Ni69Cr8.5Nb3P16B3Si。.5、Ni69Cr8.5Nb3P15.J5B3Si1' Ni69Cr8.5Nb2.5Ta0.5P15.^Si1和 Ni69.5&y8.5Nb2.5Ta0 5P15.5B3Si10
[0112]在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及選自于由以下構(gòu)成的組中的合金:Ni72.5Cr5Nb3P16.5B3、Ni71.5Cr6Nb3P16.5B3、Ni70.5Cr7Nb3P16.5B3、Ni69.5Cr8Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16.5B3、n?68^y9.5Nb3P16 5B3> Ni67 5Cr10Nb3P16 5B3^ Ni 66 5Cr11Nb3P16 5B3^ Ni65 5Cr12Nb3P16 5B3^Ni68.5Cr9Nb3P16B3Si。.5、Ni68.5Cr9Nb3P15.ASip Ni69Cr8.5Nb3P16B3Si0.5 和 Ni69Cr8.5Nb3P15.ASi1。
[0113]在優(yōu)選實(shí)施例中，本公開涉及選自于由以下構(gòu)成的組中的合金:NiegCrS.sNb3P17B2.5、Ni69Cr8.5Nb3P16.75B2.75、Ni69Cr8.5Nb3P16.5B3、Ni69Cr8 5Nb3P16B3 5>NiegCr8.5Nb3P15.75B3 75、Ni69Cr9Nb2.5P16.5B3> Ni69Cr8.75Nb2.75P16.sB3> Ni69Cr8.25他3.25P16.5B3、Ni69Cr8Nb3.5P16.5B3、Ni69Cr7.5Nb4P16.5B3、Ni72.5Cr5Nb3P16.5B3、Ni71.5Cr6Nb3P16.5B3、Ni70.5Cr7Nb3P16.5B3、Ni69.5Cr8Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16.5B3、Ni68Cr9.5Nb3P16.5B3、Ni67.5Cr 10Nb3P16.5B3、Ni66.SCr11Nb3P16.5B3> Ni65.5Cr12Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16B3Si0.5> Ni68^Cr9Nb3Pm5B3SipNiegCr8^ 5Nb3P16B3Si0.5> Ni69.45Cr8.81Nb3.04P15.66B3.04、Ni69.03Cr8.75Nb3.02P16.08B3.12、Ni68.17Cr8.65Nb2.98P16.92B3.28、Ni67.75Cr8.59Nb2.96P17.34B3.36、Ni69Cr8 5Nb3P15 5B3SiNiegCr8.5Nb2.5Ta0 5P15.^3Si1 和 Ni69.5Cr8.5Nb2.5Ta0 5P15.P3Si1。
[0114]在另一個這樣的實(shí)施例中，本公開涉及以下合金中的一種:Ni68.6Cr8.7Nb3P16.5B3.2或附68.6。c8.7Nb3P16B3 2S10.5。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0115]下面將參照附圖和數(shù)據(jù)結(jié)果來討論本公開的各種例子，其中:
[0116]圖1提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P19.5_xBx (1.5 ≤x<4)和Ni68.5Cr8.5Nb3P2Q_xBx (4≤X≤6)(成分在表1中列出)的以P為代價增大B原子濃度對于玻璃形成能力的影響的數(shù)據(jù)圖。
[0117]圖2提供示出示例性的非晶合金Ni69Crn.5_xNbxP16.5B3 (1.5≤ x<5)(成分在表2中列出)的以Cr為代價增大Nb原子濃度對于玻璃形成能力的影響的數(shù)據(jù)圖。
[0118]圖3提供示出示例性的非晶合金Ni77.5 _xCrxNb3P16.5B3 (3 ≤x<15)(成分在表3中列出)的以Ni為代價增大Cr原子濃度對于玻璃形成能力的影響的數(shù)據(jù)圖。
[0119]圖4 提供示出示例性的非晶合金(Ni0.S541Craitl85NbaQ374) 1(l(l_x(Pa 8376Bai624)x (成分在表4中列出)的以金屬為代價增大非金屬的原子濃度對于玻璃形成能力的影響的數(shù)據(jù)圖。
[0120]圖5 提供示例性的非晶合金 Ni69Cr8.5Nb3P19.5_XBX (2 ≤ x〈4)和 Ni68.5Cr8.5Nb3P2(l_xBx(4≤X≤6)的量熱掃描。(成分在表1中列出；并且，圖中的箭頭指示液相線溫度)。
[0121]圖6提供示例性的非晶合金Ni69Crn.5_xNbxP16.5B3 (1.5 ≤ x〈5)的量熱掃描。(成分在表2中列出；并且，圖中的箭頭指示液相線溫度)。
[0122]圖7提供示例性的非晶合金Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 (4 ≤ x<14)的量熱掃描。(成分在表3中列出；并且，圖中的箭頭指示液相線溫度)。
[0123]圖8 提供示例性的非晶合金(Ni。.S41Craitl85NbaQ374) 1Q(I_X(Pa 8376Bai624)x 的量熱掃描。(成分在表4中列出；并且，圖中的箭頭指示液相線溫度)。
[0124]圖9提供根據(jù)式Ni77.5_uCruNb3P16.5B3以Ni為代價改變Cr濃度的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果。優(yōu)選的u被發(fā)現(xiàn)為8.7。最大的棒直徑數(shù)據(jù)的擬合遵循函數(shù)
1.5+8.5exp [20.85 (u - 8.7) ] (u<8.7)和 1.5+8.5exp [-19.56 (u - 8.7) ] (u>8.7)。
[0125]圖10提供根據(jù)式Ni69Cr11.5_uNbuP16.5B3以Cr為代價改變Nb濃度的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果。優(yōu)選的u被發(fā)現(xiàn)為2.95。最大的棒直徑數(shù)據(jù)的擬合遵循函數(shù)
1.5+8.5exp [1.042 (u - 2.95) ] (u<2.95)和 1.5+8.5exp [-0.938 (u - 2.95) ] (u>2.95)。
[0126]圖11提供根據(jù)式Ni69Cr8.5Nb3P19.5_uBu以P為代價改變B濃度的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果。優(yōu)選的u被發(fā)現(xiàn)為3.2。最大的棒直徑數(shù)據(jù)的擬合遵循函數(shù)
1.5+9.83exp [0.8578 (u - 3.2) ] (u<3.2)和 1.5+9.83exp [-1.2189 (u - 3.2) ] (u>3.2)。
[0127]圖12 提供根據(jù)式(Nia 8541Craitl85NbaQ374) 1(IQ_U(Pa 8376Bai624)u 以金屬為代價改變非金屬濃度的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果。優(yōu)選的u被發(fā)現(xiàn)為19.7。最大的棒直徑數(shù)據(jù)的擬合遵循函數(shù) 1.5+9.9exp[0.7326 (u - 19.7)] (u〈19.7)和 1.5+9.9exp[-0.7708 (u - 19.7)] (u>19.7)。
[0128]圖13提供根據(jù)其中在成分上改變Nb和B的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果的玻璃形成能力的圖。報告了 Imm棒的現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)(Inoue專利和Hashimoto文章)也被重疊在該圖中。
[0129]圖14提供根據(jù)其中在成分上改變P和B的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果的玻璃形成能力的圖。
[0130]圖15提供根據(jù)其中在成分上改變Nb和Cr的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果的玻璃形成能力的圖。
[0131]圖16提供根據(jù)其中在成分上改變Cr和P的實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)的結(jié)果的玻璃形成能力的圖。
[0132] 圖17提供示例性的非晶合金Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 (4≤x≤13)的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。
[0133]圖18提供示出示例性的非晶合金Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 (4≤x≤13)的抗壓屈服強(qiáng)度的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表7中列出)。
[0134]圖19提供示出示例性的非晶合金Ni77.5_,CrxNb3P16.5B3 (4≤x≤13)的缺口韌性的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表7中列出)。
[0135]圖20提供示出示例性的非晶合金Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 (4≤x≤13)的塑性區(qū)半徑的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表7中列出)。
[0136]圖21提供示例性的非晶合金Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3的預(yù)缺口試樣的斷口表面的圖像:(a) x=5;(b)x=7;(c)x=10; (d)x=13。[0137]圖22提供繞6.3mm彎曲半徑塑性地彎曲的示例性的非晶合金Ni72.5Cr5Nb3P16.5B3的0.6mm線的圖像。
[0138]圖23提供示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P19.5_xBx (2≤x≤4.5)的壓縮應(yīng)力_應(yīng)變響應(yīng)。
[0139]圖24提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P19.5_xBx (2≤x≤4.5)的抗壓屈服強(qiáng)度的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表8中列出)。
[0140]圖25提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P19.5_xBx (2≤x≤4.5)的缺口韌性的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表8中列出)。
[0141]圖26提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P19.5_xBx (2≤x≤4.5)的塑性區(qū)半徑的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表8中列出)。
[0142]圖27提供示例性的非晶合金Ni69Cr11.5_xNbxP16.5B3 (2≤x≤4)的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。
[0143]圖28提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr11.5_xNbxP16.5B3 (2≤x≤4)的抗壓屈服強(qiáng)度的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表9中列出)。
[0144]圖29提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr11.5_xNbxP16.5B3 (2≤x≤4)的缺口韌性的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表9中列出)。
[0145]圖30提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr11.5_xNbxP16.5B3 (2≤x≤4)的塑性區(qū)半徑的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表9中列出)。
[0146]圖31 提供示例性的非晶合金(Nia 8541Cra 腿NbtlXtl374) H(Pa 8376Bai624)x (x 在 18.7和20.7之間)的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。
[0147]圖32 提供示出示例性的非晶合金(Ni0.S541Craitl85Nbatl374) ≤x(Pa 8376Bai624)x (x 在18.7和20.7之間)的抗壓屈服強(qiáng)度的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表10中列出)。
[0148]圖33 提供示出示例性的非晶合金(Ni0.S541Craitl85Nbatl374) ≤x(Pa 8376Bai624)x (x 在18.7和20.7之間)的缺口韌性的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表10中列出)。
[0149]圖34 提供示出示例性的非晶合金(Ni0.S541Craitl85Nbatl374) ≤x(Pa 8376Bai624)x (x 在18.7和20.7之間)的塑性區(qū)半徑的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表10中列出)。
[0150]圖35提供示出示例性的非晶合金Ni77.5_,CrxNb3P16.5B3 (4≤x≤13)的泊松比的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表11中列出)。
[0151]圖36提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P19.5_xBx (2 ≤ x ≤ 4.5)的泊松比的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表12中列出)。
[0152]圖37提供示出示例性的非晶合金Ni69Cr11.5_xNbxP16.5B3 (2≤x≤4)的泊松比的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表13中列出)。[0153]圖38 提供示出示例性的非晶合金(Ni0.S541Craitl85Nbatl374) ^x(Pa 8376Bai624)x (x 在
18.7和20.7之間)的泊松比的數(shù)據(jù)圖(數(shù)據(jù)在表14中列出)。
[0154]圖39提供示出示例性的非晶合金Ni68.5Cr9Nb3P16.5_xB3Six (O ( x<2)(成分在表15中列出)的Si原子濃度對于玻璃形成能力的影響的數(shù)據(jù)圖。
[0155]圖40提供示例性的非晶合金Ni68^Cr9Nb3P16.5^xB3Six (O ^ x ^ 1.5)的量熱掃描。(成分在表15中列出，并且，圖中的箭頭指示玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和液相線溫度)。
[0156]圖41 提供示例性的非晶合金 Ni6a6Cr8.,Nb3P16.5B3.2 和 Ni6a6Cr8.,Nb3P16B3.2Si0.5 的量熱掃描。(箭頭指示玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和液相線溫度)。
[0157]圖42提供示例性的非晶合金Ni68.5Cr9Nb3P16.5_xB3Six(0<x< 1.5)的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。
[0158]圖43提供示例性的非晶合金Ni68^Cr9Nb3P16.5^xB3Six (O ^ x ^ 1.5)的抗壓屈服強(qiáng)度的數(shù)據(jù)圖。(數(shù)據(jù)在表17中列出)。
[0159]圖44提供示例性的非晶合金Ni68^Cr9Nb3P16.5^xB3Six (O ^ x ^ 1.5)的缺口韌性的數(shù)據(jù)圖。(數(shù)據(jù)在表17中列出)。
[0160]圖45提供示例 性的非晶合金Ni68^Cr9Nb3P16.5^xB3Six (O ^ x ^ 1.5)的塑性區(qū)半徑的數(shù)據(jù)圖。(數(shù)據(jù)在表17中列出)。
[0161]圖46提供示例性的非晶合金Ni68.5Cr9Nb3P16.5_xB3Six的預(yù)缺口試樣的斷口表面的圖像:(a) x=0; (b) x=0.5; (c) x=l; (d) x=l.5。
[0162]圖47提供示例性的非晶合金Ni77.5_xCrxNb3P16B3SiQ.5(710)的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。
[0163]圖48 提供示例性的非晶合金 Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 和 Ni77.5_xCrxNb3P16B3Si0.5(7≤X≤10)的抗壓屈服強(qiáng)度。(數(shù)據(jù)在表18中列出)。
[0164]圖49 提供示例性的非晶合金 Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 和 Ni77.5_xCrxNb3P16B3Si0.5(7≤X≤10)的缺口韌性。(數(shù)據(jù)在表18中列出)。
[0165]圖50 提供示例性的非晶合金 Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 和 Ni77.5_xCrxNb3P16B3Si0.5(7≤X≤10)的塑性區(qū)半徑。(數(shù)據(jù)在表18中列出)。
[0166]圖51 提供示例性的非晶合金 Ni77.5_xCrxNb3P16.5B3 和 Ni77.5_xCrxNb3P16B3SiQ.5(7≤X≤10)的損傷容限的數(shù)據(jù)圖。
[0167]圖52提供示例性的非晶合金Ni68.5Cr9Nb3P16.5_xB3Six (O ^ x ^ 1.5)的泊松比的數(shù)據(jù)圖。(數(shù)據(jù)在表19中列出)。
[0168]圖53提供示出示例性的非晶合金Ni68.5Cr8.5_xNb3MoxP16B4 (O < x〈3)的Mo原子濃度對于玻璃形成能力的影響的數(shù)據(jù)圖。(成分在表21中列出)。
[0169]圖54提供示出不銹鋼304、不銹鋼316以及示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P16.5B3和附68.608.7他3?1683.講。.5在61 HCl中的腐蝕深度與時間的關(guān)系的數(shù)據(jù)圖。
[0170]圖55提供示例性的非晶合金Ni69Cr8.5Nb3P16.5B3的3mm棒在6MHC1中浸入2220個小時后的圖像。
[0171]圖56提供由本公開的示例性的非晶合金制成的完全非晶棒(直徑在3至IOmm的范圍)的圖像。
[0172]圖57提供用Cu-Ka輻射檢驗(yàn)通過在具有Imm厚壁的石英管中淬火熔融物產(chǎn)生的示例性的非晶合金Ni68 6Cr8 7Nb3P16B3 2Sitl 5的IOmm棒的非晶結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖。
[0173]圖58提供示出在示例性的非晶合金Ni68.6Cr8.7Nb3P16B3.2SiQ.5的盤上的維氏顯微壓痕的顯微圖。
[0174]圖59提供示例性的非晶合金Ni68.6Cr8.7Nb3P16B3.2Sia5的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。【具體實(shí)施方式】
[0175]在二十多年前含有Cr和P的富Ni的非晶合金被認(rèn)為是高度耐腐蝕性材料(上面引用的Gui 11 inger, US Patent4, 892，628，1990 )。但是，傳統(tǒng)的三元N1-Cr-P合金通過這樣的工藝只能夠在非常薄的部分(〈100μπι)中形成非晶相:所述工藝涉及一個原子一個原子的沉積(比如電沉積)或者以極高的冷卻速率的快速淬火(比如，熔融旋涂或急冷)。在本公開中，已經(jīng)確定具有明確限定的成分范圍的含有Cr和P的富Ni的合金系統(tǒng)需要非常慢的冷卻速率以形成玻璃，從而允許厚度大于IOmm的塊狀玻璃形成。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過精密地控制N1、Cr和P的相對濃度，并且通過合并Nb和B的少量添加劑以分別代替Cr和P，這些合金的非晶相可以在比3_厚的部分中被形成為Icm厚或更厚。更重要的是，這些合金的機(jī)械和化學(xué)性質(zhì)，包括韌性、彈性、耐腐蝕性等，現(xiàn)在變成可理解的且可測量的，因此，可以產(chǎn)生這些合金的工程數(shù)據(jù)庫。
[0176]因此，在一些實(shí)施例中，本公開的金屬玻璃包括如下:
[0177]至少N1、Cr、P、Nb 和 B ;
[0178]其中，Cr可以在3至15原子百分比(atomic percent)的范圍中變化，
[0179]其中，Nb可以在1.5至4.5原子百分比的范圍中變化，
[0180]其中，P可以在14.5至18.5原子百分比的范圍中變化，并且
[0181]其中，B可以在I至5原子百分比的范圍中變化。
[0182]在各種實(shí)施例中，金屬玻璃能夠以至少3mm厚塊形成非晶相且至高IOmm或更大。在各種可替換的實(shí)施例中，本公開的合金中的B的原子百分比在約2和4之間。在另外的實(shí)施例中，P和B的組合分?jǐn)?shù)(fraction)在約19和20原子百分比之間。Cr的原子百分比可以在5和10之間，Nb的原子百分之在2.5和4之間。
[0183]在一些優(yōu)選實(shí)施例中，本公開的金屬玻璃包括如下:
[0184]?至少 N1、Cr、P、Nb、B 和可選的 Si ;
[0185].其中，Cr可以在2.5至15原子百分比的范圍中變化，
[0186].其中，P可以在14.5至18.5原子百分比的范圍中變化，
[0187].其中，Nb可以在1.5至5原子百分比的范圍中變化，
[0188].其中，B可以在I至5原子百分比的范圍中變化，并且
[0189]?其中，P和B以及可選的Si的組合分?jǐn)?shù)可以在18和21.5原子百分比的范圍中變化,并且
[0190]?其中，Si作為P的替代物被可選地添加到至高2原子百分比。
[0191]在本文的以下部分中詳細(xì)地研究上述范圍的重要性。
[0192]玻璃形成能力(GFA)表征
[0193]如上所述，本公開的合金涉及 形成合金的五組分以上的Ni基金屬玻璃，其包括至少N1、Cr、Nb、P和B的一些組合。五組分系統(tǒng)可以由下式方便地描述:[0194]Nil_w_x_y_zCrwNbxPyBz
[0195]其中，變量W、X、y、z是相應(yīng)元素的原子百分比濃度。在傳統(tǒng)的實(shí)踐中，該族的合金被視為具有臨界鑄造厚度為1mm或更小的相對較差的玻璃形成能力。(例如，參加上面引用的JP63-79931、JP-2001-049407A和美國專利公開2009/0110955A1。)但是，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在相當(dāng)窄的范圍內(nèi)精確地優(yōu)化成分變量，可以獲得卓越的玻璃形成能力的合金。在任何現(xiàn)有技術(shù)中既沒有教導(dǎo)也沒有預(yù)見這種卓越的玻璃形成能力。
[0196]特別地,本公開證實(shí)了，在Ni69Crlh5P19.5系統(tǒng)中同時用B代替約2至4原子百分比P (下面的表1和圖1)并用Nb代替約2至4原子百分比Cr (下面的表2和圖2)極大地改善了塊狀玻璃形成，在Ni69Crn.5P19.5系統(tǒng)中，Cr和Nb的總原子濃度是約11.5% (下面的表3和圖3)，并且，非金屬(P和B)的總原子濃度是約19.5% (下面的表4和圖4)。更具體地，已經(jīng)確定了，在這些成分范圍內(nèi)在玻璃形成能力中有非常尖銳的意外的“尖角狀”峰值，基于金屬玻璃形成的傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，這將是絕不會預(yù)料到或認(rèn)為是可能的。該尖銳的峰值由表1至4中示出的玻璃形成能力的變化來示出。
[0197]
【權(quán)利要求】
1.一種金屬玻璃合金，包括:
Ni (68.6-w-X-y-z) Ctg.7+ψ^^3+χ^16.5+y^3.2+z， 其中，w、x、y和z是表示與具有滿足下式的絕對值的基本成分的偏差的正或負(fù)原子百分比:0.21 |w|+0.84|x|+0.96|y|+l.18|ζ|<1.89,并且 其中，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為3_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃合金，其中，《、X、y和z具有滿足如下條件的絕對{t:0.21 |w|+0.84|x|+0.96|y|+l.18|ζ|<1.05,并且 其中，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬玻璃合金，其中，《、X、y和z具有滿足如下條件的絕對{t:0.211 w I +0.84 I X I +0.96 | y | +1.18 | z |〈0.43，并且 其中，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為8_。
4.一種金屬玻璃合金，包括:Ni (100-a-b-c-d) CraNbbPcBd
其中，a、b、c和d表示原子百分比，并且， a大于2.5且小于15, b大于1.5且小于4.5， c大于14.5且小于18.5，并且 d大于1.5且小于4.5 ;并且 其中，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金,其中，a大于6且小于10.5, b大于2.6且小于3.2, c大于16且小于17, d大于2.7且小于3.7,并且,能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，a在3和7之間，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度Kq至少為60MPa m1/2。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，b在1.5和3之間，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度Kq至少為60MPa m1/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，a在3和7之間，并且，被定義為(1/π)(Kq/ σ y)2的塑性區(qū)半徑rp大于0.2mm，其中，Kq是在含有I和2臟之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，％是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，b在1.5和3之間，并且，被定義為(I/^ ) (Kq/ σ y的塑性區(qū)半徑rp大于0.2mm，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，a在3和7之間，并且，由這樣的玻璃制成的具有Imm的直徑的線能夠在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金,其中，b在1.5和3之間，并且，由這樣的玻璃制成的具有Imm的直徑的線能夠在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，b在2.5和3.5之間，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，d大于2且小于4，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，c+d在18.5和20.5之間，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為5_。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，至高1.5原子％的Nb被選自于由Ta、V或其組合構(gòu)成的組中的材料代替。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，至高2原子％的Cr被Fe、Co、Mn、W、Mo、Ru、Re、Cu、Pd、Pt、T1、Zr、Hf 或其組合代替。
17.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，至高2原子％的Ni被Fe、Co、Mn、W、Mo、Ru、Re、Cu、Pd、Pt、T1、Zr、Hf 或其組合代替。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，由所述材料形成的具有至少0.5mm的直徑的棒能夠在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
19.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度σ y大于2000MPa。
20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，在淬火到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以形成玻璃之前將熔融合金的溫度提升到1100°c或更高。
21.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，泊松比至少為0.35。
22.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬玻璃合金，其中，在6MHCl中的腐蝕速率不大于0.01mm/ 年。
23.一種金屬玻璃合金，包括:Ni__a_b_c_d_e)CraNbbPcBdSie 其中，a、b、C、d和e表示原子百分比，并且， a在4和14之間， b在1.8和4.3之間， c在13.5和17.5之間， d在2.3和3.9之間，并且 e至高為2;并且 其中，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為3_。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，a大于7且小于10，并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度至少為60MPa m1/2。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金,其中，b大于1.5且小于3,并且，當(dāng)在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量時在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度至少為60MPa m1/2。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金,其中，a大于7且小于10,并且,被定義為(1/ π ) (Kq/ σ y的塑性區(qū)半徑rp大于0.2mm，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及.0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金,其中，b大于1.5且小于3,并且,被定義為(I/ ^ ) (Kq/ σ y的塑性區(qū)半徑rp大于0.2mm，其中，Kq是在含有I和2mm之間的長度以及0.1和0.15mm之間的根半徑的缺口的3mm直徑棒上測量的在裂紋萌生處的應(yīng)力強(qiáng)度，并且，σ y是使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金,其中，a大于7且小于10,并且，由這樣的玻璃制成的具有Imm的直徑的線能夠在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金,其中，b大于1.5且小于3,并且，由這樣的玻璃制成的具有Imm的直徑的線能夠在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，b在2.5和3.5之間，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4mm。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，d在2.9和3.5之間，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4mm。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，e至高為1.5，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，c+d+e在18.5和20.5之間，并且，能夠被形成為非晶相的最大的棒直徑至少為4_。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金,其中，至高1.5原子％的Nb被選自于由Ta、V或其組合構(gòu)成的組中的材料代替。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，至高2原子％的Cr被Fe、Co、Mn、W、Mo、Ru、Re、Cu、Pd、Pt、 T1、Zr、Hf 或其組合代替。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，至高2原子％的Ni被Fe、Co、Mn、W、Mo、Ru、Re、Cu、Pd、Pt、T1、Zr、Hf 或其組合代替。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，由具有至少0.5mm的直徑的材料形成的棒能夠在負(fù)荷下進(jìn)行宏觀塑性彎曲而沒有災(zāi)難性斷裂。
38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，使用0.2%試驗(yàn)應(yīng)力準(zhǔn)則獲得的抗壓屈服強(qiáng)度σ y大于2000MPa。
39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，在淬火到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以形成玻璃之前將熔融合金的溫度提升到1100°c或更高。
40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，泊松比至少為0.35。
41.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬玻璃合金，其中，在6MHCl中的腐蝕速率不大于0.01mm/ 年。
42.—種金屬玻璃合金，選自于由以下構(gòu)成的組中=Ni69Cr8.5Nb3P17B2.5、NiegCr8^ 5Nb3P16.75^2.75' Ni69Cr8.5Nb3P16.5B3、Ni69Cr8.5Nb3P16B3.5、Ni69Cr8.5Nb3P15.75B3.75、NiegCr9Nb2.5P16,5B3> Ni69Cr8.75Nb2.75P16.5B3、Ni69Cr8.25Nb3.25P16.5B3、Ni69Cr8Nb3.5P16.5B3、Ni69Cr7.5Nb4P16.5B3、Ni72.5Cr5Nb3P16.5B3、Ni71.5Cr6Nb3P16.5B3、Ni70.5Cr7Nb3P16.5B3、Ni69.5Cr8Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16.5B3、Ni68Cr9 5Nb3P16 5B3^ Ni67 5Cr10Nb3P16 5B3^ Ni66 5Cr11Nb3P16 5B3^Ni65.5Cr12Nb3P16.5B3、Ni68.5Cr9Nb3P16B3SiQ.5、Ni68^Cr9Nb3Pm5B3Sip Ni69Cr8.5Nb3P16B3Si0.5、NiegCr8 5Nb3P15 5B3Si Ni69.45Cr8.81Nb3.04P15.66B3.04、Ni69.03Cr8.75Nb3.02P16.08B3.12、Nies.ι70y8.65Nb2.98P16.92B3.28、Ni67.75Cr8.59Nb2.96P17.34B3.36、Ni69Cr8.SNbi5Taa5P1I5B3Si1 和 Ni69.5Cr8.5Nb2.5Ta0.5P15.^Si1。
43.—種金屬玻璃合金,包括:Ni68.6Cr8.7Nb3P16.5B3.2。
44.—種金屬玻璃合金,包括: :Ni68.6Cr8.7Nb3P16SiQ.5B3.2。
【文檔編號】C22C19/05GK103917673SQ201280040700
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月22日
【發(fā)明者】羅正玄, M·D·德梅特里奧, W·L·約翰遜, G·賈雷特 申請人:加利福尼亞技術(shù)學(xué)院