金属ガラスの過冷却液体の変形・粘性と成型加工プロセス

金属玻璃过冷液的变形、粘度及成型过程

• 批准号: 15074216
• 负责人: 河村 能人
• 金额: $ 25.66万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15074216/
• 关键词: 過冷却液体; 粘性; 変形挙動; 超精密加工; フラジリティー; 超塑性; 接合; アモルファス固体; フラジリティ; フラジリテイ; 金属ガラス; 粘性流動; 精密加工; ガラス遷移; フラジリテイー

1.金属ガラスのガラス固体と過冷却液体の変形挙動の解明(1)現在提案中の粘性に対するモデルを改良すると共に、金属形成ガラス液体に当モデルを適用し、これらの物質系の特徴を取り出すことを試みた。また、以前のモデルでは不明であった構造単位間の結合強度と配位数の相互関係、当モデルとVogel-Fulcher-Tammann式やAdam-Gibbs理論との関係などを明らかにすることができた(2)金属ガラスはガラス遷移挙動を示し,過冷却液体状態下において粘性流動と優れた微細成形特性を有する.本研究ではZr_<55>Al_<10>Cu<30>Ni_<5>金属ガラス,直径2mmの円柱試験片を高周波誘導加熱方式により急速加熱・圧縮試験を行った.その結果,加熱速度HRの増加に伴い,ガラス遷移温度T_g,結晶化開始,終了温度T_<xs>,T_<xf>が上昇し,粘性が著しく低下することが確認された.(3)金属ガラス固体の引張試験時のAE計測を位置評定法により行った結果、破断応力の50%程度の低応力域から不可逆的ミクロ変形が生じていることがわかった。2.金属ガラスの成型加工プロセス技術の確立(1)急速加熱下では,過冷却液体状態での粘性係数が著しく低下する.この現象を応用した高速マイクロ成形加工装置を試作した.本装置の加工原理は,直接通電・急速加熱下の試片のガラス遷移挙動を応力緩和現象として検出し,直ちに工具を高速駆動して加工を行うものである.加熱速度1,800K/sでの加工では,加熱開始から約0.4秒で加工が終了する.金型に接触した試験片の温度履歴の最適化が重要であることがわかった.(2)突合せ部の形状と電子線走査位置等の最適化を図ることにより、金属ガラスとステンレス鋼を強固に溶接することに成功した。また、パルス通電溶接法を用いて、金属ガラスとニオブを強固に溶接することに成功した。

1. A study on the behavior of metal solids and supercooled liquids (1) The viscosity of metal solids in the present proposal is improved, and the characteristics of metal solids and supercooled liquids are obtained. The relationship between bonding strength and coordination number between structural units is unknown in the past. The relationship between Vogel-Tammann equation and Adam-Gibbs theory is clear.(2) The migration of metals is demonstrated. The viscous flow and excellent microforming characteristics exist in the supercooled liquid state. In this study, Zr_<55>Al_<10>Cu<30>_Ni_<5>metal samples with diameter of 2mm were prepared by high frequency induction heating method, rapid heating and compression test. As a result, the increase of heating rate HR, the transition temperature T_g, the crystallization start temperature T_g, the crystallization end temperature T_g, the viscosity T<xs>_g,T_g, T<xf>_ (3)AE measurement during tensile test of metal solids is performed in the position evaluation method, and the breaking force is 50% in the low pressure range. 2. The establishment of metal forming technology (1) under rapid heating, the viscosity coefficient of supercooled liquid state is low. The phenomenon of high speed forming equipment is tried out. The machining principle of this device is: the phenomenon of stress relaxation and migration of test pieces under direct energization and rapid heating, and the phenomenon of high speed movement of tools under direct energization and rapid heating. Heating speed 1,800K/s for processing, heating start from about 0.4 seconds to processing end. It is important to optimize the temperature of the metal contact test piece. (2)The shape of the joint and the position of the electron wire are optimized. The method of galvanic solution was successfully applied to the solid state solution of metal.

项目成果

Thermal diffusivity and conductivity of supercooled liquid in Zr41Ti14Cu12Ni10Be23 metallic glass

• DOI: 10.1063/1.1759768
• 发表时间: 2004-05
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: M. Yamasaki;S. Kagao;Y. Kawamura;K. Yoshimura

Supeiplastic Microforming of Zr-based Metallic Glass at HighStrain Rate under Rapid Heating

快速加热高应变率锆基金属玻璃超塑性微成型

• 发表时间: 2007
• 作者: 矢澤美穂;千葉亮;鷹野芳樹;開康一;山本浩史;高橋利宏;中村敏和;Y. Saotome
• 通讯作者: Y. Saotome

Temperature Dependence of the Chemical Bonding and Ion Dynamics in CuI

CuI 中化学键和离子动力学的温度依赖性

• 期刊: Solid State Ionics (accepted)
• 作者: M.Aniya;F.Shimojo
• 通讯作者: F.Shimojo

Characteristic behavior of Pt-based metallic glass under rapid heating and its application to microforming

• DOI: 10.1016/j.msea.2003.10.173
• 发表时间: 2004-07-15
• 期刊: MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
• 影响因子: 6.4
• 作者: Saotome, Y;Noguchi, Y;Inoue, A
• 通讯作者: Inoue, A

Properties of Zr-based bulk metallic glass under shock compression

• DOI: 10.1016/j.msea.2006.02.431
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
• 影响因子: 6.4
• 作者: H. Togo;Y. Zhang;Y. Kawamura;T. Mashimo