巨大ガラス形成能を有する合金液体の粘性測定と最適精密鋳造プロセス

具有巨大玻璃形成能力和最佳精密铸造工艺的合金液粘度测量

• 批准号: 15074219
• 负责人: 山崎 徹
• 金额: $ 33.92万
• 依托单位: University of Hyogo (2004-2007)Himeji Institute of Technology (2003)
• 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-15074219/
• 关键词: Zr-Cu-AI-Ni; 金属ガラス; 過冷却液体粘度; 圧子貫入法; 高速加熱; 構造緩和; 平衡液体粘度; Zr-Cu-Al-Ni; Zr-Cu-Al-Ni合金; 過冷却液体; 粘度測定; 貫入法; 結晶化開始温度; 液体粘性; 過剰自由体積; 合金液体粘性; 液体構造; Fe-Ni-B合金; La-Al-Ni合金

Zr-Cu-Al-Ni系金属ガラス合金は優れた機械的性質等を有することから,これら合金を平衡液体状態からの急冷することによる各種の精密金型成形部材の作製や,過冷却液体状態におけるナノ成形加工が試みられている。このため,平衡液体粘性および過冷却液体粘性の温度依存性を測定することが必要とされる。本研究では,Zr-Cu-Al-Ni系金属ガラス合金を用いて,過冷却液体状態における粘度の温度依存性を検討するとともに,静電浮遊型振動法を用いて平衡液体粘性を測定し,同金属ガラス合金の全温度範囲における粘度と温度との関係を求めた。Zr_<55>Cu_<35>Al_<10>Ni_5金属ガラスの過冷却液体領域における粘度の温度依存性を,圧子貫入法により測定したところ,加熱速度が20K/minから400K/minに上昇すると酸化の影響が減少し,粘度は大きく低下した。加熱速度が200K/minの条件で再現性の良い,ほぼ一定の値を得た。 Zr_<55>Cu_<35>Al_<10>Ni_5金属ガラスの平衡液体領域における粘度の温度依存性を,静電浮遊振動法により測定した。融点直上から,温度の上昇とともに粘度の大幅な低下が観察され,1600℃付近では,2×10^<-3>Pa・Sにまで低下し,粘度が低く流動性の高い液体となっていることが明らかである。Zr_<55>^Cu_<35>Al_10Ni_5^金属ガラスの過冷却液体の粘度と平衡液体の粘度を,Vogel Fulcher-Tammaim(VFT)の関係を用いて接続し,全温度範囲における粘度と温度との関係を示した。その結果,本合金の粘度の温度依存性は,比較的Strongな液体と言える。また,Zr-Cu-Al系合金において合金組成がZr-richの亜共晶側にずれると,破壊靭性値が改善され,過冷却液体の粘度の低下が認められ,過冷却液体粘度と機械的特性との相関性があることが示唆された。

Zr-Cu-Al-Ni metal alloys have excellent mechanical properties, such as equilibrium liquid state, quenching state, and various precision metal forming parts. It is necessary to determine the temperature dependence of the viscosity of an equilibrium liquid and the viscosity of a supercooled liquid. In this study, the temperature dependence of viscosity in supercooled liquid state of Zr-Cu-Al-Ni metal alloys was investigated. The viscosity of equilibrium liquid was measured by electrostatic floating vibration method. The temperature dependence of viscosity in all temperature ranges of metal alloys was investigated. The temperature dependence of viscosity of Zr_<55>Cu_<35>Al_<10>Ni_5 metal in supercooled liquid region was measured by pressure penetration method. The heating rate increased from 20K/min to 400K/min, and the influence of acidification decreased. The viscosity decreased greatly. Under the condition that the heating speed is 200K/min, the reproducibility is good, and the certain value is obtained. Temperature dependence of viscosity of Zr_<55>Cu_<35>Al_<10>Ni_5 metal in equilibrium liquid domain was determined by electrostatic floating vibration method. The melting point rises, the temperature rises, the viscosity drops sharply, and the temperature approaches 1600 ℃. 2 ×10^<-3>Pa·S decreases, the viscosity decreases, and the fluidity increases. The <55><35>Vogel Fulcher-Tammaim(VFT) relationship between the viscosity of supercooled liquids and the viscosity of equilibrium liquids for Zr_ ^Cu_10Ni_5 ^metals is shown in this paper. As a result, the temperature dependence of the viscosity of the alloy is compared with that of the Strong liquid. Zr-Cu-Al alloy composition is Zr-rich and eutectic, fracture toughness is improved, viscosity of supercooling liquid is reduced, viscosity of supercooling liquid is correlated with mechanical properties.

项目成果

Volume change in Zr50Cu40Al10 glassy alloys

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.08.320
• 发表时间: 2007-05
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: Y. Yokoyama;T. Yamasaki;P. Liaw;R. Buchanan;A. Inoue

T.Yamasaki, N.Yufune, H.Ushio, D.Okai, T.Fukami, H.M.Kimura, A.Inoue: "Viscosity measurements for Fe-Ni-B and Fe-Ni-Al-B liquid alloys by an oscillating crucible method"Materials Science & Engineering A. (in press). (2004)

T.Yamasaki、N.Yufune、H.Ushio、D.Okai、T.Fukami、H.M.Kimura、A.Inoue：“通过振荡坩埚测量 Fe-Ni-B 和 Fe-Ni-Al-B 液态合金的粘度

「Zr-Cu-Al-NiおよびZr-Cu-Al-Pd系過冷却合金液体の粘度測定」

《Zr-Cu-Al-Ni和Zr-Cu-Al-Pd过冷合金液的粘度测量》

• 发表时间: 2007
• 作者: 山崎 徹;谷本陽佑;菊池丈幸;深見 武;横山嘉彦;木村久道;井上明久.
• 通讯作者: 井上明久.

Viscosity Mesurements of Zr_55Cu_30Al_10Ni_5 Supercooled Liquid Alloy under High-speed Heating Conditions

高速加热条件下Zr_55Cu_30Al_10Ni_5过冷液态合金的粘度测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: Materials Science Forum 539-543
• 作者: T.Yamasaki;S.Maeda;D.Okai;T.Fukami;Y.Yokoyama;N.Nishiyama;H.M.Kimura and A.Inoue
• 通讯作者: H.M.Kimura and A.Inoue

Structure Instability of Metallic Glass Zr5OCu4OAl10 in Low Temperature

金属玻璃Zr5OCu4OAl10低温结构不稳定性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Materials Science Forum 539-543
• 作者: T.Fukami;M.Fukatani;D.Okai;Y.Akeno;Y.Yokoyama;T.Yamasaki;A.Inoue
• 通讯作者: A.Inoue