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Abnormal Propagation and Structural Instability of Metallic Glasses in Low Temperature

金属玻璃低温下的异常传播和结构失稳

基本信息

批准号：
18560649
负责人：
FUKAMI Takeshi
金额：
$ 2.56万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

金属ガラスのAs-grown試料とT_g直下の温度で熱処理した試料を用いて, 縦波および横波の音速から, 縦弾性定数(圧縮弾性定数)c11と横弾性定数(ずり弾性定数)c44を求め, 構造変化と緩和現象が機械定数に及ぼす効果を調べた. また, これらの機械定数の温度依存性を室温から液体窒素温度までの範囲で測定し, 低温領域での構造の安定性を調べた研究対象の金属ガラス材料として、Zr 基金属ガラスの中で, 構成成分比が最適化され, また優れた機械的性質を持つZr_(50)Al_(10)Cu_(40), これまで見出された金属ガラスの中で, 最大の金属ガラス生成能を持つ, Pd 基金属ガラス, これらに加えて, これまで発見された金属ガラスの中で, 最低のガラス転移温度を有するCa-Mg-(Cu, Ag)系金属ガラスを選んだ. 最近発見されたCa_(57)Mg_(19)Cu_(24)をはじめとするCa-Mg-(Cu,Ag)バルク金属ガラスの特徴は種々の金属ガラスの中で(1) 低密度, (2) 低ヤング率, (3) 低ガラス遷移温度, (4) 広い過冷却液体領域を持つことである. このような特性を持つCa 基金属ガラスは比較的低温(過冷却液体領域)でプラスティック金型により形状を転写することが可能であり, 被転写材料として, また, 骨と同程度のヤング率を持つため, 生体材料への利用も期待されている材料である. しかし, 発見されて間もないので弾性定数等の機械的性質は明らかにされていない密度増加率と静的機械特性値とは線形の相関を示した. As-grown 試料と熱処理試料の静的機械定数を比較すると, やんぐ率, 剛性率及び体積弾性率は密度増加率に比例して増加し, 一方、ぽあそん比はCa基金属がらすでは比例して減少傾向にあったが、Zr 基金属がらすとPd 基金属がらすでは試料に依存して、わずかに増減し、明確な傾向は得られなかった. また, やんぐ率, 剛性率及び体積弾性率は密度の変化率に比べて10~20倍程度大きく変化することが明らかとなった. 試料の静的機械定数は, 構造緩和による密度変化に対して敏感であると考えられる. また結晶化することにより, 機械定数はその変化率が格段に大きく変化し, 金属がらすの特性が失われることを示している縦波音速変化よりc11 の温度変化△c11(=(c11(T)-c11(288K))/ c11(288K))と横波音速変化より, c44 の温度変化△ c44 (=(c44(T)-c44(288K))/c44(288K))を得た. それぞれの温度依存性においては, 定量的には異なる振る舞いが観測されたが, (1) 温度降下とともに200K以下で音波伝播が不能になる, (2) 温度上昇に伴い約200K近傍で音波伝播が復活する, (3) 260K以上の温度では温度依存性に履歴がないことは共通に観測された. 200Kから260Kまでの温度領域の音速の振る舞いは, 試料ごとに異なる振る舞いを示した.熱処理によって, 温度依存性の異常性は、定性的にはよく似た振る舞いを示した。これらの異常温度依存性については, 原因の究明ができず, 今後の課題として残された. 全体的に弾性定数の温度依存性における変化率は、熱処理によって上昇した. 原因として低温側における試料の熱収縮の効果に起因するのではないかということが考えられる

The temperature of As-grown sample in metal is directly below T_g, the temperature of heat treatment is directly below T_g, the speed of sound of transverse wave is directly below T_g, and the characteristic coefficient (compression characteristic coefficient)c11 and transverse characteristic coefficient (transverse characteristic coefficient)c44 are calculated, and the structural transformation relaxation phenomenon is mechanically determined. The temperature dependence of mechanical properties was studied at room temperature, liquid temperature, and low temperature. The structural stability was studied at low temperature. The composition ratio was optimized for Zr-based metals. The mechanical properties were optimized for Zr_(50)Al_(10)Cu_(40). The maximum metal formation energy is determined by the selection of Pd-based metals, and the minimum metal transition temperature is determined by the selection of Ca-Mg-(Cu, Ag)-based metals. Recently, it has been found that Ca-Mg-(Cu,Ag) is the characteristic metal species of Ca_(57)Mg_(19)Cu_(24), which has low density, (2) low melting rate, (3) low melting transition temperature, (4) high supercooling liquid domain. The characteristics of Ca-based metals are relatively low temperature (supercooled liquid area), the shape of the metal type is possible, the material to be written is stable, and the utilization of biological materials is expected. The mechanical properties such as the density increase rate and the static mechanical properties are shown in the linear correlation. As-grown and heat-treated specimens have a tendency to decrease in proportion to the increase in density of the static mechanical properties of the specimens, such as the stiffness, rigidity, and bulk properties, compared to Ca-based metals. The stiffness, rigidity and bulk modulus are 10 to 20 times greater than the density modulus. The static mechanical properties of the specimen are determined by structural relaxation, density variation, and sensitivity. Crystallization, mechanical properties, change rate, change in lattice, change in metal properties, change in wave velocity, change in temperature, change in transverse wave velocity, change in transverse wave velocity, change in temperature, change in transverse wave velocity, change in transverse wave velocity. Temperature variation of c44 △ c44 (=(c44(T)-c44(288K))/c44(288K)) The temperature dependence of the temperature is quantitatively different from that of the acoustic wave propagation below 200 K.(1) The acoustic wave propagation cannot be affected by the temperature decrease below 200K.(2) The acoustic wave propagation can be recovered near the temperature increase of about 200K.(3) The temperature dependence of the temperature above 260K. 200K to 260K temperature range sound speed vibration, sample vibration, vibration. Heat treatment, temperature dependence and abnormal behavior, qualitative and negative vibration. The reason for this abnormal temperature dependence is clear, and future problems remain. The temperature dependence of the whole property is constant, and the rate of change is increased by heat treatment. The cause of the thermal shrinkage of the sample on the low temperature side is the cause of the thermal shrinkage of the sample.