일반기술

우수한 비정질 형성능을 가지는 칼슘계 벌크 비정질 합금

* 주요 내용마그네슘과 니켈이 전체 합금조성 중, 원자%로, 15%≤Mg≤30%, 10%≤Ni≤25% 함유되고, 잔부가 칼슘으로 구성되며, 최대직경(dmax) 4㎜ 이상의 벌크화가 가능한 것을 특징으로 하는 우수한 비정질 형성능을 가지는 칼슘계 벌크 비정질 합금.* 기술적 과제 본 발명자들은 상기한 종래의 칼슘계 벌크 비정질 합금의 문제점을 고려하여 우수한 벌크 비정질 형성능을 가져서 벌크 비정질화하여 실용화가 용이한 칼슘 합금을 제조하기 위해 노력한 결과, 칼슘, 마그네슘, 니켈 삼원계 합금에서 대기 중에서도 최대직경 4㎜ 이상의 벌크 비정질화가 가능한 우수한 벌크 비정질 칼슘 합금을 개발하게 되었다. 따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 칼슘을 주성분으로 하고 마그네슘과 니켈을 포함하는 삼원계로 구성되어 비정질 형성능이 우수하여 제조공정이 편리하면서도 최대직경 4㎜ 이상의 벌크화가 가능한 칼슘계 벌크 비정질 합금을 제공하는 데 있다.본 발명의 다른 목적은 비정질 형성능을 향상시킴으로써 대기 중에서 수 K/sec 이하의 냉각속도를 가지는 구리금형으로도 최대직경 4㎜ 이상의 벌크 비정질화가 가능한 칼슘계 벌크 비정질 합금을 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 고융점 재료인 Ni의 첨가를 통해 400K 이상의 높은 결정화 온도(Tx)를 가져서 기존의 Ca계 비정질 합금보다 결정화에 대한 저항성이 향상된 높은 결정화온도를 가지는 칼슘계 벌크 비정질 합금을 제공하는 데 있다.* 구성 본 발명은 마그네슘과 니켈이 전체 합금조성 중, 원자%로, 15%≤Mg≤30%, 10%≤Ni≤25% 함유되고, 잔부가 칼슘으로 구성되며, 최대직경(dmax) 4㎜ 이상의 벌크화가 가능한 것을 특징으로 하는 우수한 비정질 형성능을 가지는 칼슘계 벌크 비정질 합금을 제공한다.일반적으로, 비정질 합금은 3성분계 이상의 다성분계와 10% 이상의 큰 원자반경차, 그리고 음의 혼합열을 가지는 원자들의 조합에 의해 우수한 비정질 형성능(GFA)을 가질 수 있으며, 또한 합금의 용융온도가 낮을수록 비정질 형성이 용이하다는 경험칙이 알려져 있다.이러한 점에 착안하여 본 발명자들은 칼슘을 주성분으로 하고, 여기에 마그네슘과 니켈을 첨가함으로써 우선, 3성분으로 다성분계 조건을 만족시켰다.또한, 본 발명의 각 원소들에 대한 원자반경이 Ca(원자반경= 1.97Å), Mg(원자반경= 1.6Å), Ni(원자반경= 1.24Å)로 각각 Mg/Ca= 0.812, Ni/Ca= 0.629, Ni/Mg= 0.775 의 큰 원자반경 비를 가지며, 주성분인 Ca와 첨가원소인 Mg, Ni 간에는 각각 -20 kJ/g-at, -22 kJ/g-at, 첨가원소인 Mg, Ni 간에는 -12 kJ/g-at으로 큰 음의 혼합열 값을 가져서 경험칙을 잘 만족한다. 이러한 이유로 상기 혼합조성물은 대기 중에서 구리몰드에 충진하여 일정한 벌크 형태로 성형하는 일반주조법으로도 충분히 비정질화가 가능한 우수한 비정질 형성능을 갖는 것이다.* 효과본 발명에서는 대기 중에서 일반 금형주조법을 통해 우수한 비정질 형성능을 가지는 삼원계 칼슘 합금의 제조가 가능하게 되었다. 또한, 본 발명 합금의 첨가원소 및 조성 영역은 최대직경 4㎜ 이상의 벌크 비정질 형성능의 향상에 일반적으로 알려진 벌크 비정질화에 대한 경험법칙에 잘 부합되며 향후 본 발명을 기초로 하여 다른 합금계에 대한 벌크 비정질화 또한 용이하게 이루어질 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명에서는 칼슘 합금의 벌크 비정질화로 커다란 비강도 및 작은 반응성을 구현할 수 있게 되어 비정질 경량소재 등으로 칼슘합금을 보다 폭넓게 사용 가능하게 되었다.