일반기술

니켈기 비정질 합금 조성물

* 주요 내용일반식 Nia(ZrxNby)Alb (여기서, a, x, y, b 는 각각 니켈, 질코늄, 니오븀, 알루미늄의 원자%를 의미하며, 55 원자%≤a≤65 원자%, 28 원자%≤x+y≤42 원자%, 0 원자%<y≤10 원자%, 1원자%≤b≤10 원자%이다) 로 나타낼 수 있는 비정질 형성능과 고온 가공성이 우수한 니켈기 비정질 합금조성물.* 설명본 발명은 액상으로부터 106K/s 이하의 냉각속도로 유리천이온도(glass transition temperature)이하의 온도까지 냉각하였을 경우 20K 이상의 과냉각 액상 영역(supercooled liquid region)을 갖는 비정질이 형성되는 Ni-Zr-Nb-Al계 니켈기 비정질 합금조성물에 관한 것이다.; 본 발명의 비정질 합금은 우수한 비정질 형성능을 가지며, 특히 40-50K 이상의 과냉각 액상 영역을 갖고 있어 두께 1mm 혹은 그 이상의 크기로 주조법에 의하여 제조될 수 있어 이 영역의 온도에서 점성 유동을 이용한 고온 성형이 가능할 뿐 아니라 높은 강도, 내마모성, 내부식성을 지니고 있기 때문에 고강도 내마모 부품, 구조용 재료, 용접 및 코팅 재료 등으로 제조되어 사용될 수 있다.* 과제질코늄 금속의 높은 반응성, 자원 제한성, 불순물 함유 및 가격 등의 문제 때문에 니켈(Ni)과 같이 열역학적으로 보다 안정하고 공업적, 경제적 활용성이 우수한 금속이 주원소로 구성되어 있는 합금 개발이 필요하였다.니켈기 비정질 합금은 급속 응고법에 의해 제조된 비정질 리본에서 행한 연구결과를 보면, 매우 우수한 부식 저항성과 강도를 가지고 있으며, 이러한 사실은, 니켈기 비정질 합금이 벌크 상태로만 제조될 수 있다면 구조용 재료로서 매우 유용하게 사용될 수 있음을 시사해주고 있다. 논문 Materials Transactions, JIM, Vol. 40, No. 10, pp. 1130-1136에 의하면 구리 몰드 주조법(copper mold casting)에 의해 최대 지름 1mm의 벌크 비정질 합금이 Ni-Nb-Cr-Mo-P-B 계에서 얻어졌으며, 비교적 넓은 과냉각 액상 영역을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.한편, Ni-Nb-Cr-Mo-P-B 계 뿐만 아니라, 미합중국 특허 제 6,325,868 호에서는 Ni-Zr-Ti-Si 벌크 비정질 합금이, 일본 특허 제 2000087197 호에서는 Ni-P-M (M은 Ti, Zr, Hf, Nb) 의 비정질 합금이 개발되었다. 그러나 이외에도 적절한 합금설계를 통하여 다양한 합금계에서 새로운 니켈기 벌크 비정질 합금의 제조가 가능하며, 폭넓은 공업적 적용을 위해서는 새로운 니켈기 벌크 비정질 합금의 개발의 필요성은 여전히 요구되고 있다.따라서, 본 발명의 제 1의 목적은 20K 이상의 과냉각 액상 영역을 갖는 비정질 형성능과 고온 가공성이 우수한 Ni-Zr-Nb-Al계 니켈기 비정질 합금조성물을 제공하는 것이다.또한 본 발명의 제 2의 목적은 주조법에 의하여 제조가 가능할 정도로 비정질 형성능이 매우 우수하며, 높은 증기압을 갖는 인(P) 등의 원소를 다량으로 함유하지 않는 금속원소로만 이루어진 새로운 Ni-Zr-Nb-Al계 니켈기 벌크 비정질 합금조성물을 제공하는 것이다.* 효과본 발명의 니켈기 비정질 합금조성물은 높은 강도, 내마모성, 내부식성을 지니고 있기 때문에 고강도 내마모 부품, 구조용 재료, 용접 및 코팅 재료 등에 벌크 형태의 비정질 합금으로 제조되어 사용될 수 있다.