[go: up one dir, main page]

KR20130031961A - Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same - Google Patents

Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20130031961A
KR20130031961A KR1020110095547A KR20110095547A KR20130031961A KR 20130031961 A KR20130031961 A KR 20130031961A KR 1020110095547 A KR1020110095547 A KR 1020110095547A KR 20110095547 A KR20110095547 A KR 20110095547A KR 20130031961 A KR20130031961 A KR 20130031961A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
atomic
phase
composite material
amorphous
amorphous composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1020110095547A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101317274B1 (en
Inventor
이성학
하대진
전창우
김충년
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020110095547A priority Critical patent/KR101317274B1/en
Publication of KR20130031961A publication Critical patent/KR20130031961A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101317274B1 publication Critical patent/KR101317274B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/10Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/11Making amorphous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/38Particle morphology extending in three dimensions cube-like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2200/00Crystalline structure
    • C22C2200/02Amorphous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2202/00Physical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 종래의 비정질 합금의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 비정질 합금이 가지는 높은 강도, 경도 및 내식성 등을 유지하면서 기존의 비정질 합금이 가지고 있던 취약한 상온 인장 특성이 향상된 새로운 비정질 복합재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비정질 복합재료는, Ti: 44 ~ 56 원자%, Zr: 24 ~ 29 원자%, Ni: 2 ~ 4 원자%, Be: 10 ~ 15 원자%, V: 4 ~ 8 원자%, Al: 1 ~ 3 원자%를 함유하고 나머지 불가피한 불순물로 이루어지며, 결정상을 일부 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention was devised to solve the problems of the conventional amorphous alloy, and provides a new amorphous composite material having improved weak vulnerable room temperature tensile properties of the existing amorphous alloy while maintaining the high strength, hardness and corrosion resistance of the amorphous alloy, etc. It aims to do it.
The amorphous composite material according to the present invention for achieving the above object, Ti: 44 to 56 atomic%, Zr: 24 to 29 atomic%, Ni: 2 to 4 atomic%, Be: 10 to 15 atomic%, V: 4 It contains ~ 8 atomic%, Al: 1 to 3 atomic% and consists of the remaining unavoidable impurities, characterized in that it contains a part of the crystalline phase.

Description

타이타늄 합금을 이용한 비정질 복합재료와 그 제조방법 {AMORPHOUS MATRIX COMPOSITES MODIFIED FROM TITANIUM ALLOYS AND METHOD OF MANUFACTRUING THE SAME}Amorphous composite using titanium alloy and its manufacturing method {AMORPHOUS MATRIX COMPOSITES MODIFIED FROM TITANIUM ALLOYS AND METHOD OF MANUFACTRUING THE SAME}

본 발명은 상용의 타이타늄 합금을 이용한 비정질 복합재료와 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상용의 비정질 타이타늄 합금에 추가적인 합금원소의 첨가를 통해, 비정질 합금 기지 내에 결정질 수지상을 형성함으로써, 특히 상온 인장 성질이 뛰어난 비정질 복합재료와 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an amorphous composite material using a commercially available titanium alloy and a method for manufacturing the same. More specifically, by adding an additional alloying element to a commercially available amorphous titanium alloy, a crystalline resinous phase is formed in the amorphous alloy matrix, particularly at room temperature. The present invention relates to an amorphous composite material having excellent tensile properties and a method of manufacturing the same.

현대 산업사회에서 사용되는 재료는 자동차, 항공, 중장비, 전자 등의 산업이 고도화됨에 따라 기존 금속 재료의 한계 특성을 뛰어 넘는 금속 재료의 개발이 절대적으로 요구되고 있다.As the materials used in the modern industrial society are advanced in industries such as automobiles, aviation, heavy equipment, and electronics, the development of metal materials that exceed the limit characteristics of existing metal materials is absolutely required.

일반적으로 비정질 합금의 상온에서의 소성변형은 고도로 국부화된(highly localized) 전단밴드(shear band)에 집중되어 인장 및 압축 시에 소성영역을 거의 나타내지 않는다. 또한 하나의 전단밴드에서의 국부적인 소성변형량이 매우 크고, 파괴에 이르기까지 수 개의 전단밴드만이 작용하여 취성파괴를 일으킨다. In general, the plastic deformation at room temperature of the amorphous alloy is concentrated in a highly localized shear band and shows little plastic region upon tension and compression. In addition, the local plastic deformation in one shear band is very large, and only a few shear bands work until fracture, leading to brittle fracture.

그런데 비정질 합금의 기지 내에 연성의 결정질 수지상(crystalline dendrite)을 인시츄(in situ)로 생성시킨 비정질 합금 복합재료에서는 수지상 들의 존재에 의해 다중전단밴드가 형성되고, 이러한 다중전단밴드의 형성은 전위가 존재하지 않는 비정질 합금에서 주요한 변형기구로 작용한다. 이와 관련하여, 연성 결정질 수지상을 포함하는 Zr계 비정질 합금 복합재료가 하중을 받았을 때 완전 비정질 합금에서 생성되는 전단밴드보다 많은 전단밴드가 생성됨으로써 연성이 향상된다고 보고된 바가 있다. 이에 따라, 많은 연구자들은 비정질 합금의 상온 연신율을 향상시키기 위해 여러 방법으로 비정질 기지 내에 결정상을 도입하는 연구를 하고 있다. However, in an amorphous alloy composite material in which soft crystalline dendrite is in situ in an amorphous alloy matrix, multi-shear bands are formed by the presence of dendritic phases. It acts as a major deformation mechanism in non-existent amorphous alloys. In this regard, it has been reported that when the Zr-based amorphous alloy composite material including the soft crystalline resin phase is loaded, more shear bands are generated than the shear bands generated in the completely amorphous alloy, thereby improving ductility. Accordingly, many researchers have been investigating the introduction of crystal phases into amorphous bases in various ways to improve the room temperature elongation of amorphous alloys.

이러한 노력에도 불구하고 현재까지 개발된 비정질 복합재료는 압축응력 하에서는 어느 정도 소성변형을 나타내지만, 인장응력 하에서는 대부분 소성변형에 취약한 성질을 보이며, 이는 비정질 복합재료에서 관찰되는 결정상이 대부분 나노 결정립 형태를 가지거나 그 크기가 수 mm에 불과하기 때문이다.
Despite these efforts, the amorphous composites developed to date show some plastic deformation under compressive stress, but most of them are vulnerable to plastic deformation under tensile stress. It is because it has only a few mm in size.

본 발명은 전술한 종래의 비정질 합금의 문제점을 해결하기 위해 연구개발된 것으로서, 비정질 합금이 갖는 높은 강도, 경도 및 내식성 등의 특성을 유지하면서 기존의 비정질 합금 또는 비정질 복합재료가 가지고 있던 취약한 상온 인장 특성이 향상된 새로운 비정질 복합재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been researched and developed in order to solve the problems of the conventional amorphous alloy described above, while maintaining the properties such as high strength, hardness and corrosion resistance of the amorphous alloy, the weak room temperature tension of the existing amorphous alloy or amorphous composite material It is an object to provide a new amorphous composite with improved properties.

또한, 본 발명의 다른 목적은 응고과정 중에 형성된 결정상의 크기와 분포를 조절하여 소정의 상온 인장 연신 특성을 갖는 비정질 복합재료를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an amorphous composite material having predetermined room temperature tensile stretching characteristics by controlling the size and distribution of the crystal phase formed during the solidification process.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, Ti: 40 ~ 60원자%, Zr: 20 ~ 30원자%, Ni: 2 ~ 10원자%, Be: 10 ~ 20 원자%, V: 1 ~ 10원자%, Al: 0 ~ 5원자%를 함유하고 나머지 불가피한 불순물로 이루어지며, 결정상을 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료를 제공한다.The present invention as a means for solving the above problems, Ti: 40 to 60 atomic%, Zr: 20 to 30 atomic%, Ni: 2 to 10 atomic%, Be: 10 to 20 atomic%, V: 1 to 10 atoms %, Al: An amorphous composite material containing 0 to 5 atomic%, consisting of the remaining unavoidable impurities, and containing a part of the crystalline phase.

또한, 상기 비정질 복합재료의 결정상은 체심입방구조(BCC, Body Centered Cubic)를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the crystalline phase of the amorphous composite material is characterized by forming a body centered cubic (BCC).

연신율이 향상된 비정질 복합재료를 얻기 위해서는 외부 응력 및 변형에 대응하여 쉽게 변형이 이루어지는 결정상이 필요하다. 그런데, Ti 및 Ti 합금은 온도와 조성에 따라 체심입방구조(BCC)와 육방밀집구조(HCP)를 형성할 수 있고, 체심입방구조를 갖는 경우가 육방밀집구조에 비해 미끄럼(slip)이 쉽게 일어나 연신인장율 향상에 효과적이기 때문에, 본 발명에서는 결정상의 구조를 체심입방구조로 한다.In order to obtain an amorphous composite material having improved elongation, a crystal phase that easily deforms in response to external stress and deformation is required. However, Ti and Ti alloys can form a body-centered cubic structure (BCC) and a hexagonal dense structure (HCP) according to temperature and composition, and slips occur more easily than a hexagonal dense structure in the case of a body-centered cubic structure. Since it is effective for improving the elongation at stretch, in the present invention, the crystal phase structure is a body centered cubic structure.

또한, 상기 결정상의 평균 입경이 10㎛ ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는데, 이와 같이 비교적 조대한 결정상의 크기는 초기 변형을 담당하며 특히 비정질상에서 시작되는 크랙(crack)의 전파를 억제하는 효과를 가져 연신 인장율의 향상에 기여하기 때문이다. 평균 입경이 10㎛ 미만인 경우 크랙의 전파 억제 효과가 떨어지고, 100㎛를 초과할 경우 비정질 모재가 갖는 장점을 활용하기 어렵기 때문에, 상기 범위로 유지하는 것이 바람직하다.In addition, the average particle diameter of the crystal phase is characterized in that 10㎛ ~ 100㎛, this relatively coarse crystal phase size is responsible for the initial deformation and in particular has the effect of suppressing the propagation of cracks (cracks) starting from the amorphous phase This is because it contributes to the improvement of the drawing tensile rate. If the average particle diameter is less than 10 µm, the effect of suppressing propagation of cracks is inferior, and if it exceeds 100 µm, it is difficult to take advantage of the advantages of the amorphous base material.

또한, 상기 결정상의 부피분율이 50% ~ 85%인 것을 특징으로 하는데, 이는 결정상의 분율이 너무 낮을 경우, 비정질의 파괴가 주도적으로 발생하여 인장연신율의 향상이 불가하며, 결정상의 분율이 높을 경우 비정질 합금의 고유 특성을 잃게 되기 때문이며, 비정질상의 부피분율은 적어도 20% 이상인 것이 보다 바람직하다. In addition, the volume fraction of the crystalline phase is characterized in that 50% to 85%, which is when the fraction of the crystalline phase is too low, the breakdown of amorphous dominates leading to the improvement of the tensile elongation is impossible, when the fraction of the crystalline phase is high This is because the intrinsic properties of the amorphous alloy are lost, and the volume fraction of the amorphous phase is more preferably at least 20% or more.

또한, 상기 결정상이 전위에 의한 미끄럼 변형에 의해 변형되는 것을 특징으로 한다.In addition, the crystal phase is characterized by being deformed by sliding deformation due to dislocations.

또한, 상기 비정질 복합재료는 모두 항복점 이후 UTS(Ultimate Tensile Strength)까지 다소의 가공경화를 보이고 이후에 네킹(necking)이 발생하여 꾸준한 가공연화를 거쳐 파괴에 이르는 것을 특징으로 하는데, 이는 복합재료에 생성되어 있는 결정상이 크랙의 전파를 효율적으로 방해하는 역할을 함으로써 얻을 수 있는 특징이다.In addition, all of the amorphous composite material is characterized by a slight work hardening from the yield point to the Ultimate Tensile Strength (UTS), and then necking occurs, and then through the continuous work softening to breakage, which is generated in the composite material It is a feature that can be obtained by the fact that the crystalline phase has a role of effectively preventing crack propagation.

또한, 상기 비정질 복합재료는 상온 인장 연신율이 3% 이상인 것으로 특징으로 한다.In addition, the amorphous composite material is characterized in that the tensile elongation at room temperature of 3% or more.

또한, 상기 비정질 복합재료의 인장강도가 1.0 ~ 1.2GPa 인 것을 특징으로 한다.In addition, the tensile strength of the amorphous composite material is characterized in that 1.0 ~ 1.2GPa.

또한, 상기 비정질 복합재료에 있어서, Al을 1원자% 이상 포함시킬 경우 V은 4원자% 이상이 되도록 함유하고, 상기 V/Al의 함량 비율은 2.75 이상이 되도록 한 것을 특징으로 한다. α-Ti 안정화원소인 Al을 포함시킬 경우, β-Ti 안정화원소인 V의 함량을 Al에 비해 2.75배 이상 첨가함으로써, 불안정 β상의 형성 없이, 수지상의 강도를 높일 수 있어, 강도와 연신율의 향상을 함께 도모할 수 있다.In addition, in the amorphous composite material, when containing 1 atomic% or more of Al, V is contained at 4 atomic% or more, and the content ratio of V / Al is characterized in that it is 2.75 or more. When Al, which is an α-Ti stabilizing element, is added, the content of V, which is a β-Ti stabilizing element, is 2.75 times or more higher than that of Al, so that the dendritic strength can be increased without forming an unstable β phase, thereby improving strength and elongation. Can be planned together.

또한, 본 발명의 다른 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, (a) Ti: 40 ~ 60원자%, Zr: 20 ~ 30원자%, Ni: 2 ~ 10원자%, Be: 10 ~ 20 원자%, V: 1 ~ 10원자%, Al: 0 ~ 5원자%를 함유하고 나머지 불가피한 불순물로 이루어지는 모합금을 제조하는 단계; (b) 상기 모합금을 비산화성 분위기의 액상과 고상의 공존 영역에서 열처리하는 단계; 및 (c) 상기 열처리된 모합금을 냉각시켜 조대한 결정상을 포함하는 비정질 복합재료를 제조하는 단계;를 포함하는 비정질 복합재료의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention as a means for solving the other problem of the present invention, (a) Ti: 40 to 60 atomic%, Zr: 20 to 30 atomic%, Ni: 2 to 10 atomic%, Be: 10 to 20 atoms Preparing a master alloy containing%, V: 1 to 10 atomic%, and Al: 0 to 5 atomic% and remaining inevitable impurities; (b) heat-treating the master alloy in a coexistence region of a liquid phase and a solid phase in a non-oxidizing atmosphere; And (c) cooling the heat-treated master alloy to prepare an amorphous composite material including coarse crystal phases.

본 발명에 있어서, 상기 비산화성 분위기란 모합금이 열처리 중에 산화되지 않도록 하기 위한 분위기로서, 10-3torr 보다 높은 진공상태, 불활성 가스 분위기, 환원성 가스 분위기 등을 포함한다.In the present invention, the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere for preventing the master alloy from being oxidized during the heat treatment, and includes a vacuum state higher than 10 −3 torr, an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, and the like.

또한, 본 발명에 있어서 재열처리 온도, 즉 상기 (b)단계의 온도는 800 ~ 900℃를 유지하는 것이 바람직한데, 이 온도는 상기 합금 조성물이 고상과 액상이 공존하는 온도 영역으로서, 짧은 시간 내에 결정상이 원하는 크기로 성장할 수 있도록 하며, 이후 급랭과정을 통해 액상 물질을 비정질화시켜, 비정질 복합재료를 형성하도록 하기 위함이다.In the present invention, the reheating temperature, that is, the temperature of the step (b) is preferably maintained at 800 ~ 900 ℃, this temperature is a temperature range where the alloy composition and the liquid phase coexist, within a short time This is to allow the crystal phase to grow to a desired size, and then to amorphous the liquid material through the quenching process to form an amorphous composite material.

또한, 본 발명에 있어서 상기 냉각 공정은 용융된 액상 성분이 비정질 상태가 형성될 수 있도록, 104 ~ 106K/sec의 냉각속도로 급속 냉각한다. 냉각속도가 104K/sec 미만일 경우, 액상의 비정질화가 어렵고 냉각속도 106K/sec를 초과하는 것은 불필요한 비용의 상승을 초래하기 때문이다.In addition, in the present invention, the cooling process is rapidly cooled at a cooling rate of 10 4 ~ 10 6 K / sec so that the molten liquid component can form an amorphous state. If the cooling rate is less than 10 4 K / sec, it is difficult to amorphous the liquid phase and exceeding the cooling rate 10 6 K / sec is because unnecessary cost rises.

다음으로, 본 발명에 있어서 합금 성분을 상기와 같이 설정한 이유에 대해 설명한다.Next, the reason why the alloy component is set as described above in the present invention will be described.

TiTi : 40 ~ 40 to 60원자60 atoms %%

Ti는 수지상을 형성하는 주요성분으로서, 40원자% 미만일 경우 첨가되는 V 및 Al와 함께 수지상(dendrite)을 형성하기 어렵고, 60원자%를 초과할 경우 비정질 모재의 부피비율이 지나치게 저하되므로, 40 ~ 60원자%의 범위가 바람직하며, 44 ~ 56원자%가 보다 바람직하다.Ti is a main component for forming a resin phase, and when it is less than 40 atomic%, it is difficult to form a dendrite together with V and Al added. When Ti exceeds 60 atomic%, the volume ratio of the amorphous base material is excessively reduced. The range of 60 atomic% is preferable, and 44-56 atomic% is more preferable.

ZrZr : 20 ~ 20 ~ 30원자30 atoms %%

Zr은 Ti과 함께 수지상을 형성하는 주요성분으로, 20원자% 미만일 경우 비정질상을 형성하기 어렵고, 30원자%를 초과할 경우 Ti, V 및 Al과 함께 수지상(dendrite)의 부피분율이 저하되므로, 20 ~ 30원자%로 첨가되는 것이 바람직하며, 24 ~ 29원자%가 보다 바람직하다.Zr is a major component that forms a resinous phase with Ti. If it is less than 20 atomic%, it is difficult to form an amorphous phase, and if it exceeds 30 atomic%, the volume fraction of the dendrite together with Ti, V, and Al is lowered. It is preferable to add in 30 atomic%, and 24 to 29 atomic% is more preferable.

NiNi : 2 ~ 2 ~ 10원자10 atoms %%

Ni은 Ti, Zr과 함께 비정질상을 구성하는 주요성분으로, 10원자% 초과일 경우 수지상을 형성하는데 방해가 되며, 10원자% 이하로 함유하는 것이 바람직하며, 2원자% 미만일 경우 비정질상의 물성을 저해하기 때문에, 2원자% 이상으로 함유하는 것이 바람직하며, 2 ~ 4원자%가 보다 바람직하다.Ni is a major component constituting the amorphous phase together with Ti and Zr, and when it exceeds 10 atomic%, it hinders the formation of a resinous phase, and it is preferable to contain less than 10 atomic%, and when less than 2 atomic%, Ni inhibits the physical properties of the amorphous phase. Therefore, it is preferable to contain in 2 atomic% or more, and 2-4 atomic% is more preferable.

BeBe : 10 ~ 10 to 20원자20 atoms %%

Be은 비정질 형성능을 향상시키는 성분으로, 10원자% 미만으로 첨가할 경우 비정질 모재 자체가 형성되기 어렵고, 20원자%를 초과하여 첨가할 경우에는 마찬가지로 비정질 형성능을 저해하기 때문에, 10 ~ 20원자%가 바람직하며, 10 ~ 15원자%가 보다 바람직하다.Be is a component that improves the amorphous forming ability, when the addition of less than 10 atomic%, the amorphous base material itself is difficult to form, and when added in excess of 20 atomic%, similarly inhibits the amorphous forming ability, 10 to 20 atomic% Preferably, 10-15 atomic% is more preferable.

V: 1 ~ V: 1 ~ 10원자10 atoms %%

V은 5족 원소로서 Ti합금에서 β상에 고용되고 상태도에서 (α+β)/α 변태점을 낮게 하여 β상 영역을 확대하는 β상 안정화원소로서 작용한다. Ti-6Al-4V합금에 비해 V의 상한치가 높은데 이와 같이 V의 상한치를 높게 함으로써 β상의 탄성 특성(elastic property)에 영향을 주어 원하는 β상의 물성을 도출할 수 있기 때문이다. V의 함량은 4 ~ 8원자%가 보다 바람직하다.V is a Group 5 element and is dissolved in the β phase in the Ti alloy and acts as a β phase stabilizing element that enlarges the β phase region by lowering the (α + β) / α transformation point in the state diagram. The upper limit of V is higher than that of Ti-6Al-4V alloy. This is because by increasing the upper limit of V, it is possible to derive the desired β-phase property by affecting the elastic property of the β-phase. As for content of V, 4-8 atomic% is more preferable.

AlAl : 0 ~ 0 to 5원자5 atoms %%

Al은 3족 원소로서 Ti 합금에서 α상에 고용되고 b/(α+β) 변태점을 높여 α상 영역을 확대하는 α상 안정화원소로서 작용한다. Al의 함량은 연성 향상을 위해서 1 ~ 3원자%로 포함되는 것이 보다 바람직하다.Al is a group III element, which is a solid solution in the α phase in the Ti alloy, and acts as an α phase stabilizing element which enlarges the α phase region by increasing the b / (α + β) transformation point. The content of Al is more preferably contained in 1 to 3 atomic% to improve ductility.

불가피한 불순물Inevitable impurities

본 발명에 따른 복합재료에는 제조과정에서 불가피하게 포함되는 불순물을 포함할 수 있으나, 상기 합금원소 외의 불순물은 각각 1원자% 이하로 유지되어야 하며, 바람직하게는 0.1원자%로, 보다 바람직하게는 0.01원자% 이하로 유지되어야 한다.
The composite material according to the present invention may include impurities which are inevitably included in the manufacturing process, but the impurities other than the alloying elements should be maintained at 1 atomic% or less, preferably 0.1 atomic%, more preferably 0.01 It should be kept below atomic%.

본 발명에 따른 비정질 복합재료 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.The amorphous composite material and the manufacturing method thereof according to the present invention can be expected the following effects.

먼저, 본 발명에 다른 비정질 복합재료는 합금설계와 후속 처리(열처리 또는 가공열처리)를 통해, 결정상의 결정구조, 결정상의 크기 및 부피 분율을 제어함으로써, 종래의 비정질 합금과는 차별되는 우수한 상온 인장 특성을 나타내어 고기능성 제품에의 산업적 응용이 가능하다.First, the amorphous composite material according to the present invention has excellent room temperature tensile strength, which is distinguished from conventional amorphous alloys, by controlling the crystal structure, the size and volume fraction of the crystal phase through alloy design and subsequent treatment (heat treatment or processing heat treatment). Its characteristics make it possible for industrial application to high functional products.

또한, 인시튜(in situ) 방법을 통해 결정상과 비정질상이 혼합된 복합재료를 손쉽게 제조할 수 있다.
In addition, an in situ method can easily prepare a composite material in which a crystalline phase and an amorphous phase are mixed.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 비정질 복합재료의 미세조직을 주사현미경으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 비정질 복합재료의 X-선 회절분석 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 비정질 복합재료의 EBSD 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 비정질 복합재료로 제조한 인장시편의 응력-변형률 그래프이다.
도 5는 도 4의 인장시험 후 인장시편의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 비정질 복합재료에 하중을 가하였을 때 변형되는 상태를 주사전자현미경을 통해 경시적으로 관찰한 미세조직을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 비정질 복합재료의 인장시험 후 EBSD 결과이다.
1a to 1c are photographs of the microstructure of the amorphous composite material prepared according to the embodiment of the present invention observed by scanning microscope.
2 is an X-ray diffraction analysis result of the amorphous composite material prepared according to the embodiment of the present invention.
3 is an EBSD result of an amorphous composite prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is a stress-strain graph of a tensile test specimen prepared from an amorphous composite material prepared according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph of the tensile specimen after the tensile test of FIG.
Figure 6 shows the microstructure observed over time with a scanning electron microscope the state of deformation when a load is applied to the amorphous composite material prepared in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is an EBSD result after the tensile test of the amorphous composite material prepared according to the embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비정질 복합재료에 대하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
Hereinafter, an amorphous composite material according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following examples. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be variously modified without departing from the technical spirit of the present invention.

비정질Amorphous 복합재료의 제조 Manufacture of Composites

본 발명자들은 먼저, 순 Ti(99.9%), 순 Zr(99.9%), 순 Ni(99.9%), 순 Be(99.9%), 순 V(99.9%) 및 순 Al(99.9%)을 사용하여, 고순도 아르곤(99.99%) 가스 분위기 하에서 아크 용해기를 통해, 하기 표 1과 같은 조성을 갖는 모합금을 제조하였다.We first use pure Ti (99.9%), pure Zr (99.9%), pure Ni (99.9%), pure Be (99.9%), pure V (99.9%) and pure Al (99.9%). A high-alloy argon (99.99%) gas atmosphere through an arc melter to prepare a master alloy having the composition shown in Table 1 below.

No.No. 조성(원자%)Subsidy (atomic%) TiTi ZrZr NiNi BeBe VV AlAl AA 51.751.7 28.328.3 3.213.21 11.7911.79 55 -- BB 5050 2525 33 1212 7.57.5 2.52.5 CC 51.751.7 28.328.3 33 1010 55 22

이와 같이 제조된 모합금은 10-4Torr 정도의 진공도에서, 유도가열기를 통해 상기 모합금이 고상과 액상이 공존하는 온도인 800℃ ~ 900℃까지 가열한 후 5분간 유지하여 결정상의 성장이 이루어지도록 한 후, 내부에 흐르는 냉각수에 의해 냉각이 이루어지고 있는 구리판 위에서 급랭시킴으로써 결정화되지 않고 잔존하는 액상 성분이 급랭과정을 통해 비정질 상태가 되도록 함으로써, 인 시튜(in situ)로 결정질과 비정질이 복합화된 복합재료를 제조하였다. 이때 제조되는 복합재료의 결정질과 비정질의 비율과 수지상의 크기는 유도가열기의 가열온도와 시간의 조절을 통한 고/액 공존비율의 조절을 통해 조절될 수 있다.
The prepared master alloy is heated at 800 ° C. to 900 ° C., which is a temperature at which a solid phase and a liquid phase coexist through an induction heater at a vacuum degree of about 10 −4 Torr, and then maintained for 5 minutes to grow the crystal phase. After quenching, the crystalline and amorphous compounds are compounded in situ by allowing the remaining liquid component to become amorphous by quenching by quenching on the copper plate which is cooled by the cooling water flowing therein. Composite material was prepared. In this case, the ratio of the crystalline and amorphous phases of the composite material and the size of the dendritic phase may be controlled by controlling the solid / liquid coexistence ratio by controlling the heating temperature and time of the induction heater.

미세조직 및 성분 분석Microstructure and Component Analysis

이렇게 제조된 비정질 복합재료의 미세조직을 주사전자현미경(SEM), X-선 회절분석기 및 EBSD를 사용하여 분석하였다.The microstructure of the amorphous composite material thus prepared was analyzed using a scanning electron microscope (SEM), an X-ray diffractometer, and EBSD.

도 1a 내지 도 1c는 Ti계 비정질 복합재료 A, B, C 합금의 SEM 미세조직사진이다. 1A to 1C are SEM microstructure photographs of Ti-based amorphous composite materials A, B, and C alloys.

열처리 후 급랭 과정을 거친 세 합금에서는 각각 약 61 ~ 76 부피%의 결정상이 비정질상 기지에 균일하게 분포한다. 이 결정상들은 응고 시 나타나는 수지상 형태를 하고 있으며, 기지와 비교적 매끈한 계면을 가지며 구형 형태를 가진다. 그리고, 합금 A ~ C에서 수지상의 부피분율은 각각 61 %, 68%, 76%이었다. 또한, 합금 A ~ C에서 수지상의 평균 크기는 각각 25.0mm, 27.0mm, 24.1mm이다.In the three alloys after the heat treatment and quenching, about 61 to 76% by volume of the crystal phases are uniformly distributed in the amorphous phase matrix. These crystal phases have a dendritic form that appears upon solidification, have a relatively smooth interface with the matrix, and have a spherical shape. In the alloys A to C, the volume fractions of the dendritic phase were 61%, 68%, and 76%, respectively. In the alloys A to C, the average size of the dendritic phase is 25.0 mm, 27.0 mm, and 24.1 mm, respectively.

도 2는 합금 A ~ C의 X-선 회절분석결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the X-ray diffraction analysis of the alloys A ~ C.

도 2에서 확인되는 바와 같이, 세 합금에서 모두 비정질 특유의 넓은 할로우(halo) 패턴과 함께 날카로운 결정상 피크들이 나타난다. 결정상 피크들을 분석한 결과, 합금 A ~ C는 모두 bcc구조의 β상에 해당하는 피크만을 가지고 있다.As can be seen in FIG. 2, all three alloys show sharp crystalline peaks with an amorphous specific broad halo pattern. As a result of analyzing the crystal phase peaks, alloys A to C all have only peaks corresponding to the β phase of the bcc structure.

도 3은 합금 A ~ C에서의 EBSD 분석결과를 보여준다. 3 shows the results of EBSD analysis on alloys A-C.

일반적으로 15°이상의 방위차(misorientation)를 가지는 결정립은 유효결정립으로 간주되며, inverse pole figure (IPF) color map에서는 다른 색으로 표시된다(도 3). 도 1에서 수지상의 크기는 약 25mm 정도이지만, 같은 방위관계를 가지면서 연결되어 있어 실제 수지상의 크기는 이보다 큰 것을 알 수 있다. EBSD IPF color map으로부터 측정된 수지상의 크기는 합금 A, B, C에서 각각 81 mm, 37 mm, 73 mm이다. 합금 A, B, C는 모두 β상으로 이루어져 있다.
In general, grains having an orientation difference of more than 15 ° are regarded as effective grains, and are displayed in different colors in the inverse pole figure (IPF) color map (FIG. 3). In FIG. 1, the size of the dendritic phase is about 25 mm, but it is connected with the same orientation so that the actual dendritic size is larger than this. The dendritic size measured from the EBSD IPF color map is 81 mm, 37 mm and 73 mm for alloys A, B and C, respectively. Alloys A, B and C are all composed of β phase.

상온 기계적 특성 평가Room temperature mechanical properties evaluation

도 4는 합금 A ~ C의 상온 인장응력-변형률 곡선을 보여준다. 4 shows room temperature tensile stress-strain curves of alloys A-C.

도 4에서 확인되는 바와 같이, 합금 A는 1.04 GPa의 항복강도와 3.3%의 연신율을 나타내며, 합금 B는 1.17 GPa의 항복강도와 4.0%의 연신율을 나타내고, 합금 C는 1.03GPa의 항복강도와 4.4%의 연신율을 나타낸다. 즉, 세 합금 모두 1 GPa 이상의 고강도와 3 ~ 4.5% 정도의 연신율을 나타내므로 기존의 비정질 합금에 비해 우수한 인장 연신 특성을 가진다. As confirmed in FIG. 4, alloy A exhibits a yield strength of 1.04 GPa and an elongation of 3.3%, alloy B exhibits a yield strength of 1.17 GPa and an elongation of 4.0%, and alloy C exhibits a yield strength of 1.03 GPa and 4.4. Elongation of% is shown. That is, all three alloys exhibit a high strength of 1 GPa or more and an elongation of about 3 to 4.5%, and thus have excellent tensile elongation characteristics compared to conventional amorphous alloys.

합금 A ~ C는 모두 항복점 이후 최대항복점(UTS)까지 다소의 가공경화를 보이고 이후에 네킹(necking)이 발생하여 꾸준한 가공연화를 거쳐 파괴에 이른다. 도 5는 세 합금의 인장시험 후 시편 형상을 보여주는 저배율 사진이다. 합금 A, B, C 모두는 네킹이 발생하고 이 네킹 부근에 변형이 집중되어 파괴가 일어난 것을 확인할 수 있으며(도 5), 이 결과는 도 4의 인장곡선과 일치한다.All alloys A to C showed some work hardening after the yield point to the maximum yield point (UTS), and then necking occurred, followed by steady work hardening and failure. Figure 5 is a low magnification photograph showing the specimen shape after the tensile test of the three alloys. The alloys A, B, and C all have necking and deformation is concentrated around the necking, and it can be confirmed that fracture occurs (FIG. 5), and the result is consistent with the tensile curve of FIG. 4.

도 6은 인장시험 후 C 합금의 파면 부근 변형이 일어난 영역을 관찰한 SEM 사진이며, 변형이 일어난 정도에 따라 변형 초기, 중기, 후기로 구분하였다. FIG. 6 is a SEM photograph of a region in which deformation occurred near the wavefront of the C alloy after the tensile test, and was classified into early, middle, and late deformation according to the degree of deformation.

합금 C에서 변형 초기 수지상에서 변형밴드가 형성되며, 이 변형밴드는 일정 영역 내에서는 같은 방향으로 형성되는 경향을 나타낸다(도 6(a)). 변형이 진행되면, 변형밴드는 비정질 기지를 통해서 이웃 수지상의 변형밴드와 연결된다(도 6(b)). 변형이 많이 일어나면, 변형밴드 중 한두 개가 깊어지면서 변형이 집중되고, 이 깊은 변형밴드에서 균열이 발생하여 파괴에 이른다(도 6(c)). In Alloy C, a strain band is formed on the initial strain of the strain, and the strain band tends to be formed in the same direction in a predetermined region (Fig. 6 (a)). As the strain progresses, the strain band is connected to the strain band on the neighboring dendritic phase through an amorphous matrix (Fig. 6 (b)). If a lot of deformation occurs, one or two of the deformation bands are deepened and the deformation is concentrated, and cracking occurs in this deep deformation band, leading to fracture (Fig. 6 (c)).

한편, 본 발명의 합금은 비정질 기지에 61 ~ 76 부피%의 조대한 수지상을 포함하고 있어 미세조직에는 큰 차이가 없지만, 합금 B의 항복강도와 인장강도가 합금 A, C보다 높다. 도 6에서 알 수 있듯이 수지상에서 먼저 변형이 이루어지는 거동을 보이는데 더 높은 경도의 수지상을 포함한 합금 B가 합금 A, C에 비해 높은 항복강도와 인장강도를 나타내는 것이다.On the other hand, the alloy of the present invention contains a coarse dendrite of 61 to 76% by volume in the amorphous matrix, there is no significant difference in the microstructure, but the yield strength and tensile strength of the alloy B is higher than the alloys A and C. As can be seen in FIG. 6, the deformation is first performed in the resin phase, and the alloy B including the higher hardness resin phase exhibits higher yield strength and tensile strength than the alloys A and C.

비정질 복합재료의 경우 비정질 기지의 항복강도에 이르기 전 낮은 응력하에서 쉽게 변형되는 수지상에서 먼저 변형이 발생하는데 이러한 변형에 대한 저항성이 합금 B가 합금 A, C에 비해서 강하다고 할 수 있다. 또한 연신율 측면에서는 합금 A, B, C순으로 증가하였는데, 이는 수지상의 분율 차이에 기인한 것이다. 합금 A의 수지상 분율은 61%, 합금 B의 수지상 분율은 68%이며, 합금 C의 수지상 분율은 76%로 A, B, C순으로 증가하는데, 이는 수지상에서 먼저 변형밴드가 생성되는 변형거동을 고려하였을 때 높은 부피분율의 수지상이 재료의 소성변형을 담당한 결과이다. 수지상에서 시작된 변형밴드가 비정질상으로 전파되어 깊어질 경우 비정질상의 특성에 의해 비정질상에서 급속한 변형이 진행되는 것을 고려하였을 때, 수지상에서 담당하는 소성변형에 대한 저항성이 전체 합금의 연신율에 큰 영향을 미친 것으로 판단된다. In the case of amorphous composites, deformation occurs first on resins that are easily deformed under low stress before reaching the yield strength of amorphous matrix. The resistance to such deformation is that alloy B is stronger than alloys A and C. In addition, in terms of elongation, alloys A, B, and C increased in order due to differences in the fractions of the dendritic phase. The dendritic fraction of alloy A is 61%, the dendritic fraction of alloy B is 68%, and the dendritic fraction of alloy C is 76%, increasing in the order of A, B, and C. Considered, the high volume fraction of the dendrite is responsible for the plastic deformation of the material. When the deformation band originated from the resin phase spreads to the amorphous phase and is deepened, the resistance to plastic deformation in the resin phase has a great effect on the elongation of the entire alloy, considering that rapid deformation occurs in the amorphous phase due to the characteristics of the amorphous phase. Judging.

하지만 이외에도 변형과정에서 합금 C는 합금 A, B와는 다른 과정을 포함하고 있다. However, in the transformation process, alloy C contains a different process from alloys A and B.

도 7은 합금 C의 인장 변형 후 EBSD 결과를 보여준다. 7 shows EBSD results after tensile strain of alloy C. FIG.

변형 전 수지상은 대부분 bcc 결정구조를 가지는 β상으로 이루어져 있지만, 변형이 진행된 부분에 일부 β상이 α상(녹색)으로 상변태가 일어난다(도 7(b)). 이러한 EBSD 결과는 변형과정에서 β상이 α상(혹은 α''상)으로 상변태가 일어난다는 것을 알려주는 것이다. Most of the resin phase before deformation is composed of a β phase having a bcc crystal structure, but a phase transformation occurs in part of the β phase to the α phase (green) in the portion where the deformation has progressed (Fig. 7 (b)). These EBSD results indicate that the transformation of the β phase into the α phase (or α '' phase) occurs during the transformation.

합금 A와 B에서는 이와 같은 상변태가 관찰되지 않았다. 도 3의 EBSD 결과를 보면, 합금 A~C는 모두 β상으로 구성되어 있지만, 도 7의 EBSD 결과를 보면, 합금 C는 변형 후에 일부 수지상 내부에 α상이 포함되어 있는데, 이는 수지상 내에 β상이 α상으로 변태한 결과라고 할 수 있다.Such phase transformations were not observed in alloys A and B. Referring to the EBSD results of FIG. 3, alloys A to C are all composed of β phases. However, when the EBSD results of FIG. 7 show that alloy C contains α phases in some dendritic phases after deformation, β phases are α in the resin phases. It can be said to be the result of transformation into a phase.

비슷한 인장강도에서 연신율의 차이를 보인 합금 A, C를 비교하였을 때, 합금 A, C는 모두 β상을 형성시키기 위해 β상 안정화원소인 V을 각각 같은 함량으로 첨가한 것이다. 하지만 합금 C의 경우엔 α상 안정화원소인 Al이 첨가되어 있어 합금 A보다 불안정한 β상을 형성하고 있다. 따라서 합금 C의 β상은 합금 A의 β상보다 불안정하다고 할 수 있으며, 결과적으로 합금 C의 수지상은 β상으로 이루어져 있지만 변형과정에서 소량의 α상이 β상과 공존하는 조직으로 변태한다.Comparing alloys A and C, which showed a difference in elongation at similar tensile strengths, alloys A and C were each added with the same amount of V, the stabilizing element V, to form a β phase. However, in the case of alloy C, Al, which is an α-phase stabilizing element, is added to form a β-phase which is more unstable than Alloy A. Therefore, it can be said that the β phase of alloy C is more unstable than the β phase of alloy A. As a result, the resin phase of alloy C is composed of β phase, but a small amount of α phase transforms into a structure coexisting with the β phase during deformation.

일부 β상의 안정도가 낮은 타이타늄 합금의 경우, 외부 하중에 의해 β상이 α''상으로 변태하는 현상이 발생하며, 탄성구간에서 이러한 상변태가 일어나면 β상과 α''상 간의 상변태가 가역적으로 발생하는 형상기억현상이 발생하기도 한다. 이와 같이 안정한 β상(합금 A)과 불안정한 β상(합금 C)으로 이루어진 수지상을 가지는 두 합금의 변형 거동을 비교해 보면, 합금 A, C는 모두 수지상에서 변형밴드가 형성되고 변형이 우선적으로 일어난다. 전위가 존재하지 않아 이론강도에 근접하는 강도를 가지는 단단한 비정질 기지와 전위 이동과 같은 변형기구에 의해 낮은 응력 하에서 쉽게 변형되는 결정상이 혼합되어 있는 비정질 복합재료의 경우, 비정질 기지의 항복강도에 이르기 전 수지상에서 변형이 발생하고, 이후 비정질 기지도 수지상에서 시작된 변형이 연결, 전파됨으로써 변형된다. 합금 A, C는 이러한 일반적인 복합재료의 변형 거동을 충실히 따른다. 즉, 변형 초기 수지상에서 변형밴드가 형성되고, 이후 이웃한 수지상의 변형밴드와 연결되는 과정에서 비정질 기지도 변형된다. In some titanium alloys with low β phase stability, the β phase transforms into the α '' phase due to external load, and when such phase transformation occurs in the elastic section, the phase transformation between the β phase and the α '' phase occurs reversibly. Shape memory phenomenon may occur. Comparing the deformation behavior of two alloys having a resin phase composed of a stable β phase (alloy A) and an unstable β phase (alloy C), the alloys A and C both form strain bands in the resin phase and deformation occurs preferentially. In the case of an amorphous composite material having a hard amorphous base having a strength close to the theoretical strength due to the absence of dislocation and a crystal phase easily deformed under low stress by a deformation mechanism such as dislocation transfer, before the yield strength of the amorphous base is reached. Deformation occurs in the dendritic phase, and then the amorphous base is also deformed by linkage and propagation of the deformation originating in the dendritic phase. Alloys A and C faithfully follow the deformation behavior of these common composites. That is, the strain band is formed on the initial dendritic phase of deformation, and then the amorphous base is also deformed in the process of being connected to the modified band of neighboring dendritic phases.

그러나 합금 C는 변형과정에서 α상으로의 변태를 나타내고 있으므로 수지상에서의 변형밴드 형성이 합금 A와는 다른 과정을 포함할 수 있는데, A 합금에 비해 연성이 큰 C 합금의 경우 수지상에서 우선적으로 변형되기는 하지만 A 합금보다 더 변형에 대한 저항성이 강하다고 할 수 있다. 이는 앞서 설명한 높은 부피분율의 수지상에 의한 변형 외에도 일부 β상이 α상으로 변형유기 상변태한 결과가 더해진 것이라 할 수 있다.However, since alloy C shows the transformation into the α phase during the deformation process, the formation of the deformation band in the resin phase may include a different process from that of the alloy A. However, in the case of the C alloy having a higher ductility than the alloy A, the deformation is preferentially performed in the resin phase. However, it is more resistant to deformation than alloy A. This can be said that in addition to the deformation by the high volume fraction of the dendritic phase described above, the result of transforming the organic phase transformation of some β phase to the α phase.

일반적으로 적층결함에너지(stacking fault energy)가 낮은 α-Ti 합금은 높은 적층결함에너지를 가지는 β-Ti 합금보다 변형 중 쌍정이 잘 발생되는 것으로 알려져 있다. 따라서 합금 C의 α상에서 쌍정에 의한 변형이 생길 확률이 있지만 슬립보다 쌍정이 잘 생성되는 α상이 β상으로 둘러싸여 있고 β상과 특정한 방위관계를 가지면, β상이 쌍정의 형성을 억제하는 역할을 할 수 있다. α상으로만 이루어져 있는 경우 결정립계나 비정질 기지와의 계면이 쌍정의 핵생성 위치를 제공하여 낮은 응력 하에서도 쌍정이 형성될 수 있다. 그러나 α상이 β상으로 둘러싸여 있는 경우에는 β상이 α상에서 쌍정의 핵생성을 방해하여 쌍정의 형성이 어려워져 실제로 쌍정이 관찰되지 않았다. In general, α-Ti alloys having a low stacking fault energy are known to generate twins more during deformation than β-Ti alloys having a high stacking fault energy. Therefore, there is a possibility that twin phase deformation occurs in the α phase of alloy C, but if the α phase that is better formed than the slip is surrounded by the β phase and has a specific orientation with the β phase, the β phase can play a role in suppressing formation of the twin. have. If it consists only of the α phase, the interface with grain boundaries or amorphous bases provides the nucleation sites of the twins, allowing twins to form under low stress. However, when the α phase is surrounded by the β phase, the β phase interferes with the nucleation of the twin in the α phase and formation of the twin is difficult, so that the twin was not actually observed.

합금 C의 변형과정에서 상변태에 의해 새로이 생성되는 α상은 변형이 거의 일어나지 않은 상태이므로 변형과정에서 α상에서 쌍정이 형성되어야 하는데 β상에 의한 쌍정 억제 효과로 인해 소성변형에 대한 저항성이 증가하였다. In the deformation process of alloy C, the α phase newly generated by the phase transformation is hardly deformed. Therefore, twins should be formed in the α phase during the deformation process.

마찬가지로 합금 B 역시 α상 안정화원소인 Al을 포함하고 있어 변형유기 상변태의 가능성을 가지고 있지만, β상 안정화원소인 V의 함량도 함께 높아 α상으로의 상변태가 일어날만큼의 불안정한 β상이라고 할 수 없으며, 상변태도 관찰되지 않았다. 합금 B는 높은 경도의 수지상에 의해 합금 A, C보다 강도 증가를 나타낸 것이며, 연신율 측면에서는 파괴지연효과를 가지는 연성의 수지상의 분율에 따른 연신율 증가효과를 나타낸 것으로 판단된다.Similarly, alloy B contains Al, which is an α-phase stabilizing element, and thus has a possibility of strain organic phase transformation. However, since the content of V, which is a β-phase stabilizing element, is also high, it cannot be said that it is unstable β-phase enough to cause phase transformation to α-phase. No phase transformation was observed. Alloy B exhibited an increase in strength than alloys A and C due to a high hardness of the resin phase, and in terms of elongation, it was judged to exhibit an effect of increasing elongation according to the fraction of the ductile dendritic phase having a fracture delay effect.

Claims (14)

Ti: 40 ~ 60원자%, Zr: 20 ~ 30원자%, Ni: 2 ~ 10원자%, Be: 10 ~ 20 원자%, V: 1 ~ 10원자%, Al: 0 ~ 5원자%를 함유하고 나머지 불가피한 불순물로 이루어지며, 결정상을 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.Ti: 40 to 60 atomic%, Zr: 20 to 30 atomic%, Ni: 2 to 10 atomic%, Be: 10 to 20 atomic%, V: 1 to 10 atomic%, Al: 0 to 5 atomic% An amorphous composite material, consisting of the remaining unavoidable impurities, comprising a part of a crystalline phase. 제 1 항에 있어서,
상기 Ti의 함량은 44 ~ 56원자%이고, 상기 Zr의 함량은 24 ~ 29원자%이고, 상기 Ni의 함량은 2 ~ 4원자%이고, 상기 Be의 함량은 10 ~ 15원자%이고, 상기 V의 함량은 4 ~ 8원자%, Al의 함량은 1 ~ 3원자%인 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
The content of Ti is 44 to 56 atomic%, the content of Zr is 24 to 29 atomic%, the content of Ni is 2 to 4 atomic%, the content of Be is 10 to 15 atomic%, and the content of V is 4 to Amorphous composite material, characterized in that 8 atomic%, Al content is 1-3 atomic%.
제 1 항에 있어서,
상기 결정상은 체심입방구조(BCC)를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
The amorphous phase material has a body-centered cubic structure (BCC).
제 1 항에 있어서,
상기 결정상의 평균 입경이 10㎛ ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
An amorphous composite material, characterized in that the average particle diameter of the crystal phase is 10㎛ ~ 100㎛.
제 1 항에 있어서,
상기 결정상이 전체 복합재료에서 차지하는 부피분율이 50% ~ 85%인 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
The amorphous composite material, characterized in that the volume fraction occupies 50% to 85% of the total composite material.
제 1 항에 있어서,
상기 비정질 복합재료는 상온에서의 인장 연신율이 3% 이상인 것으로 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
The amorphous composite material is an amorphous composite material, characterized in that the tensile elongation at room temperature or more.
제 1 항에 있어서,
상기 비정질 복합재료의 인장강도가 1.0GPa 이상인 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
An amorphous composite material, characterized in that the tensile strength of the amorphous composite material is 1.0GPa or more.
제 1 항에 있어서,
상기 비정질 복합재료는 하중을 가하였을 때, 불안정한 β상으로 인한 변형유기 상변태가 발생하는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
The amorphous composite material is an amorphous composite material, characterized in that when the load is applied, strain organic phase transformation due to unstable β phase occurs.
제 2 항에 있어서,
상기 V/Al의 함량 비율이 2.75 이상인 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 2,
The amorphous composite material, characterized in that the content ratio of V / Al is 2.75 or more.
제 1 항에 있어서,
상기 비정질 복합재료는 하중을 가한 후의 미세조직에, α상을 둘러싼 β상 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료.
The method of claim 1,
The amorphous composite material is an amorphous composite material, characterized in that it comprises a β-phase structure surrounding the α phase in the microstructure after applying a load.
(a) Ti: 40 ~ 60원자%, Zr: 20 ~ 30원자%, Ni: 2 ~ 10원자%, Be: 10 ~ 20 원자%, V: 1 ~ 10원자%, Al: 0 ~ 5원자%를 함유하고 나머지 불가피한 불순물로 이루어지는 모합금을 제조하는 단계;
(b) 상기 모합금을 비산화성 분위기의 액상과 고상의 공존 영역에서 열처리하는 단계; 및
(c) 상기 열처리된 모합금을 냉각시켜 조대한 결정상을 포함하는 비정질 복합재료를 제조하는 단계;를 포함하는 비정질 복합재료의 제조방법.
(a) Ti: 40 to 60 atomic%, Zr: 20 to 30 atomic%, Ni: 2 to 10 atomic%, Be: 10 to 20 atomic%, V: 1 to 10 atomic%, Al: 0 to 5 atomic% Preparing a mother alloy containing and consisting of the remaining unavoidable impurities;
(b) heat-treating the master alloy in a coexistence region of a liquid phase and a solid phase in a non-oxidizing atmosphere; And
(c) cooling the heat-treated master alloy to prepare an amorphous composite material including coarse crystal phases.
제 11 항에 있어서,
비산화성 분위기란, 10-3torr 보다 높은 진공상태, 불활성 가스 분위기, 또는 환원성 가스 분위기 중 하나인 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료의 제조방법.
The method of claim 11,
A non-oxidizing atmosphere is one of a vacuum state higher than 10 -3 torr, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere.
제 11 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 열처리는 800 ~ 900℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료의 제조방법.
The method of claim 11,
Wherein the heat treatment in step (b) is performed at 800 to 900 ° C.
제 11 항에 있어서,
상기 (c) 단계의 냉각은, 104 ~ 106K/sec의 냉각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 비정질 복합재료의 제조방법.
The method of claim 11,
The cooling of the step (c), the manufacturing method of the amorphous composite material, characterized in that carried out at a cooling rate of 10 4 ~ 10 6 K / sec.
KR1020110095547A 2011-09-22 2011-09-22 Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same Active KR101317274B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110095547A KR101317274B1 (en) 2011-09-22 2011-09-22 Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110095547A KR101317274B1 (en) 2011-09-22 2011-09-22 Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130031961A true KR20130031961A (en) 2013-04-01
KR101317274B1 KR101317274B1 (en) 2013-10-14

Family

ID=48434967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110095547A Active KR101317274B1 (en) 2011-09-22 2011-09-22 Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101317274B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101573709B1 (en) 2013-01-23 2015-12-02 포항공과대학교 산학협력단 Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002330844A1 (en) * 2001-03-07 2002-12-23 Liquidmetal Technologies Sharp-edged cutting tools
US7998286B2 (en) * 2007-06-18 2011-08-16 California Institute Of Technology High corrosion resistant Zr-Ti based metallic glasses
KR101230368B1 (en) * 2010-11-18 2013-02-06 포항공과대학교 산학협력단 Elongatable amorphous composite material under tensile stress at room temperature

Also Published As

Publication number Publication date
KR101317274B1 (en) 2013-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6607463B2 (en) Strain-induced aging strengthening in dilute magnesium alloy sheets
US11891679B2 (en) High-strength and low-modulus β-type Si-containing titanium alloy, preparation method therefor and use thereof
JP6607464B2 (en) Formable magnesium-type wrought alloy
EP0610006A1 (en) Superplastic aluminum alloy and process for producing same
Ryum et al. Brittleness and Microstructure of some Al-Mg-Zn-Alloys
JPH0138868B2 (en)
KR102446488B1 (en) High Entropy Alloy with Heterogenous Complex Microstructure and The Manufacturing Method Thereof
KR100540234B1 (en) Heat treatment method of aluminum base alloy and aluminum base alloy
JP2007520633A (en) Use of steel and the above types of steel to produce high strength parts with excellent low temperature toughness
KR20180115848A (en) Al-Zn-Cu alloy and manufacturing method thereof
Chen et al. A novel strategy to design Zr–Co–Al BMG composites containing only B2–ZrCo phase
KR102332018B1 (en) High temperature titanium alloy and method for manufacturing the same
EP0411537B1 (en) Process for preparing titanium and titanium alloy materials having a fine equiaxed microstructure
WO2019101839A1 (en) Ternary ti-zr-o alloys, methods for producing same and associated utilizations thereof
KR101680041B1 (en) Wrought magnesium alloy having high ductility and high toughness and method for preparing the same
JPS6132386B2 (en)
KR101317274B1 (en) Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same
EP1851350B1 (en) Method for casting titanium alloy
KR101230368B1 (en) Elongatable amorphous composite material under tensile stress at room temperature
KR101573709B1 (en) Amorphous matrix composites modified from titanium alloys and method of manufactruing the same
KR20200066925A (en) High entropy alloy and manufacturing method of the same
JP5929251B2 (en) Iron alloy
JP2013185249A (en) Iron alloy
CN116555658B (en) FeCoNi-based alloy with multi-scale heterostructure and preparation method thereof
JPH0428837A (en) Continuous casting mold material made of high strength cu alloy having high cooling capacity and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20110922

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20130510

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20130905

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20131004

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20131007

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170403

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170403

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171010

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20171010

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20191001

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20201005

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20211005

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220920

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee