凝固制御法によるナノ結晶粒子分散型銅基大寸法バルク金属ガラスの創製と高延性の実現

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19560689
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 張 偉 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20400400)
• 研究分担者: 湯蓋 邦夫 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00302208)
• キーワード: 銅基金属ガラス / 凝固制御法 / 大寸法 / ナノ結晶粒子 / 高延性 / 複合材料 / ガラス形成能 / 合金化

研究概要

本年度の成果として、1) Cu-Zr-Al-Agガラス合金において、水焼入れ法という簡単な方法で、直径20mmの金属ガラス棒材が作製出来た。このCu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8合金が高ガラス形成能を示すのは、その共晶合金の凝固が均質核生成・低速度成長の様式で行われることに起因する解明した。この研究成果をJ. Mater. Res. 学術雑誌に掲載された。また、The Sixth Intemational Conference on Bulk Metallic Glasses (BMG-VI)とThe Amorphous Alloys (AA) Symposium国際会議で、それぞれGlass-forming ability and properties of Cu-Zr-Ag-Al glassy alloysとSynthesis and properties of Zr-Cu-based bulk glassy alloy compositesというテーマで招待講演を行った。2) 高いガラス形成能を示す新型の低Ag濃度のCu基Cu-Zr-Al-Ag合金を開発した。このCu基バルク金属ガラスでは1900MPa以上の高い破断強度および明瞭な塑性変形を示すことを確認した。3) 過冷却液体の冷却速度の制御により、ZrCuNiAlガラス合金において、銅鋳型鋳造法で直径16mmのバルクガラス材が作製できた。さらに、微量のNbとTiの添加により、そのガラス形成能がさらに増大し、直径20mmのバルク材の作成に成功した。このガラス合金において、より速い冷却速度で作製した試料では、大きな塑性変形が得られ、最大15%の圧縮塑性ひずみを示した。そのバルク試料の組織の解析および大きな塑性変形が発生するメカニズの解明を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Formation and Mechanical Properties of New Cu-Rich Cu-Zr-Al-Ag Glassy Alloys with High Glass-Forming Ability (2009)
  • 著者名/発表者名: W. Zhang. Q. S. Zhane, and A. Inoue
  • 雑誌名: Mater. Trans 50 ページ: 679-682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation, Thermal Stability and Mechanical Properties of Bulk Glassy Alloyswith a Diameter of 20mm in Zr-(Ti, Nb)-Al-Ni-Cu System (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, Q.S. Zhang, W. Zhang, K. Yubuta, K. S. Son and X. Wang
  • 雑誌名: Mater. Trans 50 ページ: 388-394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eutectic crystallization behavior of new Zr48Cu36A18Ag8 alloy th hiwigh glass-forming ability (2009)
  • 著者名/発表者名: Q. S. Zhang, W. Zhang, G. Q. Xie and A. Inoue
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 144 ページ: 012031-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and mechanical properties of new Cu-Zr-based glassy alloys with high glass-forming ability (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Zhang, Q.S. Zhang and A. Inoue
  • 雑誌名: ADVANCED ENGINEERING MATERIALS 10 ページ: 1034-1038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Glass-Forming Ability of New Zr-Cu-Based Bulk Glassy, Alloys Containing an Immiscible Element Pair (2008)
  • 著者名/発表者名: Q. S. Zhang, W. Zhang, and A. Inoue
  • 雑誌名: Mater. Trans 49 ページ: 2743-2746
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developments and applications of bulk Metallic glasses (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, X.M. Wang and W. Zhang
  • 雑誌名: REVIEWS ON ADVANCED MATERIALS SCIENCE 18 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure, Thermal Stability and Mechanical Properties of Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Cu_<17.5> Glassy Alloy Rod with a Diameter of 16 mm Produced by Tilt Casting (2008)
  • 著者名/発表者名: Q. S. Zhang, W. Zhang, X. Wang, Y. Yokoyama, K. Yubuta, and A. Inoue
  • 雑誌名: Mater. Trans 49 ページ: 2141-2146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Cu-Zr-Ag-Al glassy alloy samples with a diameter of 20mm by water quenching (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Zhang, Q. S. Zhang and A. Inoue
  • 雑誌名: J. Mater. Res. 23, (2008) 23 ページ: 1452-1456
  • 査読あり
• [学会発表] Cu-richのCu-Zr-Al-Ag金属ガラスの形成能とその性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 張偉、張慶生、秦春玲, 井上明久
  • 学会等名: 日本金属学会2009'春季
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20090328-30
• [学会発表] Synthesis and properties of Zr-Cu-based bulk glassy alloy composites Nov.19-22, 2008 (2008)
  • 著者名/発表者名: Wei Zhang, Q,S. Zhang and A. Inoue
  • 学会等名: The Amorphous Alloys (AA) Symposium
  • 発表場所: Hangzhou, CHINA
  • 年月日: 20081119-22
• [学会発表] 大寸法Cu-richのCu-Zr-Al-Ag金属ガラスの作製とその性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 張偉, 張慶生, 井上明久
  • 学会等名: 日本金属学会2008'秋季
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 20080919-21
• [学会発表] The Effects of Addition of Nb on Structure and Mechanical Properties of Zr-Cu-Al Bulk glassy alloys (2008)
  • 著者名/発表者名: Wei Zhang, Koji Okazaki and A kihisa Inoue
  • 学会等名: The 13^<th> International Conference on Rapidly Quenched & Metastable Materials RQ13
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20080824-29
• [学会発表] Glass-forming ability and properties of Cu-Zr-Ag-Al glassy alloys (2008)
  • 著者名/発表者名: Wei Zhang and Akihisa Inoue
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Bulk Metallic Glasses (BMG-VI)
  • 発表場所: Xi'an, China
  • 年月日: 20080511-15
• [図書] 複相金属ガラスーデンドライト「新機能材料金属ガラスの基礎と産業への応用」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 張偉、井上明久
  • 総ページ数: 162-166
  • 出版者: 株式会社テクノシステム
• [備考]
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/46bdfae9d39a6a2dbac0f996ece3d260.html
• [産業財産権] Cu-Zr-Al-Ag-Ni金属ガラス (2009)
  • 発明者名: 張偉, 張慶生, 井上明久
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特願2009-035967
  • 出願年月日: 2009-02-18
• [産業財産権] Zr-Cu-Al-Fe基金属ガラス (2008)
  • 発明者名: 井上明久, 張偉、張慶生、孫根洙
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特願2008-1325910
  • 出願年月日: 2008-12-22