本申请涉及形成玻璃的铁基合金，当将该合金制备为金属玻璃或包含金属玻璃和纳米晶相的混合组织时，该合金将获得强度和延性的特别结合。具体地，已测得该合金具有高达９７％的应变和高达５．９ＧＰａ的强度。此外，已观察到与非晶组织一致的高达２．６％的弹性。因此，所开发的新型合金导致如下的组织和特性：其产生相应于金属玻璃的高弹性，相应于延性结晶金属的高塑性，以及如可在纳米材料中观察到的高强度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及铁基合金，涉及导致相对高强度、高弹性延伸率和高塑性延伸率的延 性金属玻璃，并涉及其制备方法。
技术介绍
金属纳米晶材料和金属玻璃可被认为是已知展现出相对高硬度和强度特性的特 殊类型材料。由于它们的潜力，认为它们是结构应用的候选材料。然而，此类材料可显示出 与剪切带和/或裂纹的快速传播相关的有限的断裂韧性，这种有限的断裂韧性可能是这些 材料的技术应用的担忧。尽管通过压缩测试这些材料可展示出足够的延性，然而在拉伸测 试中，这些材料可展示出接近于零的延伸率并且处于脆性状态中。此类材料在室温下的拉 伸中不能变形的固有性质可能是将其用于某些潜在结构应用的限制性因素，在这些潜在结 构应用中，需要固有的延性以避免灾难性的失效。在某些情况下，可以将纳米晶材料理解为平均晶粒尺寸低于500nm(包括在某些 情况下，平均晶粒尺寸低于IOOnm)的多晶组织。尽管它们具有相对引人注目的特性(高硬 度、屈服应力和断裂强度)，然而纳米晶材料通常可能显示出令人失望和相对低的拉伸延伸 率且可能倾向于以非常脆性的方式失效。事实上，由于晶粒尺寸减小将导致延性的降低是 长久以来已知的，正如例如通过加工硬化指数和晶粒尺寸之间的经验关系所证实，此经验 关系是他人针对冷轧和常规再结晶低碳钢提出的。由于晶粒尺寸逐渐减小，因此位错堆积 的形成可能变得更困难，限制了应变硬化的能力，这可能导致载荷下的机械不稳定和开裂。专利技术_既述本专利技术涉及金属合金，其包含35-92 原子 ％ 的铁；以7-50原子％存在的镍和/或钴；和以1-35原子％存在的至少一种选自硼、碳、硅、磷和氮的元素；其中选择所述的原 子％从而对给定的合金提供95原子％。根据另一方面，本专利技术涉及由如上限定的合金制备的延性金属材料，该合金是通 过差示扫描量热法(DSC)以10°C /分钟的加热速率进行测量显示出至少一个玻璃向结晶转 变的金属玻璃、纳米晶材料或其混合物。本专利技术的金属材料可以显示出至多3%的弹性，大于0. 5%的应变，1-5. 9GPa的失 效强度和9-15GPa的维氏硬度(HV300)。根据其它的方面，本专利技术涉及形成延性金属材料的方法，该方法包括提供根据权利要求1-7中任一项的形成玻璃的铁基金属合金；熔化所述形成玻璃的铁基金属合金；形成所述形成玻璃的合金并以102_106K/s的速率冷却所述合金，从而获得包含金 属玻璃、纳米晶材料或其混合物的材料。附图简述通过参照本文中所述实施方案的下述说明并结合附图可以更清楚和更好地理解 本公开的上述和其它特征，以及获得所述特征的方法，其中图Ia至If说明了合金的DTA曲线，显示出存在(一个或多个)玻璃向结晶的转 变峰和(一个或多个)熔化峰；其中图la)说明了以16m/s熔纺的合金1，图lb)说明了以 16m/s熔纺的合金4，图Ic)说明了以16m/s熔纺的合金2，图Id)说明了以16m/s熔纺的合 金5，图Ie)说明了以16m/s熔纺的合金3，以及图If)说明了以16m/s熔纺的合金6。图加至2€说明了合金的DTA曲线，显示出存在(一个或多个)玻璃向结晶的转 变峰和(一个或多个)熔化峰；其中图2a)说明了以16m/s熔纺的合金7，图2b)说明了以 16m/s熔纺的合金10，图2c)说明了以16m/s熔纺的合金8，图2d)说明了以16m/s熔纺的 合金11，图2e)说明了以16m/s熔纺的合金9，以及图2f)说明了以16m/s熔纺的合金12。图3a至3f说明了合金的DTA曲线，曲线显示出存在(一个或多个)玻璃向结晶 的转变峰和(一个或多个)熔化峰(对于16m/s的样品)；其中图3a)说明了以16m/s熔 纺的合金13，图3b)说明了以10. 5m/s熔纺的合金3，图3c)说明了以16m/s熔纺的合金1， 图3d)说明了以10. 5m/s熔纺的合金4，图3e)说明了以10. 5m/s熔纺的合金2，以及图3f) 说明了以10. 5m/s熔纺的合金5。图如至4€说明了合金的DTA曲线，曲线显示出存在(一个或多个)玻璃向结晶 的转变峰；其中图4a)说明了以10. 5m/s熔纺的合金6，图4b)说明了以10. 5m/s熔纺的合 金9，图4c)说明了以10. 5m/s熔纺的合金7，图4d)说明了以10. 5m/s熔纺的合金10，图 4e)说明了以10. 5m/s熔纺的合金8，以及图4f)说明了以10. 5m/s熔纺的合金11。图如至恥说明了合金的DTA曲线，显示出存在(一个或多个)玻璃向结晶的转 变峰；图5a)说明了以10. 5m/s熔纺的合金12，图5b)说明了以10. 5m/s熔纺的合金13。图6a至6c说明了以16m/s熔纺的合金1带材的SEM背散射电子显微照片；其中 图6a)说明了显示整个带材横截面的低倍放大图，注意存在孤立的孔隙点，图6b)说明了带 材组织的中等放大图，图6c)说明了带材组织的高倍放大图。图7a至7c说明了以16m/s熔纺的合金7带材的SEM背散射电子显微照片；其中 图7a)说明了显示整个带材横截面的低倍放大图，图7b)说明了带材组织的中等放大图，注 意在带材顶部存在自由表面，图7c)说明了带材组织的高倍放大图。图8a至8d说明了合金11带材的SEM背散射电子显微照片；其中图8a)说明了显 示整个带材横截面(以16m/s)的低倍放大图，图8b)说明了带材组织(以16m/s)的高倍 放大图，注意存在划痕和空隙，图8c)说明了显示整个带材组织(以10. 5m/s)的横截面的 低倍放大图，注意存在维氏硬度压痕，图8d)说明了带材组织(以lOm/s)的高倍放大图。图9a至9b说明了以16m/s熔纺然后在1000°C退火1小时的合金11带材的SEM 背散射电子显微照片；其中图9a)说明了该带材组织的中等放大图，图9b)说明了该带材组 织的高倍放大图。图IOa至图IOd说明了以16m/s熔纺的合金11带材的SEM 二次电子显微照片和 EDS扫描；其中图IOa)说明了该带材组织的高倍放大二次电子图，图IOb)说明了显示铁存 在的EDS图像，图IOc)说明了显示镍存在的EDS图像，图IOd)说明了显示钴存在的EDS图像。图Ila和lib说明了两点弯曲测试系统；其中图Ila)是弯曲测试仪的照片，图lib)说明了弯曲过程的近视(close-up)示意图。附图说明图12说明了显示以16m/s熔纺的合金IA系列合金的累积失效概率与失效应变的 函数关系的弯曲测试数据。图13说明了显示以16m/s熔纺的合金IB系列合金的累积失效概率与失效应变的 函数关系的弯曲测试数据。图14说明了显示以16m/s熔纺的合金IC系列合金的累积失效概率与失效应变的 函数关系的弯曲测试数据。图15说明了显示以10. 5m/s熔纺的合金IA系列合金的累积失效概率与失效应变 的函数关系的弯曲测试数据。图16说明了显示以10. 5m/s熔纺的合金IB系列合金的累积失效概率与失效应变 的函数关系的弯曲测试数据。图17说明了显示以10. 5m/s熔纺的合金IC系列合金的累积失效概率与失效应变 的函数关系的弯曲测试数据。图18说明了以16m/s、10. 5m/s和5m/s的轮(wheel)切向速度熔纺的合金11合 金的DTA曲线。图19说明了显示以16m/s熔纺并在4本文档来自技高网...
【技术保护点】
金属合金，包括：３５－９２原子％的铁；以７－５０原子％存在的镍和／或钴；和１－３５原子％的至少一种选自硼、碳、硅、磷和氮的元素；其中选择所述的原子％从而对给定的合金提供９５原子％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·布拉纳甘，
申请(专利权)人：纳米钢公司，
类型：发明
国别省市：US
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