确定非晶质合金中的结晶性的非破坏性方法技术

一个实施例提供了一种确定未知结晶程度的方法，该方法包括：构造包括多条参考曲线的主曲线图，每条参考曲线表示具有某种化学成分和各种预定的结晶程度的多个参考合金样本之一的电阻系数与温度之间的关系；对于具有该化学成分和该未知结晶程度的合金样品，获得表示其电阻系数与温度的曲线；以及通过将该曲线与主曲线图相比较来确定该未知结晶程度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定非晶质合金中的结晶性的非破坏性方法特此通过引用将本说明书中引述的所有公布、专利和专利申请全部并入。
技术介绍
现今使用的金属合金大部分——至少在最初——是通过凝固浇铸来处理的。金属合金被熔融并浇铸到金属或陶瓷模具中，在这里其凝固。模具被剥离，并且铸造金属件准备好供使用或进一步处理。在凝固和冷却期间产生的大多数材料的铸态结构取决于冷却速率。对于差异的性质没有一般规则，但在很大程度上，结构只是随着冷却速率的变化而逐渐变化。另一方面，对于块体凝固非晶质合金，通过相对迅速的冷却产生的非晶质状态和通过相对较慢的冷却产生的结晶状态之间的变化是种类上的而不是程度上的——两种状态具有截然不同的属性。块体凝固非晶质合金或者说块体金属玻璃（bulkmetallicglass，“BMG”）是近来开发的金属材料种类。这些合金可被以相对缓慢的速率凝固且冷却，并且它们在室温下保持非晶质的非结晶（即，玻璃）状态。此非晶质状态对于某些应用可能是非常有利的。如果冷却速率不足够高，则在冷却期间在合金内部可形成晶体，从而失去非晶质状态的益处。例如，产生块体非晶质合金部件的一个风险是由于缓慢的冷却或原材料中的杂质引起的部分结晶。从而，确保较高的非晶程度（以及相反地，较低的结晶程度）在BMG制造过程的质量控制中可能是重要的。当前，测量结晶程度的方法可包括弯曲测试、X射线照相术和蚀刻。然而，所有这些现有技术对测量样品都是破坏性的。当前最常见的筛选方法依赖于破坏性的强度测试，或者依赖于切割并随后从视觉上对结晶进行筛选。结果，对于需要测量其结晶程度的BMG部件（例如，套管），其需要首先被大加更改（例如，切割、抛光和/或研磨成粉末形式）。从而，需要开发能够提供非破坏性地对BMG的结晶程度进行测量的方法，从而促进对其制造过程的质量控制。
技术实现思路
一个实施例提供了一种确定未知结晶程度的方法，该方法包括：构造包括多条参考曲线的主曲线图，每条参考曲线表示具有某种化学成分和各种预定的结晶程度的多个参考合金样本之一的电阻系数与温度之间的关系；对于具有该化学成分和该未知结晶程度的合金样品，获得表示其电阻系数与温度的曲线；以及通过将该曲线与主曲线图相比较来确定该未知结晶程度。另一实施例提供了一种确定未知结晶程度的方法，该方法包括：提供具有某种化学成分的多个参考合金样本，这多个中的每一个具有预定的结晶程度；对于这多个中的每一个，测量电阻系数与温度之间的关系以获得表示该关系的参考曲线；构造包括至少一些参考曲线的主曲线图；提供具有该化学成分和该未知结晶程度的合金样品；对于该样品，测量电阻系数与温度之间的关系以获得表示该关系的曲线；以及通过将该曲线与主曲线图相比较来确定该样品的未知结晶程度。替换实施例提供了一种确定未知结晶程度的方法，该方法包括：提供包括多条参考曲线的主曲线图，每条参考曲线表示具有某种化学成分和各种预定的结晶程度的多个参考样本之一的电阻系数与温度之间的相应关系；在合金样品的第一位置处测量该合金样品的电阻系数，其中该合金样品具有该化学成分和该未知结晶程度；以及通过将该电阻系数与主曲线图相比较来确定该未知结晶程度。另一实施例提供了一种评估合金样品的方法，包括：在至少两个温度下测量合金样品的电阻系数；确定电阻率与温度图上连接电阻系数测量值的线的斜率；以及基于该斜率评估合金样品。附图说明图1提供了说明图，示出了一个实施例中三种说明性非晶质合金的电阻系数与温度之间的关系，这些非晶质合金具有各自的结晶程度X1、X2、X3、X4、X5，其中X1<X2<X3<X4<X5。图2提供了说明图，示出了另一实施例中三种说明性非晶质合金的电阻系数与温度之间的关系，这些非晶质合金具有各自的结晶程度X1、X2和X3，其中X1<X2<X3。每条曲线由从具有100%非晶性的相同成分的合金获得的数据来正规化。图3(a)-3(b)图示了可应用当前描述的测量和确定方法的不同位置。图3(a)示出了可沿着单一轴对不同位置应用确定，而图3(b)示出了可对截面平面上的不同位置应用确定。图4提供了示出一个实施例中非破坏性地确定合金样品的结晶性的步骤的流程图。图5示出了一示意图，该示意图示出了在一个实施例中使用电阻系数与温度的关系（未按比例）作为质量控制机制。图6(a)-6(c)示出了在一个实施例中作为对三个不同样本的两次测量的结果的电阻系数与温度（未按比例）之间的关系的示意图。具体实施方式相态这里的术语“相态”（phase）可以指在热力学相态图中可找到的那种。相态是一空间区域（例如，热力学系统），在该空间区域中的各处，材料的所有物理属性都是基本上均一的。物理属性的示例包括密度、折射率、化学成分和晶格周期性。一个简单的描述是相态是材料的一区域，该区域是化学上均一的、物理上不同的和/或机械上可分离的。例如，在由玻璃罐中的冰和水构成的系统中，冰块是一个相态，水是第二相态，并且水上的潮湿空气是第三相态。罐子的玻璃是另一个单独的相态。相态可以指固体溶液，其可以是二元、三元、四元或更多元的溶液，或者可以是化合物，例如金属互化物。作为另一示例，非晶质相态与结晶相态是不同的。金属、过渡金属和非金属术语“金属”（metal）指的是正电性化学元素。本说明书中的术语“元素”（element）一般指的是可在周期表中找到的元素。物理上，处于基态的金属原子包含部分满带，其具有接近占有态的空态。术语“过渡金属”（transitionmetal）是周期表中的第3至12族内的金属元素中的任何一种，这些金属元素具有不完整的内电子壳层并且充当一系列元素中的最正电性与最不正电性之间的过渡链接。过渡金属的特征在于多个化合价、有色化合物和形成稳定的配离子的能力。术语“非金属”（nonmetal）指的是不具有失去电子并形成阳离子的能力的化学元素。取决于应用，可以使用任何适当的非金属元素，或者其组合。合金成分可包括多种非金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种或者更多种非金属元素。非金属元素可以是在周期表中的第13-17族中找到的任何元素。例如，非金属元素可以是F、Cl、Br、I、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、Sn、Pb和B中的任何一种。有时，非金属元素也可以指第13-17族中的某些类金属（例如，B、Si、Ge、As、Sb、Te和Po）。在一个实施例中，非金属元素可包括B、Si、C、P或者其组合。因此，例如，合金成分可包括硼化物、碳化物或者这两者。过渡金属元素可以是钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、钅卢、钅杜、钅喜、钅波、钅黑、钅麦、鐽、錀和鎶中的任何一种。在一个实施例中，包含过渡金属元素的BMG可具有Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg中的至少一种。取决于应用，可以使用任何适当的过渡金属元素或者其组合。合金成分可包括多种过渡金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种或者更多种过渡金属元素。当前描述的合金或合金“样本”（sample）或“样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定未知结晶程度的方法，包括：构造包括多条参考曲线的主曲线图，每条参考曲线表示具有某种化学成分和各种预定的结晶程度的多个参考合金样本之一的电阻系数与温度之间的关系；对于具有所述化学成分和所述未知结晶程度的合金样品，获得表示其电阻系数与温度之间的关系的曲线；以及通过将所述曲线与所述主曲线图相比较来确定所述未知结晶程度。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述合金包括Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、Be或者其组合。3.如权利要求1所述的方法，其中，获得所述合金样品的曲线的步骤是通过非破坏性技术执行的。4.如权利要求1所述的方法，其中，构造步骤还包括通过破坏性技术对于所述多个中的每一个测量所述关系。5.如权利要求1所述的方法，其中，构造步骤还包括相对于表示完全非晶质的参考合金样本的参考曲线来正规化每条参考曲线。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述温度的范围是从77K到高于所述合金的结晶温度至少100K。7.如权利要求1所述的方法，其中，确定步骤还包括将所述合金样品的曲线叠加到所述主曲线图上。8.如权利要求1所述的方法，其中，确定步骤还包括在预定温度处将所述合金样品的曲线与所述主曲线图相比较。9.如权利要求1所述的方法，还包括为具有另一种不同化学成分的多个参考合金样本构造第二主曲线图。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在包括以下各项中的至少一个的装置中执行的：万用表、样本架、电极；加热器；温度控制器；电阻测量系统；计算机；以及显示器。11.一种确定未知结晶程度的方法，包括：提供具有某种化学成分的多个参考合金样本，所述多个中的每一个具有预定的结晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·扎德斯基，C·D·普雷斯特，T·A·瓦尼乌克，
申请(专利权)人：科卢斯博知识产权有限公司，苹果公司，
类型：
国别省市：