[发明专利]CO基高强度非晶态合金及其用途

说明书

本发明涉及对应于下式的非晶态合金：Co_aNi_bMo_c(C_1‑xB_x)_dX_e其中X是选自由Cu、Si、Fe、P、Y、Er、Cr、Ga、Ta、Nb、V和W组成的组的一种或几种元素；其中指数a至e和x满足以下条件：‑55≤a≤75原子％‑0≤b≤15原子％‑7≤c≤17原子％‑15≤d≤23原子％‑0.1≤x≤0.9原子％‑0≤e≤10原子％，每种元素选自≤3原子％，优选≤2原子％的含量，‑余量是杂质。

技术领域

本发明涉及具有高强度和延性的Co基非晶态合金，使得它们用于制造手表部件，特别是用于制造机械运行手表中的发条。

背景技术

由于不存在微结构缺陷如晶粒、晶粒或双晶间界、位错和堆垛层错，金属玻璃(MG)可以提供良好的耐腐蚀性和高机械强度，断裂强度高于4GPa且甚至5GPa。它们的独特性质使其对于需要高比强度和/或弹性储存能量的许多结构应用具有吸引力。不幸的是，它们通常是固有脆性的，如果在拉伸或弯曲载荷条件下进行测试，则在发生严重故障之前不显示任何宏观的塑性形变，即延性。MG的有限或不存在的展性是由于主要剪切带和裂纹的快速扩展的高度局部形变过程引起的。这种延性的缺乏妨碍了机械应用的潜力，特别是如果结构部件的制造涉及室温形变步骤如用于手表中的发条。

用作发条的同时与最好的晶态合金竞争，非晶态合金必须满足以下几个要求：

-高玻璃形成能力，使得其可以在厚度大于80，优选大于100μm的厚带下合成，

-具有高于3.75GPa，优选高于4GPa的值的高断裂强度，

-在弯曲和压缩载荷下的高延性，使其在室温下可塑性形变。

在文献中，描述了大量的Fe-和/或Co-基非晶态合金组合物。它们的基本组成通常符合通式(Fe,Co)-(P,C,B,Si)-X，其中X是至少一种另外的元素，其中例如Nb，Ta，Mo，Al，Ga，Cr，Mn，Cu，V，Zr和稀土元素。以下三个出版物中也可以找到关于Fe基组合物的广泛研究，也称为“结构非晶态钢”：

-Z.Q.Liu,and Z.F.Zhang,Mechanical properties of structural amorphoussteels:Intrinsic correlations,conflicts,and optimizing strategies,J.Appl.Phys.,114(24),2013。

-C.Suryanarayana,and A.Inoue,Iron-based bulk metallic glasses,Int.Mater.Rev.,58(3):131-166,2013。

-Z.Q.Liu,and Z.F.Zhang,Strengthening and toughening metallicglasses:The elastic perspectives and opportunities,J.Appl.Phys.,115(16),2014。

显示强度在4GPa以上的代表性组合物是例如：

-Co-(Fe)-Nb-B-(Er,Tb,Y,Dy)、Co-(Ir)-Ta-B或Co-Fe-Ta-B-(Mo,Si)

-Fe-(Co,Cr,Mn)-Mo-C-B-(Er)或Co-(Fe)-Cr-Mo-C-B-(Er)

-Fe-(Co,Ni)-B-Si-Nb-(V)或Co-B-Si-Ta。