用于鉴别和纹理化的纳米复制和微米复制的制作方法

用于鉴别和纹理化的纳米复制和微米复制的制作方法
【专利摘要】本发明的实施例涉及通过如下方式形成直接浮凸在包含金属合金的块体凝固型无定形合金中的纳米复制和/或微米复制：将所述块体凝固型无定形合金在高于所述金属合金的玻璃化转变温度Tg的温度下超塑性成形。
【专利说明】用于鉴别和纹理化的纳米复制和微米复制
【技术领域】
[0001]本发明涉及块体凝固型无定形合金的纳米复制和微米复制，以及形成所述纳米复制和微米复制的方法。
【背景技术】
[0002]纳米复制和微米复制当前用于聚合物。纳米复制和微米复制技术可用于大批量生产多种聚合物膜中的精密结构。诸如Avery Dennison Corporation和3M公司的该项专利技术使用加热和加压来将聚合物液化，然后将其以连续的重复图案一通常以微小突起、凹陷、脊或孔的形式重新形成为极其精密的微结构。微米复制提供微米级精度、高结构密度、高容量和低成本。经微米复制的产品可用于多种产品，包括消费产品、医疗保健产品、电子器件、平板显示器以及微电子机械系统，以构建多种经微米复制的产品解决方案。
[0003]然而，当前没有在金属(类似于用于在聚合物膜中制作纳米复制和微米复制的金属)中形成例如全息图的纳米复制和微米复制的技术。将全息图放置在金属装置上的常规方法是首先将具有全息图像的全息图打印在一张纸或贴纸上，然后将该纸或贴纸用胶带粘到装置的金属表面上。然而，通过该方法，可将全息图从一个装置移除并将其放置在另一个装置上。作为另外一种选择，如果想要在没有贴纸的情况下将全息图像放置在装置本身上，则需要将一些组件从装置中移除，因为制造工艺涉及一些类型的湿加工(如蚀刻)。因此，需要通过能够在不必移除装置的内部组件的情况下放置全息图或类似物并且使全息图不可从装置移除，来解决这些问题。 [0004]因此，需要开发大批量生产精密的纳米级结构与微米级结构(如，全息图)的复制技术，所述纳米级结构与微米级结构在不采用湿加工且不必将任何组件(例如，手机的组件)从装置移除的情况下直接浮凸在金属装置中。

【发明内容】

[0005]根据本文的实施例的用于在金属中进行纳米复制和微米复制的提议解决方案将使用块体凝固型无定形合金。本文的实施例包括用于通过如下方式形成直接浮凸在包含金属合金的块体凝固型无定形合金中的纳米复制和/或微米复制的方法:将块体凝固型无定形合金在高于所述金属合金的玻璃化转变温度Tg的温度下超塑性成形。
【专利附图】

【附图说明】
[0006]图1提供了示例性块体凝固型无定形合金的温度-粘度图。
[0007]图2提供了示例性块体凝固型无定形合金的时间温度转变TTT图的示意图。
[0008]图3(a)和3(b)示出了复制到得自Liquidmetal Technologies的块体凝固型无定形合金上的全息图像的照片。
[0009]图4提供了具有导电层和抗蚀层的基底基部的示意图。
[0010]图5提供了具有两个导电层、充当蚀刻阻挡层的第三导电层以及抗蚀层的基底基部的示意图。
[0011]图6 (A、B和C)提供金属母版的制造工艺的示意图。
[0012]图7 (A、B、C和D)提供用于进行金属压模复制的母版的示意图。
【具体实施方式】
[0013]在本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请均据此全文以引用方式并入。
[0014]本文所用冠词“一个”和“一种”是指一个或多于一个(即，至少一个)冠词的语法对象。以举例的方式，“聚合物树脂”意指一种聚合物树脂或多于一种聚合物树脂。本文所引用的任何范围均包括端值在内。在本说明书的全文中所用的术语“基本上”和“约”用于描述并考虑小的波动。例如，它们可以指小于或等于±5%，例如小于或等于±2%、例如小于或等于±1%、例如小于或等于±0.5%、例如小于或等于±0.2%、例如小于或等于±0.1%、例如小于或等于±0.05%。
[0015]块体凝固型无定形合金或块体金属玻璃BMG为最近开发的一类金属材料。这些合金可以以相对较慢的速度凝固和冷却，并且它们在室温下保持无定形的非结晶(即，玻璃态)状态。无定形合金具有许多比其晶态对应物优越的特性。然而，如果冷却速度不够快，则晶体可能在冷却期间形成于合金内部，使得无定形状态的有益效果可能丧失。例如，制造块体无定形合金部件的一个挑战在于由缓慢冷却或合金原材料中的杂质所导致的部件的局部结晶。由于在BMG部件中可能需要较高程度的非晶度(相反地，较低程度的结晶度)，因此需要开发用于铸造具有受控量的非晶度的BMG部件的方法。
[0016]图1 (得自美国专利 N0.7，575，040)不出了来自由 Liquidmetal Technology 制造的Zr--T1--N1--Cu--Be族VIT-001系列的示例性块体凝固型无定形合金的粘度-温度曲线图。应该指出的是，在形成无定形固体期间，不存在块体凝固型无定形金属的明显液体/固体转变。随着过冷却逐渐 扩大，熔融的合金变得越来越粘，直至其在大约玻璃化转变温度处接近固体形式。因此，块体凝固型无定形合金的凝固前沿的温度可为大约玻璃化转变温度，此处出于拔出经淬火的无定形片材产品的目的，合金将实际上充当固体。
[0017]图2 (得自美国专利N0.7，575，040)示出了示例性块体凝固型无定形合金的时间温度转变TTT冷却曲线或TTT图。与常规金属一样，块体凝固型无定形金属在冷却时不会经历液体/固体结晶转变。相反，随着温度降低(接近玻璃化转变温度Tg)，在高温(接近“熔融温度”Tm)下发现的高度流体化的非晶态形式金属变得更粘，最终呈现常规固体的外在物理特性。
[0018]尽管块体凝固型无定形金属并不存在液体/结晶转变，但可将“熔融温度” Tm定义为对应结晶相的热力学液相线温度。在该机制下，块体凝固型无定形合金在熔融温度下的粘度可处于约0.1泊至约10，000泊的范围内，并且甚至有时低于0.01泊。在“熔融温度”下的较低粘度将提供使用块体凝固型无定形金属对壳体/模具的复杂精细部分进行更快且完全的填充，以便形成BMG部件。此外，熔融金属形成BMG部件的冷却速度必须使得在冷却期间时间温度曲线不横向穿过界定图2的TTT图中的结晶区的鼻形区域。在图2中，Tnose为其中结晶最为迅速且在最短时间尺度内出现的临界结晶温度Tx。
[0019]过冷液相区(介于Tg与Tx之间的温度区域)是抵抗块体凝固合金结晶的卓越稳定性的体现。在该温度区域内，块体凝固型合金可作为高粘度液体存在。块体凝固型合金在过冷液相区中的粘度可以在玻璃化转变温度下的IO12帕/秒与结晶温度(过冷液相区的高温极限)下的IO5帕/秒之间变化。具有这种粘度的液体可在所施加的压力下经受显著的塑性应变。本文的实施例利用过冷液相区中的较大塑性成形性能作为成形和分离方法。
[0020]需要对Tx进行一些阐释。在技术上，TTT图中所示的鼻形曲线将Tx描述为温度和时间的函数。因此，不管在加热或冷却金属合金时采取的是何种轨线，当碰到TTT曲线时，就已达到Tx。在图1(b)中，将Tx示出为虚线，因为Tx可从接近Tm变化为接近Tg。
[0021]图2的示意性TTT图示出了在时间温度轨线(示出为(I)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或高于Tm至低于Tg的压铸加工方法。在压铸期间，成形与快速冷却基本上同时发生，以避免轨线碰到TTT曲线。在时间温度轨线(示出为(2)、(3)和
(4)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或低于Tg至低于Tm的超塑性成形(SPF)加工方法。在SPF中，将无定形BMG重新加热至过冷液相区，此处可用的加工窗口可能比压铸大得多，从而导致工艺具备更佳的可控性。SPF工艺不需要快速冷却来避免在冷却期间出现结晶。另外，如示例性轨线(2)、(3)和(4)所示，SPF可在SPF期间的最高温度高于Tnose或低于Tnose、最高至约Tm的情况下进行。如果对一件无定形合金进行加热且设法避免碰到TTT曲线，则已加热到“介于Tg与Tm之间”，但不会达到Tx。
[0022]以20°C /分钟的加热速率得到的块体凝固型无定形合金的典型差示扫描量热仪DSC加热曲线主要描述了横跨TTT数据的特定轨线，其中将可能看到在某个温度下的Tg、当DSC加热斜坡跨过TTT结晶起点时的Tx，以及当同一条轨线跨过熔融的温度范围时的最终熔融峰。如果以如图2中的轨线(2)、(3)和(4)的倾斜升温部分所示的快速升温速率加热块体凝固型无定形合金，则可能完全避开TTT曲线，并且DSC数据将示出加热时的玻璃化转变但无Tx。考虑此过程的另一种方式为，只要轨线(2)、(3)和(4)不碰到结晶曲线，这些轨线便可在TTT曲线的鼻部(以及甚至高于此的地方)与Tg线之间温度的任何位置处下降。这仅仅意味着轨线的水平平台可能随着提高加工温度而大幅变短。
[0023]祖
[0024]本文中的术语“相”可指在热力学相图中发现的相。相为遍及其中材料的所有物理特性基本上是一致的空间(如，热力学系统)区域。物理特性的实例包括密度、折射率、化学组成以及晶格周期性。将相简单地描述为材料的在化学上一致、在物理上不同和/或可机械分离的区域。例如，在处于玻璃罐中的由冰和水构成的系统中，冰块为一个相，水为第二相，水上方的湿空气为第三相。罐的玻璃为另一种分离相。相可以指固溶体，其可以是二元、三元、四元或更多元的溶液或化合物，例如金属互化物。又如，无定形相不同于结晶相。
[0025]金属、过渡金属和非金属
[0026]术语“金属”是指正电性的化学元素。本说明书中的术语“元素”通常是指可见于元素周期表中的元素。在物理上，基态中的金属原子包含部分填充的带，具有接近占有态的空态。术语“过渡金属”为元素周期表中第3族到第12族中的任何金属元素，其具有不完全的内电子层，并且在一系列元素中在最大正电性和最小正电性之间起到过渡连接的作用。过渡金属的特征在于多重价、有色的化合物和形成稳定的络合离子的能力。术语“非金属”是指不具有丢失电子和形成阳离子能力的化学元素。
[0027]取决于应用，可使用任何合适的非金属元素，或它们的组合。合金(或“合金组合物”)可以包含多种非金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种非金属元素。非金属元素可以是见于元素周期表的第13-17族中的任何元素。例如，非金属元素可以是F、Cl、Br、1、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、B1、C、S1、Ge、Sn、Pb 和 B 中的任何一种。有时候，非金属元素也可以是第13-17族中的某些准金属(例如，B、S1、Ge、As、Sb、Te和Po)。在一个实施例中，非金属元素可以包括B、S1、C、P、或它们的组合。因此，例如，合金可以包括硼化物、碳化物、或这两者。
[0028]过渡金属元素可以是钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钥、锝、钌、错、钮、银、镉、铪、钽、鹤、铼、锇、铱、钼、金、萊、?卢(rutherfordium)、?杜(dubnium)、韦喜(seaborgium)、被、韦黑(hassium)、韦麦(meitnerium)、.达(ununnilium)、韦仑(unununium)和ununbium中的任何一种。在一个实施例中、包含过渡金属元素的BMG可以具有 Sc、Y、La、Ac、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、N1、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg中的至少一种。取决于应用，可以使用任何合适的过渡金属元素、或它们的组合。所述合金组合物可以包含多种过渡金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种过渡金属元素。
[0029]当前所描述的合金或合金“样品”或“样本”合金可具有任何形状或尺寸。例如，所述合金可具有微粒形状，其可以具有例如球状、椭球状、线状、杆状、片状、薄片状或不规则形状的形状。所述微粒可以具有任何尺寸。例如，它可以具有介于约I微米与约100微米之间的平均直径，例如介于约5微米与约80微米之间、例如介于约10微米与约60微米之间、例如介于约15微米与约50微米之间、例如介于约15微米与约45微米之间、例如介于约20微米与约40微米之间、例如介于约25微米与约35微米之间。例如，在一个实施例中，微粒的平均直径介于约25微米与约44微米之间。在一些实施例中，可以使用更小的微粒例如纳米范围内的微粒,或者更大的微粒例如大于100微米的那些。
[0030]合金样品或样本还可以具有大得多的尺度。例如，它可以是块体结构组件，例如铸块、电子装置的外壳/保护套或甚至是具有在毫米、厘米或米范围内的尺度的结构组件的一部分。
[0031]固溶体
[0032]术语“固溶体”是指固体形式的溶体。术语“溶体”是指两种或更多种物质的混合物，其可为固体、液体、气体或这些的组合。该混合物可为均质或非均质的。术语“混合物”是彼此结合并且通常能够分离的两种或更多种物质的组合物。一般来讲，不将两种或更多种物质彼此化学结合。
[0033]合金
[0034]在一些实施例中，本文所描述的合金组合物可被完全合金化。在一个实施例中，术语“合金”是指两种或更多种金属的均质混合物或固溶体，一种金属的原子取代或占据其他金属的原子之间的间隙位置；例如，黄铜是锌和铜的合金。与复合物不同，合金可以指金属基体中的一种或多种元素部分或完全的固溶体，诸如金属基体中的一种或多种化合物。本文的术语合金可以指可给出单一固相微结构的完全固溶体合金以及可给出两种或更多种相的部分溶体两者。本文所描述的合金组合物可以指包含合金的合金组合物，或包含含合金复合物的合金组合物。
[0035]因此，完全合金化的合金可具有均匀分布的成分，为其固溶体相、化合物相或两者。本文所使用的术语“完全合金化”可代表误差容限内的微小变化。例如，其可以指至少90%合金化的，例如至少95%合金化的，例如至少99%合金化的，例如至少99.5%合金化的，例如至少99.9%合金化的。本文的百分比可以指体积百分比或重量百分比，这取决于上下文。这些百分比可由杂质平衡，其就组成或相而言，可能不是合金的一部分。
[0036]无定形或非晶态固体
[0037]“无定形”或“非晶态固体”是缺乏作为晶体特性的晶格周期性的固体。如本文所用，“无定形固体”包括“玻璃”，其是在加热时通过玻璃化转变而软化并转变成类液体状态的无定形固体。一般来讲，尽管无定形材料因化学键的性质而可在原子长度尺度下具有一些短程有序，但是它们缺乏晶体的长程有序特性。基于通过结构表征技术诸如X射线衍射和透射电子显微镜法所确定的晶格周期性，可得出无定形固体和晶态固体之间的区别。
[0038]术语“有序”和“无序”指定多粒子系统中一些对称性或相关性的存在或不存在。术语“长程有序”和“短程有序”在基于长度尺度的材料中区分秩序。
[0039]固体中最严格形式的有序是晶格周期性:不断重复一定的样式(晶胞中的原子排列)以形成平移不变的空间拼接(tiling)。这是晶体的定义性质。可能的对称性分为14个布拉维(Bravais)晶格和230个空间群。
[0040]晶格周期性暗示长程有序。如果仅已知一个晶胞，则通过平移对称性可准确地预测在任意距离处的所有原子位置。反过来通常是正确的，除了例如在具有完美确定性拼接但不具有晶格周期性的准晶体中。
[0041]长程有序表征其中相同样品的遥远部分展现相关行为的物理系统。这可表示为相关性函数，即自旋- 自旋相关性函数:G(x，x' )=<s(x),s(x/ )>。
[0042]在上面的函数中，s为自旋量子数，并且X为特定系统中的距离函数。当x=x’时该函数等于1，并且随着距离|χ-χ’ I增加而减小。通常，其在较大距离处指数衰减至零，并且认为该系统为无序的。然而，如果相关性函数在大的|χ-χ’ I处衰减至常数值，则可认为该系统具有长程有序性。如果其作为距离的幂衰减至零，则可称其为准长程有序。注意，构成|x-x’ I的大值是相对的。
[0043]当定义其行为的一些参数为不随时间变化的随机变量时，则可认为系统呈现淬火无序，即它们是淬火或冷冻的，如自旋玻璃。当允许随机变量自身变化时，其与退火无序相反。本文的实施例包括包含淬火无序的系统。
[0044]本文所述的合金可为晶态、部分晶态、无定形、或基本上无定形。例如，合金样品/样本可包括至少一些结晶度，具有处于纳米和/或微米范围内的尺寸的晶粒/晶体。作为另外一种选择，合金可为基本上无定形的，例如完全无定形的。在一个实施例中，合金组合物至少基本上不是无定形的，例如为基本上晶态的，例如为完全晶态的。
[0045]在一个实施例中，晶体或多个晶体在另外的无定形合金中的存在可理解为其中的“结晶相”。合金的结晶度程度(或在一些实施例中简称为“结晶度”)可以指存在于合金中的结晶相的量。所述程度可以指例如存在于合金中的晶体的分数。所述分数可以指体积分数或重量分数，这取决于上下文。对无定形合金的“无定形”的量度可以是非晶度。非晶度可用结晶度的程度来衡量。例如，在一个实施例中，具有低程度的结晶度的合金可被认为具有高程度的非晶度。在一个实施例中，例如，具有60体积％结晶相的合金可具有40体积％无定形相。
[0046]无定形合金或无定形金属[0047]“无定形合金”为具有大于50体积％的无定形含量、优选大于90体积％的无定形含量、更优选大于95体积％的无定形含量、并且最优选大于99体积％至几乎100体积％的无定形含量的合金。注意，如上所述，非晶度高的合金相当于结晶度程度低。“无定形金属”为具有无序的原子尺度结构的无定形金属材料。与为晶态并因此具有高度有序的原子排列的大多数金属相比，无定形合金为非结晶的。其中这种无序结构由冷却期间的液体状态直接产生的材料有时被称为“玻璃”。因此，通常将无定形金属称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。在一个实施例中，块体金属玻璃BMG可以指其微结构至少部分地为无定形的合金。然而，除了可制备无定形金属的极快速冷却以外还存在几种方法，包括物理气相沉积、固态反应、离子辐照、熔融纺丝和机械合金化。不管无定形合金是如何制备的，它们可能均为单一类材料。
[0048]无定形金属可通过多种快速冷却方法制备。例如，可通过将熔融金属溅射到旋转金属盘上来制备无定形金属。在上百万度每秒的级别上的快速冷却对于晶体形成来说可能太快，并因此将材料“锁定”在玻璃状态。此外，可以以低得足以允许厚层中无定形结构形成的临界冷却速率来制备无定形金属/合金，如块体金属玻璃。
[0049]术语“块体金属玻璃BMG”、块体无定形合金BAA和块体凝固型无定形合金在本文中可互换地使用。它们是指具有至少在毫米范围内的最小尺度的无定形合金。例如，所述尺度可为至少约0.5mm、例如至少约1mm、例如至少约2mm、例如至少约4mm、例如至少约5mm、例如至少约6mm、例如至少约8mm、例如至少约10mm、例如至少约12mm。取决于几何形状,所述尺度可以指直径、半径、厚度、宽度、长度等。BMG也可为具有在厘米范围内(例如至少约1.0cm、例如至少约2.0cm、例如至少约5.0cm、例如至少约10.0cm)的至少一个尺度的金属玻璃。在一些实施例中，BMG可具有至少在米范围内的至少一个尺度。BMG可呈现上述的与金属玻璃有关的任何形状或形式。因此，在一些实施例中，本文所述的BMG在一个重要方面可能不同于通过常规沉积技术制成的薄膜一前者可具有比后者大得多的尺度。
[0050]无定形金属可为合金，而不是纯金属。该合金可包含显著不同尺寸的原子，从而导致熔化状态中的低自由体积(并因此具有比其他金属和合金更高数量级的粘度)。该粘度防止原子充分移动以形成有序的晶格。材料结构可导致冷却期间的低收缩率和对塑性变形的抵抗性。晶界的不存在、在一些情况下晶态材料的弱点可例如导致对磨损和腐蚀的较好抵抗性。在一个实施例中，无定形金属(技术上讲，亦即玻璃)还可比氧化物玻璃和陶瓷坚韧得多且不那么脆。
[0051]无定形材料的热导率可低于其晶态对应物的热导率。为了即使在较缓慢冷却期间仍实现无定形结构的形成，该合金可由三种或更多种组分组成，从而导致具有较高势能和较低形成几率的复杂晶体单元。无定形合金的形成可取决于多个因素:合金的组分的组成；组分的原子半径(优选具有超过12%的显著区别以获得高堆积密度和低自由体积)；以及混合组分的组合、抑制晶体成核并延长熔融金属处于过冷却状态的时间的负热量。然而，由于无定形合金的形成基于很多不同的变量，因此可能难以事先确定合金组合物是否形成无定形合金。
[0052]例如，具有磁性金属(铁、钴、镍)的硼、硅、磷和其他玻璃形成剂的无定形合金可为磁性的，具有低矫顽磁力和高电阻。高电阻导致在经受交变磁场时因涡流所致的低损耗，例如作为变压器磁芯的有用性质。[0053]无定形合金可具有多种潜在有用的性质。具体地，它们倾向于比类似化学组成的晶态合金更强，并且它们可维持比晶态合金更大的可逆(“弹性”)变形。无定形金属的强度直接源于它们的非晶态结构，所述非晶态结构可能不具有限制晶态合金强度的任何缺陷(例如位错)。例如，一种现代无定形金属，称为Vitreloy?，具有几乎是高级钛的抗拉强度的两倍的抗拉强度。在一些实施例中，室温下的金属玻璃是不可延展的并且当在受力情况下加载时倾向于突然失效，这限制了在可靠性-临界应用中的材料可应用性，因为即将发生的失效是不可见的。因此，为了克服该挑战，可以使用具有包含可延展的晶态金属的枝晶粒子或纤维的金属玻璃基体的金属基体复合材料。作为另外一种选择，可以使用倾向于导致脆化的一种或多种元素(例如，Ni)含量低的BMG。例如，可以使用不含Ni的BMG来提高BMG的延展性。
[0054]块体无定形合金的另一种有用性质是它们可为真玻璃；换句话讲，它们可在加热时软化并且流动。这可考虑到简单加工，例如通过注塑，以与聚合物几乎相同的方式进行。因此，可使用无定形合金来制备运动器材、医疗装置、电子组件以及装备和薄膜。可经由高速氧燃料技术沉积无定形金属的薄膜作为保护性涂层。
[0055]材料可具有无定形相、结晶相或两者。无定形和结晶相可具有相同的化学组成并且仅在微结构中不同，即一者为无定形微结构而另一者为晶态微结构。在一个实施例中的微结构是指由显微镜以25倍放大率或更高放大率显示的材料的结构。作为另外一种选择，这两个相可具有不同的化学组成和微结构。例如，组合物可为部分无定形、基本上无定形或完全无定形的。
[0056]如上所述，可通过合金中存在的晶体分数来测量非晶度的程度(并且反之为结晶度的程度)。该程度可以指合金中存在的结晶相的体积分数或重量分数。部分无定形组合物可以指其至少约5体积％ (例如至少约10体积％、例如至少约20体积％、例如至少约40体积％、例如至少约60体 积％、例如至少约80体积％、例如至少约90体积％)是无定形相的组合物。已经在本申请的其他地方定义了术语“基本上”和“约”。因此，至少基本上无定形的组合物可以指其至少约90体积％ (例如至少约95体积％、例如至少约98体积％、例如至少约99体积％、例如至少约99.5体积％、例如至少约99.8体积％、例如至少约99.9体积％)为无定形的组合物。在一个实施例中，基本上无定形的组合物可具有于其中存在的一些附带的轻微量的结晶相。
[0057]在一个实施例中，相对于无定形相，无定形合金组合物可为均质的。在组成上均一的物质为均质的。这与为异质的物质相反。术语“组成”是指物质中的化学组成和/或微结构。当将物质的体积划分成两半并且两半均具有基本上相同的组成时，该物质为均质的。例如，当微粒悬浮液的体积分为两半且两半均具有基本上相同体积的粒子时，该微粒悬浮液为均质的。然而，在显微镜下可能看到单独的粒子。均质物质的另一实例为空气，虽然空气中的粒子、气体和液体可单独分析或从空气中分离，但其中的不同成分相等地悬浮。
[0058]相对于无定形合金为均质的组合物可指具有在其整个微结构中基本上均匀分布的无定形相的组合物。换句话讲，该组合物宏观上包含在整个组合物中基本上均匀分布的无定形合金。在可供选择的实施例中，该组合物可为具有无定形相的复合物，该无定形相中具有非无定形相。该非无定形相可为一种晶体或多种晶体。晶体可为任何形状例如球形、椭球形、线形、杆形、片形、薄片形或不规则形状的微粒形式。在一个实施例中，其可具有枝晶形式。例如，至少部分无定形的复合组合物可具有分散于无定形相基体中的枝晶形状的结晶相；该分散体可为均匀或非均匀的，并且该无定形相和结晶相可具有相同或不同的化学组成。在一个实施例中，它们基本上具有相同的化学组成。在另一个实施例中，结晶相可以比BMG相更易延展。
[0059]本文所描述的方法可应用于任何类型的无定形合金。类似地，本文中描述的无定形合金作为组合物或制品的成分可为任何类型。无定形合金可包含元素Zr、Hf、T1、Cu、N1、卩七、？(^6、1%、411、1^、48、41^0、恥、86、或它们的组合。即，该合金可包括这些元素以其化学式或化学组成的任何组合。所述元素可以以不同的重量或体积百分比存在。例如，铁“基”合金可以指具有不显著的重量百分比的铁存在于其中的合金，该重量百分比可为例如至少约20重量％、例如至少约40重量％、例如至少约50重量％、例如至少约60重量％、例如至少约80重量％。作为另外一种选择，在一个实施例中，上文所述的百分比可为体积百分比，而不是重量百分比。因此，无定形合金可为错基、钦基、怕基、IE基、金基、银基、铜基、铁基、镇基、铝基、钥基等等。该合金还可以不含前述元素中的任一种，以适合特定目的。例如，在一些实施例中，该合金或包含合金的组合物可基本上不含镍、铝、钛、铍或它们的组合。在一个实施例中，该合金或复合物完全不含镍、铝、钛、铍或它们的组合。
[0060]例如，无定形合金可具有式(Zr，Ti)a(Ni，Cu，Fe)b(Be，Al，Si，B)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在30至75的范围内，b在5至60的范围内，并且c在O至50的范围内。作为另外一种选择，无定形合金可具有式(Zr, Ti) a (Ni, Cu) b (Be)。，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在40至75的范围内，b在5至50的范围内，并且c在5至50的范围内。该合金还可以具有式(Zr，Ti)a(Ni，Cu)b(Be)。，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在45至65的范围内，b在7.5至35的范围内，并且c在10至37.5的范围内。作为另外一种选择，合金可具有式(Zr)a(Nb，Ti)b(Ni，Cu)。(Al)d，其中
a、b、c和d各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在45至65的范围内，b在O至10的范围内，c在20至40的范围内，并且d在7.5至15的范围内。前述合金体系的一个示例性实施例为由Liquidmetal Technologies (CA, USA)制造的商品名为 Vitreloy? (例如 Vitreloy-1 和 Vitreloy-1Ol)的 Zr-T1-N1-Cu-Be 基无定形合金。表I中提供了不同系统的无定形合金的一些实例。
[0061]无定形合金还可为铁基合金，例如(Fe，Ni, Co)基合金。此类组合物的实例在美国专利 N0.6，325，868,N0.5，288，344,N0.5，368，659,N0.5，618，359 和 N0.5，735，975 (Inoue等人,Appl.Phys.Lett.,第 71 卷，第 464 页(1997 年)，Shen 等人,Mater.Trans.，JIM,第 42卷，第2136卷(2001年)以及日本专利申请N0.200126277 (
【发明者】S·T·奥基夫, T·Q·法姆, T·A·瓦纽克 申请人:科卢斯博知识产权有限公司