非晶态合金密封件和结合件的制作方法

专利名称：非晶态合金密封件和结合件的制作方法
非晶态合金密封件和结合件相关申请本申请要求2010年I月4日提交的美国临时申请61/335,294的优先权，所述申请的全部内容被并入本文作为参考。本申请涉及标题为“AMRPHOUS ALLOY SEAL”的律师案卷号069648-0391590号和标题为“AMORPHOUS ALLOY BONDING”的律师案卷号069648-0391591号，二者都以其全部内容并入本文作为参考。
背景技术：
已经以多种金属系统制造了整体凝固的非晶态合金。它们通常是通过从高于熔融温度淬火到环境温度来制备的。通常需要高的冷却速率，例如约105°c /秒，以实现非晶态结构。可以用于冷却整体凝固合金以避免结晶并从而在冷却期间实现和保持非晶态结构的最低速率被称为该合金的“临界冷却速率”。为了实现比临界冷却速率更高的冷却速率，必需将热从样品中提取出来。因此，由非晶态合金制成的制品的厚度经常具有有限的尺寸，其 通常被称为“临界(铸造)厚度”。临界铸造厚度可以在考虑临界冷却速率的情况下通过热_流动计算来得到。直到20世纪90年代早期，非晶态合金的加工性能是相当有限的，且非晶态合金只可以容易地以粉末形式或以不到100微米的临界铸造厚度以非常薄的箔或带材得到。在90年代开发了主要基于Zr和Ti合金系统的新的非晶态合金种类，并且自那以后开发了基于不同元素的更多的非晶态合金系统。这些合金家族具有比低于103°C/秒的低得多的临界冷却速率，因此这些制品具有比它们的较早期的同类产品具有大得多的临界铸造厚度。然而，几乎没有文献涉及如何利用这些合金系统和/或将这些合金系统成形为结构部件，诸如用户电子装置的结构组件。因此，需要开发利用非晶态合金和将它们成形为结构组件的方法。发明简述本文提供了在超冷液态区内或在非晶态合金的玻璃化转变温度附近形成具有非晶态合金或复合材料的界面层或密封件的方法。还提供了包含由该非晶态合金或复合材料制成的或含有该非晶态合金或复合材料的界面层的制品，所述界面层被用作将至少两个部件结合在一起的结合元件。另一个实施方案提供了由该非晶态合金或复合材料制成的或含有该非晶态合金或复合材料的密封件，所述密封件用于在部件上方产生有效气密和/或防水的密封。所述密封件可以在外表面和/或内表面上部件的表面上方，特别是在表面具有凹进表面例如腔室或底切的情况下。在一个实施方案中，提供了形成界面层的方法，该方法包括提供包含第一表面的第一部件和包含第二表面的第二部件；提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ;加热该组合物到低于Tx的第一温度；将经加热的组合物放置在第一表面的一部分和第二表面的一部分上以便在其间形成界面层；和将界面层冷却到低于Tg的第二温度，其中界面层与第一表面和第二表面的至少一者形成紧密接触。在另一个实施方案中，提供了接合两个表面的方法，该方法包括将经加热的组合物放置在第一部件的第一表面的一部分和第二部件的第二表面的一部分上，以便在其间形成界面层；其中组合物至少部分为非晶态且具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx，且其中经加热的组合物处于低于Tx的第一温度；和将界面层冷却到低于Tg的第二温度，其中界面层与第一表面和第二表面的至少一者形成紧密接触。在另一个实施方案中，提供了在两个表面之间形成界面层的方法，该方法包括提供合金原料；将该原料加热到高于原料的熔融温度Tm的第一温度；将经加热的原料淬火到低于原料的玻璃化转变温度Tg的第二温度，以形成合金的组合物，该组合物至少部分为非晶态的；将组合物加热到低于组合物的结晶温度Tx的第三温度；将经加热的组合物放置在第一部件的第一表面的一部分和第二部件的第二表面的一部分上，以便在其间形成界面层；和将界面层冷却到低于Tg的第四温度，其中界面层与第一表面和第二表面的至少一者形成紧密接触。一个实施方案提供了形成密封件的方法，该方法包括提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ;提供包含第一凹进表面的第一部件；将组合物加热到低于Tx的第一温度；将经加热的组合物放置在第一凹进表面的一部分上以便在其上形成密封件；将该密封件冷却到低于Tg的第二温度。 一个替代实施方案提供了形成密封件的方法，该方法包括提供具有第一表面的第一部件和具有第二表面的第二部件，其中第一表面和第二表面的至少一者包括凹进表面；提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ;将该组合物加热到低于Tx的第一温度；将经加热的组合物放置在第一表面的一部分和第二表面的一部分上，以便形成与第一表面和第二表面接触的密封件；和将密封件冷却到低于Tg的第二温度。另一个实施方案提供了在两个部件之间形成密封件的方法，该方法包括将经加热的组合物放置到第一部件的腔室中，该腔室具有第一表面，以形成与第一表面的一部分和位于腔室的空间中的第二部件的第二表面的一部分接触的密封件；其中组合物至少部分为非晶态且具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ;且其中将(i)组合物、(ii)第一部件、和(iii)第二部件中的至少一者加入到低于Tx的第一温度；和将密封件冷却到低于Tg的第二温度。本文中的一个实施方案提供一种制品，包括具有第一表面的第一部件和放置在该第一表面的一部分上方的封闭式密封件，其中所述封闭式密封件包含至少部分为非晶态的组合物。本文中的一个替代实施方案提供一种制品，包括第一部件、第二部件、和封闭式密封件，其中所述第一部件包含具有第一表面的腔室，所述第二部件至少部分地位于所述腔室的空间中且在其外部具有第二表面，所述封闭式密封件与第一表面的一部分和第二表面的一部分接触。本文中的另一个实施方案提供一种制品，包含具有第一凹进表面的第一部件和放置在该第一表面上方的封闭式密封件，其中所述封闭式密封件是通过包括以下步骤的方法形成的提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ;提供包含至少第一凹进表面的第一部件；将该组合物加热到低于Tx的第一温度；将经加热的组合物放置到第一凹进表面的一部分上，以便在其上形成密封层；将密封层冷却到低于Tg的第二温度，以便在第一部件的上方形成封闭式密封件。附图
简述
图I提供了示例性流程图，示出了在一个实施方案中形成界面层/密封件的工艺。图2(a)_2(d)提供了示意图，示出了在一个实施方案中在两个部件之间形成界面层/密封件的工艺。该工艺包括将组合物放置在第一部件上(图2(a)-2(b))以形成界面层，和进一步处理该界面层以除去其多余部分(图2(c))，以得到最终的构造(图2(d))。图3(a)_3(b)提供了两个示意图，示出了在一个实施方案中描述的通过界面层接合在一起的两个部件。图4(a)_4(b)提供了两个示意图，示出了可以在部件的凹进表面上形成密封件。图5(a)_5(d)提供了示意图，示出了在一个实施方案中形成两个界面层/密封件的工艺。图5 (a)-5(b)与图2 (a)-2(b)中所示的工艺相似。
5(c)-5(d)示出了在两个实施方案中形成第二界面层及其与两个部件和第一界面层的相互关系。图6提供了示例性流程图，示出了在一个实施方案中形成界面层/密封件的工艺， 所述工艺包括制造待成形的非晶态合金组合物的步骤。图7提供了示意图，示出了在空心圆筒中的突出线材之间的密封件形式的界面层的实施方案。发明详述以下是几个实施方案，这几个实施方案在优先权临时申请61/335，294中作为权利要求，所述申请以其全部内容并入本文作为参考使用非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料来形成封闭式密封件的方法，其中所述形成方法在玻璃化转变温度附近或在超冷液态区内进行。上述实施方案的方法，其中非晶态的原材料可以为层、丸粒、片、或任何其它形状。可以同时使用多种层、丸粒、片、部件。上述实施方案的方法，其中非晶态合金通过以下分子式描述(Zr, Ti)a(Ni,Cu, Fe)b(Be，Al，Si，B)。，其中“a” 为 30 到 75，“b” 为 5 到 60，且“c” 为 O 到 50，以原子
百分数计。上述实施方案的方法，其中非晶态合金通过以下分子式来描述(Zr，Ti)a(Ni，Cu)b(Be)。，其中“a”为40到75，“b”为5到50，且“c”为5到50，以原子百分数计。上述实施方案的方法，其中所述非晶态合金是钼基的。上述实施方案的方法，其中所述非晶态合金是钯基的。上述实施方案的方法，其中所述非晶态合金是金基的。上述实施方案的方法，其中所述非晶态合金是银基的。上述实施方案的方法，其中所述非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料可以在没有任何永久变形或断裂的情况下承受至多I. 5%或更大的应变。使用非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料形成封闭式密封件的方法，包含以下步骤提供基本上非晶态的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料的原料；将原料、模具、和/或部件、以及成型工具加热到玻璃化转变温度附近或超冷液态区内；将经加热的原料成形到模具和/或其它部件中以成型为期望的形状、结合件和密封件；
将成型的部件冷却到远低于玻璃化转变温度的温度，和成形或成型包括但不限于整形、剪切、挤压、和二次成型。形成和分离整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料的方法，包含以下步骤提供非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料的均质合金原料(不必是完全非晶态的)；将原料加热到高于熔化温度的铸造温度；将熔融合金引入到具有临界铸造厚度或更薄的第一模具中；并将熔融合金淬火到 低于玻璃化转变的温度。将原料、第二模具、以及成型工具加热到玻璃化转变温度附近或超冷液态区内；将经加热的原料成形到第二模具和/或另一部件中以成型为期望的形状、结合件和密封件；将成型的部件冷却到远低于玻璃化转变温度的温度。所述部件可具有比临界铸造厚度更厚的厚度；和成形或成型包括然而并非限于整形、剪切、挤压、和二次成型。形成封闭式密封件的方法，其中最终部件的尺寸大于整体凝固非晶态合金的临界
铸造厚度。形成封闭式密封件的方法，其中成型和分离可以以任何顺序进行或排他地(exclusively)进行。形成封闭式密封件的方法，其中整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料、模具、和/或另一部件、以及成型工具处于玻璃化转变温度附近的温度或处于超冷液态区内的温度。形成封闭式密封件的方法，其中整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料、模具、和/或其它部件、和切削工具处于玻璃化转变温度附近的温度或处于超冷液态区内的温度。非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料与至少一个表面连接。形成封闭式密封件的方法，其中将非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料局部加热到玻璃化转变温度附近或超冷液态区内的温度，在该温度进行成型或修整切削，且非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料可以处于任何温度。形成封闭式密封件的方法，其中将非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料局部加热到玻璃化转变温度附近或超冷液态区内的切削温度，在该温度进行成型或修整切削，且非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料可以处于任何温度。使用加热到切削温度的板材作为切削工具。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料推入到模具腔中、或部件之间或部件与模具之间，所述模具和/或部件也被加热到超冷液态区内。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料挤压到模具中、部件中、和/或其间，或挤压通过模具、部件、和/或其间，所述模具和/或部件也被加热到超冷液态区内。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料推入到模具腔或另一个部件中，所述模具和/或所述另一个部件也被加热到超冷液态区内。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料二次成型到模具腔或另一个部件中，所述模具和/或所述另一个部件也被加热到超冷液态区内。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料推入到模具腔中、或部件之间或部件与模具之间，所述模具和/或部件也被加热到低于超冷液态区。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料挤压到模具中、或部件、和/或其间、或挤压通过模具、部件、和/或其间，所述模具和/或部件也被加热到低于超冷液态区。
形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料推入到模具腔中或部件之间和/或部件或另一个部件中，所述模具、部件和另一个部件也被加热到低于超冷液态区。形成封闭式密封件的方法，其中将处于超冷液态区内的非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料二次成型到模具腔中或部件之间、和/或部件或另一个部件之间，所述模具、部件和另一个部件也被加热到低于超冷液态区。形成封闭式密封件的方法，其中通过激光、电阻炉或类似设备、电弧或类似设备、或电感来加热非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是Zr/Ti基的。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是Zr基的。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是Zr/Ti基的且不含Ni。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是Zr/Ti基的且不含Al。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是Zr/Ti基的且不含Be。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是钼基的。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是钯基的。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是金基的。形成封闭式密封件的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是银基的。形成和分离的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是铜基的。形成和分离的方法，其中所提供的整体凝固非晶态合金组合物是铁基的。形成封闭式密封件的方法，其中整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料是在真空下成型的。形成封闭式密封件的方法，其中整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料是在惰性气氛下成型的。形成封闭式密封件的方法，其中整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料是在局部真空下成型的。形成封闭式密封件的方法，其中整体凝固非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料可以成型一次或多次。形成和分离的方法，其中最终部件的厚度可以大于合金的临界铸造厚度。形成封闭式密封件的方法，其中在压力下将整体非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料冷却到低于玻璃化转变温度的温度。形成封闭式密封件的方法，其中密封件是由非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料制成的。形成封闭式密封件的方法，其中所述密封件可被用作导体。
形成封闭式密封件的方法，其中所述模具、分离工具、部件也可由非晶态合金或包含非晶态合金的复合材料制成。本文中使用的冠词“a”、“an”等是指一个或一个以上(即，至少一个)的该冠词修饰的对象。例如，“聚合物树脂”是指一种聚合物树脂或多于一种的聚合物树脂。术语“基本上”与另一个术语结合使用用于描述本文中所公开的实施方案的一个特别的特征。本文中所述的任何范围都是包含端值的。在确定术语“约”所包括的范围时，必须考虑在本申请中使用该术语的上下文。例如，该术语可以是指小于或等于±10%，例如小于或等于±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%。非晶杰合金非晶态或非结晶固体是指缺乏作为晶体的特征的晶格周期性的固体。如本文中使用的，“非晶态固体”包括“玻璃”，玻璃是一种在从低温加热到液体状态期间表现出玻璃化转变的非晶态固体。其它类型的非晶态固体包括凝胶、薄膜、和纳米结构材料。通常，非晶体材料没有晶体的长程有序特征，尽管它们由于化学键的性质而具有一些原子长度规模的短程有序。可以将晶格周期性作为非晶态固体和晶态固体之间的区别，该晶格周期性可以通过结构表征技术例如X射线衍射和透射电子显微术来确定。术语有序和无序表示多粒子系统中某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”是基于长度级别判断材料中的秩序(order)。固体中秩序的最严格形式是晶格周期性某一格式(单元晶胞中原子的排列)一再重复，形成空间的平移恒定的结构。这是晶体的限定性特性。可能的对称性已经被分类为14个布拉菲(Bravais)点格和230个空间群。晶格周期性代表了长程有序。只需要一个单元晶胞是已知的，那么就有可能借助平移对称来准确地预测任意距离处的所有原子位置。反向通常是成立的，除非在例如具有完美确定性的结构但没有晶格周期性的准晶体的情况中。长程有序表征了其中相同样品的远距离部分表现出相关行为的物理系统。这可以表示为相关函数，也就是自旋-自旋相关函数G(x，X' ) = <s(x),s (x1 )>。在上述函数中，s是自旋量子数，X是特定系统内的距离函数。这个函数在X=X'时等于I (unity)，且随距离I X — X' I增加而减小。典型地，它在大的距离处指数衰减到0，这时认为该系统是无序的。然而，如果相关函数在大的Ix —X, I处衰减到恒定值，那么可以说该系统具有长程有序。如果它作为距离的幂衰减到零，则称其为准长程有序。需要指出的是，大的Ix — V I值是相对的。在限定系统的行为的一些参数是不随时间演化的随机变量(即，它们被淬灭或冻结)时，可以说该系统呈现淬灭无序，例如自旋玻璃。它与退火无序相反，在退火无序中允许随机变量自己演化。本文中的实施方案包括包含淬火无序的系统。非晶态金属是具有无序的原子级结构的非晶态金属材料。与作为晶态并由此原子高度有序排列的大多数金属相反，非晶态合金是非结晶的。在冷却过程中直接从液态产生这种无序结构的材料被称为“玻璃”，因此非晶态金属通常称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。然而，除了极快速冷却之外还有几种办法可以产生非晶态金属，包括物理气相沉积、固态反应、离子照射、和机械合金化。非晶态合金是一整类材料，无论它们是如何制备的。
可以通过多种快速冷却方法产生非晶态金属。例如，可以通过将熔融金属喷射或注射到旋转金属盘上来产生非晶态金属。以每秒数百万度水平的急冷对于晶体形成来说是过快的，且材料被“锁定”为玻璃态。此外，可以采用充分低的临界冷却速率以允许形成厚层(超过I毫米)的非晶态结构来产生非晶态金属；这些被称为整体金属玻璃(BMG)。非晶态金属可以是合金而不是纯金属。合金可以包含显著不同尺寸的原子，在熔融状态下产生低的自由体积(并因此产生比其它金属和合金高直到数个数量级的粘度)。该粘度防止原子充分移动而形成有序的晶格。这种材料结构可以在冷却期间产生低的收缩以及塑性变形抗性。由于没有作为晶态材料的薄弱点的晶界，可以产生更好的磨损和侵蚀抗性。非晶态金属，尽管学术上是玻璃，但还可以比氧化物玻璃和陶瓷更具有坚韧性和更不具有脆性。非晶体材料的热传导率可能低于晶体。为了实现即使在更慢冷却过程中形成非晶态结构，合金可由三种或更多种组分制成，产生具有更高势能和更低形成机会的复晶单元。非晶态合金的形成取决于若干因素合金的组分的组成；组分的原子半径必须显著不同(超过12%)，以实现高的堆积密度和低的自由体积；组分的组合应该具有负的混合热，以抑制结晶核化和延长熔融金属处于过冷状态的时间。然而，由于非晶态合金的形成基于许多不同的变量，几乎不可能事先确定合金组合物是否会形成非晶态合金。例如，硼、硅、磷、以及其它玻璃形成体与磁性金属(铁、钴、镍)的非晶态合金可能是磁性的，具有低的矫顽磁性和高的电阻。高电阻在经历交变磁场时产生低的涡流损耗，这对于例如作为变压器磁芯来说是有用的。非晶态合金可具有多种可能有用的特性。特别地，它们倾向于比具有相似化学组成的晶态合金更坚固，且它们可以承受比晶态合金更大的可逆(“弹性”)变形。非晶态金属的强度直接源于它们的非结晶结构，所述结构没有任何限制晶态合金的强度的缺陷(例如位错)。一种称为Vitreloy的现代非晶态金属的拉伸强度几乎是高级钛的拉伸强度的两倍。然而，在室温下金属玻璃在负有张力时具有很差的延展性或没有延展性。因此，有相当多的兴趣来产生由包含延展性晶态金属的纤维或枝状颗粒的金属玻璃基质组成的金属基质复合材料，以改善延展性。整体非晶态合金的另一个有用的特性在于它们是真正的玻璃，这意味着它们在加热时软化和流动。这允许容易地使用与用于聚合物的相似的技术进行加工，例如通过注射模制来加工。结果，非晶态合金可用于制造运动设备、医用器材、电子元件和设备、和薄膜。可以通过高速度氧燃料技术沉积非晶态金属的薄膜，作为防护涂层。术语“非晶态”也可以与术语“相”一起使用，如用于描述非晶态相的材料或组合物或具有非晶态相的材料或组合物一术语“相”可以意指在热力学相位图中可以找到的相。相是材料的物理性能遍及其中基本均匀的一种空间区域(热力学系统)。物理性能的实例包括密度、折射指数、化学组成和晶格周期性。简单的描述是相是化学上均匀的、物理上独特的、且(经常是)可机械分离的材料区域。在由玻璃罐中的冰和水组成的系统中，冰块是第一相，水是第二相，水上方的湿空气是第三相。罐的玻璃是另一个单独的相。非晶态金属或非晶态合金可以意指包含金属元素的材料，其只表现出短程有序一在本申请中使用的术语“元素”是指元素周期表中的元素。由于近程有序，无定形物质有时可以被称作“玻璃质的”。因此，如上述所说明的，非晶态金属或合金有时可以称为“金属玻璃”或“整体金属玻璃”(BMG)。材料可以具有非晶态相、晶态相、或其二者。非晶态相和晶态相可具有相同的化学·组成且只在显微结构方面不同一即，一个是非晶态的，而另一个是晶态的。显微结构定义为通过显微镜以25X放大倍数观察到的材料的结构。或者，两种相可具有不同的化学组成和显微结构。例如，组合物可以为部分非晶态的、基本上非晶态的、或完全非晶态的。部分非晶态的组合物可以意指其至少约5体积％是非晶态相的组合物，例如至少约10%、例如至少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％。术语“基本上”和“约”已经在本申请的其它内容中有所定义。因此，至少基本上非晶态的组合物可以意指至少约90体积％是非晶态的组合物，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％。在一个实施方案中，基本上非晶态的组合物可以在其中存在有一些偶然的、无关紧要的晶态相。放置和成形术语“放置”是指将某物置于合适的位置以便设置或安置某物备用或用于特定的目的。术语“成形”是指赋予特定的形式或使符合特定的形式或格式。在一个实施方案中，非晶态合金组合物可以是关于非晶态相均质的。在组成上均匀的物质是均质的。这与非均质的物质相反。术语组成是指物质中的化学组成和/或显微结构。在一定量的物质分成两半且这两半具有基本上相同的组成时，则该物质是均质的。例如，在将一定量的微粒悬浮液分成两半且这两半具有基本上相同量的颗粒时，则该微粒悬浮液是均质的。然而，有可能在显微镜下观察到单独的颗粒。另一种均质物质是空气，其中不同的成分同等地被悬浮，尽管可以单独地分析空气中的颗粒、气体和液体或将其从空气中分离。相对于非晶态合金而言，均质的组合物可以意指在其显微结构中具有基本上均匀分布的非晶态相的非晶态合金。换句话说，该组合物宏观上包括遍及组合物基本上均匀分布的非晶态合金。在替代性实施方案中，组合物可以由复合材料形成，具有非晶态相，其中具有非一非晶态相。非-非晶态相可以是晶体或多种晶体。晶体可以是任何形状的微粒形式，例如球状的、椭圆球的、线状的、杆状的、板状的、片状的、或不规则形状。在一个实施方案中，其可以具有枝状的形状。例如，至少部分为非晶态的复合材料组合物可以具有分散在非晶态相基质中的枝状形状的晶态相；该分散体可以是均匀的或不均匀的，且非晶态相和晶态相可以具有相同或不同的化学组成。在一个实施方案中，它们具有基本上相同的化学组成。本文中所述的方法可以应用于任何类型的非晶态合金。类似地，本文中所述的作为组合物或制品的组成部分的非晶态合金可以为任何类型。非晶态合金可以包括元素Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、P t、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、或其组合。也就是，合金可以在其化学式或化学组成中包括这些元素的任何组合。各元素可以以不同的重量或体积百分数存在。例如，铁“基”合金可以意指其中存在有不显著重量百分数的铁的合金，所述重量百分数可为例如至少约10wt%、例如至少约20wt%、例如至少约40wt%、例如至少50wt%、例如至少约60wt%。或者，在一个实施方案中，前述的百分数可以体积百分数，而不是重量百分数。因此，非晶态合金可以是错基合金、钛基合金、钼基合金、IE基合金、金基合金、银基合金、铜基合金、铁基合金、镍基合金、铝基合金、钥基合金等。在一些实施方案中，合金、或包含该合金的组合物可以基本上不含镍、铝、或铍、或它们的组合。在一个实施方案中，所述合金或复合材料完全不含镍、铝、或铍、或其组合。例如非晶态合金可以具有式(Zr, Ti) a (Ni, Cu, Fe)b(Be, Al, Si, B)。，其中a、b、和c 各自表示重量百分数或原子百分数。在一个实施方案中，a为30到75、b为5到60、和c为O到50，以原子百分数计。或者，非晶态合金可以具有式(2!'，11\(附，(11)13出0。，其中3、13、和c各自表不重量百分数或原子百分数。在一个实施方案中，a为40到75,b为5到50，和c为5到50，以原子百分数计。合金也可以具有学式(Zr，Ti)a(Ni，Cu)b(Be)。，其中a、b、和c各自表不重量百分数或原子百分数。在一个实施方案中，a为45到65、b为7. 5到35、和c为10到37. 5，以原子百分数计。或者，合金可以具有式(Zr) a (Nb，Ti) b (Ni，Cu)。(Al)d,其中a、b、c和d各自表不重量百分数或原子百分数。在一个实施方案中，a为45到65、b为O到10、c为20到40且d为7. 5到15，以原子百分数计。前述合金系统的一个示例性实施方案是由 Liquidmetal Technologies, CA, USA制造的、商品名为 Vitreloy 的 Zr-Ti-Ni-Cu-Be基非晶态合金，例如Vitreloy-I和Vitreloy-IOl。不同系统的非晶态合金的一些实例提供在表I中。非晶态合金也可以是铁基合金，例如(Fe，Ni，Co)基合金。这种组合物的实例公开在以下文献中美国专利6，325，868; 5，288，344; 5，368，659; 5，618，359;和 5, 735, 975 ；Inoue 等人，Appl. Phys. Lett.，Volume 71, p464(1997) ；Shen 等人，Mater. Trans.，JIM, Volume 42，p 2136 (2001);和日本专利申请 200126277 (公开号2001303218A)。一个示例性的组合物是Fe72Al5Ga2P11C6B415 另一个实例是Fe72Al7ZrltlMo5W2B15t5表I.示例性的非晶态合金组合物
合金原子％ 原子％ 原子％ 原子％ 原子％ 原子％
~ ZrTiCuNiBe
41.20% 13.80% 12. 50% 10.00% 22. 50%
2ZrTiCuNiBe
权利要求
1.形成界面层的方法，包括 提供包含第一表面的第一部件和包含第二表面的第二部件； 提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ； 将组合物加热到低于Tx的第一温度； 将经加热的组合物放置于第一表面的一部分和第二表面的一部分上从而在其间形成界面层；和 将界面层冷却到低于Tg的第二温度，其中界面层与第一表面和第二表面中的至少一者形成紧密接触。
2.权利要求I的方法，其中所述第一表面和第二表面中的至少一者具有粗糙度。
3.权利要求I的方法，其中组合物包含至少部分为非晶态的合金、包含非晶态合金的复合材料、或它们的组合。
4.权利要求I的方法，其中重复进行所述加热、放置、和冷却的步骤。
5.权利要求I的方法，其中所述第一温度是以下之一 (i)低于Tg; (ii)等于Tg;和 (iii)高于Tg0
6.权利要求I的方法，其中所述第一温度小于等于约500°C。
7.权利要求I的方法，其中所述第一部件和第二部件各自包含软化温度大于或等于至少100°C的材料。
8.权利要求I的方法，其中以压力进行所述放置步骤。
9.权利要求I的方法，其中所述放置步骤包括在至少一个操作中进行整形、剪切、挤出、二次成型、或其组合的一种。
10.权利要求I的方法，其中经冷却的界面层的至少一个尺寸大于组合物的临界铸造厚度。
11.接合两个表面的方法，包括 将经加热的组合物放置到第一部件的第一表面的一部分和第二部件的第二表面的一部分上从而在其间形成界面层； 其中该组合物至少部分为非晶态的并具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx，且其中经加热的组合物处于低于Tx的第一温度；和 将界面层冷却到低于Tg的第二温度，其中界面层与第一表面和第二表面中的至少一者形成紧密接触。
12.权利要求11的方法，其中组合物在加热之前包含至少基本上为非晶态的合金、包含非晶态合金的复合材料、或它们的组合。
13.权利要求11的方法，其中界面层包含至少基本上为非晶态的合金、包含非晶态合金的复合材料、或它们的组合。
14.权利要求11的方法，其中界面层不允许第一部件和第二部件的元素扩散到界面层中。
15.权利要求11的方法，其中所述组合物是均质的。
16.权利要求11的方法，还包括将第一表面、第二表面、和组合物加热到第一温度。
17.权利要求11的方法，还包括通过局部加热来加热组合物。
18.权利要求11的方法，其中使用激光、感应加热、传导加热、闪光灯、电子放电、或它们的组合对该组合物进行加热。
19.权利要求11的方法，其中放置步骤在至少局部真空下、在惰性气氛中、或在二者同时存在的情况下进行。
20.权利要求11的方法，其中所述界面层是电子装置的一部分。
21.在两个表面之间形成界面层的方法，包括 提供合金原料； 将合金原料加热到高于该原料的熔化温度Tm的第一温度； 将经加热的原料淬火到低于该原料的玻璃化转变温度Tg的第二温度从而形成合金组合物，该组合物至少部分是非晶态的； 将该组合物加热到低于该组合物的结晶温度Tx的第三温度； 将经加热的组合物放置到第一部件的第一表面的一部分和第二部件的第二表面的一部分上从而在其间形成界面层；和 将界面层冷却到低于Tg的第四温度，其中界面层与第一表面和第二表面中的至少一者形成紧密接触。
22.权利要求21的方法，其中原料中的合金至少部分为晶态。
23.权利要求21 的方法，其中合金包括 Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、或其组合。
24.权利要求21的方法，其中相对于放置在第一表面上的组合物，界面层的体积收缩小于约O. 5%ο
25.权利要求21的方法，其中所述界面层与第一表面和第二表面二者紧密接触。
26.权利要求21的方法，其中还包括形成包含非晶态合金组合物的第二界面层，其中第二界面层的至少一部分与界面层接触。
27.形成密封件的方法，包括 提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ； 提供包含第一凹进表面的第一部件； 将组合物加热到低于Tx的第一温度； 将经加热的组合物放置到第一凹进表面的一部分上从而在其上形成密封件； 将密封件冷却到低于Tg的第二温度；
28.权利要求27的方法，其中所述密封件是封闭式密封件。
29.权利要求27的方法,其中所述第一凹进表面在第一部件的内表面处。
30.权利要求27的方法，其中所述第一凹进表面是第一部件的外表面。
31.权利要求27的方法，其中第一部件是如下设备的部件移动电话、便携电脑、显示器、台式电脑、或它们的组合。
32.权利要求27的方法，其中所述第一凹进表面包括第一部件的底切。
33.权利要求27的方法，其中组合物包含基本上为非晶态的合金、包含非晶态合金的复合材料、或它们的组合。
34.权利要求27的方法，其中第一温度是以下之一(i)低于Tg； (ii)等于Tg;和 (iii)高于Tg0
35.权利要求27的方法，其中以压力进所述放置步骤行。
36.权利要求27的方法，其中密封件的至少一个尺寸大于该组合物的临界铸造厚度。
37.形成密封件的方法，包括 提供具有第一表面的第一部件和具有第二表面的第二部件，其中第一表面和第二表面中的至少一者包含凹进表面； 提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ； 将组合物加热到低于Tx的第一温度； 将经加热的组合物放置到第一表面的一部分和第二表面的一部分上从而形成与第一表面和第二表面接触的密封件；和 将密封件冷却到低于Tg的第二温度；
38.权利要求37的方法，其中所述密封件不允许第一部件和第二部件的元素扩散到密封件中。
39.权利要求37的方法，其中重复进行所述加热、放置、和冷却的步骤。
40.权利要求37的方法，其中还包括将(i)所述第一表面和(ii)第二表面中的至少一者加热到第一温度。
41.权利要求37的方法，其中所述加热的步骤通过局部加热进行。
42.权利要求37的方法，其中所述放置的方法包括在至少一个操作中进行整形、剪切、挤出、二次成型、或其组合的至少一者。
43.权利要求37的方法，其中放置步骤在至少局部真空下和/或惰性气氛中进行。
44.权利要求37的方法，其中所述密封件具有近最终形状。
45.权利要求37的方法，其中还包括与非晶态合金组合物形成第二界面层，其中第二界面层的至少一部分与所述界面层接触。
46.权利要求37的方法，其中还包括用经加热的刮刀切削(i)密封件、(ii)第一部件、和(iii)第二部件中的至少一者。
47.在两个部件之间形成密封件的方法，包括 将经加热的组合物放置到具有第一表面的腔室中，从而形成与该第一表面的一部分和位于腔室中的空间的第二部件的第二表面的一部分接触的密封件； 其中该组合物是至少部分非晶态的，具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ;且其中将(i)该组合物、(ii)第二部件、和(iii)第二部件中的至少一者加热到低于Tx的第一温度；和 将密封件冷却到低于Tg的第二温度；
48.权利要求47的方法，其中所述第二部件包括含金属的线材。
49.权利要求47的方法，其中该组合物基本不含镍、铝、或铍、或它们的组合。
50.权利要求47的方法，其中所述密封件是液体不能渗透的。
51.权利要求47的方法，其中所述密封件包含至少基本上非晶态的合金。
52.权利要求47的方法，其中所述密封件包含Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、或其组合。
53.一种制品，包含具有第一凹进表面的第一部件和置于所述第一表面的一部分上的封闭式密封件，其中封闭式密封件包括至少部分为非晶态的组合物。
54.权利要求53的制品，其中所述第一表面是第一部件的内部。
55.权利要求53的制品，其中所述第一表面是第一部件的外部。
56.权利要求53的制品，其中组合物包含至少部分为非晶态的合金、包含非晶态合金的复合材料、或它们的组合。
57.权利要求53的制品，其中所述封闭式密封件是耐腐蚀的和/或液体不能渗透的。
58.权利要求53的制品，其中所述组合物包括Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、或其组合。
59.权利要求53的制品，其中该组合物基本不含镍、铝、或铍、或它们的组合。
60.权利要求53的制品，其中所述密封件不允许元素第一部件或第二部件扩散。
61.权利要求53的制品，其中第一部件是如下装置的部件植入物、电接合器、电子装置、或其组合。
62.权利要求53的制品，其中第一部件是如下设备的部件移动电话、便携电脑、显示器、台式电脑、或它们的组合。
63.权利要求53的制品，其中所述第一部件是电子装置的外壳的一部分。
64.权利要求53的制品，其中所述密封件和第一部件具有基本上相同的显微结构。
65.权利要求53的制品，还包括与封闭式密封件的至少一部分接触的第二部件。
66.权利要求53的制品，还包括与封闭式密封件接触的界面层，该界面层包括至少部分非晶态的。
67.—种制品,包含 第一部件，该第一部件包含具有第一表面的腔室； 至少部分地位于所述腔室中的空间内的第二部件，该第二部件具有在其外部的第二表面；和 与第一表面的一部分和第二表面的一部分接触的封闭式密封件。
68.权利要求67的制品，其中所述第二部件包含金属线且第一部件包含金属氧化物。
69.权利要求67的制品，其中第二部件的至少一部分从第一部件的腔室中伸出。
70.权利要求67的制品，所述第一部件和第二部件的至少一者包括软化温度大于或等于至少100°C的材料。
71.权利要求67的制品，其中封闭式密封件具有大于约I.5%的极限弹性应变。
72.权利要求67的制品，其中封闭式密封件具有大于约2.0%的极限弹性应变。
73.一种制品，包含具有第一凹进表面的第一部件和置于所述第一表面上方的封闭式密封件，其中封闭式密封件通过包括以下步骤的方法形成 提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx ； 提供包含至少第一凹进表面的第一部件； 将组合物加热到低于Tx的第一温度； 将经加热的组合物放置到第一凹进表面的一部分上从而在其上形成密封层； 将该密封层冷却到低于Tg的第二温度从而在第一部件上形成封闭式密封件。
74.权利要求73的制品，其中重复进行所述加热、放置、和冷却的步骤。
75.权利要求73的制品，其中封闭式密封件基本上由非晶态的合金组成。
76.权利要求73的制品，其中密封件的至少一个尺寸大于该组合物的临界铸造厚度。
77.权利要求73的制品，其中组合物的显微结构包括枝状晶体。
全文摘要
一个实施方案提供了形成界面层或密封件的方法，该方法包括提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx；将组合物加热到低于Tx的第一温度；放置经加热的组合物以形成界面层或密封件；和将界面层或密封件冷却到低于Tg的第二温度。一个实施方案提供了一种制品，包括具有第一表面的第一部件和放置在该第一表面的一部分上方的封闭式密封件，其中所述封闭式密封件包含至少部分为非晶态的组合物。
文档编号B23K26/40GK102905843SQ201180011946
公开日2013年1月30日 申请日期2011年1月4日 优先权日2010年1月4日
发明者Q·T·帕姆, T·A·瓦纽克 申请人:科卢斯博知识产权有限公司