非晶态合金密封件和结合件的制作方法_2

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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。
[0057] 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。
[0058] 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。
[0059] 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。
[0060] 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。
[0061] 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。
[0062] 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。
[0063] 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。
[0064]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。
[0065]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。
[0066]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。
[0067]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。 [0068]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。
[0069] 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A1。
[0070] 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。
[0071] 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铂基的。
[0072] 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。
[0073] 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。
[0074] 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。
[0075] 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。
[0076] 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。
[0077] 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。
[0078] 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。
[0079] 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。
[0080] 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。
[0081] 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。
[0082] 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。
[0083] 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。
[0084] 形成封闭式密封件的方法,其中所述密封件可被用作导体。
[0085] 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。
[0086] 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%,例如小于或等于土 0.2%,例如小于或等于±0.1 %,例如小于或等于±0.05%。
[0087] 非晶态合金
[0088] 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。
[0089] 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)。
[0090] 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(Bra vais)点格和230个空间群。
[0091]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。
[0092]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。
[0093] 这可以表示为相关函数,也就是自旋-自旋相关函数:G(X,Xy =〈S(X),s(V)〉.。
[0094] 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。
[0095] 这个函数在x = x'时等于l(unity),且随距离|x - X' |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|x-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-X' I值是相对的。
[0096]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。
[0097]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。
[0098]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1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)。
[0099]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。
[0100] 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。
[0101] 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。
[0102] 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。
[0103] 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。
[0104] 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。
[0105] 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)。
[0106] 材料可以具有非晶态相、晶态相、或其^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25 X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
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