專利名稱：含錫的非晶合金的制作方法
含錫的非晶合金相關申請本申請要求2010年6月14日提交的美國臨時申請序號No. 61/354，620的優(yōu)先權，通過引用以其全文并入本文。通過引用將本說明書中引用的所有出版物、專利和專利申請以其全文并入本文。
背景技術：
在很多合金體系中發(fā)現(xiàn)了塊體凝固的非晶合金組合物。通常通過將熔化的合金從高于熔體溫度淬火到室溫來制備這些材料。通常，使用105°c /秒或更低的冷卻速率來獲得非晶組織。直到九十年代早期，常規(guī)非晶合金的可加工性能是非常有限的，并且常規(guī)非晶合金僅以粉末形式或以非常薄的箔材或具有小于100微米的臨界尺寸的帶材形式容易獲得。在九十年代早期，開發(fā)了新型的Zr基和Ti基的非晶合金；這些合金具有小于103°C /秒的臨界冷卻速率，并且在一些情況下低至10°C /秒，比到那時為止發(fā)現(xiàn)的可對比的合金體系低得多。塊體凝固的非晶合金具有非常高的強度、高比強度、高彈性應變極限和其它工程性質的與眾不同的組合。非晶合金和它們的原位復合物通常需要高純度組分元素來獲得優(yōu)化的機械和熱性質。然而，對高純度元素的需求限制了合金可經(jīng)受重熔和回收步驟的次數(shù)。這不僅增加了制造成本，而且還增加了與這種制造相關的廢物和環(huán)境污染。因此，需要開發(fā)新型的工程合金，其展現(xiàn)相同的熱和機械性質(例如高屈服強度、聞硬度、聞延展性和朝性)，還具有減少的制造成本和環(huán)境影響
發(fā)明內容
—個實施方案提供了一種組合物，該組合物包含至少部分為非晶并且由化學式(Zr, Ti)aMbNeSnd表不的合金,其中M為至少一種過渡金屬兀素；N為Al、Be或兩者；a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且a為約30-70，b為約25-60，c為約5_30，并且d為約 O. 1-5。另一個實施方案提供了一種制備合金的方法，其包括提供在高于合金的玻璃化轉變溫度Tg的第一溫度下的合金熔化混合物，該混合物包含元素Q、M、N、Sn ;將該混合物淬火到低于Tg的第二溫度以形成至少部分為非晶并且由化學式=(ZrJi)aMbNeSnd表示的合金，其中Q為Zr、Ti或兩者；M為至少一種過渡金屬元素；N為Al、Be或兩者；a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且a為約30-70，b為約25-60，c為約5_30，并且d為約O.1-5。一個作為替代的實施方案提供了一種組合物，其包含由化學式QaMbNeSnd表示的非晶合金，其中Q為Zr、Ti或兩者；M為至少一種過渡金屬元素；N為Al、Be或兩者；a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且a為約30-70，b為約25-60，c為約5_30，并且d為約O. 1-5 ;并且其中用包含在99%或更低的純度水平下的Q的混合物制備該合金。一個實施方案提供了非晶合金或在非晶合金基體中包含延展性的晶態(tài)金屬粒料的合金復合金屬；其中合金例如可包含錫。另一個實施方案提供了非晶合金和/或它們具有在其中添加少量Sn的原位復合物，其中合金或復合物可用低純度組分元素制備。在一個實施方案中，將約O. 5-4. 5原子％的錫添加至非晶合金或原位復合非晶合金。另一個實施方案提供了非晶合金和/或在包含一定濃度錫的非晶金屬基體中包含延展性的晶態(tài)金屬顆粒的復合金屬。還提供了通過添加錫改善包含低純度材料的非晶合金的可加工性而不降低非晶合金的機械和熱性質的方法。


圖1顯不了在一個實施方案中具有不同Sn含量的一系列非晶合金的DSC曲線。
具體實施例方式相本文中的術語“相”可以意指在熱動力學相圖中可發(fā)現(xiàn)的相。相是在其中材料所有的物理性質基本上是均勻的空間(例如熱動力學體系)區(qū)域。物理性質的例子包括密度、折射率、化學組成和晶格周期性。相的簡單描述是化學上均勻、物理上獨特并且機械可分離的材料區(qū)域。例如，在玻璃罐子中由冰和水組成的體系中，方冰塊是一種相，水是第二相，并且水上方的潮濕空氣是第三相。罐子玻璃是另一種單獨的相。相可意指固溶體，其可為二元、三元、四元或更多元的溶體或化合物,如金屬間化合物。作為另一個實例，非晶相區(qū)別于晶態(tài)相。如下面將討論的，“晶態(tài)相”可由至少一種晶體的存在表征。

金屬、過渡金屬和非金屬術語“金屬”意指電正性的化學元素。本說明書中的術語“元素”通常意指在元素周期表中可找到的元素。物理上，處于基態(tài)的金屬原子包含具有接近于已占據(jù)態(tài)的空態(tài)的部分填充帶。術語“過渡金屬”是元素周期表中3-12族中的任何金屬元素，其具有不完整的內電子層并且充當一系列元素中最多和最少電正性的過渡連接。過渡金屬的特征是多種化合價、著色的化合物和形成穩(wěn)定的絡合離子的能力。術語“非金屬”意指不具有丟失電子并形成正離子能力的化學元素。取決于應用，可使用任何合適的非金屬元素或其組合。該合金組合物可包含多種非金屬元素，例如至少兩種、至少三種、至少四種或更多種的非金屬元素。非金屬元素可為元素周期表中13-17族中發(fā)現(xiàn)的任何元素。例如，非金屬元素可為F、Cl、Br、1、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、C、S1、Ge和B中的任一種。一個實施方案中的非金屬兀素還可意指后過渡金屬元素，其有時稱為“貧金屬(poor metal)”。這些元素可包括12-15族的一些元素，包括211、0(1、取、6&、111、1'1、511、？13和祀。有時，非金屬元素還可意指13-17族中的一些類金屬(例如B、S1、Ge、As、Sb、Te和Po)。在一個實施方案中，非金屬兀素可包括B、S1、C、P或其組合。因此，例如所述合金組合物包含硼化物、碳化物或兩者。過渡金屬元素可為鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鋯、鈮、鑰、锝、釕、銠、鈕、銀、鎘、鉿、鉭、鶴、錸、鋨、銥、鉬、金、萊、104號兀素、105號兀素、106號兀素、107號兀素、108號兀素、109號兀素、110號兀素、111號兀素、112號兀素中的任何一種。在一個實施方案中，包含過渡金屬元素的 BMG 可具有 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 中的至少一種。取決于應用，
可使用任何合適的過渡金屬元素或其組合。所述合金組合物可包含多種過渡金屬元素，例如至少兩種、至少三種、至少四種或更多種的過渡金屬元素。目前描述的合金或合金“樣品”或“試樣”合金可具有任何形狀或尺寸。例如，該合金可具有粒料的形狀，其可具有例如球形、橢球形、線形、桿形、板形、薄片形的形狀或不規(guī)則的形狀。在使用超聲處理的一個實施方案中，合金樣品可具有平行六面體的形狀。該粒料可具有任何合適的尺寸。例如，其可具有約I微米-約100微米、如約5微米-約80微米、如約10微米-約60微米、如約15微米-約50微米、如約15微米-約45微米、如約20微米-約40微米、如約25微米-約35微米的平均直徑。例如，在一個實施方案中，粒料的平均直徑為約25微米-約44微米。在一些實施方案中，可使用較小的粒料如處于納米范圍內的粒料或較大的粒料如大于100微米的粒料。合金樣品或試樣可為大得多的尺寸。例如，其可為塊體結構部件，例如鑄錠、電子裝置的外殼/殼體或甚至具有毫米、厘米或米范圍內尺寸的結構部件的一部分。固溶體術語“固溶體”意指固體形式的溶體。術語“溶體”在一個實施方案中意指可為固體、液體、氣體或其混合物的兩種或更多種物質，其彼此混合和/或溶解。該混合物可為均質或非均質的。術語“混合物”是彼此組合并且通常能夠分離的兩種或更多種物質的組合物。通常，不將兩種或更多種物質彼此化學組合。非晶或非晶態(tài)固體“非晶”或“非晶態(tài)固體”是缺乏晶體特性的晶格周期性的固體。如本文中使用的，“非晶固體”包括“玻璃”，其是在加熱時通過玻璃化轉變而轉化成類液態(tài)的非晶固體。通常，盡管非晶材料因化學鍵的性質而在原子長度尺度下具有一些短程有序，但是它們缺乏晶態(tài)材料的長程有序特性?；谕ㄟ^結構表征技術如X射線衍射和透射電子顯微鏡法可確定的晶格周期性，可得出非晶固體和晶態(tài)固體之間的區(qū)別。術語“有序”和“無序”在一個實施方案中指定了多顆粒體系中一些對稱性或相關性的存在或不存在。術語“長程有序”和“短程有序”在基于長度尺度的材料中區(qū)分秩序。固體中最嚴格形式的有序是晶格周期性不斷重復一定的樣式(晶胞中的原子配置)以形成平移不變的空間點陣(tiling)。這是晶體的定義性質?？赡艿膶ΨQ性分為14個布拉維晶格和230個空間群。晶格周期性暗示長程有序。如果僅已知一個晶胞，則通過平移對稱性可準確地預測在任意距離處的所有原子位置。反過來通常是正確的，除了例如在具有完美確定性點陣但不具有晶格周期性的準晶體中。長程有序表征其中相同樣品的遙遠部分展現(xiàn)相關行為的物理體系。這可表示為相關性函數(shù)，即自旋-自旋相關性函數(shù)G(x, X‘ ) =〈S (X) , s (X' ) >·在上面的函數(shù)中，s為自旋量子數(shù)并且X為特定體系中的距離函數(shù)。當x=x’時該函數(shù)等于I并且隨著距離|χ-χ’|增加而減小。通常，其在大的距離處指數(shù)地衰減至零，并且認為該體系為無序的。然而，如果相關性函數(shù)在大的|χ-χ|處衰減至常數(shù)值，則認為該體系具有長程有序。如果其作為距離的冪衰減至零，則稱其為準長程有序。注意到構成x-x' I的大數(shù)值是相對的。當定義其行為的一些參數(shù)為不隨時間變化(即它們是淬火或冷凍的)的隨機變量時,可以說體系呈現(xiàn)淬火無序(quencheddisorder),例如自旋玻璃。當允許隨機變量自身變化時，其與退火無序相反。本文中的實施方案包括包含淬火無序的體系。本文中描述的合金可為晶態(tài)、部分晶態(tài)、非晶、或基本上非晶?？蓪⒋嬖谟兄辽僖环N晶體的相稱為“晶態(tài)”相。例如，合金樣品/試樣可包括至少一些結晶度，具有處于納米和/或微米范圍內的尺寸的晶粒/晶體。作為替代，合金可為基本上非晶的，例如完全非晶的。在一個實施方案中，合金樣品組合物為至少基本上不是非晶的，例如為基本上晶態(tài)的，例如為完全晶態(tài)的。在一個實施方案中，在這里其它非晶合金中一個晶體或多個晶體的存在可被認作“晶態(tài)相”。合金的結晶度的程度(或在一些實施方案中簡稱為“結晶度”)可意指合金中存在的晶態(tài)相的數(shù)量。程度例如可意指合金中存在的晶體分數(shù)。取決于背景，該分數(shù)可意指體積分數(shù)或重量分數(shù)?！胺蔷А焙辖鹗呛蔚确蔷У牧慷瓤梢詾椤胺蔷Ф取?。可以以結晶度程度的形式測量非晶度。例如，在一個實施方案中，可以說具有低程度結晶度的合金具有高程度非晶度。在一個實施方案中，例如具有60體積％的晶態(tài)相的合金可具有40體積％的非晶相。非晶合金或非晶金屬“非晶合金”為具有大于50體積％的非晶含量、優(yōu)選大于90體積％的非晶含量、更優(yōu)選大于95體積％的非晶含量、并且最優(yōu)選大于99體積％至幾乎100體積％的非晶含量。注意到如上所述的，非晶度高的合金等同于結晶度程度低?！胺蔷Ы饘佟睘榫哂袩o序的原子尺度結構的非晶金屬材料。與大部分為晶態(tài)并且因此具有高度有序的原子排列的金屬相比，非晶合金為非晶態(tài)的。有時將在其中由冷卻期間的液體狀態(tài)直接制備的這樣的無序結構的材料稱為“玻璃”。因此，通常將非晶金屬稱為“金屬玻璃”或“玻璃金屬”。然而，除了在其中制備非晶金屬的極快速冷卻以外存在幾種方法，包括物理氣相沉積、固態(tài)反應、離子輻照、熔化紡絲和機械合金 化。不管非晶合金是如何制備的，它們?yōu)閱我徊牧稀Ｍㄟ^各種快速冷卻方法可制備非晶金屬。例如，通過將熔化的金屬濺射到自旋金屬盤上可制備非晶金屬。快速的冷卻，在上百萬度每秒的級別上，對于晶體形成來說可為太快，并因而將材料“鎖定”在玻璃態(tài)。此外，用低的足以使厚層中非晶結構形成的臨界冷卻速率可制備非晶金屬/合金-例如塊體金屬玻璃(BMG)。本文中術語“塊體金屬玻璃”(“BMG”)、塊體非晶合金和塊體凝固非晶合金交叉使用。它們意指具有至少處于毫米范圍內的最小尺寸的非晶合金。例如，尺寸可為至少約O. 5mm,如至少約Imm,如至少約2mm,如至少約4mm,如至少約5mm,如至少約6mm,如至少約8mm,如至少約IOmm,如至少約12_。取決于幾何形狀,尺寸可意指直徑、半徑、厚度、寬度、長度等。BMG還可為具有至少一個處于厘米范圍內的尺寸，如至少約1. 0cm，如至少約2. Ocm,如至少約5. Ocm,如至少約10.0cm。在一個實施方案中,BMG可具有至少一個至少處于米范圍內的尺寸。BMG可采取如上所述與金屬玻璃相關的任何形狀或形式。因此，本文中描述的BMG在一些實施方案中可在一個重要的方面不同于由常規(guī)沉積技術制備的薄膜前者可具有比后者大得多的尺寸。非晶金屬可為合金，而非純金屬。該合金可包含顯著不同尺寸的原子，導致熔化狀態(tài)中低自由體積(并且因此具有達到比其它金屬和合金中更高數(shù)量級的粘度)。粘度防止原子足量移動以形成有序的晶格。材料組織可導致冷卻期間的低收縮率和對塑性變形的抵抗性。晶界的不存在、晶態(tài)材料的疵點在一些情況下例如可導致對磨損和腐蝕的較好抵抗性。在一個實施方案中，非晶金屬(同時技術上為玻璃)還可比氧化物玻璃和陶瓷更堅韌并且不那么脆。非晶材料的導熱率可低于晶態(tài)材料的導熱率。為了甚至在較緩慢冷卻期間仍完成非晶組織的形成，該合金可由三種或更多種組分組成，導致具有較高勢能和較低形成幾率的復雜晶胞。非晶合金的形成可取決于幾個因素合金的組分組成；組分的原子半徑(優(yōu)選具有超過12%的顯著不同以獲得高堆積密度和低自由體積)；和組分的組合的負混合熱，抑制了晶體形核并且延長了熔化的金屬停留在過冷狀態(tài)下的時間。然而，因為非晶合金的形成基于很多不同的變量，所以可能難以事先確定合金組合物是否會形成非晶合金。例如，具有磁性金屬元素(鐵、鈷、鎳)的硼、硅、磷和其它玻璃形成劑的非晶合金可為磁性的，具有低矯頑磁力和高電阻。高阻抗導致在經(jīng)受可變磁場時因渦流所致的低損耗，這是例如作為變壓器磁芯的有用性質。作為替代，由于非晶合金的各向同性性質，在一些實施方案中一些包含磁性金屬元素作為組分的非晶合金可為整體上非磁性的。非晶合金可具有多個潛在有用的性質。特別地，它們傾向于比類似化學組成的晶態(tài)合金更強，并且它們可維持比晶態(tài)合金更大的可逆(“彈性”)變形。非晶金屬的強度直接源于它們的非晶態(tài)組織，它可不具有限制晶態(tài)合金強度的任何缺陷(例如位錯)。例如，一種金屬玻璃，稱為Vitreloy ，具有幾乎是高級鈦兩倍的拉伸強度。在一些實施方案中，室溫下的金屬玻璃不是延展性的并且當拉伸加載時傾向于突然失效，這可影響在可靠性-臨界應用中的材料可應用性，因為突然失效是不可見的。因此，為了克服這種挑戰(zhàn)，可使用具有包含延展性的晶態(tài)金屬的枝晶顆粒或纖維的金屬玻璃基體的金屬基體復合材料。或者，可使用傾向于引起脆化的(一種或多種)元素(例如Ni)少的BMG。例如可使用不含Ni的BMG來改善BMG的延展性。塊體非晶合金 的另一個有用性質是，它們可以是純玻璃；換句話說，它們在加熱時可軟化并且流動。這允許容易的簡單加工，例如通過注射成型，以與聚合物很是相同的方式進行。結果，非晶合金可用于制備體育裝備、醫(yī)療裝置、電子部件及裝備和薄膜。經(jīng)過高速氧燃料技術可沉積非晶金屬薄膜作為保護性涂層。材料可具有非晶相、晶態(tài)相或兩者。非晶和晶態(tài)相可具有相同的化學組成并且僅在顯微組織中不同，即一者為非晶態(tài)而另一者為晶態(tài)。顯微組織在一個實施方案中意指由顯微鏡在25X或更高的放大倍數(shù)下揭示的材料組織。作為替代，兩種相可具有不同的化學組成和顯微組織。例如，一種組合物可為部分非晶、基本上非晶或完全非晶的。如上所述，可通過合金中存在的晶體分數(shù)來測量非晶度的程度(并且反之為結晶度的程度)。該程度可意指合金中存在的晶態(tài)相的體積分數(shù)或重量分數(shù)。部分非晶的組合物可意指其中至少約5體積％、例如至少約10體積％、例如至少約20體積％、例如至少約40體積％、例如至少約60體積％、例如至少約80體積％、例如至少約90體積％為非晶相的組合物。已經(jīng)在本申請的其它地方定義了術語“基本上”和“約”。因此，至少基本上為非晶的組合物可意指至少約90體積％、例如至少約95體積％、例如至少約98體積％、例如至少約99體積％、例如至少約99. 5體積％、例如至少約99. 8體積％、例如至少約99. 9體積％為非晶的組合物。在一個實施方案中，基本上非晶的組合物可具有一些偶存、不顯著量的晶態(tài)相存在于其中。在一個實施方案中，非晶合金組合物關于非晶相可為均質的。組成上均勻的物質是均質的。這與為非均質的物質形成對比。術語“組成”意指物質中的化學組成和/或顯微組織。當物質體積劃分成兩半時并且兩半均具有基本上相同的組成時，物質是均質的。例如當一定體積的粒料懸浮液劃分成兩半并且兩半均具有基本上相同體積的顆粒時，粒料懸浮液為均質的。然而，在顯微鏡下可能看到單獨的顆粒。另一種均質物質的實例是空氣，盡管可單獨分析空氣中的顆粒、氣體和液體或將其從空氣分離，但是其中的不同組分同等懸浮。關于非晶合金為均質的組合物可意指在其顯微組織中具有基本上均勻分布的非晶相的組合物。換句話說，該組合物宏觀上包含在組合物中基本上均勻分布的非晶合金。在作為替代的實施方案中，該組合物可為具有非晶相的復合物，該非晶相中具有非-非晶相。非-非晶相可為晶體或多個晶體。晶體可為任何形狀例如球形、橢球形、線形、桿形、片形、薄片形或不規(guī)則的形狀的粒料形式。在一個實施方案中，它可具有枝晶形式。例如，至少部分非晶的復合組合物可具有分散于非晶相基體中的枝晶形狀的晶態(tài)相；該分散可為均勻或非均勻的，并且該非晶相和晶態(tài)相可具有相同或不同的化學組成。在一個實施方案中，它們基本上可具有相同的化學組成。在另一個實施方案中，晶態(tài)相可比BMG相更具有延展性。 本文中描述的方法可應用于任何類型的非晶合金。類似地，本文中描述的非晶合金作為組合物或制品的組分可為任何類型。非晶合金可包含元素Zr、Hf、T1、Cu、N1、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb或其組合。即，該合金可包括這些元素以其化學式或化學組成的任何組合。元素可在不同的重量或體積百分比下存在。例如，鐵“基”合金可意指具有不顯著的重量百分比的鐵存在于其中的合金，該重量百分比可為例如至少約20重量％、如至少約40重量％、如至少約50重量％、如至少約60重量％、如至少約80重量％。作為替代，在一個實施方案中，取代重量百分比，上述的百分比可為體積百分比。因此，非晶合金可為鋯基、鈦基、鉬基、鈀基、金基、銀基、銅基、鐵基、鎳基、鋁基、鑰基等。在一些實施方案中，該合金或包含合金的組合物可基本不含鎳、鋁或鈹或其組合。取決于想要施加的合金，其也可不含任何其它前述元素。在一個實施方案中，該合金或復合物完全不含鎳、鋁或鈹或其組合。例如，非晶合金可具有式(Zr，Ti)a(Ni，Cu，F(xiàn)e)b(Be，Al，Si，B)。，其中a、b和c中每個均表不重量或原子百分比。在一個實施方案中，以原子百分比計，a為30-75, b為5_60，并且c為0-50。作為替代，非晶合金可具有式(Zr，Ti)a(Ni, Cu)b(Be)。，其中a、b和c中每個均表不重量或原子百分比。在一個實施方案中，以原子百分比計，a為40-75, b為5_50，并且c為5-50。該合金還可以具有式(Zr，Ti) a(Ni, Cu)b (Be)。，其中a、b和c中每個均表不重量或原子百分比。在一個實施方案中，以原子百分比計，a為45-65, b為7. 5-35,并且c為10-37.5。作為替代，該合金可具有式(Zr)a(Nb，Ti)b(Ni，Cu)。(Al)d，其中a、b、c和d中每個均表示重量或原子百分比。在一個實施方案中，以原子百分比計，a為45-65，b為0-10，c為20-40并且d為7. 5-15。前述合金體系的一個示例性實施方案為由LiquidmetalTechnologies, CA, USA 制造的以商品名 Vitreloy 如 Vitreloy-1 和 Vitreloy-1Ol 的Zr-T1-N1-Cu-Be基非晶合金。在表I中提供了不同體系的非晶合金的一些實例。非晶合金還可為鐵基合金，例如(Fe、N1、Co)基合金。這樣的組合物的實例公開于美國專利 No. 6，325，868; 5，288，344; 5，368，659; 5，618，359 和 5，735，975，Inoue 等，Appl.Phys. Lett. , Volume71, p464 (1997), Shen 等,Mater. Trans. , JIM, Volume42, p2136(2001)和日本專利申請No. 200126277 (公開No. 2001303218A)。一個示例性組合物為Fe72Al5Ga2P11C6B^ 另一個實例是 Fe72Al7ZrltlMo5W2B15t5 美國專利申請公開 No. 2010/0084052公開了可用于本文涂層中的另一種鐵基合金體系，其中非晶金屬包含例如錳(1-3原子％)、釔(O. 1-10原子％)、和硅(O. 3-3.1原子％)，組成范圍在括號內給出；并且包含以下元素鉻(15-20原子％)、鑰(2-15原子％)、鎢(1-3原子％)、硼(5_16原子％)、碳(3_16原子％)，并且余量為鐵，組成范圍在括號內給出。前述的非晶合金體系還可包含額外的元素，例如額外的過渡金屬元素，包括Nb、Cr、V、Co。額外的元素可以以小于或等于約30重量％、如小于或等于約20重量％、如小于或等于約10重量％、如小于或等于約5重量％存在。在一個實施方案中，額外的任選元素為鈷、錳、鋯、鉭、鈮、鎢、釔、鈦、釩和鉿中的至少一種，以形成碳化物并且進一步改善耐磨性和耐腐蝕性。其它的任選元素可包括磷、鍺和砷，總量最多約2%，并且優(yōu)選小于1%，以降低熔點。其它的偶存雜質應該小于約2%并且優(yōu)選O. 5%。在一些實施方案中，具有非晶合金的組合物可包含少量的雜質?？商匾馓砑与s質元素以改變組合物的性質，例如改善機械性質(例如硬度、強度、斷裂機制等)和/或改善耐腐蝕性。作為替代，雜質可以以不可避免的偶存雜質如作為加工和制造副產(chǎn)物獲得的那些而存在。雜質可小于或等于約10重量％、如約5重量％、如約2重量％、如約I重量％、如約O. 5重量％、如約O.1重量％。在一些實施方案中，取代重量百分比，這些百分比可為體積百分比。在一個實施方案中，合金樣品/組合物基本上由非晶合金組成(僅具有少量的偶存雜質)。在另一個實施方案中，該組合物由非晶合金組成(具有不可觀察到的痕量雜質)。表1.示例性的非晶合金組合物
權利要求
1.一種組合物，包含 合金，其為至少部分非晶并且由化學式(Zr，Ti) ANcSnd表示 其中 M為至少一種過渡金屬元素； N為Al、Be或兩者； a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且 a為約30-70，b為約25-60，c為約5-30,并且d為約O. 1-5。
2.權利要求1的組合物，其中合金為至少基本上非晶的。
3.權利要求1的組合物，其中合金還包含大于或等于約200ppm的氧含量。
4.權利要求1的組合物，其中化學式為ZraMbNeSrv
5.權利要求1的組合物，其中化學式為TiaMbNeSrv
6.權利要求1的組合物，其中M為N1、Co、Cu、T1、Nb、V、Ta、Mo、W或其組合。
7.權利要求1的組合物，其中M為N1、Cu或兩者；并且N為Al。
8.權利要求1的組合物，其中M為N1、Cu或兩者；并且N為Be。
9.權利要求1的組合物，其中M為T1、Cu、Nb、N1、Co、V、Ta、Cu、Mo或其組合；并且N為Be。
10.權利要求1的組合物，其中M為Zr和V的組合，并且N為Be。
11.一種制備合金的方法，其包括 提供在高于合金的玻璃化轉變溫度Tg的第一溫度下的合金的熔化混合物，該混合物包含元素Q、M、N、Sn ； 將混合物淬火到低于Tg的第二溫度以形成至少部分為非晶并且由化學式(Zr，Ti)aMbNcSnd表不的合金其中 Q為Zr、Ti或兩者； M為至少一種過渡金屬元素； N為Al、Be或兩者； a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且 a為約30-70，b為約25-60，c為約5-30,并且d為約O. 1-5。
12.權利要求11的方法，其中混合物中的Q具有99%或更低的純度。
13.權利要求11的方法，其中混合物中的Q具有98%或更低的純度。
14.權利要求11的方法，其中合金包含大于或等于約200ppm的氧含量。
15.權利要求11的方法，還包括將混合物加熱至第一溫度。
16.權利要求11的方法，其中第一溫度高于合金的熔化溫度。
17.權利要求11的方法，其中 a 為約 40-70 ；b 為約 25-60 ；c為約5-30 ;并且d 為約 O. 5-4. 5。
18.權利要求11的方法，其中M為N1、Cu、T1、Nb、V、Ta、Mo、W或其組合。
19.權利要求1的方法，其中M為Ni和Cu的組合，并且N為Al和Be的組合。
20.權利要求11的方法，其中合金為Zr5a75_xCu36.25Ni4Al9Snx，其中X表示原子百分比并且X為約O. 01-5。
21.一種組合物，其包含 非晶合金，由化學式QaMbNeSnd表不 其中 Q為Zr、Ti或兩者； M為至少一種過渡金屬元素； N為Al、Be或兩者； a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且 a為約30-70，b為約25-60，c為約5-30，并且d為約O. 1-5 ;并且 其中用包含在99%或更低的純度水平下的Q的混合物制備合金。
22.權利要求21的組合物，其中合金具有至少1.5%的彈性極限。
23.權利要求21的組合物，其中合金具有至少4.OGPa的硬度值。
24.權利要求21的組合物，其中合金具有至少20MPaV m的斷裂韌性。
25.權利要求21的組合物，其中組合物為電子裝置的一部分。
全文摘要
一個實施方案提供了一種組合物，該組合物包含至少部分為非晶并且由化學式(Zr,Ti)aMbNcSnd表示的合金，其中M為至少一種過渡金屬元素；N為Al、Be或兩者；a、b、c和d每個獨立地表示原子百分比；并且a為約30-70，b為約25-60，c為約5-30，并且d為約0.1-5。
文檔編號C22C45/10GK103038378SQ201180037377
公開日2013年4月10日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月14日
發(fā)明者C·P·金, T·A·瓦紐克, Q·T·帕姆 申請人:科盧斯博知識產(chǎn)權有限公司