대한민국 대표 기술지식 거래소

admin

2017-01-11 15:57:40

추천 : 0

비정질합금[amorphous alloy]

원자의 집합상태에 어떤 규칙성이 없는 합금. 액체합금을 급냉하면 액체에 무질서한 집합상태인 채로 고체가 됨으로써 얻어진다. 대부분은 액체급냉으로 만들어지지만 증착, 도금, 메커니컬얼로잉, 수소흡장유발, 전자빔조사, 레이저급열 등에서도 얻어진다.

액체급냉은 1959년 P. Duwez에 의한 스플렛퀜칭에 시작되고, 그 후 용융금속과의 습성(濕性)이 좋고 열전도율이 높은 금속원통(롤)을 고속으로 회전시키고 그 위에서 급냉하는 단(單)롤법에 의해, 리본상(狀)으로 연속체인 것이 얻어지게 되었다. 급냉기술의 발달에 따라 지금까지 알려지지 않았던 새로운 금속물성의 세계를 전개하게 된다. 얻어진 비정질합금은 무질서한 원자집합체이므로 미끄럼도 없고 이방성도 없다. 게다가 예상외로 점성도 있고 강인하였다. 강도도 경도도 결정질의 합금보다 크지만, 한편 미소한 변형에 잘 듣는 강성률이나 영률은 통상의 합금보다 작다. 또 강성률과 최적탄성률과의 비나 푸아송비는 통상합금과 같은 정도로 금속결합이 생기고 있음을 나타내고 있다. 열전도율등 장거리 수송현상에 관한 물성값은 작아지지만 비열등 단범위의 물성에는 거의 변화가 없다. 이것도 단범위의 결합규칙성이 남아있음을 나타내고 있다.

비정질합금을 상온 이상으로 가열해 가면 결정화 또는 타상석출이 일어나기 전에 물성값이 변화해 간다. 이것을 구조완화라고 하는데 여기서 온도사이클을 부여하면 점점 일방적으로 변화하는 물성(밀도, 점성, 확산율,…)과 가역적으로 변화하는 물성(내부마찰강도, 비열, 전기전도도, 자기이방성,…)이 있다. 불가사이한 현상이지만 비정질상태로는 같으면서 조금씩 다른 상태가 존재하고 있는 것으로 생각할 수 있다.

현재까지 순금속에서 비정질은 얻지 못하지만 모두 합금이다. 주요 합금계를 열거하면 다음과 같다.

금속-금속계∶Ni-10～11%Zr, Cu-30～35 %Ti, Ti-30～40%Ni, Mg-25～35%Zn, Ca -13～47% Al 등.

금속-반금속계∶Fe-9～31%B, Ni-9～12 %P, Pb-15～23%Si 등.

금속-희토류계∶Co-45～75%Gd, Ni-28 ～42%La 등.

이상은 2온계인데 3원계, 4원계도 있어 팽대한 종류의 비정질합금이 만들어져 이용되고 있다. 그 일예가 아모르퍼스헤드등의 자성체로서 자벽이동의 장애물이 없고 이방성도 없으므로 높은 투자율의 자성재료가 얻어지는 것에 따른다. 또 표면의 일양성(一樣性) 등 때문에 내식성도 좋고 그 응용도 있다. 문제는 현재 아직 벌크상(狀)의 큰 것이 얻어지지 않는다는 것, 비평형상태이므로 온도상승에 따라 결정화가 일어나는 등 때문에 구조재로는 아직 별로 이용되고 있지 않다. 그러나 비정질합금을 다른 합금에 섞어서 강도를 올리는 시도가 있다. 또 최근에는 금형에 주입하는 것만으로 비정질로 되는 것(69Fe-15 Al-2Ga-11P-6C-4B-3Mo, 70Nd-20Fe-10 Al)도 발견되고 있고, 벌크재로의 응용도 확대되고 있다.