PAS(Plasma Activated Sintering) process was tried to apply for the fabrication of BMG(Bulk Metallic Glasses) of $Ni_{57}Zr_{20}Ti_{18}Si_5}\;and\;Ni_{57}Zr_{20}Ti_{18}Si_3Sn_2$ from the as-atomized amorphous powder. Compressive strength for the BMG(bulk Metallic Glasses) of $Ni_{57}Zr_{20}Ti_{18}Si_5$ were lower than those of BMG rods produced by warm extrusion ,or copper mold casting method. Microstructural examination by optical microcope, SEM ana EDS showed that oxidation had occurred during PASintering. In order to prevent the powder from the oxidation during PASintering, Ni coating for $Ni_{57}Zr_{20}Ti_{18}Si_5$ amorphous powder by electroless-plating method was performed. Microstructural examination for Ni coated layers after PASintering indicated that the Ni coating had been so effective to prevent powder from oxidation during PASintering. Sintering behaviors of $Ni_{57}Zr_{20}Ti_{18}Si_3Sn_2$ represent the same as those of $Ni_{57}Zr_{20}Ti_{18}Si_5$.
Recently, various bulk metallic glasses (BMG's) haying good mechanical and chemical properties were developed. BMG's can easily be deformed in the supercooled liquid region, via viscous flow mechanism. In our previous work, we evaluated the deformation behavior and some other basic properties of Z $r_{41.2}$$Ti_{13.8}$C $u_{12.5}$N $i_{10}$B $e_{22.5}$ alloy. In this study, we investigated the micro forming of Z $r_{41.2}$$Ti_{13.8}$C $u_{12.5}$N $i_{10}$B $e_{22.5}$ alloy. The process condition was chosen based on the viscosity data from TMA, and superalloy and Si wafer with micro patterns on the surface were used as forming die. The alloy showed good replication of the patterns. However, some stripe patterns, resembling scratches, appeared on the deformed alloy surface. These scratches can be reduced or eliminated by polishing before forming.ing.ore forming.ing.
Recently, various bulk metallic glasses (BMG's) having good mechanical and chemical properties were developed. BMG's can easily be deformed in the supercooled liquid region, via viscous flow mechanism. By using the viscous flow, the very low pressure is needed to deform the materials. In this study, we investigated the structural transition and deformation behavior of Vitreloy 1 (Zr/sub 41.2/Ti/sub 13.8/Cu/sub 12.5/Ni/sub 10/Be/sub 22.5/) using TMA and DSC. We applied the results to the micro forming process. The forming condition was chosen based on the viscosity data from TMA, and Si wafer with micro patterns on the surface was used as a forming die. The deformed surface was analyzed by SEM and 3D Surface Profiling System. The alloy showed good replication of the patterns. Quantitative measurement of roughness was useful to evaluate the replication. Surface condition of the deformed surface was determined by the initial surface condition.
Micro-forming is a suited technology to manufacture very small metallic parts(several $mm{\sim}{\mu}m$). Micro-forming of $Zr_{62}Cu_{17}Ni_{13}Al_8$ bulk metallic glass(BMG) as a candidate material for this developing process are feasible at a relatively low stress in the supercooled liquid state without any crystallization during hot deformation. In this study, micro- formability of a representative bulk metallic glass, $Zr_{62}Cu_{17}Ni_{13}Al_8$. was investigated for micro-forging of U-shape pattern. Micro-formability was estimated by comparing $R_f$ values ($=A_f/A_g$), where $A_g$ is cross-sectional area of U groove, and $A_f$ the filled area by material. Micro-forging process was simulated and analyzed by applying finite element method. FEM simulation results showed reasonable agreement with the experimental results when the material properties and simulation conditions such as top die speed, remeshing criteria and boundary conditions were tightly controlled. The micro-formability of $Zr_{62}Cu_{17}Ni_{13}Al_8$ was increased with increasing load and time in the temperature range of the supercooled liquid state. Also, FEM simulation using a commercial software, DEFORM was confirmed to be applicable for the optimization of micro-forming process.
Kim, Song-Yi;Lee, A-Young;Oh, Hye-Ryung;Lee, Min-Ha
Applied Microscopy
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제45권2호
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pp.44-51
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2015
At room temperature, metallic glasses deform inhomogeneously by strain localization into narrow bands as a result of yielding due to an external force. When shear bands are generated during deformation, often nanocrystals form at the shear bands. Experimental results on the deformation of bulk metallic glass in the current study suggest that the occurrence of nanocrystallization at a shear band implies the loading condition that induces deformation is more triaxial in nature than uniaxial. Under a compressive stress state, the geometrical constraint strain imposed by the stress triaxiality plays a crucial role in the deformation-induced nanocrystallization at the shear bands.
Eckert, Jurgen;Bartusch, Birgit;Schurack, Frank;He, Guo;Schultz, Ludwig
한국분말재료학회지
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제9권6호
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pp.394-408
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2002
Nanostructured high strength metastable Al-, Mg- and Ti-based alloys containing different amorphous, quasicrystalline and nanocrystalline phases are synthesized by non-equilibrium processing techniques. Such alloys can be prepared by quenching from the melt or by powder metallurgy techniques. This paper focuses on one hand on mechanically alloyed and ball milled powders containing different volume fractions of amorphous or nano-(quasi)crystalline phases, consolidated bulk specimens and, on the other hand. on cast specimens containing different constituent phases with different length-scale. As one example. $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$- based metallic glass matrix composites are produced by mechanical alloying of elemental powder mixtures containing up to 30 vol.% $Y_2O_3$ particles. The comparison with the particle-free metallic glass reveals that the nanosized second phase oxide particles do not significantly affect the glass-forming ability upon mechanical alloying despite some limited particle dissolution. A supercooled liquid region with an extension of about 50 K can be maintained in the presence of the oxides. The distinct viscosity decrease in the supercooled liquid regime allows to consolidate the powders into bulk samples by uniaxial hot pressing. The $Y_2O_3$ additions increase the mechanical strength of the composites compared to the $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$ metallic glass. The second example deals with Al-Mn-Ce and Al-Cu-Fe composites with quasicrystalline particles as reinforcements, which are prepared by quenching from the melt and by powder metallurgy. $Al_{98-x}Mn_xCe_2$ (x =5,6,7) melt-spun ribbons containing a major quasicrystalline phase coexisting with an Al-matrix on a nanometer scale are pulverized by ball milling. The powders are consolidated by hot extrusion. Grain growth during consolidation causes the formation of a micrometer-scale microstructure. Mechanical alloying of $Al_{63}Cu_{25}Fe_{12}$ leads to single-phase quasicrystalline powders. which are blended with different volume fractions of pure Al-powder and hot extruded forming $Al_{100-x}$$(Al_{0.63}Cu_{0.25}Fe_{0.12})_x$ (x = 40,50,60,80) micrometer-scale composites. Compression test data reveal a high yield strength of ${\sigma}_y{\geq}$700 MPa and a ductility of ${\varepsilon}_{pl}{\geq}$5% for than the Al-Mn-Ce bulk samples. The strength level of the Al-Cu-Fe alloys is ${\sigma}_y{\leq}$550 MPa significantly lower. By the addition of different amounts of aluminum, the mechanical properties can be tuned to a wide range. Finally, a bulk metallic glass-forming Ti-Cu-Ni-Sn alloy with in situ formed composite microstructure prepared by both centrifugal and injection casting presents more than 6% plastic strain under compressive stress at room temperature. The in situ formed composite contains dendritic hcp Ti solid solution precipitates and a few $Ti_3Sn,\;{\beta}$-(Cu, Sn) grains dispersed in a glassy matrix. The composite micro- structure can avoid the development of the highly localized shear bands typical for the room temperature defor-mation of monolithic glasses. Instead, widely developed shear bands with evident protuberance are observed. resulting in significant yielding and homogeneous plastic deformation over the entire sample.
In this study, the magnetocaloric effect and transition temperature of bulk metallic glass, an amorphous material, were predicted through machine learning based on the composition features. From the Python module 'Matminer', 174 compositional features were obtained, and prediction performance was compared while reducing the composition features to prevent overfitting. After optimization using RandomForest, an ensemble model, changes in prediction performance were analyzed according to the number of compositional features. The R2 score was used as a performance metric in the regression prediction, and the best prediction performance was found using only 90 features predicting transition temperature, and 20 features predicting magnetocaloric effects. The most important feature when predicting magnetocaloric effects was the 'Fe' compositional ratio. The feature importance method provided by 'scikit-learn' was applied to sort compositional features. The feature importance method was found to be appropriate by comparing the prediction performance of the Fe-contained dataset with the full dataset.
본 연구에서는 CNC선반을 사용하여 다양한 공구재질과 절삭속도에서 벌크금속유리(BMG)의 절삭 특성을 평가하였다. 선반가공시 Zr-기 BMG의 표면거칠기와 칩 형상을 관찰하여 가공조건에 따른 절삭력과 공구툴 마모 등 절삭 특성을 비교 검토하였다. 직경 8 mm $Zr_{50}Cu_{40}Al_{10}$ BMG시험편의 절삭에는 네 종류의 절삭공구를 사용하였다. 가공후 BMG 시험편의 표면거칠기를 측정하였고, 표면거칠기에 미치는 공구 회전속도의 영향을 조사하였다. 회전속도가 빠를수록 낮은 표면거칠기를 나타내었고, 공구 재질의 영향도 크게 나타났다. 칩 형상의 관찰 결과, 산화를 일으키지 않은 BMG 칩은 단열 전단띠 발생과 함께 나선형상의 형태를 나타내지만, 산화를 일으킨 칩은 국부적으로 용융과 함께 칩들이 뭉치는 현상을 나타내었다. BMG시험편을 가공하는 동안 발생한 절삭력은 TiN-WC에서 가장 큰 값을 나타내고, PCD가 그 다음, Cermet툴에서 가장 작은 값을 나타내었다.
In this study, we investigate the deformation behavior of $Hf_{44.5}Cu_{27}Ni_{13.5}Nb_5Al_{10}$ metallic glass powder under repeated compressive strain during mechanical milling. High-density (11.0 g/cc) Hf-based metallic glass powders are prepared using a gas atomization process. The relationship between the mechanical alloying time and microstructural change under phase transformation is evaluated for crystallization of the amorphous phase. Planetary mechanical milling is performed for 0, 40, or 90 h at 100 rpm. The amorphous structure of the Hf-based metallic glass powders during mechanical milling is analyzed using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD). Microstructural analysis of the Hf-based metallic glass powder deformed using mechanical milling reveals a layered structure with vein patterns at the fracture surface, which is observed in the fracture of bulk metallic glasses. We also study the crystallization behavior and the phase and microstructure transformations under isothermal heat treatment of the Hf-based metallic glass.
In the present study, we show that the addition of Ag, an element having a positive enthalpy of mixing with Cu in the liquid state, enables the simultaneous enhancement of the glass forming ability and the plasticity in Cu-Zr-Ag bulk metallic glasses (BMGs). Rods of 4 mm diameter could be prepared with a fully amorphous structure and values of plastic strain up to 18% were measured under a compression mode for compositions around $Cu_{42.5}Zr_{47.5}Ag_{10}$. The possible role of Ag in the change of the atomic structure and the enhancement of the plastic strain in the ternary Cu-Zr-Ag BMGs is discussed based on analyses from transmission electron microscopy and EXAFS (extended X-ray absorption fine structure).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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