In this study, the glass-forming ability and mechanical properties of newly developed Fe-Mn-Cr-Mo-B-C-P-Si-Al bulk amorphous alloys were investigated, and metalloid elements such as B, C, and P were found to have a strong influence on the properties of the Fe-based amorphous alloys. When the total metalloid content (B, C, and P) is less than 5%, only the crystal phase is formed, but the addition of more than 10% metalloid elements enhances the glass forming ability. In particular, the alloys with 10 % metalloid content exhibit the best combination of very high compressive strength (~2.8 GPa) and superior fracture elongation (~30 %) because they consist of crystal/amorphous composite phases.

The effect of the initial packing structure on the plasticity of amorphous alloys was investigated by tracing the structural evolution of the amorphous solid inside a shear band. According to the molecular dynamics simulations, the structural evolution of the amorphous solids inside the shear band was more abrupt in the alloy with a higher initial packing density. Such a difference in the structural evolution within the shear band observed from the amorphous alloys with different initial packing density is believed to cause different degrees of shear localization, providing an answer to the fundamental question of why amorphous alloys show different plasticity. We clarify the structural origin of the plasticity of bulk amorphous alloys by exploring the microstructural aspects in view of the structural disordering, disorder-induced softening, and shear localization using molecular dynamics simulations based on the recently developed MEAM (modified embedded atom method) potential.

A series of experiments demonstrated that an addition of Ag into (Cu0.5Zr0.5)100-xAgx amorphous alloys alters the plasticity of the alloys in a systematic manner. Energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) conducted on the (Cu0.5Zr0.5)100-xAgx alloys exhibited the presence of compositional modulation, indicating that compositional separation had occurred. The presence of compositional modulation was also validated using a combined technique of molecular dynamics and Monte Carlo simulation. In this study, the effect of Ag on the compositional separation in (Cu0.5Zr0.5)100-xAgx bulk amorphous alloys was investigated to understand the role played by the phase-separating element on the plasticity of the amorphous alloys.

본고에서는 고유한 원자구조에 기인한 우수한 특성으로 인해 구조재료 및 기능재료로서 그 활용이 기대되고 있는 벌크 아몰퍼스 소재에 있어 온간압출, 온간압연, 방전 플라즈마 소결(Spark Plasma Sintering)등 과냉각액체온도구간에서의 점성유동을 이용한 고화성형 공정의 최근 기술동향에 대해 간략히 소개했다.

In the development of new hydrogen absorbing materials for a next generation of metal hydride electrodes for rechargeable batteries, metastable Mg-Ni-based compounds find currently special attention. Amor phous-nanocrystalline and alloys were produced by mechanical alloying and melt-spinning and characterized by means of XRD, TEM and DSC. On basis of mechanically alloyed Mg-Ni-Y powders, complex hydride electrodes were fabricated and their electrochemical behaviour in 6M KOH (pH=14,8) was investigated. The electrodes made from powders, which were prepared under use of a SPEX shaker mill, with a major fraction of nanocrystalline phase reveal a higher electrochemical activity far hydrogen reduction and a higher maximum discharge capacity (247 mAh/g) than the electrodes from alloy powder with predominantly amorphous microstructure (216 mAh/g) obtained when using a Retsch planetary ball mill at low temperatures. Those discharge capacities are higher that those fur nanocrystalline electrodes. However, the cyclic stability of those alloy powder electrodes was low. Therefore, fundamental stability studies were performed on and ribbon samples in the as-quenched state and after cathodic hydrogen charging by means of anodic and cathodic polarisation measurements. Gradual oxidation and dissolution of nickel governs the anodic behaviour before a passive state is attained. A stabilizing effect of higher fractions of yttrium in the alloy on the passivation was detected. During the cathodic hydrogen charging process the alloys exhibit a change in the surface state chemistry, i.e. an enrichment of nickel-species, causing preferential oxidation and dissolution during subsequent anodization. The effect of chemical pre-treatments in 1% HF and in solution on the surface degradation processes was investigated. A HF treatment can improve their anodic passivation behavior by inhibiting a preferential nickel oxidation-dissolution at low polarisation, whereas a treatment has the opposite effect. Both pre-treatment methods lead to an enhancement of cathodically induced surface degradation processes.

1960년 Au-Si계 합금에서 처음으로 비정질상이 급속 응고법에 의해 보고된 이래/sup 1)/ 지난 40년 간 많은 합금계에서 비정질상이 보고되어졌다. 대표적으로 Fe-, Ni-, Co기 합금 등 많은 합금계에서 비정질상이 보고되었으나, 비정질상의 형성을 위해서는 약 105 K/s이상의 높은 냉각속도를 필요로 하였다. 1980년대 수백 K/s의 낮은 냉각속도 하에서도 비정질상이 형성될 수 있는 다원계 합금(multi-component alloy)이

Fe기 비정질합금에서 과냉각액체영역의 유무에 따른 열적 안정성을 비교평가하기 위하여 결정화온도 이하에서 유리천이가 나타나지 않는 Fe80P6C12B12합금과 52K의 과냉각 액체영역을 갖는 Fe73P11C6B4AI4Ge2 glassy 합금을 열분석하였다. 등온결정화에 의한 열분석의 결과 JMA plot의 n값은 Fe80P6C12B12합금이 1.8-2.2이고 과냉각 액체영역을 갖는 Fe73P11C6B4AI4Ge2 합금이 2.5-4.0으로서 후자의 경우가 열적으로 안정하였다. 결정화의 양상은 Fe80P6C12B12 합금의 경우 핵생성속도가 일정할 때 확산율속에 의해 결정입자가 성장하는 반면 Fe73P11C6B4AI4Ge2 glassy합금의 경우 핵생성속도가 일정할 때 계면입자가 성장한다. Fe73P11C6B4AI4Ge2 합금 및 Fe80P6C12B12 합금의 결정화에 필요한 활성화에너지, 핵생성 및 성장에 필요한 활성화에너지는 각각 371, 353kJ/mol, 그리고 324, 301KJ/mol 및 301, 273KJ/mol로서 과냉각 액체영역을 갖는 합금이 열적으로 안정하다고 판단된다.

과냉각액체구역(δTx=Tx-Tg)을 갖는 Fe80P10C6B4 조성에 천이금속(Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Pd, Pt및 Cu)를 첨가하여 이들 원소가 유리화온도(Tg), 결정화온도(Tx) 및 과냉액체구역 (δTx)에 미치는 영향에 ?여 조사하였다. Fe80P10C6B4 합금의 δTx 값은 27K였으나 이 합금에 Hf, Ta 및 Mo을 각각 4at%첨가하면 그 값이 40k 이상으로 증가하였다. 이같은 δTx 값의 증가는 유리화온도(Tg의 상승보다 결정화온도(Tx)의 상승폭이 크기 때문이다. Tg 및 Tx는 외각전자밀도(e/a)가 약 7.38에서 7.05로 감소할수록 상승하였다. e/a의 감소는 천이금속과 다른 구성원소(반금속)사이의 상호결합상태를 의미한다. 즉 Tg 및 Tx의 상승은 강한 상호결합력에 기인하는 것으로 사료된다.

Mg-Zn-Ce계 합금에서 비정질 단상 및 hcp-Mg입자분산형 비정질합금이 20-40%, Zn, 0-10%Ce과 5-20%Zn, 0-5%Ce 의 조성범위에서 각각 생성되었다. 초미세 hcp-Mg입자분산형 Mg85Zn12Ce3비정질합금은 급속응고 또는 급속응고리본의 열처리에 의해 Mg입자의 입경을 4-20nm의 범위로 조절할 수 있었으며, 이 범위에서는 밀착굽힘이 가능할 만큼 충분한 인성을 가지고 있었다. 이 합금의 최대인장강도(σB)와 파단 연신율(εf)은 hcp-Mg입자의 체적분율에 따라서 670-930MPa, 5.2-2.0%의 범위였으며, 최대 비강도(σB밀도 =σs)는 3.6 × 105N · m/kg에 달하였다. 이와 같이 Mg입자분산형 비정질 합금의(σB), (σs)그리고 εf의 최대치가 Mg-Zn-Ce계 비정질합금(690MPa, 2.5 × 105N · m/kg, 2.5%)보다 월등하게 높다는 것은 주목할 만 하다. 복합상 조직이 형성됨으로서 기계적 강도가 증가하는 것은 동일 조성의 비정질상보다 강한 hcp과포화 고용체의 분산강화에 기인하는 것이라고 고찰되었다.