Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
12~66S
L'inventlon se rapporte aux alliages a base d'Al
essentiellement amorphes ou microcristallins.
Il existe de nombreux alliages a l'etat amorphe,
obtenus par refroidissement rapide à une vitesse en general
superieure à 10 C/sec a partir d'un etat desordonné
~liquide ou vapeur). On connait, en particulier, les allia~
ges de type TiXj, dans lesquels T represente un ou plusieurs
métaux de transition (en particulier le fer) et X un ou
plusieurs metalloldes (ou non) tels que B, P, Si, C, Al avec
i ~ 50 at %. Dans ces alliages, l'Al intervient comme ele-
ment mineur dont la teneur en géneral de l'ordre de 10 at %,
ne depasse pas 35 at %.
Pour les alliages a base d'Al (contenant plus de
50 at % Al), la litterature technique rapporte des tentati-
ves d'obtention d'alliages amorphes qui ont ete effectueessur des alliages binaires contenant du Bi, du Cd, du Cu, du
Ge, de l'In, du Mg, du Ni, du Pd, du Si, du Cr, de l'Ag ou
du Zn, mais seuls quatre d'entre eux Al-Ge, Al-Pd, Al-Ni,
Al-Cr se sont reveles tres localement amorphes (regions
visibles en microscopie électronique) et ce, pour de tres
grandes vitesses de refroidissement de l'ordre de 109 à
101 K/sec, tres difficiles à atteindre industriellement -
voir T.R. ANANTHARAMAN et al. -Rapidly Quenched Metals III
- volume 1 - Editor B. Cantor, The Metals Society, Londres
(1978) p. 126 et P. FURRER et WARLIMONT, Mat. Science and
Eng., 28 (1977) p. 127.
Pour les alliages ternaires, des alliages amorphes
ont ete elabores par A. INOUE et al (Journal of Mat. Science,
16, 1981, p. 1895) mais sont relatifs aux systèmes (Fe, Co,
Ni) -Al-B pouvant contenir jusqu'à 60 at.% Al et en general
de 15 a 45-50 at. % B.
L'invention concerne donc des alliages a base
d'Al exempt de bore, que l'on peut obtenir a l'etat essen-
tiellement amorphe ou microcristallin, par refroidissement
~l~
~2~4~ii65
à des vitesses de l'ordre de 105 à 106 X/sec, qu'il est
possible d'obtenir industriellement, à partir d'un etat
liquide ou gazeux.
Par alliage essentiellement amorphe, on entend un
etat dans lequel les atomes ne presentent aucun ordre à
grande distance, caracterisé par des spectres de diffraction
des rayons X larges et diffus, en l'absence de raies carac-
teristiques de l'etat cristallise; les examens en microscopie
electronique correspondants montrent que plus de 80 ~ en
volume de l'alliage est amorphe.
Par etat microcristallin, on entend un alliage
dans lequel 20 % du volume ou plus est à l'etat cristallise
et dont la dimension moyenne des cristallites est inferieure
à 1000 nm, de preference inferieure à 100 nm (1 000 A).
Cette dimension moyenne est evaluee à partir de la largeur
à mi-hauteur de la raie des plans denses de l'alliage, ou
par microscopie electronique (en champ noir). Dans cet etat,
les raies de diffraction aux petits angles (0 ~ 22) ont
disparu.
Les alliages microcristallins sont obtenus gene-
ralement soit directement à partir de l'etat liquide, soit
par traitement thermique de cristallisation au-dessus de la
temperature de cristallisation commençante Tc de l'alliage
amorphe (celle-ci a ete determinee ci-après par analyse
enthalpique differentielle avec une vitesse de chauffage de
10C/min.~.
Les alliages selon l'invention possèdent la com-
position chimique suivante definie par la formule:
AlaMbM' CXdYe
dans laquelle:
50 _ a ~ 95 at.~
M representant un ou plusieurs metaux du groupe Mn, Ni, Cu,
Zr, Ti, V, Cr, Fe, Co avec
0 ' b _ 40 at.%
-- 2 --
~g6~S
M' representant le Mo et/ou le W avec
0 ~ c ~ 15 at.% et avec c + d ~ 0
X representant un ou plusieurs elements du groupe Ca, Li,
Mg, Ge, Si, 2n avec
0 ' d ' 20 at.%
Y representant les impuretes d'élaboration inevitables
telles que O, N, C, H, He, Ga, etc.. dont la teneur globale
ne depasse pas 3 atomes %, en particulier pour les elements
les plus legers, mais qui sont tenues de préference en-
dessous de 1 at. %.
La teneur en éléments d'addition est limitee
supérieurement en raison de considérations metallurgiques
(température de fusion, viscosité, tension superficielle,
oxydabilite, etc...), mais aussi économiques (prix, dispo-
nibilite). Le Mo et le W sont limites à 15 ~ car ils aug-
mentent notablement la densite et le point de fusion de
l'alliage.
Il a ete constate qu'il est plus facile d'obtenir
un alliage essentiellement amorphe ou microcristallin si la
teneur en Al est limitee superieurement a 85 at %.
Des alliages essentiellement amorphes ou micro-
cristallins ont ete obtenus avec des alliages contenant
entre 6 et 25 at % de Cu avec une valeur de 15 ~ b ' 40 at %,
les impuretés étant maintenues inférieures à 1 at ~.
Des compositions preferentielles comprennent
individuellement, ou en combinaison, de 0,5 a 5 at % Mo,
0,5 a 9 at % Si, 5 a 25 at % V et 7 à 25 at % Ni.
Les figures et exemples illustrent l'invention.
La figure 1 montre le diagramme des rayons X d'un
alliage A180Cu1oNi8Mo2, obtenu a l'aide de radiation mo-
nochromatique du Co (~ - 0, 17889nm). La figure la repre-
sente le diagramme de l'alliage amorphe, la figure lb etant
une partie agrandie du diagramme de la figure la.
La figure lc represente le diagramme de diffrac-
-- 3 --
!
1214665
tion de l'alliage cristallise correspondant.
La figure 2 represente l'evolution de la durete
de cet alliage amorphe conforme à l'invention en fonction
du temps, lors d'un maintien à 150C.
EXEMPLE 1:
Divers alliages ont ete coules sous helium a
30 kPa (0,3 bar) à partir d'un bain liquide, maintenu dans
un creuset en quartz, sur l'exterieur d'un tambour en acier
doux de 25 cm de diametre, tournant a 3 000 t/mn (V ~ 40 m/
sec) de maniere à obtenir un ruban de 2 mm x 20 ~m environ
de section transversale.
Les resultats de micro-dureté et/ou d'examen aux
rayons X obtenus sur ceux-ci sont reportes au tableau I
- ci-après.
EXEMPLE_2:
80CuloNi8MO2 obtenu ci-dessus t
présente une température de cristallisation Tc = 156C et
une masse volumique de 3,7 g/cm3, un rapport de la résis-
tance électrique à l'etat amorphe par rapport a la resis-
tance à l'etat cristallisé à 300K de 7, a éte soumis à unmaintien à 150C; la figure 2 donne l'evolution de la micro-
durete Vickers sous 10 g, lors de cet essai: celle-ci
atteint 500 HV env. au bout de 10 h.
EXEMPLE 3:
g 72 15 10 lS 2 P epare comme dans
l'exemple 1 presente une temperature de cristallisation de
360C et une masse volumique de 3,6 g/cm3. Sa micro-durete
atteint 750 HV après maintien de 1/2 h à 400C et ~40 HV
après maintien de 1/2 h à 450C.
Les duretés très elevées sont Eavorables a l'ob-
tention de poudres d'une -tres grande homogeneite chimique,
par broyage.
Les alliages suivant l'invention peuvent être
obtenus suivant des techniques connues sous forme de ~ils,
~12191665
bandes, rubans, feuilles ou poudres a l'état amorphe et/ou
a l'état micro-crlstallise. Ils peuvent être utillsés soit
directement, soit comme elements de renforcement d'autres
matériaux ou encore ils peuvent egalement être utilises pour
l'obtention de revêtements superficiels ameliorant par
exemple la resistance à la corrosion ou a l'usure.
TABLEAU I
_
COMPOSITION TEMPERATURE MICRO-DURETE ETAT
DE COULEEVICKERS SOUS *
(C) 10 g
Al72cul5vloMolsi2 1140 500 A
A18ocu9Ni7Mols 3 850 400 A
Al75cul2NiloMolsi2 850 260 A
A175CullNigM2 3 850 220-410 A
A170cul3Nill~o3si3 850 490 A
A165Cul6Nil2M3s 4 850 410 A
A18oculoNi8Mo2 850 310-360 A
A160cu2lvl4Mo2 3 1300 _ A
A177Cul2v8Mlsi2 _ _ A
Al85cu8v5Molsil _ _ A
A18oculov7Molsi2 _ _ A
A165Cul8vl2M2 3 _ _ m
A172culovl4/5Mol 2,5 _ _ m
A169cul7Felo 1 3 _ _ m
Al72Cul6 5Fe8MlSi2,5 _ _ m
A175Cul4Fe7Ml 3 _ _ m
A178Cul2Fe6Mls 3 _ _ m
Al77cul2zr8Molsi2 1250 400 A- m
Al77cul2Ti8Molsi2 1100 420 A- m
A181Cul2Ni7 850 _ A - m
A18oculoNi8Moo/5sil/5 850 280 A - m
A180Mnl8Mo2 960 550 m
TABLEAU I (suite)
_ .
COMPOSITION TEMPERATUREMICRO-DURETE ETAT
DE COULEE VICKERS SOUS *
(C) 10 g
, _
A183Cul2Si5 850 _ m
83 8 4 5 850 _ m
A177CullNi6s 6 850 250 m
A178Cul2M2si8 850 320 m
A18oculoMn8Mo2 930 _ m
A185Cu7NisMls 2 850 490 m
A177CUl2cr~Mlsi2 850 540 m
A177Cul2Mn8Mlsi2 850 390 m
A183Cul7 800 _ m
A175cul3Nilo 2 930 _ m
A 97Ni3 850 _ M
_ _ __ ~
* A : amorphe - m : microcristallin - M = macrocristallin
-- 6 --
