[发明专利]非晶态合金密封件和结合件

说明书

相关申请

本申请要求2010年1月4日提交的美国临时申请61/335,294的优先权，所述申请的全部内容被并入本文作为参考。本申请涉及标题为“AMRPHOUS ALLOY SEAL”的律师案卷号069648-0391590号和标题为“AMORPHOUS ALLOY BONDING”的律师案卷号069648-0391591号，二者都以其全部内容并入本文作为参考。

发明背景

已经以多种金属系统制造了整体凝固的非晶态合金。它们通常是通过从高于熔融温度淬火到环境温度来制备的。通常需要高的冷却速率，例如约10⁵℃/秒，以实现非晶态结构。可以用于冷却整体凝固合金以避免结晶并从而在冷却期间实现和保持非晶态结构的最低速率被称为该合金的“临界冷却速率”。为了实现比临界冷却速率更高的冷却速率，必需将热从样品中提取出来。因此，由非晶态合金制成的制品的厚度经常具有有限的尺寸，其通常被称为“临界(铸造)厚度”。临界铸造厚度可以在考虑临界冷却速率的情况下通过热-流动计算来得到。

直到20世纪90年代早期，非晶态合金的加工性能是相当有限的，且非晶态合金只可以容易地以粉末形式或以不到100微米的临界铸造厚度以非常薄的箔或带材得到。在90年代开发了主要基于Zr和Ti合金系统的新的非晶态合金种类，并且自那以后开发了基于不同元素的更多的非晶态合金系统。这些合金家族具有比低于10³℃/秒的低得多的临界冷却速率，因此这些制品具有比它们的较早期的同类产品具有大得多的临界铸造厚度。然而，几乎没有文献涉及如何利用这些合金系统和/或将这些合金系统成形为结构部件，诸如用户电子装置的结构组件。因此，需要开发利用非晶态合金和将它们成形为结构组件的方法。

发明简述

本文提供了在超冷液态区内或在非晶态合金的玻璃化转变温度附近形成具有非晶态合金或复合材料的界面层或密封件的方法。还提供了包含由该非晶态合金或复合材料制成的或含有该非晶态合金或复合材料的界面层的制品，所述界面层被用作将至少两个部件结合在一起的结合元件。另一个实施方案提供了由该非晶态合金或复合材料制成的或含有该非晶态合金或复合材料的密封件，所述密封件用于在部件上方产生有效气密和/或防水的密封。所述密封件可以在外表面和/或内表面上部件的表面上方，特别是在表面具有凹进表面例如腔室或底切的情况下。

在一个实施方案中,提供了形成界面层的方法，该方法包括：提供包含第一表面的第一部件和包含第二表面的第二部件；提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx；加热该组合物到低于Tx的第一温度；将经加热的组合物放置在第一表面的一部分和第二表面的一部分上以便在其间形成界面层；和将界面层冷却到低于Tg的第二温度，其中界面层与第一表面和第二表面的至少一者形成紧密接触。

在另一个实施方案中,提供了接合两个表面的方法，该方法包括：将经加热的组合物放置在第一部件的第一表面的一部分和第二部件的第二表面的一部分上，以便在其间形成界面层；其中组合物至少部分为非晶态且具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx，且其中经加热的组合物处于低于Tx的第一温度；和将界面层冷却到低于Tg的第二温度，其中界面层与第一表面和第二表面的至少一者形成紧密接触。

在另一个实施方案中，提供了在两个表面之间形成界面层的方法，该方法包括：提供合金原料；将该原料加热到高于原料的熔融温度Tm的第一温度；将经加热的原料淬火到低于原料的玻璃化转变温度Tg的第二温度，以形成合金的组合物，该组合物至少部分为非晶态的；将组合物加热到低于组合物的结晶温度Tx的第三温度；将经加热的组合物放置在第一部件的第一表面的一部分和第二部件的第二表面的一部分上，以便在其间形成界面层；和将界面层冷却到低于Tg的第四温度，其中界面层与第一表面和第二表面的至少一者形成紧密接触。

一个实施方案提供了形成密封件的方法，该方法包括：提供至少部分为非晶态的组合物，该组合物具有玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx；提供包含第一凹进表面的第一部件；将组合物加热到低于Tx的第一温度；将经加热的组合物放置在第一凹进表面的一部分上以便在其上形成密封件；将该密封件冷却到低于Tg的第二温度。