Amorf ötvözetek (fémüvegek). Fémüveg Fémüveg alkalmazás

Pontosan az ilyen anyagokat próbálták létrehozni a szerzők, amelyeknél a nyírósávok képződési energiája sokkal kisebb lesz, mint a repedéssé alakításához szükséges energia. Számos lehetőség kipróbálása után palládium, foszfor, szilícium és germánium ötvözetére telepedtek, amely lehetővé tette körülbelül 1 mm átmérőjű üvegrudak előállítását. Ezüst hozzáadásával az átmérő 6 mm-re nőtt; Megjegyezzük, hogy a minták méretét korlátozza az a tény, hogy a kezdeti olvadék nagyon gyors hűtést igényel.

„Öt elem összekeverésével biztosítjuk, hogy az anyag lehűtve „nem tudja”, melyik kristályszerkezetet alkalmazza, és egy amorfot választ” – magyarázza a vizsgálat egyik résztvevője, Robert Ritchie. Kísérletek kimutatták, hogy az ilyen fémes üveg valójában egyesíti az üveg eredendő keménységét a fémekre jellemző repedések kialakulásával szembeni ellenállással.

Ezt a gyakorlatban nem nehéz megjósolni új anyag A rendkívül drága palládiumot tartalmazó készítményt ritkán fogják használni – talán fogászati ​​vagy más orvosi implantátumok gyártásához.

„Sajnos még nem határoztuk meg, hogy az ötvözetünk miért rendelkezik ilyen vonzó tulajdonságokkal” – mondja Marios Demetriou, a munka másik résztvevője. "Ha sikerül, megpróbálhatunk egy olcsóbb, réz-, vas- vagy alumínium-alapú üvegváltozatot létrehozni."

A fémüvegek vagy amorf fémek új technológiai ötvözetek, amelyek szerkezete nem kristályos, hanem inkább rendezetlen, az atomok némileg véletlenszerű elrendezést foglalnak el. Ebben az értelemben a fémüvegek hasonlóak az oxidüvegekhez, például az ablakokhoz és palackokhoz használt nátrium-mészüvegekhez.

A fémüvegek amorf szerkezete bizonyos szempontból két fontos tulajdonságot határoz meg. Először is, más típusú üvegekhez hasonlóan, melegítéskor túlhűtött folyékony állapotba üvegesednek át. Ebben az állapotban az üveg áramlása sokféleképpen szabályozható, ezáltal létrehozható nagy számban az üvegnek adott lehetséges formák. Például a Liquidmetal Technologies egy rövid golfütőt készített.

Másodszor, az amorf atomi szerkezet azt jelenti, hogy a fémüvegen nincsenek kristályrácshibák, úgynevezett diszlokációk, amelyek befolyásolják a legtöbb hagyományos ötvözet szilárdsági tulajdonságait. Ennek legnyilvánvalóbb következménye, hogy a fémüvegek keményebbek kristályos társaiknál. Ezenkívül a fémüvegek kevésbé merevek, mint a kristályos ötvözetek. A nagy keménység és az alacsony merevség kombinációja nagy rugalmasságot biztosít a fémüvegeknek - képes felhalmozni a rugalmas deformációs energiát és felszabadítani azt.

Az amorf szerkezet másik következménye, hogy a kristályos ötvözetekkel ellentétben a fémes üvegek az alakváltozás miatt gyengülnek. A „törzslebomlás” miatt a feszültség nagyon szűk csúszósávokban koncentrálódik, transzmissziós elektronmikroszkóppal.

Fém üveg vagy átlátszó fém?

A California Institute of Technology új módszert fejlesztett ki rendkívül ígéretes szerkezeti anyagok – ömlesztett fémüvegek – előállítására. Ezek több fém ötvözetei, amelyeknek nincs kristályos szerkezetük. Ebben hasonlítanak a közönséges üveghez - innen a név. A fémes üveg akkor fordul elő, amikor az olvadékokat nagyon gyorsan lehűtik, ami miatt egyszerűen nincs idejük kikristályosodni és megtartani az amorf szerkezetet. Először is így tanultak meg vékony fémüvegcsíkokat készíteni, amelyek könnyebben gyorsan lehűlnek. A térfogati fémüvegeket sokkal nehezebb előállítani.

A fémüvegeknek számos előnye van. Kristályrácsok közönséges fémekés az ötvözetek mindig tartalmaznak bizonyos szerkezeti hibákat, amelyek csökkentik mechanikai tulajdonságaikat. A fémüvegeknek nincsenek és nem lehetnek ilyen hibái, ezért különösen kemények. Egyes fémüvegek is jobban ellenállnak a korróziónak, mint a rozsdamentes acél. Ezért a szakértők úgy vélik, hogy ezeknek az anyagoknak fényes jövője van.

Mostanáig az ömlesztett fémüvegeknek egy nagy hátránya volt - az alacsony rugalmasság. Jól bírják a hajlítást és a nyomást, de feszítéskor eltörnek. Most Douglas Hoffman és munkatársai feltalálták a titán, cirkónium, nióbium, réz és berillium ötvözetén alapuló ömlesztett fémüvegek gyártására szolgáló technológiát, amely olyan anyagok megszületéséhez vezet, amelyek szilárdságában nem rosszabbak a legjobb titán- és acélötvözeteknél.

A fejlesztők úgy vélik, hogy először a repülőgépiparban találnak majd alkalmazást, majd ha költségüket csökkenteni tudják, más iparágakban is.

Fémüveg: hogyan lehet legyőzni a törékenységet

Pásztázó elektronmikroszkóp alatt jól látható a nyírósáv lépcsőszerkezete.

Hasonló nyírósávok alakulnak ki a repedések szélein, ami a repedéscsúcs tönkremeneteléhez vezet, és megakadályozza annak további növekedését.

A fémes üvegek amorf szerkezetüknek köszönhetően olyan erősek lehetnek, mint az acél és a műanyagok, mint a polimer anyagok, képesek elektromos áramot vezetni és nagy a korrózióállóságuk. Az ilyen anyagok széles körben alkalmazhatók orvosi implantátumok és különféle elektronikus eszközök, ha nem egy kellemetlen tulajdonság: a törékenység. A fémüvegek általában törékenyek és egyenetlenül ellenállnak a fáradtságnak, ami megkérdőjelezi megbízhatóságukat. A többkomponensű amorf fémek alkalmazása megoldja ezt a problémát, de a monolit fémüvegeknél továbbra is releváns.

Egy új tanulmány részeként. A Berkeley Lab és a Kaliforniai Műszaki Egyetem tudósai közösen végezték el, és megtalálták a módját az ömlesztett fémüvegek fáradási szilárdságának növelésére. A palládium alapú ömlesztett fémüveg, ha kifáradási terhelésnek van kitéve, a legjobb kompozit fémüvegek teljesítménye. Fáradási szilárdsága hasonló az általánosan használt polikristályos szerkezeti fémekhez és ötvözetekhez, mint az acél, alumínium és titán.

Terhelés hatására a palládium fémüveg felületén nyírószalag képződik, ahol jelentős deformáció lép fel lépcsőzetesen. Ugyanakkor a lépcsőket elválasztó repedések szélein ugyanazok a nyírási sávok jelennek meg, amelyek tompítják a repedések csúcsát és megakadályozzák azok továbbterjedését.

A palládiumot a térfogati és nyírási modulusok magas aránya jellemzi. amely az üveges anyagok eredendő törékenységét rejti magában, mivel a további repedésnövekedést megakadályozó többszintű nyírósávok kialakulása energetikailag kedvezőbbnek bizonyul, mint a minta gyors pusztulásához vezető nagy repedések kialakulása. Az anyag magas tartóssági határával együtt ezek a mechanizmusok jelentősen növelik a palládium alapú ömlesztett fémüveg kifáradási szilárdságát.

Nem kristályos fém vagy ötvözet, amelyet általában olvadt ötvözet túlhűtésével állítanak elő gőz- vagy folyékony leválasztással vagy külső módszerekkel.

Források: www.nanonewsnet.ru, tran.su, www.razgovorium.ru, www.popmech.ru, enc-dic.com

Névai csata 1240 - Néva csata 1240, orosz és svéd csapatok csatája a folyó partján. Néva 1240. július 15. A cél...

Charybdis

Az ókori görög mitológiában Scylla és Charybdis tengeri szörnyek voltak. Homérosz Odüsszeája szerint Scylla és Charybdis...

Az első világháború kitörésének okai

A világtörténelemben számos olyan esemény történt, amelyek megváltoztatták magának a történelemnek a lényegét. Minden történelmi korszakban volt...

Az esszé legelején rájöttünk, hogy egy folyékony fém normál megszilárdulási körülményei között atomjai valamilyen típusú kristályrácsot alkotnak. Az ionrendszerek szigorú periodicitását „hosszú hatótávolságú rendnek” nevezik. Például, ha az ionok kombinációja sokszor megismétlődik a térben, testközpontú köbös rács jön létre. Nagy hatótávolságú rend jelenlétében bármely ion koordinátáit pontosan meg tudjuk adni, ha ismerjük annak rendszámát egy tetszőlegesen kiválasztott szülőionhoz viszonyítva. Minden ionpozíció, minden atomközi távolság egyértelműen meghatározott.

Visszatérve az atomok rendszerére, ezt a helyzetet „rövid hatótávolságú rendnek” fogjuk nevezni. Egész pontosan meg lehet adni az adott atomot körülvevő atomok koordinátáit és számát, de távolabbi előrejelzéseket már nem lehet tenni. De a természetben van egy másik kategória is, amelyet amorfnak neveznek. Lehűléskor, amikor az atomok hőrezgésének energiája annyira lecsökken, hogy már nem tudnak szabadon közlekedni, ezek az anyagok megtartják a folyadék szerkezetét. Itt csak rövid hatótávolságú rendről beszélhetünk az atomok elrendezésében. Fokozatosan megnyugodni látszik a „tömeg” mozgása, az emberek egyre kevésbé lendületesen lökdösik egymást, végül enyhén egyik oldalról a másikra imbolyogva megfagynak a véletlenszerű helyeiken.

A közönséges üveg, gyanta, paraffin, aszfalt a természetes amorf anyagok példái, amelyek nem rendelkeznek szabályos kristályszerkezettel. Az ilyen anyagok melegítéskor és hűtéskor csak a viszkozitásukat változtatják meg, de az alkotó atomok egymáshoz viszonyított elrendezésében alapvető változás nem következik be.

Kristályos testekben az ilyen tulajdonságváltozások hevítéskor sokkal élesebben mennek végbe, maga az olvadás pedig - a tiszta fémekben - szigorúan meghatározott hőmérsékleten megy végbe, így a fém olvadási hőmérséklete az egyik alapvető fizikai jellemzője (állandója). Ha a külső nyomás nem változik, és a fém jól megtisztult a szennyeződésektől, akkor a melegítés során az első csepp megjelenésével a hőmérséklet tized fokos pontossággal meghatározható.

Felmerül a kérdés: meg lehet-e „fagyasztani” egy fémötvözetben a folyadékra jellemző atomszerkezetet. Hiszen ekkor jelentős változásra számíthatunk mindazokban a tulajdonságokban, amelyeket a kristályok megfelelő szerkezete határoz meg.

Elvileg egy ilyen probléma megoldásának módszere egyértelmű - meg kell próbálni élesen növelni a folyékony fém hűtési sebességét, hogy gyorsan leszálljunk abba a hőmérsékleti tartományba, ahol az atomok már nem tudják megváltoztatni szomszédaikat. Számítások és kísérletek kimutatták, hogy valóban lehetséges a kristályosodási folyamat visszaszorítása, de ehhez másodpercenként millió fokos nagyságrendű hűtési sebességre van szükség. Az egyik kifejlesztett módszer szerint kis csepp folyékony fémet permeteznek egy gyorsan forgó hideg rézkorong erősen polírozott felületére. A korong felületén lévő csepp nagyon vékony rétegre (több mikrométerre) kenődik, és a réz jó hővezető képessége nagy hőelvonási sebességet biztosít.

Jelenleg több tucat amorf állapotú ötvözet ipari gyártása már létrejött. Kiderült, hogy az átmeneti és nemesfémek metalloidokkal (nemfémekkel, szénnel, bórral, foszforral stb.) készült ötvözetei amorfizálódnak a legkönnyebben, és vannak olyan ötvözetek, amelyekben ezres nagyságrendű hűtési sebességgel el lehet gátolni a kristályosodást. akár több száz fok másodpercenként.

Az amorf ötvözetek mely tulajdonságai különösen értékesek a technológia számára? Ahogy az várható volt, az amorf fémek sok tekintetben különböznek kristályos társaiktól. Bár az amorfizáció során a rugalmassági modulusok átlagosan 30-kal csökkennek (az atomközi kötési erők csökkennek), a szilárdság és a keménység meredeken növekszik. A diszlokáció hiánya azt a tényt eredményezi, hogy a fémüvegek szilárdsága jobb, mint a legjobb ötvözött acélok. A nagy keménység meghatározza kiváló kopásállóságukat. Igaz, az amorf ötvözetek plaszticitása alacsony, amire akár számítani is lehetett, hiszen a plaszticitás „hordozói” a diszlokációk. A fémüvegek azonban nem olyan törékenyek, mint a hagyományos üvegek. Például szobahőmérsékleten hengerelhetők.

Az amorf fémötvözetek másik nagy előnye a rendkívül magas korrózióállóság. Sok nagyon agresszív környezetben (tengervíz, savak) a fémüvegek egyáltalán nem korrodálódnak. Például egy vasat, nikkelt és krómot tartalmazó amorf ötvözet korróziós sebessége sósavoldatban gyakorlatilag nulla. Összehasonlításképpen elmondhatjuk, hogy a „klasszikus” korrózióálló vas-nikkel-krómötvözet (a híres rozsdamentes acél, amelyet „rozsdamentes acélnak” neveznek) korróziós sebessége ugyanabban a környezetben meghaladja a 10 mm/év értéket. Az amorf ötvözetek ilyen magas korrózióállóságának fő oka nyilvánvalóan az, hogy kristályrács nélkül nem rendelkeznek a kristályok jellegzetes „hibáitól” - diszlokációktól, és ami a legfontosabb, a szemcsék közötti határoktól. Az atomok nagy tömörülési sűrűsége a kristályban ezen „hibák” közelében olyan meredeken csökken, hogy az „ellenséges ágensek” könnyen behatolnak a fémbe ezek mentén. Fontos, hogy az amorf ötvözet hibamentes szerkezete átkerüljön a felületén a korróziós folyamat kezdeti szakaszában kialakuló vékony oxidfilmre, és ezt követően megvédje a fémet az „agresszorral” való közvetlen érintkezéstől.

Az amorf ötvözetek egyes fizikai tulajdonságainak, különösen a mágneses és elektromos tulajdonságainak kombinációja szintén nagyon érdekesnek tűnt. Kiderült, hogy az amorf állapotú ferromágneses fémeken (vas, nikkel) alapuló ötvözetek is ferromágnesesek.

Ha visszatérünk a transzformátormagokhoz, látni fogjuk, hogy ha a hagyományos transzformátoracélt amorf ötvözetre cseréljük, óriási energiamegtakarítás érhető el. Az USA-ban a számítások szerint az örvényáram-veszteség négyszeresére csökken. Szokatlan kombináció A fémüvegek mágneses és elektromos tulajdonságai lehetővé teszik, hogy más áramátalakítókhoz, érzékelőkhöz, magokhoz és különféle típusú relékhez is kiválóan használhatók.

Az ötvözetek összetevőinek száma a követelményekkel együtt nő. A tucatnyi vagy több komponensből álló ötvözetek már nem ritkák. Összeállításuk nagy művészet, hiszen az alkotóelemeknek összhangban és összhangban kell működniük. Nem hiába nevezik a kohászok zeneszerzőknek az új ötvözetek alkotóit.

Ilyen kompozíciókat gyakran nehezebb az iparban előállítani, mint összeállítani. Az összetevők különböző olvadáspontúak, kémiai tulajdonságai, sűrűség. Ha az olvasztás során még sok folyamatot lehet szabályozni, vákuum vagy védőatmoszféra, fluxusok alkalmazásával, az olvasztást szakaszokra bontva, akkor a kristályosítás során csak a hűtési móddal lehet befolyásolni az események menetét. Itt mutatják meg a komponensek karakterüket. Vannak, akik makacsul nem hajlandók feloldódni össztömegötvözi és rétegesen kiemelkedik, mások mohón felszívnak minden szennyeződést és szennyeződést, tartós és káros vegyületeket képezve, mások túl nagy vagy túl kicsi szemcsékké kristályosodnak, megzavarva az ötvözet szerkezeti homogenitását. És minél több alkatrész, annál több ilyen probléma.

A kristályosítással járó nehézségek leküzdésére a fém részecskék, granulátumok vagy rostok formájú komponensek keverékéből készülhet, sajtolható és szilárd masszává hegeszthető. Így alakult ki a kompozit fémtechnológia, majd a porkohászat. Ez volt az első kísérlet a kohászat forradalmának elindítására, de csak részben sikerült.

A porkohászat és a kompozitok, bár fontos, de meglehetősen korlátozott területet foglalnak el a fémtermékek gyártásában. Ez mindenekelőtt kemény ötvözetek gyártása szerszámokhoz, majd tűzálló fémekből - wolframból, molibdénből és másokból -, amelyek megolvasztása műszaki nehézségekkel jár, és végül speciális alkatrészek gyártása. szerkezet - porózus, rostos, pikkelyes.

A portechnológiát elsősorban a termékek költsége korlátozza, amely jelenleg tízszer magasabb, mint a hagyományos kohászati ​​módszerekkel előállított termékeké. Ezen túlmenően, bár a szinterezés az összetevők diffúzióját és néhány kémiai reakciót okoz, a kompozitok továbbra is inkább keverék, nem pedig ötvözet tulajdonságaival rendelkeznek.

A második próbálkozásra viszonylag nemrég került sor, amikor egy új tudomány - a fémfizika - felfedezte, hogy egy fém elméleti szilárdsága másfél-két nagyságrenddel nagyobb, mint a valódi. Kiderült, hogy a fém alacsony szilárdságát a kristályrács hibái magyarázzák. A fémben lévő hibák száma arányos lehet az atomok számával, ezért a számítások a sűrűséget, vagy a hibák térfogategységre eső koncentrációját használják. Ha ez az érték közel nulla, ami egy ideális kristálynak felel meg, akkor egy ilyen kristály szilárdsága közel van az elméletihez. A hibák koncentrációjának növekedésével az erő először gyorsan csökken, majd újra növekedni kezd, de sokkal lassabban. A minimum általában megfelel a tiszta fém tényleges szilárdságának. A szennyeződések, az ötvöző adalékok és az alakváltozások növelik a hibák koncentrációját és növelik az anyag szilárdságát.

A feladat a hibamentes és kellően nagy fém egykristályok előállítása volt. Ezt azonban még nem sikerült megoldani. Igaz, néhány fémből vékony, több tíz mikronos és akár másfél centiméter hosszú, szinte hibamentes kristályokat is lehetett növeszteni. Az erejük valójában sokszorosa a szokásosnak. Az ilyen „bajuszokból” még nagy szilárdságú kompozitokat is készítettek. De a dolgok még nem mentek túl a laboratóriumokon: a „bajusz” növekedési üteme túl alacsonynak bizonyult, ezért az ár túl magas volt.

Ma a harmadik kísérlet a kohászat forradalmasítására irányul.

Negyed évszázaddal ezelőtt a fémolvadékok gyors hűtésével kapcsolatos kísérletek, amelyeket a fém szubmikroszkópos szerkezetének elérése érdekében végeztek, felfedezték, hogy bizonyos esetekben egyáltalán nincs kristályrács a fémben, és az elrendezés is. szerkezet nélküli, amorf testre jellemző. Ez nem volt váratlan: szilárd amorf testeket - üvegeket kapnak egy folyékony olvadék túlhűtésével. Igaz, nagyon alacsony hűtési sebesség is elegendő a közönséges poharak kialakításához. A fémeknél a kristályosodás meghatározásához óriási hűtési sebességre van szükség - másodpercenként több millió fokra. Ezt a sebességet akkor érték el, amikor az olvadt fém egy részét vízbe lőtték, ami amorf, üveges szerkezetű részecskéket eredményezett.

Még valami váratlannak bizonyult: egy amorf fémnek teljesen más tulajdonságai vannak, mint a kristályos fémnek. Nem, a fém fém marad, minden jellemző tulajdonságával - fénye, elektromos vezetőképessége stb. De többszörösére erősödik, nő a korrózióállóság, megváltoznak az elektromágneses jellemzők, sőt az egyik legstabilabb állandó - a rugalmassági modulus - is megváltozik. De az új anyag fő előnye, hogy tökéletesen egyesíti és együtt éli az összes szükséges összetevőt. Az ultragyors hűtéssel az ötvözet megszilárdul, mielőtt az antagonista komponenseknek lenne idejük kimutatni antagonizmusukat.

Az amorf ötvözeteket fémüvegeknek nevezzük. Rohamosan nő az érdeklődés irántuk. Most már nemcsak az új tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek beszerzése a feladat, hanem azok ipari technológiájának megalkotása is. De itt még sok a megoldatlan probléma. Az első kapott fém volt. az üveg Au-Si ötvözet volt . Ezután nemcsak ötvözeteket, hanem néhány tiszta fémet is lehetett kapni amorf állapotban - a Ge, Te és Bi-től a kifejezett Al, V, Cr, Fe, Ni és másokig. Ehhez fantasztikus hűtési sebességre volt szükség – akár 10 10 K/s-ig. A fém amorf állapota azonban instabil maradt - melegítés hatására kristályosodás indult meg. Megfelelő hűtési sebességű és hőmérsékletű, stabil amorf szerkezetű ötvözeteket kellett találni.

Ezen elméleti koncepciók alapján a kohászok ma már amorf ötvözeteket állítanak elő, kiváló gyakorlati eredményeket érve el. Már léteznek olyan fémüvegek, amelyek kritikus sebessége mindössze 100 - 200 K/s, és az üvegesedési hőmérséklet többszöröse a főkomponens olvadási hőmérsékletének. Ilyen például a kettős ötvözetű Pd80Si20, a Ni80P20, Fe80B20, Au81Si19 és még sokan mások húsz százalékos szilícium hozzáadásával. Könnyen belátható, hogy ezekben az ötvözetekben az összes metalloidtartalom körülbelül 20%. A fémüvegek mely tulajdonságai különösen értékesek a modern technológia számára?

A kutatókat mindenekelőtt a vas, nikkel és kobalt alapú ötvözetek ferromágneses tulajdonságai érdekelték. A Kohászat több százezer tonna speciális elektromos acélt és ötvözetet készít elő vékony lemezek formájában az ipar számára. Ezek 95%-a erősített vas, dinamikus és transzformátoracél. A lemezből elektromos motorok és generátorok, transzformátorok és mágneses áramkörök magjai vannak összeállítva. Az elektromos gépmagok anyagait lágy mágneses anyagoknak nevezzük. Nagy mágneses permeabilitással, nagy telítési indukcióval és jelentős elektromos ellenállással kell rendelkezniük. Ez rendkívül fontos a hiszterézis és az örvényáram veszteségek csökkentése és a hatékonyság növelése szempontjából. elektromos gépek.

A transzformátor és más elektromos acélok vas és szilícium ötvözetei. Sőt, 4%-nál több szilícium nem adható hozzá, de a fém még ekkor is törékennyé válik, nem gördül jól, és könnyen elveszíti a nagyon szükséges lágymágneses tulajdonságait. Ennek eredményeként a magok veszteségei általában elérik a 0,3-1% -ot, és a hatékonyság csökken. Igaz, vannak lágyabb mágneses anyagok is. Ezek permalloyok - vas- és nikkelalapú ötvözetek, amelyeket szalagfejekben és más precíziós műszerekben használnak. Azonban több tízszer drágábbak, mint az acél, és könnyen elveszítik tulajdonságaikat feldolgozáskor vagy túlhevítéskor. És a fémüvegek lágy mágneses tulajdonságai a legjobb márkák permalloy szintjén mutatkoztak, ráadásul ezek a tulajdonságok tartósabbak és stabilabbak.

Mivel az ipari fémüveg várható költsége még az elektromos acélnál is alacsonyabb, az új anyag felhasználása óriási előnyökkel kecsegtet. Hazánk évente mintegy 1275 milliárd kWh villamos energiát termel. A fogyasztóhoz vezető úton az elektromos áram legalább négyszer áthalad az elektromos eszközökön - generátorokon, transzformátorokon, villanymotorokon. És mindenhol vannak veszteségek. Ha csak magokban felezed őket, ez 20 milliárd kWh megtakarítást jelent. És egyes fémüveg márkák nem 2-szer, hanem 3-4-szer csökkentik a veszteségeket. Az új anyagok iránti érdeklődés tehát érthető és indokolt. Ehhez azt is hozzá kell tenni, hogy a fémüvegek az acéloknál alacsonyabb elektromos vezetőképessége miatt a lemezeket részben vagy teljesen nem kell magcsomagokban szigetelni. Ez pedig méretcsökkenést és hatékonyságnövekedést jelent. elektromos gépek.

A fémüvegek mechanikai tulajdonságai nem kevésbé vonzóak. Egy amorf fém átlagosan 5-7-szer erősebb, mint kristályos megfelelője. Például a Fe80B20 ötvözet szakítószilárdsága 370 kgf/mm 2 – tízszer erősebb, mint a vas, kétszer olyan erős, mint a legjobb ötvözött acélok.

A fémüvegek, mint általában minden üveg, hátrányai közé tartozik az alacsony rugalmasság, valamint az erősség jellemző csökkenése a terhelési sebesség növekedésével. És mégis van okunk az amorf ötvözeteket képlékeny üvegnek tekinteni: vághatók és vághatók csíkokra matricákban, szalagokká, drótokká, hajlíthatók és szőhetők, így nem nehéz elképzelni amorf fémből szőtt hálót a helyett. vasbeton lemezek megerősítése, a legerősebb szálas kompozitok, kötelek és sok más termék, ahol a fémüvegek egyedülálló szilárdsága több ezer tonna fémet takarít meg.

Hűtés?106 K/s). Gyors hőelvonás érhető el, ha a gyártott minta legalább egy mérete elég kicsi (fólia, szalag, huzal). A lehűtött üllők között egy csepp olvadék lapításával 15-25 mm széles és 40-70 mikron vastagságú fóliát kapunk, forgó dobon (tárcsán) történő hűtéssel vagy két tekercs között sugárhengerítéssel, 3-6 mm széles és 40-100 mikron vastagságú szalagot kapunk. M. az olvadék lehűtöttbe préselésével állítható elő. drót formájában.

M. összetétel: = 80% átmenet (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Pr stb.) vagy nemesfémek és kb. 20% polivalens nemfémek (B, C, N, Si, P, Ge stb.), üvegképző elemek szerepét töltik be. Ilyenek például a bináris ötvözetek (Au81Si19, Pd81Si19 és Fe80B20) és a 3-5 vagy több komponensből álló pszeudo-bináris ötvözetek. Az MS metastabil rendszerek, amelyek kb. 1/2 olvadási hőmérséklet.

Tanulmány M. s. lehetővé teszi a fémes, mágneses természet feltárását. stb St. TV. tel. Magas (közelíti a kristályok elméleti határát) nagy alakíthatósággal és nagy korrózióállósággal kombinálva teszi az M. s. ígéretes erősítő elemek anyagokhoz és termékekhez.

Néhány M. s. (például Fe80B20) ferromágnesek nagyon alacsony koercitív erővel és nagy mágneses permeabilitással, ami meghatározza lágymágneses anyagként való felhasználásukat. Az amorf mágnesek másik fontos osztálya. anyagok - ritkaföldfémek ötvözetei átmeneti fémekkel. Az elektromos energia felhasználása ígéretes. és akusztikus St. M. s. (nagy és gyengén hőmérsékletfüggő elektromos ellenállás, gyenge hang). Fizikai enciklopédikus szótár. . 1983 .

. - M.: Szovjet Enciklopédia

FÉM ÜVEG (metglasses) - fajta amorf fémek, amorf ötvözetek fémmel. típusú vezetőképesség, amelyek nem rendelkeznek nagy hatótávolságú térrenddel, az atomok elrendezésével és makroszkopikusak. együttható nyírási viszkozitás Pa. Fóliák, szalagok és vezetékek formájában készülnek speciális felhasználásával. tech. technikák (kioltás az olvadékból tipikus ~10 K/s hűtési sebességgel, termikus permetezés vagy vákuumban hűtött hordozóra stb.), amelyek az olvadt komponensek gyors megszilárdulásához vezetnek viszonylag szűk, kb. - hívott. üvegesedési hőmérséklet

Tg.

M. s. egyedülálló kombinációja magas mechanikai, mágneses, elektromos. és korróziós tulajdonságok. M. s. kivételesen kemény és van nagy szilárdságú on ; pl s at on ; pl s számára M. s. A Fe 80 B 20 eléri a 3,6-10° N/m 2 -t (370 kgf/mm 2), ami jóval meghaladja az s értékét

legjobb acélok; emiatt M. s. kompozitok megerősítésére használják. anyagok (kompozitok). Mágnesesen tulajdonságai M. s. két technológiai szempontból fontos osztályba sorolhatók. M. s. osztály "ferromágneses átmeneti fémek (Fe, Co, Ni, 75-85%) - nemfémek (B, C, Si, P - 15-25%)" mágnesesen lágy anyagok kiskorúval kényszerítő erő N s a mágneses kristályosság hiánya miatt anizotrópia (makroszkópos) mágneses anizotrópia nem nulla magnetostrikció okozta belső. vagy ext. feszültségek, amelyek az izzítás során csökkenthetők, valamint a szomszédos atomok elrendezésében indukált anizotrópia). alapvető Az ilyen rendszerek párhuzamos orientált lokalizált mágnesek halmazaként ábrázolhatók. pillanatok adások hiányában. periodicitása a tereikben, az elhelyezésükben, valamint a lokális mágneses környezet hatásai miatt. Az ionok mérete ingadozhat (lásd. Amorf mágnesek). M. s. ennek az osztálynak majdnem négyszögletes hurkja van mágneses hiszterézis nagy értékű telítési indukció B s, amely kombinálva nagy sokk. elektromos az r ellenállás és ezért az alacsony veszteségek nem teszik M. s. az elektrotechnikához képest. az acélok előnyösebbek, ha például transzformátorokban használják.

Egyes kristályok összehasonlító jellemzői és a külföldi amorf mágnesesen lágy ötvözetek (valamint az egyik hazai M. 94. o. ZhSR - A vas alapú) a táblázatban találhatók.

M. s. osztály "ritkaföldfém elem - átmenet" d- fém", amelyet általában katódporlasztással filmek formájában készítenek, bizonyos esetekben (Gd - Co, Gd - Fe) olyan kollineáris ferromágneses szerkezetet mutatnak fel, amelynek tulajdonságai ígéretesek a memóriával rendelkező eszközök létrehozásához hengeres mágneses tartományok(CMD), például alacsony telítésű mágnesezettség M s és nagy anizotrópia a filmsíkra merőlegesen. A legtöbb esetben a nem nulla pályamomentumú ritkaföldfém-ionokban rejlő, erős lokális egyion, könnyen mágnesezhető tengelyek véletlenszerű eloszlásával, általában M. s-hez vezet. ez az osztály a chao-tich. nem kollineáris szerkezettípus pörgetni az üveget.

Néhány lágymágneses kristályos és amorf ötvözet összehasonlító jellemzői (300 K-en).

* T c a paramágneses állapotba való átmenet hőmérséklete ( Curie-pont).

** Metglass - regisztrált védjegy Allied Chemical Corporation.

Elektromosból tulajdonságai M. s. a legjelentősebb a nagy mennyiségű maradék elektromosság. ellenállás (általában 2-4-szer nagyobb, mint a kristályos analógoké) és alacsony hőmérsékleti együttható. ellenállás (a szerkezeti relaxációs és kristályosodási folyamatok hőmérsékleti tartományán kívül).

Sor M. s. osztályú "átmeneti fém - nem fém" Cr és P hozzáadásával kivételes korrózióállóságot mutat agresszív környezetben, többel is meghaladva. rozsdamentes acélok nagyságrendi ellenállása. Az M. s atomszerkezetének zavara. ez az oka annak is, hogy tulajdonságaik nagymértékben ellenállnak a sugárzás hatásainak.

Az M. s. amorf szerkezete, mivel metastabil, nagyon hosszú élettartamú. Például a működési időintervallum becsléseit, amelyet a kristályosodási folyamat kezdete határoz meg, az egyik legkevésbé stabil M. s.c. 550 év 175 0 C-on és 25 év 200 0 C-on.

A fizikai eredetisége tulajdonságai M. s. szerkezetük amorf jellegének (kémiai homogenitása, szemcsehatárok hiánya és lineáris hibák, mint pl. diszlokációk). Az M. s. röntgen-, elektron- és neutrondiffrakciós mintázatairól. több is van diffúz fényudvarok, amelyeket az atomok radiális eloszlása ​​(RAD) függvényében írunk le, ahol p(r) az átlagos atomi érték távolságon G origóként kiválasztott véletlenszerű atomból (ábra). Az FRRA nem ad teljes körű információt az atomok elrendezéséről a háromdimenziós térben, azonban más módszerekkel kombinálva (röntgenabszorpciós spektrumok finomszerkezetének vizsgálata, pozitron annihiláció stb.) lehetővé teszi azok kiválasztását. Az SM szerkezeti modelljei.

Az atomok normalizált radiális eloszlásfüggvénye egy anyag átlagos atomsűrűsége) amorf vas esetében.

amelyek a legjobban megfelelnek a kísérleteknek. adat. Az FRRA hasonlósága az amorf és folyékony halmazállapotokra, különösen nagy méretben és vö. távolságok, lehetővé tették először a monatomikus M. s. a szilárd gömbök véletlenszerű szoros egymásra rakódásának modellje, ahogyan azt J. D. Bernal javasolta egyatomos folyadékokra és M. s. típusú "fém - nemfém" - ennek a modellnek a módosítása, amely szerint a kis nemfémes atomok nagy üregeket (Bernal-féle "lyukakat") töltenek ki fématomok véletlenszerű sűrű csomagolásában, és nincsenek egymással szomszédosak. Azonban diffrakciós adatok. kísérletek (például az FRRA második csúcsának felhasadása, amely hiányzik a folyékony fémekben) s létezését jelzik. rövid hatótávolságú atomi rend. Termodinamikai számítások atomi mikroklaszterek stabilitása és szerkezeti tényezője M. s. jelezze számukra a rövid távú rendelési modell preferenciáját, amelyben a fő A szerkezet eleme az ikozaéder - szabályos húszoldalú szerkezet, amelyet 12 enyhén torzított tetraéder összecsomagolásával kapunk, és 12 csúcsa van, 5 konvergáló éllel, amelyeken keresztül 6 ötödrendű szimmetriatengely húzható.

Bár ikozaéderes. nem lehet a kristályszerkezet eleme, mivel lehetetlen periodikusan sűrűn kitölteni a háromdimenziót. az ikozaéder fordításai a szerkezet inkonzisztenciájának látszata nélkül, ami erős érv az ikozaéder mellett. rövid távú rendelés a M. s. Az Al 86 MnI 4 ötvözetben a közelmúltban felfedezték a szilárd anyagok egy alapvetően új típusú atomi szerkezetét - kvázikristályosat. ikozaéderes szerkezetek. hosszú távú megrendelés (lásd Kvázikristály). Az M. s.-hoz hasonlóan a kvázikristályokat olvadékból történő gyors kioltással nyerik. hamutartalmú vegyületek hamuja rendszerekben

Xf_Fe), de az M. s.-vel ellentétben koherens Bragg-reflexiókat adnak a röntgendiffrakciós mintázatokon, ami megfelel az ötödik vagy akár tizedrendű szimmetriának. Nek-ryeM. Vel. (például Pd 60 U 20 Si 20) izzítás után kvázikristályossá válnak. állapot, ezáltal erősítve a szoros genetikai M. s szerkezeti állapotának összefüggése. és kvázikristályos. állapot.

Megvilágított-1) Petrakovsky G. A., Amorf mágnesek, „UFN”, „1981, v. 134, 305. o. 2) Ljuborszkij F. V., Az amorf ötvözetek felhasználásának kilátásai a mágneses eszközökben, a Magnetism of Amorphous systems, ford. angolból, M., Sl. 3) Handrich K., Kobe S., Amorphous ferro- and ferrimagnets, for German, M., 1982, 4) Kraposhin V. S., Physical properties of fémek és ötvözetek amorf állapotban, a Results of Science and Technology című könyvben · hőkezelés t. 16, M., 1982; 5) Fémüveg, sáv. angolból, M., 1984; 6) Amorf fémötvözetek, szerk.: F. Luborsky, L.-, 1983; 7) Amorf ötvözetek, M., 1984; 8) Preobrazhensky A. A., Bishard E. G., Magnetic materials and, 3. kiadás, M 1986; 9) Ishikawa T., Elektrondiffrakciós vizsgálat a lokális atomi elrendezésről amorf vas- és nikkelfilmekben, "Phys. Stat. Sol. (a)", 1973, v. 19, N, 2. o. 707; 10) Polk D. E Az üvegszerű fémötvözetek szerkezete, "Acta Metall.", 1972, v. M, No. 4 r 485; 11) Sаshdev S., Nelson D. R., Order m metalic glasses and icosahedral crystals, "Phys. Rev. B", 1985, v. 32, No. 7 r 4592" 12) Sheshtman D. et al., Fémes fázis nagy hatótávolságú orientációs renddel és transzlációs szimmetria nélkül, "Phys. Fordulat. Lett.", 1984, 53. v., M 20, 1951. o.; 13) Levine D., Steinhardt P. J., Quasicrystals. 1-2, "Phys. Fordulat. B", 1986. v. 34, MJ 2, 596. o.; 14) Nelson D.R., Quasicrystals fordította angolból, "In the world of science", 1986, 10. szám, 19. o.; 15) Po-o h S J., Drehman A. J., Lawless K. R., Glassy to icosahedral phase transformation in Pd - U - Si alloys, "Phys. Rev Lett", 1985, 55. v., Mi 21, 2324. o. M. V. Medvegyev.

Fizikai enciklopédia. 5 kötetben. - M.: Szovjet Enciklopédia. A. M. Prokhorov főszerkesztő. 1988 .

A világgazdasági válság nem állítja meg az űrkutatás területén folyó aktív innovatív fejlesztéseket. A "furcsa tulajdonságokkal" rendelkező fémüveg, amelyet először 1960-ban talált fel Paul Duwetz, úgy tűnik, végre megtalálta az utat a világba. Frissített összetételét a tervek szerint űrkutató robotok létrehozásában használják majd fel. A WINDOWS MEDIA portál új anyagokról és a NASA űrrobotizálással kapcsolatos projektjéről beszél.

Amikor Paul Duwetz 1960-ban öntött egy olvadt, forró fém alapú kompozíciót, és megfigyelte annak tulajdonságait, ahogy az élesen lehűlt, nem gondolta volna, hogy ez a szokatlan találmány nemcsak a futurisztikus filmművészetet inspirálja, hanem új űrprogramok valódi alapjává is válik. A Duvets által eredetileg készített kompozíció rendkívül törékeny és törékeny volt. Azért nevezték ultragyorsfagyasztásnak, mert hirtelen hőmérséklet-változások és a kompozíció egyidejű, gyorsan forgó rézhengerre öntése következtében keletkezett. A lehűlés 10 000 000 K/s sebességgel ment végbe.

Az amorfitás mint fő tulajdonság azonnal azonosította az új anyagot. Az "ömlesztett fémüveg" elnevezés a 70-es években keletkezett, új makroszkopikus, 1 mm térfogatú, háromdimenziós szerkezetű palládiumötvözetekre utalva. Ezt a nevet azért kapta, mert az ötvözet csak alapvetően fémes volt, és kulcsfontosságú tulajdonsága a folyékonyság vagy az üvegesedésre való hajlam volt, ahogy a kísérletezők nevezték. A fémüveg lényegében egy kétfázisú üveg-fém szerkezet, ahol fémen vagy vegyületeken alapuló kompozit különféle fémek lehűléskor folyamatosan üveges állapotba megy át, és ezt követően, kellően nagy hevítési sebesség mellett megszilárdult fémmé fordított átalakuláson megy keresztül.

fotó: különböző lehetőségek fémüveg felületekhez - összetétel keményedés után

Később az ötvözetnek ez a metamorfózis-képessége arra késztette a művészeket, forgatókönyvírókat és a terminátorról szóló kultikus film rendezőjét, hogy áramló fémüvegből öngeneráló gyilkos robotok képét alkossák meg. Viszont gyakorlati alkalmazása A kompozíció eddig rendkívül szűkre szabott, főként a mikrobélyegzés területére terjedt ki. Egészen a közelmúltig az a spekuláció, hogy az ömlesztett fémüveget fel lehetne használni az űriparban, pusztán spekuláció volt.

Fémüveg: gyakorlati alkalmazások - Tér

Ma a NASA az első olyan szervezet, ahol az ömlesztett fémüveg vagy BMG része lesz egy nagyszabású űrprogramnak, amelynek célja az univerzum robotizálása. A fémüveggel végzett munka fő nehézsége a készítményben rejlik: a készítmény törékeny marad, ha nem talál filigrán arányt az ötvözetben részt vevő fémek között. A kristályosítás emellett segít megelőzni a repedések kialakulását speciális anyagok segítségével, amelyek kristályrácsok kialakításával rögzítik az ötvözet belsejében lévő csúszószalagokat, és megakadályozzák az ötvözet „eltörését”. A fémüveggel végzett kísérletek eddig lehetővé tették a mikroelektromechanikai rendszerekben (MEMS), implantátumok és sebészeti műszerek gyártásában való alkalmazását.

A tömörítést nem lehet nyújtani: csodálatos tulajdonságokBMG

A törékenység mellett - ez a probléma, amelyet az űrrobotok megalkotóinak kell megoldaniuk és megoldaniuk - a fémüveg szinte természetfeletti rugalmassággal, magas korróziógátló tulajdonságokkal, sőt az alkalmazott terhelés eltávolítása után öngyógyító tulajdonságokkal is rendelkezik - szinte a filmekben. A BMG érdekes „gyengesége” a különböző típusú nyújtásokkal szembeni instabilitása. A vastagság mutatóra történő megváltoztatásakor azonban< 10 нм образцы становятся гораздо более устойчивыми к деформациям, чем при толщине < 1 мм, что также называется «странным свойством» металлического стекла. Пока ученые работают с трехмерными микромоделями из металлического стекла и бдумывают пути снижения себестоимости использования состава для его широкого применения в производстве и промышленности, американское космическое агентство заявило о создании роботов-исследователей на основе BMG.

Terminátor a valós térben


fotó: annak ellenére, hogy fantasztikus, a film a BMG fő tulajdonságait tükrözi - könnyen olvad, gyorsan és szilárdan megkeményedik

A játékos film prototípusától eltérően a NASA tervei kizárólag a békés űrkutatási programokat célozzák. A BMG-minták tömörítés alatti stabilitása és „jó viselkedése” lehetővé teszi, hogy az ötvözetet olyan robotok létrehozására használják, amelyek nagyon hideg tárgyakkal dolgoznak. Ez fontos a Curiosity űrjárók működéséhez, amelyek fűtés nélkül nem tudnak kenőanyaggal működni, és a fűtési folyamat mára túlságosan megdrágult.

A fémüveg lehetővé teszi egyfajta védőburkolat kialakítását, amely megvédi az autókat a hidegtől, és jelentősen csökkenti a fűtési energiaköltségeket. A fémüveg rugalmassága lehetővé teszi, hogy hevítés közben bármilyen formában és felületen körbefolyjon, ezért védő funkciói szinte bármilyen formájú termékhez használhatók. Anyagok felhasználása az összetétel kristályosítására és az atomok véletlenszerű elosztására az ötvözetben növeli az ötvözet védő tulajdonságait, és érzéketlenné teszi a terhelésekre. Az egyik hátrány továbbra is az ötvözet nagy tömege és a belőle készült kész szerkezet.

Fémüveg Oroszországban és együttműködés a NASA-val

Oroszországban az innovatív csúcstechnológiás BMG anyagot a NUST MISIS Egyetemen kezdik fejleszteni az Advanced Energy Efficient Materials laboratórium alapján. Akihisa Inoue, a Tohoku Egyetem (Japán) professzorának vezetésével, aki az anyagtudomány és a fémüveg területén elismert világszakértő, a továbbfejlesztett fémüveg fejlesztését fejlesztik ki, amely a tudósok szerint erősebb az acélnál. Nagyon valószínű, hogy a jövőben orosz és amerikai tudósok közös munkát fognak létrehozni űrprogram, ahol a BMG is részt vesz.

Ma, a gazdasági szankciók és az orosz-amerikai politikai környezetben tapasztalható nehézségek ellenére, az amerikai-orosz együttműködés az űrkutatásban folytatódik. Az egyik érdekes kísérlet az Orvosi és Biológiai Intézet közreműködésével egy földi program lesz, melynek célja az ember tanulmányozása hosszú távú elszigeteltségben, hogy felkészítsék az űrhajósokat idegen állomásokon, például a Marson vagy a Holdon való tartózkodásra. Az Orosz Tudományos Akadémia problémái.

William Palosky, a NASA emberi kutatási programjának igazgatója december 6-án egy orosz hírügynökségnek adott interjújában részletesen beszélt a programról.

A marsi és fémes üveg program

A program célja egy kéthetes izolációs kísérlet felépítése orosz és amerikai szakemberek részvételével, amely segít tanulmányozni és meghatározni az emberi test képességeit az űrben való lét szimulációja körülményei között az orosz Mars-500 modul alapján. . A projekt 2017-2018 között valósul meg. Az IBMP (Institute of Medical and Biological Problems) szakemberei részt vesznek a NASA izolációs rendszereiben végzett kísérletekben. A tervek szerint egy japán űrhajós is részt vesz majd a projektben.

A „The Martian” című filmmel ellentétben a kísérletet négy-hat fős csoportokban és a Földön hajtják végre. William Palosky kijelentette, hogy mindkét fél, orosz és amerikai egyaránt érdekelt az űrkutatási együttműködés megerősítésében és bővítésében. Az új amerikai elnök előzetes nyilatkozatai az országaink közötti együttműködés fejlesztéséről az űrszektorban szintén érdeklődést mutatnak és bizakodásra adnak okot.

Elképzelhető, hogy a jövőben új, volumetrikus fémüvegből készült robotok segítik majd a nemzetközi legénységek munkáját a Földön kívüli pályán és állomásokon.


fotó: a BMG összetételében az amorf és kristályos szerkezetek alapozzák meg „cserélhető” tulajdonságait - szilárdság és folyékonyság A fémüveg tulajdonságait és a kétfázisú üvegkristály szerkezetét hosszú idő ellenére – a felfedezéstől számítva több mint 50 éve – még nem vizsgálták, és hatalmas területet jelentenek a forradalmi technológiai kísérleteknek és a cél érdekében történő felfedezéseknek. Alkalmazása az emberi tevékenység különböző területein – az elektronikától és az orvostudománytól az űrrobotokig. Korunkban a fémüveg iránti érdeklődés új hulláma összhangban van a polimerek kompozithoz való hozzáadásával és maximális kereskedelmi forgalomba hozatalával ötvözet alkalmazásának kutatásával.

Az amorf fémeket fázishomogenitás jellemzi, atomi szerkezetük hasonló a túlhűtött olvadékok atomszerkezetéhez.

Történet

Az 1990-es években olyan ötvözeteket fedeztek fel, amelyek körülbelül 1 °C/s hűtési sebességgel amorfokká váltak. Ez lehetővé tette több milliméteres nagyságrendű minták előállítását.

Osztályozás

Az amorf ötvözetek két fő típusra oszthatók: fém-metalloid és fém-fém.

Folyékony halmazállapotú kioltással amorfizálva a következő elemeket tartalmazó ötvözetek nyerhetők:

• Fém-metaloid típushoz: B, C, Si, Al, P, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Sn, Te, Hf, Ta, W, Ir, Pt, Au, Tl, La.
• Fém-fém típushoz: Be, Mg, Al, Ca, Ti, V, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Y, Zr, Nb, Rh, Pd, Ag, Sb, Hf, Ta, Re, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, Dy, Ho, Er, Lu, Th, U.

Tulajdonságok

Egyes tulajdonságokban számos amorf fém jelentősen eltér az azonos összetételű kristályos fémektől. Közülük néhányat nagy szilárdság és szívósság, korrózióállóság és nagy mágneses permeabilitás jellemzi.

Mechanikai tulajdonságok

Számos fémüveget nagyon nagy szilárdság és keménység jellemez. A vas alcsoportba tartozó elemeken (Fe, Co, Ni) alapuló amorf ötvözetekben a HV keménység meghaladhatja az 1000 GN/m2-t, a szilárdság - 4 GN/m2. Ugyanakkor a fémüvegek nagyon nagy törésállósággal rendelkeznek: például a Fe 80 P 13 C 7 törési energiája 110 kJ/m 2, míg az X-200 acél esetében ennek a paraméternek az értéke 17 kJ/m 2 .

Elektromos tulajdonságok

Az amorf fémek ellenállása általában 100-300 μOhm cm, ami lényegesen magasabb, mint a kristályos fémek ellenállása. Ezen túlmenően a különböző fémüvegek ellenállását bizonyos hőmérsékleti tartományokban gyenge hőmérséklet-függés jellemzi, és néha még csökken is a hőmérséklet emelkedésével. Az amorf fémek ellenállási jellemzőinek elemzésekor 3 csoportot különböztetünk meg:

• egyszerű fém - egyszerű fém
• átmeneti fém - metalloid
• átmeneti fém - átmeneti fém.

Az egyszerű fém - egyszerű fém csoport fémüvegeit alacsony ellenállás jellemzi (kevesebb, mint 100 μOhm cm). A hőmérséklet növekedésével ebbe a csoportba tartozó különböző anyagok ellenállása növekedhet vagy csökkenhet.

Az átmenetifém - metalloid csoport anyagainak ellenállása a 100-200 μOhm cm tartományba esik. Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója kezdetben pozitív, és amikor az ellenállás eléri a ~150 μΩ cm-t, akkor negatív lesz. Minimális ellenállási érték 10-20 K hőmérsékleten.

Az átmenetifém - átmenetifém csoport anyagainak ellenállása meghaladja a 200 μOhm cm-t. Ugyanakkor a hőmérséklet növekedésével az ellenállás csökken.

Egyes amorf ötvözetek szupravezető képességgel rendelkeznek, miközben megőrzik a jó alakíthatóságot.

Nyugta

A fémüvegek előállításának számos módja van.

1. Gáznemű fémlerakódás
   • Vákuumos permetezés
   • Permetezés
   • Kémiai reakciók a gázfázisban
2. Folyékony fém megszilárdítása
   • Kikeményedés folyékony halmazállapotból
3. A szilárd fém kristályszerkezetének megsértése
   • Részecske besugárzás
   • Lökéshullám hatás
   • Ion beültetés
4. Elektrolitikus leválasztás oldatokból

Kikeményedés folyékony halmazállapotból

A folyékony halmazállapotú temperálás a fémüvegek előállításának fő módja. Ez a módszer az olvadék ultragyors hűtéséből áll, aminek eredményeként az szilárd halmazállapotúvá válik, elkerülve a kristályosodást - az anyag szerkezete szinte ugyanaz marad, mint a folyékony állapotban. Számos módszert tartalmaz, amelyek lehetővé teszik amorf fémek előállítását por, vékony huzal, vékony szalag és lemez formájában. Alacsony kritikus hűtési sebességű ötvözetek is kifejlesztésre kerültek, amelyek lehetővé tették ömlesztett fémüvegek készítését.

Több száz milligramm tömegű lemezek előállításához egy csepp olvadékot nagy sebességgel lőnek egy lehűtött rézlemezre, a hűtési sebesség eléri a 10 9 °C/s-ot. A tizedtől tíz milliméterig terjedő szélességű vékony szalagok előállításához az olvadékot egy gyorsan forgó hűtőfelületre extrudálják. A néhány és több száz mikron közötti vastagságú huzalok előállításához különböző módszereket alkalmaznak. Az elsőben az olvadékot egy csőben hűtjük vizes oldat, a hűtési sebesség 10 4 -10 5 °C/s. A második módszernél az olvadékáram belép a hűtőfolyadékba, amely a forgó dob belsejében található, ahol a centrifugális erő hatására visszatartja.

Alkalmazás

A jó mechanikai tulajdonságok ellenére a fémüvegeket magas költségük és technológiai nehézségeik miatt nem használják kritikus szerkezeti elemként. Ígéretes irány a korrózióálló amorf ötvözetek használata a különböző iparágakban. A védelmi iparban a védőpáncélos kerítések gyártása során amorf alumínium alapú ötvözetrétegeket használnak fel az áttörő lövedék energiájának elnyelésére az ilyen rétegek nagy törésállósága miatt.

Mágneses tulajdonságaik miatt az amorf fémeket mágneses képernyők, hang- és képrögzítő olvasófejek, számítástechnikai rögzítő és tároló eszközök, transzformátorok és egyéb eszközök gyártásában használják fel.

Egyes amorf fémek ellenállásának alacsony hőmérséklet-függése lehetővé teszi, hogy referenciaellenállásként használják őket.

Lásd még

Írjon véleményt az "Amorf fémek" cikkről

Megjegyzések

Irodalom

• Yoshizawa Y., Oguma S., Yamauchi K. Új Fe-alapú mágneses ötvözetek, amelyek ultrafinom szemcsés szerkezetből állnak // J. Appl. Phys. 1988. M. 64., 10. sz.
• Herzer G. Nanokristályos lágy mágneses ötvözetek // Mágneses anyagok kézikönyve. V. 10. Szerk.: K. H. J. Bushow. Amszterdam: Elsevier Science. 1997
• K. Suzuki, H. Fujimori, K. Hashimoto. Amorf fémek. - M.: Kohászat, 1987. - 328 p. - 3300 példány.
• Jurij Sztarodubcev. Amorf és nanokristályos ötvözetek mágneses tulajdonságai. Jekatyerinburg: Ural Egyetemi Kiadó, 2002.
• Jurij Sztarodubcev. , M. Technosphere, 2011.

Az amorf fémeket jellemző részlet

A sikolyok és a tüzek az ellenséges hadseregben azért keletkeztek, mert miközben Napóleon parancsát olvasták a csapatok között, maga a császár lovagolt lóháton bivakjait. A katonák, látva a császárt, szalmacsomókat gyújtottak, és azt kiabálva: vive l "Empereur!" futottak utána. Napóleon parancsa a következő volt:
„Katonák! Az orosz hadsereg kiszáll ellened, hogy megbosszulja az osztrák, ulmi hadsereget. Ezek ugyanazok a zászlóaljak, amelyeket Ön legyőzött Gollabrunnnál, és amelyeket azóta folyamatosan üldöztetek erre a helyre. Az általunk elfoglalt pozíciók erősek, és miközben a jobb oldalamra mozognak, felfedik a szárnyamat! Katonák! Én magam fogom vezetni a zászlóaljaitokat. Távol maradok a tűztől, ha szokásos bátorságoddal rendetlenséget és zűrzavart viszel az ellenség soraiba; de ha a győzelem csak egy percig is kétséges, akkor császárodat az ellenség első csapásainak kitéve láthatod, mert a győzelemhez nem fér kétség, különösen azon a napon, amelyen a francia gyalogság becsülete, nemzete becsületéhez szükséges.
A sebesültek eltávolításának ürügyén ne háborítsd fel a sorokat! Legyen mindenki teljesen átitatva a gondolattal, hogy le kell győzni Anglia zsoldosait, akiket a nemzetünk elleni gyűlölet ihletett. Ez a győzelem véget vet a hadjáratunknak, és visszatérhetünk a téli szállásra, ahol a Franciaországban alakuló új francia csapatok találnak bennünket; és akkor a béke, amelyet megkötök, méltó lesz népemhez, hozzád és hozzám.
Napóleon."

Reggel 5 órakor még teljesen sötét volt. A központ csapatai, a tartalékok és Bagration jobbszárnya még mindig mozdulatlanul álltak; de a balszárnyon a gyalogság, lovasság és tüzérség oszlopai, amelyeknek elsőként kellett volna leereszkedniük a magasból, hogy megtámadják a francia jobbszárnyat, és a beosztás szerint visszadobják a Cseh-hegységbe. kavarni kezdtek, és felemelkedtek éjszakai pozíciójukból. A tüzek füstje, amibe beledobtak mindent, ami felesleges, megette a szemem. Hideg volt és sötét. A tisztek sietve ittak teát és reggeliztek, a katonák kekszet rágcsáltak, lábukkal melegedve lövést vertek, a tüzek ellen sereglettek, a tűzifába dobálták a fülkék, székek, asztalok, kerekek, kádak maradványait, mindent, ami fölösleges. nem lehetett magukkal vinni. Az osztrák hadoszlopvezetők az orosz csapatok között suhantak, és a támadás előhírnökeiként szolgáltak. Amint megjelent egy osztrák tiszt az ezredparancsnoki tábor közelében, az ezred megmozdult: a katonák elfutottak a tüzek elől, csöveket rejtettek a csizmáikba, táskákat a szekereikbe, leszerelték fegyvereiket és felsorakoztak. A tisztek begombolták magukat, felvették kardjukat és hátizsákjukat, és kiabálva járták körbe a sorokat; A vagonvonatok és a rendõrök felszerelték, pakolták és megkötözték a szekereket. Adjutánsok, zászlóalj- és ezredparancsnokok lóháton ültek, keresztet vetettek, kiadták az utolsó parancsokat, utasításokat, utasításokat a megmaradt kötelékeknek, és megszólalt az ezer láb monoton csavargása. Az oszlopok mozogtak, nem tudták, hová, és nem látták a körülöttük lévő emberektől, a füsttől és a növekvő ködtől sem azt a területet, ahonnan távoztak, sem azt, ahová belépnek.
A mozgásban lévő katonát éppúgy körülveszi, korlátozza és vonzza az ezred, mint egy tengerészt a hajó, amelyen tartózkodik. Bármilyen messzire megy is, bármilyen furcsa, ismeretlen és veszélyes szélességi körökbe lép be, körülötte - mint egy tengerésznél, mindig és mindenütt ugyanazok a fedélzetek, árbocok, a hajójának kötelei - mindig és mindenhol ugyanazok az elvtársak, ugyanazok a sorok, ugyanaz az őrmester, Ivan Mitrich, ugyanaz a társasági kutya Zhuchka, ugyanazok a felettesek. Egy katona ritkán akarja tudni azokat a szélességi fokokat, amelyeken az egész hajója található; de a csata napján, Isten tudja, hogyan és honnan, a hadsereg erkölcsi világában mindenki számára egy szigorú hang hallatszik, amely valami határozott és ünnepélyes dolog közeledtének hangzik, és szokatlan kíváncsiságot ébreszt benne. A csata napjaiban a katonák izgatottan próbálnak kilépni ezredük érdekei közül, hallgatnak, alaposan szemügyre vesznek, és lelkesen kérdezik, mi történik körülöttük.
A köd olyan erős lett, hogy hiába hajnalodott, nem lehetett látni tíz lépést maga előtt. A bokrok hatalmas fáknak, a sík helyek szikláknak és lejtőknek tűntek. Mindenhol, minden oldalról tíz lépésnyire egy láthatatlan ellenséggel lehetett találkozni. De az oszlopok sokáig ugyanabban a ködben jártak, le-fel a hegyekre, kertek és kerítések mellett haladtak át, új, felfoghatatlan terepen, soha nem találkoztak az ellenséggel. Ellenkezőleg, most elöl, most hátul, minden oldalról megtudták a katonák, hogy orosz oszlopaink ugyanabba az irányba haladnak. Minden katona jól érezte magát a lelkében, mert tudta, hogy ugyanoda, ahová ő megy, vagyis ismeretlenül hova, még sok-sok a miénk jár.
– Nézze, a kurszki katonák elhaladtak – mondták a sorokban.
- Szenvedély, testvérem, hogy csapataink összegyűltek! Este megnéztem, hogyan vannak elhelyezve a lámpák, nem látszott a vége. Moszkva - egy szó!
Bár az oszlopparancsnokok egyike sem közeledett a sorokhoz és nem beszélt a katonákkal (az oszlopparancsnokok, mint a katonai tanácson láttuk, nem voltak jó hangulatban és elégedetlenek voltak a vállalkozással, ezért csak parancsokat hajtottak végre, és nem törődtek a a katonák mulattatása), annak ellenére A katonák azonban, mint mindig, vidáman lépkedtek, akcióba lendültek, különösen támadólag. De miután körülbelül egy órát gyalogolt sűrű ködben, a hadsereg nagy részének meg kellett állnia, és a folyamatos rendetlenség és zavarodottság kellemetlen tudata söpört végig a sorokon. Nagyon nehéz meghatározni, hogyan közvetítik ezt a tudatot; de az biztos, hogy szokatlanul hűségesen terjed, és gyorsan, észrevehetetlenül és ellenőrizhetetlenül terjed, mint a víz a szakadékban. Ha az orosz hadsereg egyedül lett volna, szövetségesek nélkül, akkor talán sok idő telt volna el, mire ez a rendetlenség tudata általános bizalommá vált volna; de most különös örömmel és természetességgel a nyugtalanság okát az ostoba németeknek tulajdonítva mindenki meg volt győződve arról, hogy a kolbászkészítők káros zűrzavart okoztak.
- Mivé lettek? Al blokkolva? Vagy már belebotlottak egy franciába?
- Nem, nem hallottam. Különben lőni kezdett volna.
– Siettek, hogy megszólaljanak, de amikor elindultak, hiába álltak a pálya közepén – az átkozott németek mindent összezavarnak. Milyen ostoba ördögök!
– Akkor hagytam volna őket előre. Különben valószínűleg mögöttünk húzódnak. Szóval most állj ott evés nélkül.
- Szóval, hamarosan ott lesz? Azt mondják, a lovasság elzárta az utat” – mondta a tiszt.
„Ó, az átkozott németek, nem ismerik a földjüket” – mondta egy másik.
- Melyik osztályba tartozol? - kiáltotta az adjutáns, miközben felhajtott.
- Tizennyolcadik.
- Akkor miért vagy itt? Már régen előrébb kellett volna lenned, most estig nem érsz rá.
- Hülyék ezek a parancsok; „Nem tudják, mit csinálnak” – mondta a rendőr, és elhajtott.
Aztán elhajtott egy tábornok, és dühösen kiabált valamit, nem oroszul.
– Tafa lafa, nem érted, mit motyog – mondta a katona, utánozva a távozott tábornokot. - Lelőném őket, gazemberek!
– Azt mondták nekünk, hogy kilenckor legyünk ott, de még a felénél sem voltunk. Ezek a parancsok! - ismétlődik különböző oldalról.
És az az energia érzése, amellyel a csapatok akcióba lendültek, bosszúsággá és haraggá változott az ostoba parancsok és a németek iránt.