Metallklaasid või amorfsed sulamid saadakse sulatise jahutamisel kristallimiskiirust ületava kiirusega. Sel juhul muutub kristallifaasi tuumastumine ja kasv võimatuks ning metallil on pärast tahkumist amorfne struktuur. Suured kiirused jahutamist saab saavutada mitmesuguste meetoditega, kuid kõige sagedamini kasutatav sulatussammutus kiiresti pöörleva ketta pinnal (joonis 177). See meetod võimaldab teil saada linti, traati, graanuleid, pulbreid.

Põhimõtteliselt on amorfse struktuuri saamine võimalik kõigi metallide jaoks. Kõige kergemini amorfne olek saavutatakse sulamites Al, Pb, Sn, Cu jne. Ni, Co, Fe, Mn, Cr alusel metallklaaside saamiseks lisatakse neile mittemetallid või poolmetallelemendid C, P, Si, B, As, S ja teised (amorfsed elemendid). Amorfsed sulamid vastavad sageli valemile M 80 X 20, kus M on üks või mitu siirdeelementi ja X on üks või mitu mittemetalli või muud amorfset elementi (Fe 80 P 13 C, Ni 82 P 18, Ni 80 S 20).

Joonis: 177. Skeem amorfsete sulamite saamiseks sulamisest kiiret jahutamist kasutades: a - kettale valamine; b - valamine kahe ketta vahel; 1 - induktor; 2 - sulama; 3 - tiigel; 4 - ketas; 5 - amorfse materjali lint

Metallide amorfne olek on metastabiilne. Kuumutamisel, kui aatomite liikuvus suureneb, kulgeb kristalliseerumisprotsess, mis järk-järgult viib metalli (sulami) läbi metastabiilse rea stabiilsesse kristallolekusse. Amorfsete sulamite mehaanilised, magnetilised, elektrilised ja muud struktuuritundlikud omadused erinevad oluliselt kristalsete sulamite omadustest. Amorfsete sulamite iseloomulik tunnus on kõrge elastsuspiir ja saagisepinge koos peaaegu täieliku kõvenemise puudumisega.

Kõrged mehaanilised omadused

Amorfsetel koobaltil põhinevatel sulamitel on kõrged mehaanilised omadused.

Amorfsed sulamid on pinge korral sageli rabedad, kuid painutamisel ja kokkusurumisel suhteliselt elastsed. Saab külmvaltsida. Raual ja koobaltil põhinevate sulamite voolavuspiiri ja kõvaduse vahel on kindlaks tehtud lineaarne seos. Amorfsete sulamite tugevus on lähedane teoreetilisele. Selle põhjuseks on ühelt poolt kõrge
m väärtus ja teiselt poolt - elastsusmooduli E madalamad väärtused (30-50%) võrreldes kristalsete sulamitega.

Amorfsed sulamid, mis põhinevad raual ja sisaldavad vähemalt 3-5% Cr, on kõrge korrosioonikindlusega. Amorfsetel niklil põhinevatel sulamitel on ka hea korrosioonikindlus. Pehmete magnetmaterjalidena kasutatakse amorfseid sulameid Fe, Co, Ni, millele on lisatud 15-25% amorfseid elemente B, C, Si, P.

Amorfsete sulamite rühmad

Pehmed magnetilised amorfsed sulamid on jagatud kolme põhirühma:

1. amorfsed rauapõhised sulamid, millel on suured magnetilise induktsiooni ja väikese sundjõu väärtused (32-35 mA / cm);
2. raua-nikli sulamid, mille magnetilise induktsiooni keskmised väärtused (0,75–0,8 T) ja sundjõu väärtus on madalam kui rauasulamite omaga (6–7 mA / cm);
3. amorfsed koobaltil põhinevad sulamid, millel on küllaltki madal küllastuse induktsioon (0,55 T), kuid millel on kõrged mehaanilised omadused (900–1000 HV), madal sundjõud ja kõrge magnetiline läbitavus. Väga kõrge elektritakistuse tõttu iseloomustavad amorfseid sulameid väikesed pöörisvoolukaod - see on nende peamine eelis.

Magnetiliselt pehmeid amorfseid sulameid kasutatakse elektri- ja elektroonikatööstuses (trafode magnetilised südamikud, südamikud, võimendid, drosselfiltrid jne). Suure koobaltisisaldusega sulameid kasutatakse magnetkilpide ja magnetpeade valmistamiseks, kus on oluline kõrge kulumiskindlusega materjal.

Metallklaaside kasutusala on endiselt piiratud asjaoluga, et neid saab vedelast olekust kiiresti jahutada (kustutada) ainult õhukeste ribadena (kuni 60 μm) kuni 200 mm laiusega või rohkem või traatidena, mille läbimõõt on 0,5-20 μm. Kuid selle rühma materjalide väljatöötamisel on laialdased väljavaated.

alumiiniumist terastraat (KAS-1A), nikkel-volframtraat (VKN-1).

Mittemetallist maatriksiga komposiitmaterjalid. Neme-

tallimaatriks on polümeer, süsinik ja keraamilised materjalid. Polümeeridena kasutatakse epoksü-, fenoolformaldehüüdi- ja polüamiidmaatriksit. Kõvendajatena kasutatakse klaas-, süsinik-, boor-, orgaanilisi, anorgaanilisi (oksiidide, boriidide, karbiidide, nitriidide niitkristalle) kiude; metalltraadid; hajunud osakesed. Kõvendi tüübi järgi jagunevad polümeerkomposiidid klaas-, süsinik-, boor- ja orgaanilisteks kiududeks.

IN kihilised materjalid (vt.joon. 8.3, c) kiud, niidid pärast sideainega immutamist asetatakse tasapinnale, mis kogutakse plaatidesse. Kiudude munemisviisi muutmisega saadakse isotroopne või anisotroopne CM.

KlaasplastOn sünteetilise vaigu ja klaaskiust (tugevdav komponent) komposiit. Suunamata klaaskiud on lühikeste ja orienteeritud pikkade kiududega. See annab klaaskiule kõrge tugevuse.

Süsinikkiud (süsinikkiud) koosneb maatriksist - polümeersidest ja kõvendist - süsinikkiud (süsinikkiud). Sideaine on sünteetiline polümeer (polümeerist süsinikkiud) või süsiniku kiud koos süsiniku maatriksiga - pürolüütiline süsinik (koks).

Boorkiu koosneb polümeersidest ja kõvendist - boorikiududest.

Neil on kõrge tugevus (kõrgem kui süsinikkiududel) ja kõvadus, soojus- ja elektrijuhtivus, kõrge keemiline ja väsimuskindlus. Vibratsioonikindluse poolest on nad metallist paremad.

Orgaanilised kiudkoosnevad polümeerist sideainest ja kõvenditest - sünteetilistest kiududest. Neil on kõrge eritugevus ja jäikus, nad on vastupidavad agressiivsele keskkonnale ega ole kahjustuste suhtes tundlikud.

IN mäetehnikas kasutatakse komposiitmaterjale hõõrdumis- ja hõõrdumisvastaste osade, puurimistööriistade (otsikute), konveierite, kombainide, elektroodide, elektriliste kontaktide valmistamiseks.

8.4. Metallist klaas

Metallklaas(amorfsed sulamid, klaasjad metallid, metallklaas) on klaasjas olekus metall sulamid, mis saadakse pärast sula kiirel jahutamisel (< 106 К/с). Металлические стекла – это «замороженные» расплавы, т.е. метастабильные системы и поэтому они кристаллизуются при нагревании до температуры около 0,5 Tпл . Образуют металлические стекла переходные металлы (Fe, Mn, Cr, Co, Ni), благородные и поливалентные неметаллы (C, B, N, Si, P, Ge), которые являются стеклообразующими.

Metallklaasid on ühefaasilised ja neil pole konstruktsioonivigu (vakantsid, nihestused). Neil on kõrge tugevus, suurepärane plastilisus, kõrge

III JAGU MITTEVÄRVILISTE METALLIDE JA SULAMITE MATERJALITEADUS

Peatükk 8. Antifriktsioonid, pulber ja komposiit sulamid

kõrge korrosioonikindlus. Mõned neist on ferromagnetid või neelavad heli halvasti.

Magnetiliselt pehmed metallklaasid saadakse Fe, Co, Ni baasil, lisades 15–20% amorfseid elemente - B, C, Si, P (näiteks kõrge magnetilise induktsiooniväärtusega Fe81 Si3 5B13 C2). Amorfsel sulamil Co66 Fe4 (Mo, Si, B) 30 on kõrged mehaanilised omadused.

Stabiilsed amorfsed sulamid on korrosioonile väga vastupidavad. Näiteks Fe ja Ni baasil 3–5% Cr-ga metallklaasid.

Metallklaaside kasutamine määratakse nende magnetiliste ja söövitavate omaduste järgi.

Kontrollküsimused

1. Too näiteid hõõrdumisvastaste sulamite klassidest.

2. Tooge näiteid plii- ja tinaabitsade kaubamärkidest.

3. Mis struktuur määrab babbitite hõõrdumisvastased omadused?

4. Mis eesmärgil sulatatakse kabeteid vasega?

5. Tooge näiteid tsingipõhiste sulami klasside kohta.

6. Milliseid materjale nimetatakse metallkeraamikaks?

7. Kirjeldage poorset metallkeraami ja selle omadusi.

8. Millised on metallkeraamika eelised ja puudused?

9. Mis protsessi nimetatakse paagutamiseks?

10. Nimetage struktuurkeraamika tüübid, nende omadused, otstarve.

11. Andke tööriista metallkeraamika omadused. Mis on selle eesmärk?

12. Mis tüüpi eriomadustega eriotstarbelisi kermette on ja kuidas neid saadakse?

13. Milliseid materjale nimetatakse komposiitmaterjalideks?

14. Millised on komposiitmaterjalide komponendid?

15. Millised on liitmaterjalide klassifitseerimise kriteeriumid?

16. Kirjeldage metallmaatriksiga dispersiooniga metallkomposiitesiooniliselt karastatud ja kiudainekõvendiga.

17. Iseloomusta mittemetallseid maatrikskomposiite.

18. Milliseid materjale nimetatakse metallklaasideks? Kirjeldage nende omadusi ja tüüpe.

19. Nimetage metalli korrosioonikaitse tüübid ja kirjeldage neid.

IV JAGU. MITTEMETALLI MATERJALITEADUS

MATERJALID

9. peatükk. Lahtised mineraalsed, hajutatud kivimaterjalid

9.1. Looduslikust kivist materjalid

Anorgaanilised mineraalid on keemilised elemendid ja ühendid (oksiidid, elementide hapnikuvabad ühendid), millel pole metallilisi omadusi. Nendel materjalidel on keemiline vastupidavus, süttimatus, kõvadus, kuumuskindlus ja omaduste stabiilsus. Nende puuduseks on kõrge haprus, madal vastupidavus temperatuurimuutustele, venitamine ja painutamine.

Looduskivimaterjalid (PCM) - ehitusmaterjalid,

pärit kivid mehaaniline töötlemine (purustamine, sulamine, lõhenemine jne), mille järel kivimi struktuur ja omadused on peaaegu täielikult säilinud (tabel 9.1).

Pinnatöötluse olemuse järgi jagunevad PCM-id järgmistesse tüüpidesse:

looduslikud ehituskivid(kivitooted) - saematerjalid ja pinnakividarhitektuur ja ehitus tooted (astmed, aknalauad), teematerjalid (tänavakivid, külgkivid), hüdrauliliste konstruktsioonide tooted, sillatugede vooderdised, tehnilised tooted (marmorist lauad, katseplaadid, graniidist šahtid paberitootmisseadmetele),dekoratiivne ja kunstiline tooted;

töötlemata kivimaterjalid- killustik ja kivirahnud, killustik, kruus, liiv.

PCM-i hävimise põhjused on vee külmumine poorides ja pragudes; sagedased temperatuuri ja niiskuse muutused; keemiline korrosioon gaaside (hapnik, vesinik jne) ning põhja- ja merevees lahustunud ainete toimel.

Tabel 9.1

PCM klassifikatsioon tootmismeetodi järgi

* Looduskivi levitamise protsess soovitud kuju ja välimine kaunistamine.

Kivimaterjalide kaitsmiseks hävitamise eest kasutatakse järgmisi meetodeid:

konstruktiivne kaitse annab toodetele kuju, mis hõlbustab vee äravoolu, ja voodri sileda poleeritud pinna;

füüsikalised ja keemilised kaitse on pinnakihi immutamine tihendusühenditega, hüdrofoobsete (vett hülgavate) ühendite kandmine esipinnale, kilet moodustavad polümeermaterjalid (läbipaistvad ja värvilised).

Looduslikud ehituskivid (UCS) ... seda ehitusmaterjal kivimitest pärast nende saagimist koos struktuuri ja omaduste säilimisega. Tiheduse järgi jagunevad needkopsud (tihedus alla 1800 kg / m³) jaraske.

Tugevus on UCS-i tarbijaomand. Kasutatakse selle tähendust

on märgistusse lisatud ja seda hinnatakse õhukuivas olekus olevate proovide lõpliku survetugevuse σ, MPa järgi.

Tarbijaomadused hõlmavad ka hõõrdumist ja kulumist. Teekatte ja põrandate jaoks kasutatakse kõvasid peen- ja keskmiseteralisi kivimeid.

PSK veekindlust hinnatakse pehmendusteguriga Krm (hüdrauliliste konstruktsioonide korral on Kpm vähemalt 0,8; välisseinte puhul vähemalt 0,6).

Külmakindlust hinnatakse vahelduva külmutamise ja sulatamise tsüklite arvu järgi: F10, F15, ..., F500. See sõltub koostisest, struktuurist ja

IV JAGU. MITTEMETALLMATERJALIDE TEADUS

Peatükk 9. Mineraalsed lahtised, hajutatud ja kivimaterjalid

niiskus PSK. Kõrge külmakindlus ühtlase teralisusega ja tihedate kivide korral ning madal kihiline struktuur.

Tulekindlus sõltub kivi koostisest ja struktuurist. Kõrgendatud temperatuuridel võivad mõned kivimid (kips, lubjakivi) laguneda, teised (graniit) aga lõheneda.

Kokkuleppel jagunevad PSK: müür, fassaad, profileeritud, tee.

Pinna tekstuuri andmiseks kasutatakse järgmist tüüpi UCS-i töötlemist: šokk, abrasiivne, termiline.

Seinakivid saadakse tihedatest, poorsetest tuffidest ja lubjakividest. Üldised nõuded seinakividele: tugevus; tihedus 900 kuni 2200 kg / m3; sc \u003d 5–15 MPa tihedate lubjakivide korral ja sc \u003d 5–40 MPa tuffide puhul; Kpm \u003d 0,6-0,7; külmakindlus - mitte vähem kui F15; dekoratiivne välimus... Peeneporulised looduslikud kivid pole spoonitud. Müüriseinte (tüüp I) ja vaheseinte (tüüp II) seinakive toodetakse klassides 4, 7, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300 ja 400 (klassinumbrid vastavad

väärtus σco).

Seinaklotsidel on lubatud hälvetega standardiseeritud lineaarsed mõõtmed< 10 мм. Каждый камень заменяет в кладке от 8 до 12 кирпичей, а их масса – не выше 40 кг. Один из võimalikke valikuid seinakivide suurus - 390 × 190 × 188 ja suured seinaplokid mehhaniseeritud

stiil - 300 × 800 × 900.

Saekivide ja dolomiitide, tufide saetud ja hakitud tükikive kasutatakse sildade tugipunktide rajamiseks, nõlvade kindlustamiseks.

Kividega silmitsi- need on ilusa värvi ja mustriga (dekoratiivsusega) kivimid, millel on vajalik külmakindlus (vähemalt F15), tugevus (sco mitte vähem kui 5 MPa), tahkus. Suured plokid saadakse looduslikust kiviplokkidest pärast saagimist, millele järgneb mehaaniline töötlemine.

Vastasseisukivid võivad olla tard-, sette- ja moondekivimitest. Tugevusklass on järgmine: tugev (sc\u003e 80 MPa); keskmine tugevus (sc \u003d 40–80 MPa); madala tugevusega

(σсж< 40 МПа).

Vastupidavuse järgi eristatakse 4 klassi: väga vastupidav (hävitamine algab 650 aasta pärast); vastupidav (200-250 aastat); suhteliselt vastupidav (75–120 aastat); lühiajaline (20–75 aastat). Dekoratiivsuse järgi on olemas väga dekoratiivsed, dekoratiivsed, madalad dekoratiivsed ja dekoratiivkivid.

Vastavalt nende otstarbele on kivid jagatud:

hüdrauliliste konstruktsioonide (graniit, kõrge tugevuse ja kõvadusega tardkivimid) katmiseks;

plaadid hoonete välisküljele (lubjakivi, dolomiit, liivakivi, tuff); metroo seinakate on kõige sagedamini marmorist;

sokliplaadid (vastupidavatest kividest).

IV JAGU. MITTEMETALLMATERJALIDE TEADUS

Peatükk 9. Mineraalsed lahtised, hajutatud ja kivimaterjalid

Vastassuunaliste plaatide esipinna tekstuuri saab peegeldada (poleerida), poleerida (jahvatada pulbriga), lihvida abrasiivse tööriistaga ja saagida.

Teekivimaterjalidmis on saadud ilmastikuta tard- ja settekivimitest.

Teekivimaterjalid jagunevad järgmistesse tüüpidesse:

külgkivid varda pikkusenaTahketest tardkivimitest (diabaas, basalt, graniit) 70–200 cm; need on tehtud sirged ja kumerad, kõrged (kuni 40 cm) ja madalad (kuni 30 cm);

latidena sillutuskivid väikeste ja keskmise suurusega teede sillutamiseks

kõvastumata tugevad (sco vähemalt 100 MPa) tardkivimid (basalt, graniit, diabaas jne); sillutuskivid võivad olla kõrge BV (kuni 160 mm kõrgused), keskmise BS (130 mm), madala BN (100 mm);

hakitud ja munakivikivid mitmetahulise prisma (laast) või ovaalse (munakivi) kujul diabaasist, basaltist, graniidist;

sillutusplaadid kihilise mäe ristkülikukujuliste tahvlite kujul

Karedalt lõigatud kivimaterjalid ... Sellesse rühma kuuluvad

kivi ja rändrahnud, killustik, kruus ja liiv.

Killustik - suured kivimikillud, mis on saadud lubjakivi, dolomiidi, liivakivi plahvatusliku arengu käigus. Selle tüübid on kujult: räsitud, vooderdatud, ketendavad (laius kolm või enam korda paksem). Killustikust püstitatakse hüdraulilised konstruktsioonid, vundamentide rajamine, saadakse killustik.

Kruus on 1–10 mm suuruste ümarate teradena lahtine materjal, mis saadakse settekivimite loodusliku hävitamise (ilmastiku mõjul). Lisandid kruusas - tolm, savi, kui on liiva (25–40%), siis nimetatakse materjali liiva-kruusa seguks. Kruusa omadused sõltuvad kivimitest ja kuuluvad reguleerimisele tehnilised nõuded standarditele.

Kruusaterade tugevus peaks tagama, et betooni tugevus oleks 20–50% suurem kui määratletud. Külmakindluse astme järgi eristatakse kruusa F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300. See omadus on oluline, kui kruusa kasutatakse karmide kliimatingimuste jaoks betoonkonstruktsioonide valmistamiseks. Looduslikku killustikku kasutatakse ka jämeda täitematerjalina raudbetooni ja raudbetooni valmistamiseks. Kruusat kasutatakse kuni 300 betoonklassi jaoks, nõuded sellele on toodud standardis GOST 8268-82.

Looduslik purustatud kivisaadakse kivid tükkideks purustades

{!LANG-075e062a831176f1aa86a5e2b4939e5d!}

{!LANG-ce7a493335f22b6febf712de2f93356c!}

{!LANG-eae7ee52641a59ad60bda563da9e1302!}

{!LANG-642beeb5a8c719d7f3fe385f1004e2ee!}

{!LANG-302c9f1d3a2a1e3d36faa14337a3b951!} {!LANG-9dd97ca4e1305010c8e7793fa438b535!}{!LANG-75e353f291af9c95c7030dc4d00deeff!} {!LANG-725c9f6405950c6d93f7ebbf1a23def4!}{!LANG-99200b4ca235c53b60dd831adcc8311e!}

{!LANG-d0b195e44e69b7c908a41a9c66c08ffa!}

{!LANG-a8fdea47c131582ac071216cfa1be009!}

Pallaadiumit iseloomustab mahumooduli ja nihkemooduli kõrge suhe, mis varjab klaasjadele materjalidele omast rabedust, kuna „mitmetasandiliste“ nihkribade moodustumine, mis takistab pragude edasist kasvu, on energeetiliselt soodsam kui suurte pragude moodustumine, mis viib proovi kiire hävitamiseni. Koos kõrge

Ülekandelektronmikroskoobiga tehtud pilt erinevatel tasanditel amorfse metalli kristallumine

Lõuna-California ülikooli insenerid on välja töötanud uut tüüpi metallklaasi, mis on vastupidavam. Tundub, et materjal ühendab omavahel mittevastavaid omadusi - kõvadust, tugevust ja elastsust. Materjal, mis on saanud tehnoloogilise nime SAM2X5-630, omab kõigi teadaolevate metallklaaside suurimat löögikindlust.

Metallklaasid ehk amorfsed metallid on amorfse struktuuriga metalliliste tahkete ainete klass. Erinevalt nende kristallstruktuuriga metallidest on amorfsete metallide struktuur sarnane üljahutatud sulatiste aatomstruktuuriga.


Vasakul hüppab uuest metallklaasist pall, paremal - tavalisest terasest

Materjal on võimeline vastu pidama tugevatele mõjudele, samal ajal kui see ei murene ega purune, vaid naaseb oma esialgse kuju juurde. Selle rakendamise potentsiaal on peaaegu piiramatu - alates harjutustest ja soomustest kuni implantaatideni luude tugevdamiseks ja kosmosesatelliitide kaitsmiseks.

Tavaliselt saadakse amorfsed metallid kuumutades temperatuurini 630 ° C ja seejärel väga kiiresti (suurusjärgus sekundis). Materjal SAM2X5-630 saadi kuumutades pulbriline koostis raua baasil (Fe 49,7 Cr 17,7 Mn 1,9 Mo 7,4 W 1,6 B 15,2 C 3,8 Si 2,4).

Metalli ainulaadsed omadused tulenevad edukast kuumutamistemperatuuri ja jahutamiskiiruse kombinatsiooni leidmisest - just need tingimused, mida saadud kompositsioon on kogenud, viivad nõrgalt väljendunud kristallstruktuuri lokaalsete fookuste moodustumiseni. Muude kuumutamis- või jahutustingimuste tulemuseks on täiesti amorfsed metallid, millel on juhuslik aatomite paigutus.

"Sellel pole peaaegu mingit sisemist struktuuri ja see sarnaneb klaasiga, kuid on piirkondi, kus on kristalliseerunud," ütleb Witherby ülikooli insenerikooli dotsent ja töö juht Veronica Elyason. "Meil pole endiselt aimugi, miks vähene kristalliseerumine metallklaasides põhjustab löögireaktsioonides nii suuri erinevusi."

Dünaamiline Hugonioti elastsuspiir (suurim löök, mida materjal talub ilma pöördumatu deformatsioonita) määrati SAM2X5-630 jaoks umbes 12 GPa juures. Roostevabast terasest on see näitaja 0,2 GPa, volframkarbiidil (kasutatakse kõvade tööriistade ja soomustläbistavate kuulide südamike loomiseks) - 4,5 GPa, teemantide puhul - kuni 60 GPa.

Amorfsete metallide uurimine algas 1960. aastal California Tehnoloogiainstituudis - rühm teadlasi hankis esimese metallklaasi Au 75 Si 25. Pärast seda on saadud palju sarnaseid huvitavate omadustega materjale, kuid siiani nende pindala praktilise rakendamise ei saa nimetada laiaks nende kõrge hinna tõttu.

Näiteks hiljuti Jaapanis saadud Ti 40 Cu 36 Pd 14 Zr 10 on mittekantserogeenne, kolm korda tugevam kui titaan, kulub vähe, ei moodusta hõõrdumise ajal pulbrit ja langeb praktiliselt kokku inimese luudega seotud elastsusmooduliga - potentsiaalselt saab seda kasutada suurepärane kunstliigese asendamine.

Autorid üritasid luua just sellise materjali, mille jaoks nihkribade moodustumise energia on palju väiksem kui nende muundumiseks pragudeks vajalik energia. Pärast paljude võimaluste proovimist asusid nad pallaadium-, fosfori-, räni- ja germaaniumisulamile, mis võimaldas saada umbes 1 mm läbimõõduga klaasvardaid. Hõbeda lisamisega suurendati läbimõõtu 6 mm-ni; Pange tähele, et proovide suurust piirab asjaolu, et esialgne sula vajab väga kiiret jahutamist.

"Viie elemendi segamisel saavutame, et materjal jahtununa" ei tea ", millist kristallstruktuuri aktsepteerida, ja valib amorfse," selgitab üks uuringus osalejatest Robert Ritchie. Katsed on näidanud, et selline metallklaas ühendab tõepoolest klaasile omase kõvaduse ja metallidele iseloomuliku pragunemiskindluse.

Seda pole praktikas raske ennustada uus materjalmis sisaldab väga kallist pallaadiumit, kasutatakse harva - võib-olla hambaravi või muude meditsiiniliste implantaatide jaoks.

"Kahjuks pole me veel kindlaks teinud, miks meie sulamil on nii atraktiivsed omadused," ütleb teine \u200b\u200bkaastöötaja Marios Demetriou. "Kui meil õnnestub, võime proovida luua odavama klaasi versiooni, mis põhineb vasel, raual või alumiiniumil."

Metallklaasid ehk amorfsed metallid on uued tehnoloogilised sulamid, mille struktuur ei ole kristalne, vaid pigem organiseerimata, aatomid, milles on mõnevõrra juhuslik paigutus. Selles mõttes on metallklaasid sarnased oksiidklaasidega, näiteks sooda-lubjaklaas, mida kasutatakse akende ja pudelite jaoks.

Teatud vaatepunktist vastutab metallklaaside amorfne struktuur kahe olulise omaduse eest. Esiteks, nagu ka muud tüüpi klaasid, läbivad nad kuumutamisel klaasi ülekuumenenud vedelasse olekusse. Selles olekus saab klaasi hajutatavust mitmel viisil kontrollida, luues seeläbi klaasile suure hulga võimalikke kujundeid. Näiteks tegi Liquidmetal Technologies lühikese golfiklubi.

Teiseks tähendab amorfne aatomstruktuur, et metallklaasil pole kristallvõre defekte, nn dislokatsioone, mis mõjutavad paljusid enamiku tavapäraste sulamite tugevusomadusi. Selle kõige ilmsem tagajärg on metallklaaside suurem kõvadus kui nende kristallilistel analoogidel. Lisaks on metallklaasid vähem jäigad kui kristalsulamid. Suure kõvaduse ja madala jäikuse kombinatsioon annab metallklaasidele suure elastsuse - võime akumuleerida deformatsioonienergiat ja seda vabastada.

Amorfse struktuuri teine \u200b\u200btagajärg on see, et erinevalt kristalsetest sulamitest on metallklaasid deformatsiooni tõttu nõrgenenud. "Deformatsiooni lagunemine" põhjustab deformatsiooni kontsentratsiooni väga kitsastes libisemisribades, ülekandelektronmikroskoopia.

Metallist klaas või läbipaistev metall?

California tehnoloogiainstituut on välja arenenud uus meetod äärmiselt perspektiivsete struktuurimaterjalide - puistmetallist klaaside - valmistamine. Need on mitme metalli sulamid, millel puudub kristalliline struktuur. Selles on nad sarnased tavalise klaasiga - sellest ka nimi. Metallklaas tekib siis, kui sulamised on väga kiiresti jahtunud, mistõttu neil lihtsalt pole aega kristalluda ja säilitada amorfne struktuur. Algul õppisid nad sel viisil hankima õhukesi metallklaaside ribasid, mida on kergem kiiresti temperatuuri kaotada. Puistklaasi on palju raskem valmistada.

Metallklaasidel on palju eeliseid. Tavaliste metallide ja sulamite kristallvõred sisaldavad alati teatud struktuurseid defekte, mis vähendavad nende mehaanilisi omadusi. Metallklaasides selliseid defekte pole ega saa olla, seetõttu on need eriti kõvad. Mõni metallklaas peab roostevabast terasest isegi paremini vastu korrosioonile. Seetõttu usuvad eksperdid, et neil materjalidel on helge tulevik.

Seni on metallklaasidel olnud üks suur puudus - madal plastilisus. Nad taluvad painutamist ja kokkusurumist hästi, kuid venitades purunevad. Nüüd on Douglas Hoffman koos kolleegidega leiutanud titaani, tsirkooniumi, nioobiumi, vase ja berülliumi sulamitel põhinevate puistklaaside tootmise tehnoloogia, mille tulemusena sünnivad materjalid, mis ei jää tugevuse poolest alla parimatele titaani ja terase sulamitele.

Arendajad usuvad, et kõigepealt leiavad nad rakenduse lennundustööstuses ja siis, kui on võimalik nende kulusid vähendada, teistes tööstusharudes.

Metallklaas, kuidas võita habras

{!LANG-eae7ee52641a59ad60bda563da9e1302!}

{!LANG-642beeb5a8c719d7f3fe385f1004e2ee!}

Amorfse struktuuri tõttu võivad metallklaasid olla tugevad, nagu teras, ja plastilised, nagu polümeermaterjalid, nad on võimelised juhtima elektrivoolu ja neil on kõrge korrosioonikindlus. Selliseid materjale võiks laialdaselt kasutada meditsiiniliste implantaatide ja mitmesuguste elektroonikaseadmete valmistamiseks, kui mitte üks ebameeldiv omadus: habras. Metallklaasid on tavaliselt rabedad ja taluvad väsimust ebaühtlaselt, mis seab nende töökindluse kahtluse alla. Mitmekomponendiliste amorfsete metallide kasutamine lahendab selle probleemi, kuid monoliitsete metallklaaside puhul on see endiselt asjakohane.

Uue uuringu osana. Berkeley laboratooriumi ja California Tehnoloogiainstituudi teadlaste ühiselt läbi viidud viisil leiti viis metallklaaside väsimuskindluse suurendamiseks. Väsimusega koormatud pallaadiumipõhine puistklaas toimis sama hästi kui parimad komposiitmetallist klaasid. Selle väsimustugevus on võrreldav enamkasutatavate polükristalliliste struktuurmetallide ja sulamitega nagu teras, alumiinium ja titaan.

Koormuse all moodustub pallaadiummetallklaasi pinnale nihkepael, mis on olulise deformatsiooniga lokaalne piirkond, mis võtab astmelise kuju. Sellisel juhul ilmuvad samme eraldavate pragude servadesse samad nihkribad, mis nüristavad pragude tipud ja takistavad nende edasist levikut.

Pallaadiumil on kõrge surumise ja nihke suhe. mis varjab klaasjadele materjalidele omast rabedust, kuna mitmetasandiliste nihkribade moodustumine, mis hoiab ära pragude kasvu, on energeetiliselt soodsam kui suurte pragude moodustumine, mis viib proovi kiire hävimiseni. Koos materjali kõrge väsitustugevusega suurendavad need mehhanismid märkimisväärselt pallaadiumipõhise metallklaasi väsimustugevust.

Mittekristalne metall või sulam, mis saadakse tavaliselt sula sulami ülejahutamisel auru või vedeliku sadestamise või välise stimulatsiooni meetodite abil.

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

Neeva lahing 1240 - Nevski lahing 1240, Vene ja Rootsi vägede lahing jõe kaldal. Neeva 15. juuli 1240. Eesmärk ...

Charybdis

Vana-Kreeka mütoloogias olid Scylla ja Charybdis merekoletised. Homerose Odüsseia, Scylla ja Charybdise järgi ...

Esimese maailmasõja puhkemise põhjused

Maailma ajaloos on palju erinevaid sündmusi, mis muutsid ajaloo enda olemust. Igal ajaloolisel perioodil oli ...