Metall oynalar yoki amorf qotishmalar eritmani kristallanish tezligidan yuqori tezlikda sovutish orqali olinadi. Bunday holda, kristall fazaning yadrolanishi va o'sishi imkonsiz bo'lib qoladi va qattiqlashgandan keyin metall amorf tuzilishga ega bo'ladi. Yuqori tezliklar sovutishga erishish mumkin turli usullar, ammo tez aylanadigan disk yuzasida eritish söndürme eng tez-tez ishlatiladi (177-rasm). Bu usul sizga lenta, sim, granulalar va kukunlarni olish imkonini beradi.

Amorf strukturani olish printsipial jihatdan barcha metallar uchun mumkin. Amorf holatga eng oson Al, Pb, Sn, Cu, va hokazo qotishmalarda erishiladi. Ni, Co, Fe, Mn, Cr, nometall yoki yarim metall elementlar C, P, Si asosida metall oynalarni olish uchun, B, As, S ularga va boshqalarga (amorf elementlar) qo'shiladi. Amorf qotishmalar ko'pincha M 80 X 20 formulasiga to'g'ri keladi, bu erda M - bir yoki bir nechta o'tish elementlari va X - bir yoki bir nechta metall bo'lmagan yoki boshqa amorf elementlar (Fe 80 P 13 C, Ni 82 P 18, Ni 80 S 20).

Guruch. 177. Eritmadan tez sovutish yordamida amorf qotishmalarni olish sxemasi: a - diskka quyish; b - ikkita disk orasiga quyish; 1 - induktor; 2 - eritish; 3 - tigel; 4 - disk; 5 - amorf materialning lentasi

Metalllarning amorf holati metastabildir. Qizdirilganda, atomlarning harakatchanligi oshganda, kristallanish jarayoni sodir bo'ladi, bu asta-sekin metallni (qotishmani) bir qator metastabillar orqali barqaror kristall holatga keltiradi. Amorf qotishmalarning mexanik, magnit, elektr va boshqa tuzilishga sezgir xususiyatlari kristalli qotishmalarning xususiyatlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Xarakterli xususiyat amorf qotishmalar yuqori elastiklik chegarasi va deformatsiyaning qotib qolishining deyarli to'liq yo'qligi bilan oqish quvvatiga ega.

Yuqori mexanik xususiyatlar

Kobalt asosidagi amorf qotishmalar yuqori mexanik xususiyatlarga ega.

Amorf qotishmalar ko'pincha taranglikda mo'rt bo'ladi, lekin egilish va siqilishda nisbatan egiluvchan bo'ladi. Sovuq haddelenmiş bo'lishi mumkin. Temir va kobaltga asoslangan qotishmalar uchun oquvchanlik va qattiqlik o'rtasida chiziqli bog'liqlik o'rnatildi. Amorf qotishmalarning mustahkamligi nazariyaga yaqin. Bu, bir tomondan, yuqori bilan izohlanadi
m qiymati, boshqa tomondan, kristalli qotishmalarga nisbatan E elastik modulining past qiymatlari (30-50% ga).

Temir asosidagi va kamida 3-5% Cr ni o'z ichiga olgan amorf qotishmalar yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Amorf nikel asosidagi qotishmalar ham yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega. Yumshoq magnit materiallar sifatida 15-25% amorf elementlar B, C, Si, P qo'shilgan Fe, Co, Ni ning amorf qotishmalaridan foydalaniladi.

Amorf qotishma guruhlari

Yumshoq magnit amorf qotishmalar uchta asosiy guruhga bo'linadi:

1. yuqori magnit induksiya qiymatlari va past majburiy kuchga ega (32-35 mA / sm) amorf temir asosidagi qotishmalar;
2. magnit induksiyaning o'rtacha qiymatlari (0,75-0,8 T) va temir qotishmalariga (6-7 mA / sm) nisbatan pastroq koerstivlik qiymatiga ega bo'lgan temir-nikel qotishmalari;
3. nisbatan past toʻyinganlik induksiyasi (0,55 T), lekin yuqori mexanik xossalari (900-1000 HV), past majburlash kuchi va yuqori magnit oʻtkazuvchanligi boʻlgan amorf kobalt asosidagi qotishmalar. Juda yuqori elektr qarshiligi tufayli amorf qotishmalar past oqim yo'qotishlari bilan ajralib turadi - bu ularning asosiy afzalligi.

Yumshoq magnit amorf qotishmalar elektrotexnika va elektronika sanoatida qo'llaniladi (transformatorlarning magnit yadrolari, yadrolar, kuchaytirgichlar, chok filtrlari va boshqalar). Kobalt miqdori yuqori bo'lgan qotishmalar magnit ekranlar va magnit boshlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, bu erda yuqori aşınma qarshilikka ega bo'lgan materialga ega bo'lish muhimdir.

Metall oynalarni qo'llash doirasi hali ham cheklangan, chunki suyuq holatdan tez sovutish (qattiqlash) orqali ularni faqat kengligi 200 mm gacha bo'lgan ingichka lentalar (60 mikrongacha) shaklida olish mumkin. ko'proq yoki diametri 0,5-20 mikron bo'lgan simlar. Biroq, ushbu guruhdagi materiallarni ishlab chiqish uchun keng istiqbollar mavjud.

alyuminiy-po'lat sim (KAS-1A), nikel-volfram sim (VKN-1).

Metall bo'lmagan matritsaga ega kompozitsion materiallar. nemis

talik matritsa polimer, uglerod va keramik materiallar. Polimerlar sifatida epoksi, fenol-formaldegid va poliamid matritsalardan foydalaniladi. Kuchaytirgichlar shisha, uglerod, bor, organik, noorganik (oksidlar, boridlar, karbidlar, nitridlarning filamentli kristallari) tolalar; metall simlar; dispers zarralar. Armatura turiga ko'ra polimer kompozitlari shisha, uglerod, bor va organ tolalarga bo'linadi.

IN qatlamli materiallar (qarang guruch. 8.3, c) tolalar va iplar, bog'lovchi bilan singdirilgandan so'ng, plitalarga yig'iladigan tekisliklarga yotqiziladi. Elyaflarni yotqizish usulini o'zgartirib, izotrop yoki anizotropik CM olinadi.

Shisha tolali sintetik qatron va shisha tolali kompozitsion (mustahkamlovchi komponent). Yo'naltirilmagan shisha tolalar qisqa tolalarga, yo'naltirilgan tolalar esa uzun tolalarga ega. Bu shisha tolaga yuqori quvvat beradi.

Uglerod tolalari (uglerod plastmassalari) matritsadan iborat - polimer biriktiruvchi va mustahkamlovchi - uglerod tolasi(uglerod tolasi). Bog'lovchi sintetik polimer (polimer uglerod tolasi) yoki uglerod matritsasi bo'lgan uglerod tolasi - pirolitik uglerod (koks).

Bor tolalari polimer biriktiruvchi va mustahkamlovchi - bor tolalaridan iborat.

Ular yuqori quvvatga ega (uglerod tolasidan yuqori) va qattiqlik, issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, yuqori kimyoviy qarshilik va charchoqqa chidamlilik. Ular tebranish qarshiligi bo'yicha metalldan ustundir.

Organ tolalar polimer biriktiruvchi va mustahkamlovchi moddalar - sintetik tolalardan iborat. Ular yuqori o'ziga xos kuch va qattiqlikka ega, tajovuzkor muhitga chidamli va shikastlanishga sezgir emas.

IN Konchilikda kompozit materiallar ishqalanish va ishqalanishga qarshi qismlar, burg'ulash asboblari (bitlar), konveyerlar uchun qismlar, kombaynlar, elektrodlar va elektr kontaktlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

8.4. Metall shisha

Metall ko'zoynaklar(amorf qotishmalar, shishasimon metallar, ko'zoynaklar) shishasimon holatdagi metall qotishmalari bo'lib, ular yuqori tezlikda erigandan so'ng olinadi (< 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.

Metall oynalar bir fazali bo'lib, strukturaviy nuqsonlar (bo'shliqlar, dislokatsiyalar) yo'q. Ular yuqori quvvatga, katta egiluvchanlikka ega,

III bo'lim. RANGLI METALLAR VA qotishmalarning MATERIAL FANI

8-bob. Antifriksion, chang va kompozit qotishmalar

yuqori korroziyaga chidamlilik. Ulardan ba'zilari ferromagnitdir yoki ular tovushni zaif qabul qiladi.

Magnit yumshoq metall oynalar Fe, Co, Ni asosida 15-20% amorf elementlar qo'shilishi bilan ishlab chiqariladi - B, C, Si, P (masalan, Fe81 Si3 5B13 C2 magnit induksiyasining yuqori qiymati). Amorf qotishma Co66 Fe4 (Mo, Si, B) 30 yuqori mexanik xususiyatlarga ega.

Barqaror amorf qotishmalar yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Misol uchun, 3-5% Cr bilan Fe va Ni asosidagi metall ko'zoynaklar.

Metall oynalardan foydalanish ularning magnit va korroziya xususiyatlari bilan belgilanadi.

Test savollari va topshiriqlari

1. Antifriksion qotishmalarning markalariga misollar keltiring.

2. Qo'rg'oshin va qalay babbitlarning markalariga misollar keltiring.

3. Babbittlarning antifriksion xususiyatlarini qanday tuzilma belgilaydi?

4. Babbitni mis bilan qotishmasidan maqsad nima?

5. Rux asosidagi qotishmalarning navlariga misollar keltiring.

6. Qanday materiallar metall keramika deb ataladi?

7. G'ovakli metall keramika va ularning xossalarini aytib bering.

8. Metall keramikaning afzalliklari va kamchiliklarini ayting.

9. Qanday jarayon sinterlash deb ataladi?

10. Konstruktiv metall keramika turlarini, ularning xossalarini va maqsadini ayting.

11. Instrumental metall keramikalarga xos xususiyatlarni keltiring. Uning maqsadi nima?

12. Maxsus xususiyatlarga ega bo'lgan maxsus maqsadli metall keramikaning qanday turlari mavjud va ular qanday olinadi?

13. Qanday materiallar kompozit deb ataladi?

14. Kompozit materiallar qanday komponentlardan tayyorlanadi?

15. Kompozit materiallar qanday mezonlarga ko'ra tasniflanadi?

16. Metall matritsali, dispersli metall kompozitlarni tavsiflang ion bilan mustahkamlangan va tolani mustahkamlash bilan.

17. Kompozit materiallarni metall bo'lmagan matritsa bilan tavsiflang.

18. Qanday materiallar metall oynalar deb ataladi? Ularning xususiyatlari va turlarini aytib bering.

19. Metalllarni korroziyadan himoya qilish turlarini ayting va ularga tavsif bering.

IV bo'lim. NOMETALLIK MATERIAL FANI

MATERIALLAR

9-bob. Mineral bo'shashgan, tarqalgan tosh materiallar

9.1. Tabiiy tosh materiallari

Noorganik minerallar kimyoviy elementlar va metall xossaga ega bo'lmagan birikmalar (oksidlar, elementlarning kislorodsiz birikmalari). Ushbu materiallar kimyoviy qarshilik, yonmaydigan, qattiqlik, issiqlikka chidamlilik va barqaror xususiyatlarga ega. Ularning kamchiliklari yuqori mo'rtlik, harorat o'zgarishiga nisbatan past qarshilik, cho'zish va egilishdir.

Tabiiy tosh materiallari (PCM) - qurilish mollari,

dan olingan toshlar mexanik ishlov berish (maydalash, eritish, bo'linish va boshqalar), shundan so'ng jinsning tuzilishi va xususiyatlari deyarli to'liq saqlanib qoladi (9.1-jadval).

Yuzaki ishlov berish xususiyatiga ko'ra, PCMlar quyidagi turlarga bo'linadi:

tabiiy qurilish toshlari (tosh buyumlari) - kesilgan devor materiallari va qoplamali toshlar,arxitektura va qurilishmahsulotlar (zinapoyalar, deraza tokchalari), yo'l materiallari (yulka toshlari, yon toshlar), gidrotexnika inshootlari uchun mahsulotlar, ko'prik tayanchlarini qoplash, texnik mahsulotlar (marmar taxtalar, kalibrlash plitalari, qog'oz ishlab chiqarish uchun granit shaftalar),dekorativ va badiiy mahsulotlar;

qo'pol tosh materiallari– moloz va tosh toshlar, shag'al, shag'al, qum.

PCMni yo'q qilishning sabablari suvning gözenekler va yoriqlarda muzlashi; harorat va namlikning tez-tez o'zgarishi; gazlar (kislorod, vodorod va boshqalar) va er osti va dengiz suvlarida erigan moddalar ta'sirida kimyoviy korroziya.

9.1-jadval

Ishlab chiqarish usuli bo'yicha PCM ning tasnifi

* Tabiiy toshni shakllantirish jarayoni kerakli shakl va tashqi pardozlash.

Tosh materiallarini yo'q qilishdan himoya qilish uchun quyidagi usullar qo'llaniladi:

konstruktiv himoya - bu mahsulotlarga suvning drenajlanishini va qoplamaga silliq silliqlangan sirtni osonlashtiradigan shakl berish;

fizik-kimyoviy himoya qilish - sirt qatlamini yopishtiruvchi birikmalar bilan singdirish, oldingi yuzaga hidrofobik (suv o'tkazmaydigan) birikmalar va plyonka hosil qiluvchi polimer materiallarni (shaffof va rangli) qo'llash.

Tabiiy qurilish toshlari (NSS) . Bu qurilish materiali tog 'jinslaridan ularni arralagandan so'ng, ularning tuzilishi va xususiyatlarini saqlab qolish. Zichlikka qarab ular quyidagilarga bo'linadi o'pka (zichligi 1800 kg/m³ dan kam) va og'ir.

Kuch - bu PSKning iste'molchi mulkidir. Uning ma'nosi ishlatiladi

markalashda ko'rsatilgan va havo-quruq holatda namunalarning siqish kuchi scom, MPa bilan baholanadi.

Iste'molchi xususiyatlariga aşınma va aşınma ham kiradi. Yo'l sirtlari va pollar uchun qattiq nozik va o'rta taneli jinslar ishlatiladi.

PSK ning suvga chidamliligi Krm yumshatuvchi koeffitsienti bilan baholanadi (gidravlika inshootlari uchun Krm kamida 0,8; tashqi devorlar uchun - kamida 0,6).

Sovuqqa chidamliligi muzlash va eritishning o'zgaruvchan davrlari soni bilan baholanadi: F10, F15, ..., F500. Bu tarkibi, tuzilishi va tuzilishiga bog'liq

IV bo'lim. NOMETALLIK MATERIALLAR MATERIAL FANI

9-bob. Mineral bo'shashgan, tarqalgan va tosh materiallar

namlik PSK. Yuqori sovuqqa chidamliligi bir xil taneli tuzilishga ega bo'lgan zich toshlar uchun va qatlamli tuzilmalar uchun past.

Yong'inga chidamlilik toshning tarkibi va tuzilishiga bog'liq. Yuqori haroratlarda ba'zi jinslar (gips, ohaktosh) parchalanishi, boshqalari (granit) yorilishi mumkin.

Maqsadlariga ko'ra, PSClar quyidagilarga bo'linadi: devor, qoplama, profilli va yo'l.

To'qimalarni sirtga berish uchun PSCni qayta ishlashning quyidagi turlari qo'llaniladi: zarba, abraziv, termal.

Devor toshlari zich, gözenekli tüf va ohaktoshlardan olinadi. Umumiy talablar devor toshlari uchun: mustahkamlik; zichligi 900 dan 2200 kg / m3 gacha; zich ohaktoshlar uchun sco = 5-15 MPa va tüflar uchun sco = 5-40 MPa; Krm = 0,6–0,7; sovuqqa chidamliligi - F15 dan kam emas; dekorativ tashqi ko'rinish. Nozik gözenekli tabiiy toshlar qoplanmaydi. G'isht devorlari (I turdagi) va bo'linmalar (II turdagi) uchun devor toshlari 4, 7, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300 va 400 (nav)larda ishlab chiqariladi. raqamlar mos keladi

qiymati sco).

Devor bloklari ruxsat etilgan og'ishlar bilan standartlashtirilgan chiziqli o'lchamlarga ega< 10 мм. Каждый камень заменяет в кладке от 8 до 12 кирпичей, а их масса – не выше 40 кг. Один из mumkin bo'lgan variantlar devor toshlarining o'lchamlari 390 × 190 × 188 va mexanizatsiyalashgan katta devor bloklari

yangi o'rnatish - 300 × 800 × 900.

Ko'prik tayanchlarini yotqizish va yon bag'irlarini mustahkamlash uchun ohaktosh, dolomit va tüfdan kesilgan va maydalangan toshlardan foydalaniladi.

Qarama-qarshi toshlar- bu zarur sovuqqa chidamliligi (kamida F15), mustahkamligi (s kompressor kamida 5 MPa) va mustahkamligi bilan chiroyli rang va naqshli (dekorativ) toshlar. Katta bloklar tabiiy tosh bloklaridan arralash va keyinchalik mexanik ishlov berishdan keyin olinadi.

Qarama-qarshi toshlar magmatik, cho'kindi va metamorfik jinslardan bo'lishi mumkin. Kuchlilik tasnifi quyidagicha: kuchli (scom > 80 MPa); o'rtacha quvvat (scom = 40-80 MPa); past kuch

(scom< 40 МПа).

Chidamlilik nuqtai nazaridan 4 ta sinf mavjud: juda bardoshli (650 yildan keyin halokat boshlanishi); bardoshli (200-250 yil); nisbatan bardoshli (75-120 yil); qisqa muddatli (20-75 yosh). Dekorativ xususiyatlariga ko'ra, ular juda bezakli, dekorativ, past dekorativ va dekorativ bo'lmagan toshlarni ajratadilar.

Maqsadiga ko'ra, toshlar quyidagilarga bo'linadi:

gidrotexnik inshootlarni qoplash uchun (granit, yuqori quvvat va qattiqlikdagi magmatik jinslar);

binolarning tashqi qoplamasi uchun plitalar (ohaktosh, dolomitlar, qumtoshlar, tüflar); Metro devorlarining qoplamasi ko'pincha marmardan qilingan;

taglik plitalari (bardoshli jinslardan yasalgan).

IV bo'lim. NOMETALLIK MATERIALLAR MATERIAL FANI

9-bob. Mineral bo'shashgan, tarqalgan va tosh materiallar

Qarama-qarshi plitalarning old yuzasining teksturasi aks ettirilishi (sillatilishi), parlatilishi (chang bilan parlatilgan), abraziv asbob bilan silliqlanishi yoki arralanishi mumkin.

Yo'l tosh materiallari ob-havoga chidamli bo'lmagan magmatik va cho'kindi jinslardan olinadi.

Yo'l toshlari materiallari quyidagi turlarga bo'linadi:

yog'och uzunligi ko'rinishidagi yon toshlar 70-200 sm bardoshli magmatik jinslar (diabaz, bazalt, granit); ular tekis va kavisli, baland (40 sm gacha) va past (30 sm gacha) qilingan;

nozik va o'rta donli yo'llarni yotqizish uchun panjara shaklida toshlar

past yotadigan, kuchli (s-kompressor 100 MPa dan past bo'lmagan) magmatik jinslar (bazalt, granit, diabaz va boshqalar); yulka toshlari yuqori BN (balandligi 160 mm gacha), o'rta BN (130 mm), past BN (100 mm) bo'lishi mumkin;

diabaz, bazalt, granitdan ko'p qirrali prizma (yog'langan) yoki oval (toshli) shaklidagi maydalangan va toshbo'ronli toshlar;

qatlamli jinslardan to'rtburchaklar shaklidagi yulka plitalari

Dag'al tosh materiallari . Bu guruh o'z ichiga oladi

tosh va tosh toshlar, shag'al, shag'al va qum.

Moloz tosh - bu ohaktosh, dolomit va qumtoshni portlatish natijasida olingan katta jinslar bo'laklari. Shakli bo'yicha uning turlari: yirtilgan, yotqizilgan, chig'anoqlangan (kengligi qalinligidan uch yoki undan ko'p marta katta). Moloz gidrotexnik inshootlarni qurish, poydevor qo'yish va shag'al ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Shag'al - cho'kindi jinslarning tabiiy nobud bo'lishi (ob-havo) natijasida olinadigan 1-10 mm o'lchamdagi yumaloq donalar shaklida bo'sh material. Shag'aldagi aralashmalar chang, gil, agar qum mavjud bo'lsa (25-40%), u holda material qum-shag'al aralashmasi deb ataladi. Shag'alning xususiyatlari toshga bog'liq va tartibga solinadi texnik talablar standartlar.

Shag'al donalarining mustahkamligi betonning mustahkamligi belgilanganidan 20-50% yuqori bo'lishini ta'minlashi kerak. Sovuqqa chidamlilik darajasiga ko'ra, shag'al F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300 bilan ajralib turadi. Agar shag'al og'ir iqlim sharoitlari uchun beton konstruktsiyalar qilish uchun ishlatilsa, bu xususiyat muhimdir. Tabiiy shag'al, shuningdek, qo'pol agregat sifatida temir va temirsiz betonni tayyorlash uchun ham ishlatiladi. Shag'al 300 gacha bo'lgan beton sinflari uchun ishlatiladi, unga qo'yiladigan talablar GOST 8268-82 da keltirilgan.

Ezilgan tabiiy tosh toshlarni bo'laklarga maydalash orqali olinadi

scom = 120-200 MPa bo'lgan sovuqqa chidamli jinslardan 5-70 mm o'lchamda. Ezilgan tosh granit, diabaz, magmatik jinslar va cho'kindi jinslardan (ohaktosh, dolomit) olinadi. Tabiiy ezilgan tosh grus deb ataladi. Ezilgan tosh ko'pincha o'tkir burchakli shaklga ega va eng yaxshi shakli kub yoki tetraedrdir. Ezilgan tosh shag'aldan ko'ra tozaroqdir.

Metall shisha namunasi yuzasida kesish chiziqlarining shakllanishi va tarqalishi (Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2)

Skanerli elektron mikroskop ostida kesish chizig'ining pog'onali tuzilishi aniq ko'rinadi.

Yoriqlarning chetlari bo'ylab shunga o'xshash kesish bantlari hosil bo'ladi, bu esa yoriq uchini yo'q qilishga olib keladi va uning keyingi o'sishiga to'sqinlik qiladi.

Metall oynalar amorf tuzilishi tufayli po'lat kabi mustahkam va moslashuvchan bo'lishi mumkin polimer materiallar, ular o'tkazishga qodir elektr toki va yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Bunday materiallar tibbiy implantlar va turli xil ishlab chiqarishda keng qo'llanilishi mumkin elektron qurilmalar, agar bitta noxush xususiyat uchun bo'lmasa: mo'rtlik. Metall oynalar odatda mo'rt bo'lib, charchoqqa notekis qarshilik ko'rsatadi, bu ularning ishonchliligini shubhali qiladi. Ko'p komponentli amorf metallardan (kompozitlar) foydalanish bu muammoni hal qiladi, ammo monolitik metall oynalar uchun bu hali ham dolzarbdir.

Berkli laboratoriyasi va Kaliforniya texnologiya instituti olimlari birgalikda o‘tkazgan yangi tadqiqot quyma metall ko‘zoynaklarning charchoqqa chidamliligini yaxshilash yo‘lini topdi. Palladiyga asoslangan quyma metall shisha, charchoq yuklariga duchor bo'lganda, eng yaxshi kompozitsion metall oynalar bilan bir qatorda amalga oshiriladi. Uning charchoq kuchi tez-tez ishlatiladigan polikristalli strukturaviy metallar va po'lat, alyuminiy va titanium kabi qotishmalar bilan taqqoslanadi.

Yuk ta'sirida palladiyli metall shisha yuzasida kesish tasmasi hosil bo'ladi - bu bosqichma-bosqich shaklga ega bo'lgan sezilarli deformatsiyaning mahalliy maydoni. Shu bilan birga, "qadamlar" ni ajratib turadigan yoriqlarning qirralari bo'ylab bir xil kesish bantlari paydo bo'ladi, bu esa yoriqlar uchlarini to'mtoq qiladi va ularning keyingi tarqalishiga to'sqinlik qiladi.

Palladiy shishasimon materiallarning o'ziga xos mo'rtligini yashiradigan quyma va kesish modullarining yuqori nisbati bilan tavsiflanadi, chunki yoriqlarning keyingi o'sishiga to'sqinlik qiluvchi "ko'p darajali" kesish tasmasi shakllanishi katta bo'laklarning shakllanishiga qaraganda energiya jihatidan qulayroq bo'lib chiqadi. namunani tezda yo'q qilishga olib keladigan yoriqlar. Yuqori bilan birga

Transmissiya elektron mikroskop tasviri turli darajalar amorf metallning kristallanishi

Janubiy Kaliforniya universiteti muhandislari egiluvchanligi oshishi bilan ajralib turadigan yangi turdagi metall shishani ishlab chiqdilar. Materiallar bir-biriga mos kelmaydigan xususiyatlarni birlashtiradi - qattiqlik, kuch va elastiklik. Texnologik jihatdan SAM2X5-630 deb nomlangan material barcha ma'lum bo'lgan metall oynalar orasida eng yuqori zarba kuchiga ega.

Metall oynalar yoki amorf metallar - amorf tuzilishga ega bo'lgan metall qattiq moddalar sinfi. Kristalli tuzilishga ega metallardan farqli o'laroq, amorf metallar o'ta sovutilgan eritmalarning atom tuzilishiga o'xshaydi.


Chap tomonda yangi metall shishadan yasalgan to'p, o'ngda - oddiy po'latdan.

Material kuchli ta'sirlarga bardosh bera oladi, shu bilan birga u parchalanmaydi yoki buzilmaydi, lekin asl shakliga qaytadi. Uni qo'llash imkoniyatlari deyarli cheksizdir - mashqlar va zirhlardan suyaklarni mustahkamlash va kosmik sun'iy yo'ldoshlarni himoya qilish uchun implantlargacha.

Odatda, amorf metallar 630 ° C gacha qizdirish va keyin juda tez (sekundiga bir daraja) sovutish orqali ishlab chiqariladi. SAM2X5-630 materiali isitish orqali olingan kukun tarkibi temirga asoslangan (Fe 49,7 Cr 17,7 Mn 1,9 Mo 7,4 Vt 1,6 B 15,2 C 3,8 Si 2,4).

Metallning o'ziga xos xususiyatlari isitish harorati va sovutish tezligining muvaffaqiyatli kombinatsiyasidan kelib chiqadi - natijada paydo bo'lgan kompozitsiyani boshdan kechirgan, zaif aniqlangan kristalli tuzilishning mahalliy o'choqlari shakllanishiga olib keladigan aniq sharoitlar. Boshqa isitish yoki sovutish sharoitlari atomlarning tasodifiy joylashishi bilan butunlay amorf metallarga olib keladi.

Universitetning Viterbi muhandislik maktabi dotsenti va maqolaning yetakchi muallifi Veronika Elyason: “U deyarli hech qanday ichki tuzilishga ega emas va shu tarzda u shishaga o'xshaydi, lekin kristallanish hududlari mavjud. "Metalik ko'zoynaklardagi oz miqdordagi kristallangan joylar nima uchun ta'sirga javoban bunday katta farqlarga olib kelishini hali bilmaymiz."

SAM2X5-630 uchun dinamik Hugoniot elastik chegarasi (moddiy doimiy deformatsiyalarsiz bardosh bera oladigan maksimal kuch) 12 GPa atrofida ekanligi aniqlandi. Zanglamaydigan po'lat uchun bu ko'rsatkich 0,2 GPa, volfram karbid uchun (qattiq asboblar va zirh teshuvchi o'q yadrolarini yaratish uchun ishlatiladi) - 4,5 GPa, olmos uchun - 60 GPa gacha.

Amorf metallarni o'rganish 1960 yilda Kaliforniya texnologiya institutida boshlangan - bir guruh olimlar birinchi metall shisha Au 75 Si 25 ni olishgan. O'shandan beri qiziqarli xususiyatlarga ega ko'plab shunga o'xshash materiallar olingan, ammo hozirgacha ularning maydoni amaliy qo'llash ularning yuqori narxi tufayli keng tarqalgan deb atash mumkin emas.

Masalan, yaqinda Yaponiyada olingan Ti 40 Cu 36 Pd 14 Zr 10 kanserogen emas, titandan uch baravar kuchli, ozgina eskiradi, ishqalanish paytida kukun hosil qilmaydi va bo'ylama elastiklik moduli jihatidan deyarli mos keladi. inson suyaklari - potentsial ravishda u mukammal sun'iy bo'g'imlarni almashtirish sifatida ishlatilishi mumkin.

Aynan shu turdagi material uchun kesish chiziqlarining hosil bo'lish energiyasi mualliflar yaratmoqchi bo'lgan yoriqlarga aylanishi uchun zarur bo'lgan energiyadan ancha past bo'ladi. Ko'p variantlarni sinab ko'rgandan so'ng, ular palladiy, fosfor, kremniy va germaniy qotishmalariga joylashdilar, bu esa diametri taxminan 1 mm bo'lgan shisha tayoqlarni olish imkonini berdi. Kumush qo'shib, diametri 6 mm gacha oshirildi; Namunalarning o'lchami, biz shuni ta'kidlaymizki, dastlabki eritma juda tez sovutishni talab qiladi.

“Beshta elementni aralashtirish orqali biz material sovutilganda qaysi kristall tuzilmasini qabul qilishni “bilmasligini” va amorfini tanlashini ta’minlaymiz”, deb tushuntiradi tadqiqot ishtirokchilaridan biri Robert Ritchi. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, bunday metall shisha aslida shishaning o'ziga xos qattiqligini metallarga xos bo'lgan yorilishga chidamliligi bilan birlashtiradi.

Amalda buni bashorat qilish qiyin emas yangi material, tarkibida juda qimmat palladiy bo'lgan, kamdan-kam hollarda - tish yoki boshqa tibbiy implantlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

"Afsuski, bizning qotishmamiz nima uchun bunday jozibali xususiyatlarga ega ekanligini hali aniqlaganimiz yo'q", deydi ishning yana bir ishtirokchisi Marios Demetriou. "Agar muvaffaqiyatga erishsak, mis, temir yoki alyuminiy asosidagi shishaning arzonroq versiyasini yaratishga harakat qilishimiz mumkin."

Metall oynalar yoki amorf metallar - bu yangi texnologik qotishmalar bo'lib, ularning tuzilishi kristalli emas, balki tashkiliy bo'lmagan, atomlari biroz tasodifiy joylashuvni egallaydi. Shu ma'noda, metall ko'zoynaklar derazalar va shishalar uchun ishlatiladigan soda-ohak oynalari kabi oksidli oynalarga o'xshaydi.

Ma'lum bir nuqtai nazardan, metall oynalarning amorf tuzilishi ikkita muhim xususiyatni aniqlaydi. Birinchidan, boshqa turdagi oynalar singari, ular qizdirilganda o'ta sovutilgan suyuqlik holatiga shisha o'tishadi. Bunday holatda, shisha oqimi ko'p jihatdan sozlanishi va shu bilan katta sonni yaratishi mumkin mumkin bo'lgan shakllar, oynaga biriktirilgan. Masalan, Liquidmetal Technologies qisqa golf klubi yasadi.

Ikkinchidan, amorf atom tuzilishi metall oynada kristall panjara nuqsonlari, dislokatsiyalar deb ataladigan narsa yo'qligini anglatadi, bu ko'pgina an'anaviy qotishmalarning ko'plab mustahkamlik xususiyatlariga ta'sir qiladi. Buning eng aniq natijasi shundaki, metall oynalar kristalli hamkasblariga qaraganda qattiqroqdir. Bundan tashqari, metall oynalar kristalli qotishmalarga qaraganda kamroq qattiqdir. Yuqori qattiqlik va past qattiqlikning kombinatsiyasi metall oynalarga yuqori elastiklikni beradi - elastik deformatsiya energiyasini to'plash va uni chiqarish qobiliyati.

Amorf strukturaning yana bir natijasi shundaki, kristalli qotishmalardan farqli o'laroq, metall oynalar deformatsiya tufayli zaiflashadi. "Shtammning dekompaktsiyasi" shtammning juda tor sirpanish bantlarida, transmissiya elektron mikroskopida konsentratsiyasiga olib keladi.

Metall shisha yoki shaffof metallmi?

Kaliforniya texnologiya institutida ishlab chiqilgan yangi usul juda istiqbolli konstruktiv materiallar ishlab chiqarish - volumetrik metall oynalar. Ular kristalli tuzilishga ega bo'lmagan bir nechta metallarning qotishmalari. Bunda ular oddiy oynaga o'xshaydi - shuning uchun nom. Metall shisha eritmalar juda tez sovutilganda paydo bo'ladi, buning natijasida ular kristallanishga va amorf tuzilishni saqlab qolishga vaqtlari yo'q. Birinchidan, shu tarzda ular haroratni tezda yo'qotish osonroq bo'lgan metall shishadan yupqa chiziqlar ishlab chiqarishni o'rgandilar. Volumetrik metall oynalarni ishlab chiqarish ancha qiyin.

Metall ko'zoynaklar juda ko'p afzalliklarga ega. Oddiy metallar va qotishmalarning kristall panjaralari doimo ularning mexanik sifatlarini kamaytiradigan ma'lum strukturaviy nuqsonlarni o'z ichiga oladi. Metall ko'zoynaklar bunday nuqsonlarga ega emas va bo'lishi mumkin emas, shuning uchun ular ayniqsa qattiq. Ba'zi metall ko'zoynaklar zanglamaydigan po'latdan ham yaxshiroq korroziyaga qarshi turadi. Shu sababli, mutaxassislar ushbu materiallarning porloq kelajakka ega ekanligiga ishonishadi.

Hozirgacha quyma metall ko'zoynaklar bitta muhim kamchilikka ega edi - past egiluvchanlik. Ular egilish va siqilishga yaxshi bardosh beradi, lekin cho'zilganida sinadi. Endi Duglas Xoffman va uning hamkasblari titanium, tsirkoniy, niobiy, mis va berilliy qotishmalariga asoslangan quyma metall ko'zoynaklar ishlab chiqarish texnologiyasini ixtiro qildilar, bu esa eng yaxshi titan va po'lat qotishmalaridan kam bo'lmagan materiallarning tug'ilishiga olib keladi.

Ishlab chiquvchilarning fikricha, ular birinchi navbatda aerokosmik sanoatda, so'ngra ularning narxini pasaytirish mumkin bo'lganda, boshqa sohalarda qo'llanilishini topadilar.

Metall shisha: mo'rtlikni qanday engish mumkin

Skanerli elektron mikroskop ostida kesish chizig'ining pog'onali tuzilishi aniq ko'rinadi.

Yoriqlarning chetlari bo'ylab shunga o'xshash kesish bantlari hosil bo'ladi, bu esa yoriq uchini yo'q qilishga olib keladi va uning keyingi o'sishiga to'sqinlik qiladi.

Metall oynalar amorf tuzilishi tufayli polimer materiallar kabi po'lat va plastmassa kabi mustahkam bo'lishi mumkin, ular elektr tokini o'tkazishga qodir va yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Bunday materiallar tibbiy implantlar va turli xil elektron qurilmalar ishlab chiqarishda keng qo'llanilishi mumkin, agar bitta noxush xususiyat bo'lmasa: mo'rtlik. Metall oynalar odatda mo'rt bo'lib, charchoqqa notekis qarshilik ko'rsatadi, bu ularning ishonchliligini shubhali qiladi. Ko'p komponentli amorf metallardan foydalanish bu muammoni hal qiladi, ammo monolitik metall ko'zoynaklar uchun bu hali ham dolzarbdir.

Yangi tadqiqotning bir qismi sifatida. Berkeley Laboratoriyasi va Kaliforniya Texnologiya Instituti olimlari tomonidan birgalikda o'tkazilgan, quyma metall ko'zoynaklarning charchoqqa chidamliligini oshirish usuli topildi. Palladiyga asoslangan quyma metall shisha, charchoq yuklariga duchor bo'lganda, eng yaxshi kompozitsion metall oynalar bilan bir qatorda amalga oshiriladi. Uning charchoq kuchi tez-tez ishlatiladigan polikristalli strukturaviy metallar va po'lat, alyuminiy va titanium kabi qotishmalar bilan taqqoslanadi.

Yuk ostida, palladiyli metall shisha yuzasida kesish tasmasi hosil bo'ladi; sezilarli deformatsiyaning mahalliy maydoni bosqichli shaklga ega bo'ladi. Shu bilan birga, zinapoyalarni ajratib turadigan yoriqlarning chetlari bo'ylab bir xil kesish bantlari paydo bo'ladi, bu esa yoriqlarning uchlarini to'mtoq qiladi va ularning keyingi tarqalishini oldini oladi.

Palladiy massa va kesish modullarining yuqori nisbati bilan ajralib turadi. Bu shishasimon materiallarning o'ziga xos mo'rtligini yashiradi, chunki yoriqning keyingi o'sishiga to'sqinlik qiluvchi ko'p darajali kesish tasmasi hosil bo'lishi namunani tezda yo'q qilishga olib keladigan katta yoriqlar hosil bo'lishiga qaraganda energiya jihatidan qulayroq bo'lib chiqadi. Materialning yuqori chidamlilik chegarasi bilan birga, bu mexanizmlar palladiyga asoslangan quyma metall shishaning charchoq kuchini sezilarli darajada oshiradi.

Odatda erigan qotishmani bug 'yoki suyuqlik bilan cho'ktirish yoki tashqi usullar bilan o'ta sovutish natijasida hosil bo'lgan kristalli bo'lmagan metall yoki qotishma.

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

Neva jangi 1240 - Neva jangi 1240, daryo bo'yida rus va shved qo'shinlarining jangi. Neva 1240 yil 15 iyul. Maqsad...

Charibdis

Qadimgi yunon mifologiyasida Scylla va Charybdis dengiz yirtqich hayvonlari edi. Gomerning Odisseyiga ko'ra, Scylla va Charibdis ...

Birinchi jahon urushining boshlanishi sabablari

Jahon tarixida tarixning o'z mohiyatini o'zgartirgan juda ko'p turli xil voqealar mavjud. Har bir tarixiy davrda ...