В лабораторії Каліфорнійського технологічного інституту успішно випробуваний новий метод обробки заготовок з металевих стекол

Подібні матеріали, перші зразки яких (сплав Au75Si25) з’явилися в 1960-му, мають аморфну структуру, що дозволяє поєднувати притаманну твердість скла з ударною міцністю металу. Основні їх особливості, мабуть, пов’язані з високою мікроскопічною однорідністю — відсутністю дефектів структури на зразок межзеренных кордонів і дислокацій.

Щоб виготовити якусь корисну деталь, металеве скло необхідно нагріти до переходу в рідкий стан, який відбувається при температурі 500-600 C. Коли матеріал розм’якшується і перетворюється у в’язку рідину, можна приступати до формування деталі, не забуваючи про розвиненому процесі кристалізації. Якщо металеве скло повторно охолодити ще до утворення кристалів, воно збереже свої унікальні властивості і аморфну структуру.

Проблема полягає в тому, що кристалізація в металевих стеклах йде надзвичайно швидко. При виготовленні деталей вихідні сплави доводиться нагрівати до більш високих температур (1 000 C і вище), а це здорожує процес і змушує частіше міняти використовувані на виробництві форми. Крім того, в деталях, одержаних таким способом, нерідко виявляються дефекти.

Рис. 1. Структура металевого скла, до складу якого входять атоми трьох різних елементів (ілюстрація Scott Camazine / Science Photo Library).

Запропонований авторами спосіб дає можливість максимально швидко і рівномірно нагріти заготівлю та обробити її, уникнувши паразитної кристалізації і не збільшуючи температуру понад міру.

Роль нагрівача в експериментах грав потужний і короткий імпульс струму, який забезпечував швидкість зростання температури, приблизно дорівнює 106 К/с. Демонструючи можливості методики, вчені розігрівали циліндричні заготовки діаметром 4 мм і висотою 2 см, виконані із сплавів Zr41,2Ti13,8Ni10Cu12,5Be22,5 і Pd43Cu27Ni10P20, до 550 C і перетворювали їх в готові деталі у формі тора менш ніж за 40 мс.

Нова технологія, за словами учасника дослідження Вільяма Джонсона (William Johnson), вже запатентована і готується до комерціалізації.

Повна версія звіту буде опублікована в статті:

William L. Johnson, Georg Kaltenboeck, Marios D. Demetriou, Joseph P. Schramm, Xiao Liu, Konrad Samwer, C. Paul Kim, and Douglas C. Hofmann б’ється серцем Crystallization in Glass-Forming Metals by Millisecond Heating and Processing. – Science. – 13 May 2011. –
Vol. 332. – no. 6031. – pp. 828-833; DOI: 10.1126/science.1201362.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *