Pull to refresh

Аморфные металлические сплавы

Lumber room
image
Apple заключила эксклюзивное соглашение на использование аморфных металлических сплавов с уникальной атомной структурой, что позволяет продукции быть более прочной, легкой, а также более устойчивой к износу и коррозии.

image

                                                                                 ***

Аморфные металлические сплавы были разработаны группой исследователей из Калифорнийского технологического института в 1960г. (Дювез, Вилленс и Клемент). Был получен метод закалки расплава в аморфное состояние в металлических сплавах. Однако широкое признание аморфных металлических материалов в науке и технике началось в начале 70-х годов, когда были разработаны высокоэффективные методы их получения в виде тонкой ленты или проволоки. Стало ясно, что понятие “металлическое тело” уже нельзя рассматривать как синоним понятия “кристаллическое тело”, что с получением металлического вещества в новом аморфном состоянии необходимо рассматривать два существенно отличающийся по своей природе и свойствам класса металлических тел — кристаллические и аморфные.

Впервые для коммерческих целей продукт был использован в 2003г для создания техники Министерства обороны США, медицинского оборудования, и даже для создания спортивных товаров, таких как теннисные ракетки и клюшки для гольфа.

Apple получила права на использование сплавов в коммерческих целях, но во всех остальных сферах, которыми Apple не занимается, Liquidmetal оставила права на технологию за собой.
Соглашение было заключено 5 августа. Оно было подписано Ларри Буффингтоном, который является президентом и главным исполнительным директором Liquidmetal Technologies.

Атомная структура Liquidmetal (жидких металлов):

 image      image

   Кристаллическая           Аморфная структура      
         решетка

В обычных металлах структурой является кристаллическая решетка. Liquidmetal сплавы имеют «аморфную» атомную структуру,, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях и не имеют определённой точки плавления. Свойства Liquidmetal превосходят свойства обычных металлов.

Свойства Liquidmetal :
· высокая твердость
· высокое отношение твердости к массе
· превосходящий предел упругости
· высокая коррозионная стойкость
· высокая износостойкость
· уникальные акустические свойства

Один из результатов уникальной атомной структуры сплавов Liquidmetal являеться высокая текучесть, которая приближается к теоретическому пределу и намного выше чем в кристаллических металлах и сплавах. Например, предел текучести более 250 KSI был достигнут в Zr-базе Liquidmetal сплавах (VIT-001 серии). Это более чем в два раза больше, чем в обычных титановых сплавах.
image
Еще одно уникальное свойство сплавов Liquidmetal является высшим пределом упругости, т. е. способность сохранять свою первоначальную форму после прохождения очень высоких нагрузок и напряжений. Кроме того, Liquidmetal более устойчивы к коррозии, чем их обычные коллеги с кристаллической решеткой из-за уникального строения атома.
image

Возможные применения аморфных металлических материалов:

Аморфные металлы можно использовать как материалы имеющие высокую характеристику прочности и пластичности. Уже с 1974г. высказывались предположения о возможности применения аморфных сплавов в различных конструкциях в сочетании с пластмассами и резинами, а так же для изготовления пружин и малогабаритного режущего инструмента. Основными препятствиями здесь являлись высокая стоимость, слабая устойчивость против нагрева и не возможность получения материала в ином виде, чем лента. Однако недавно с появлением методов вытягивания волокон из вращающегося барабана появилась возможность получить проволоку круглого сечения (диаметром 200мкм) из аморфных сплавов на основе железа. Эта явилась стимулом для изучения возможностей аморфных металлов как высокопрочных материалов. По своей прочности проволока из аморфного сплава превосходит даже стальную рояльную проволоку. Поэтому данный аморфный сплав весьма перспективен для использования в качестве высокопрочных материалов.
Стремление к миниатюризации электронных устройств привело к тому, что линейные размеры токоведущих дорожек, контактных площадок и других элементов современных интегральных схем не превышают 0,5-1 мкм. При субмикронных размерах рабочих элементов создаются условия для взаимного проникновения атомов — диффузии на границе раздела металл-полупроводник. Этот процесс со временем приводит к замыканию токоведущих дорожек и выходу прибора из строя. Чтобы предотвратить диффузию, необходимо создать тонкий барьерный слой между полупроводником и металлом.
Так было показано, что наилучшими барьерными свойствами обладают аморфные металлические сплавы. Диффузия через аморфные слои сильно затруднена вследствие нерегулярности атомной структуры. Особенно хорошими барьерными свойствами обладают аморфные сплавы тугоплавких металлов.

Заключение:

Несмотря на то, что аморфные металлы обладают уникальными методами их получения и особыми свойствами, которые не встречаются у кристаллических металлов. У аморфных металлов есть свои недостатки:
  • не высокая термическая устойчивость.
  • не достаточная стабильность во времени(что снижает их надежность).
  • полная несвариваемость(следовательно, аморфные металлы не пригодны для крупногабаритных конструкций, невозможность их использования в качестве высокотемпературных материалов).

P.S: В будущем станет известно, где Apple собирается использовать аморфные металлические сплавы))).


При создании статьи использовались следующие ресурсы:appleinsider.com, liquidmetal.com, pereplet.ru
Аморфные металлы / Судзуки К., Худзимори Х., Хасимото К. — М.: Металлургия, 1987.
Tags:
Hubs:
Total votes 1: ↑0 and ↓1 -1
Views 1.9K
Comments Comments 1