Ved at tilføje belastning, forskere forbedrer metallisk glas

Metalliske glas - materialer med metalstyrke, men formbare som plastik – udvikles til en bred vifte af applikationer. Kontrol af dannelsen af ​​metalliske glas og deres resulterende egenskaber i bulkform, imidlertid, forbliver et igangværende arbejde på området.

Forskere i Jan Schroers laboratorium, professor i maskinteknik og materialevidenskab, har fundet ud af en måde at bruge belastning for at forhindre smeltet metal i at vende tilbage til sin oprindelige tilstand, resulterer i et meget stærkt og duktilt metallisk glas. Studiet, ledet af Rodrigo Miguel Ojeda Mota og Ethen Lund, kandidatstuderende i Schroers' laboratorium, blev for nylig udgivet i Kommunikationsmaterialer .

I en almindelig metode til fremstilling af metalliske glas, en legering smeltes og afkøles derefter ekstremt hurtigt, før dens atomer har en chance for at omarrangere sig selv til deres oprindelige krystallinske tilstand. Denne uorden af ​​atomer er det, der giver metalliske glas kombinationen af ​​styrke og duktilitet. Imidlertid, det er en proces, der kun fungerer med meget små prøver, hvor der kan opnås tilstrækkelig høje kølehastigheder.

"Så begrænsningen er, at du aldrig kan gøre noget rigtig nyttigt ud af det, som et mobiltelefonkabinet eller et gear eller en drivmiddeltank til satellit, " sagde Schroers.

Forskerne prøvede en anden tilgang, ved hjælp af belastning for at forhindre materialet i at slappe af tilbage til dets oprindelige atomare struktur. Efter opvarmning af legeringen - i dette tilfælde, legeringen Zr ₄₄ Ti ₁₁ Ni ₁₀ Cu ₁₀ Være ₂₅ - til en temperatur, der får det til at gå over til glas, de tillader en lille vægt at trække materialet ned under afkølingsfasen (venstre). Det er i bund og grund en kamp mellem materialets tendens til at slappe af til en krystallinsk atomstruktur og den mekaniske belastning, der holder atomerne i uorden. Ved afkøling, materialet fryser som et metallisk glas. Hele processen tager et par sekunder.

"Ved at trække dette materiale ved en høj temperatur, vi udvider atomerne inde i metallet, " sagde Lund. "Når det køler af, vi fryser det i den udvidelse, og det er den exciterede flydende tilstand."

Schroers sagde, at processen giver dem mulighed for i høj grad at forbedre de mekaniske egenskaber af metaller, og bruge dem til at skabe komplekse former.

Ojeda sagde, at næste skridt er at prøve ideen til forskellige processer. "Vi er ikke interesserede i ledninger, men vil arbejde på at inkorporere strain ductilization i blæsestøbning, " sagde han. "Dette ville give os mulighed for at fremstille de fleste former, som metaller bruges til i et meget høj styrke og duktilt materiale."