Aktualności

Właściwości szkieł metalicznych

Szkła metaliczne są połączeniem wszechstronność plastiku z wytrzymałością i trwałością metalu. Szkła metaliczne to  metale o strukturze amorficznej – otrzymane w wyniku bardzo szybkiego chłodzenia – szybkość chłodzenia rzędu 105 K/s. Szkła metaliczne powstają w stopach metali z udziałem niemetali, utworzonych z atomów o zróżnicowanych wielkościach, pod warunkiem ochłodzenia cieczy metalowej do temperatury niższej od temperatury zeszklenia, która w przypadku ciał krystalicznych odpowiada temperaturze krystalizacji. W szkle metalicznym są uporządkowane jedynie najbliżej sąsiadujące ze sobą atomy, nie występuje natomiast pełne prawidłowe rozmieszczenie przestrzenne wszystkich atomów, charakterystyczne dla kryształów. Szkła metaliczne cechują się własnościami różnymi od kryształów metali, nie wykazując wszystkich cech dla nich charakterystycznych.

Szkła metaliczne charakteryzują się doskonałymi właściwościami mechanicznymi jak również wysoką odpornością na korozję:

  • granica plastyczności niektórych szkieł metalicznych dochodzi do 5 GPa, tym samym osiągając wartość bliską teoretycznej,
  • niższe moduły  Young’a, tym samym odkształcenie plastyczne może dochodzić do 2%.

A. Inoue, Acta Mater., 2000, 48, 279–306.


Dodatkowo szkła metaliczne na bazie żalaza (Fe) wykazują niska koercją oraz  remanencją (namagnesowanie szczątkowe).

Aktualnie powszechnie stosowane są dwie technologie wytwarzania szkieł metalicznych:

  • Odlewanie – pozwala na uzyskiwanie prostych geometrii: prętów lub płyt o grubościach dochodzących maksymalnie do kilku mm ( w zależności od zastosowanego stopu)
  • Kształtowanie termiczne (thermoforming) – szkło formowane jest stanie przechłodzonej cieczy pomiędzy temp. zeszklenia a temp. krystalizacji w sposób zbliżony do obróbki tworzyw sztucznych, co pozwala uzyskać bardzo gładkie powierzchni i dokładnie odwzorować struktury nanometryczne ze względu jednak na krótki czas procesu wytwarzanie rozbudowanych i dużych struktur jest ograniczone

Zastosowania

  • transformatory o wysokiej częstotliwości czy ekranowanie magnetyczne
  • wzmocnieniu zbiorników ciśnieniowych
  • wężach, rurach, pasach
  • „tkaninach” ekranujące przed interferencją
  • ostrzach
  • w rdzeniach transformatorów, głowicach magnetycznych
  • elastycznych ekranach magnetycznych
  • foliach łączących elementy stalowe i stopy niklu w wymiennikach ciepła,
  • bateriach Ni-Cd
  • rozrusznikach serca

Źródła:
Materiały własne Politechniki Wrocławskiej
A. Inoue, Acta Mater., 2000,
https://www.kierunekchemia.pl/artykul,8366,szklo-metaliczne-szklo-niczym-plastik.html 48, 279–306
Materiały własne Politechniki Gdańskiej


Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu CORNET

Podobne artykuły

Informacje o wynikach projektu ClusterMat zostały opublikowane w kilku czasopismach i portalach branżowych. Zachęcamy do lektury. Zespół naukowy Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej chętnie udzieli dodatkowych informacji. Szczególnie polecamy tekst o szkłach metalicznych jako „materiałach...