Szkło metaliczne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Szkło metaliczne Vitreloy 4
Próbki szkła metalicznego

Szkło metalicznestop metali z udziałem niemetali poddany dużemu przechłodzeniu (rzędu 106 K/s) z temperatury wyższej od temperatury topnienia do temperatury niższej od temperatury zeszklenia. Temperaturą zeszklenia, w przypadku ciał krystalicznych jakimi są metale, jest temperatura krystalizacji. Uzyskany materiał ma strukturę nieuporządkowaną – amorficzną[1]. Szkło metaliczne wykazuje dużą rezystywność rzędu 50–300×10−8 Ω·m[2] (dla porównania rezystywność czystego srebra w t. pok. wynosi ok. 1,6×10−8, a żelaza 10×10−8 Ω·m[3]).

Taśmy amorficzne wykonane ze stopów na bazie żelaza lub kobaltu mają właściwości magnetyczne przewyższające tradycyjne materiały magnetycznie miękkie stosowane w maszynach elektrycznych, takie jak stal transformatorowa czy blacha elektrotechniczna[4].

Wytwarzanie[edytuj | edytuj kod]

Szkła metaliczne można wytwarzać poprzez[1]:

  • odlewanie stopu na wirujący i chłodzony wodą bęben (np. Fe-Ni)
  • naparowanie w próżni na podłoże ochłodzone do temperatury −196 °C (np. Cu-Ag)
  • elektroosadzanie

Historia[edytuj | edytuj kod]

Pierwszy metal amorficzny (stop złota z krzemem, Au75Si25) został wyprodukowany w roku 1960 w Caltech[5]. Ten i inne metale amorficzne otrzymywane w tamtym okresie były produkowane przez ekstremalnie szybkie schładzanie (szybkość rzędu miliona kelwinów na sekundę). Z tego powodu można było produkować tylko kształty o jednym z wymiarów rzędu mikrometrów (taśmy, folie, druty, itd).

W latach 90. XX wieku odkryto stopy tworzące metale amorficzne przy szybkości schładzania rzędu 1 K/s. Umożliwiło to produkowanie kształtek o wymiarach centymetrowych.

Pierwszy komercyjny metal amorficzny został wprowadzony na rynek w roku 1992 pod nazwą Vitreloy 1 (41,2% Zr, 13,8% Ti, 12,5% Cu, 10% Ni, oraz 22,5% Be). Stop ten został opracowany przez Caltech pod egidą Departamentu Energii USA oraz NASA.

Współcześnie (2010), materiały najlepiej tworzące szkła metalowe oparte są na stopach cyrkonu z palladem, ale znanych jest wiele stopów amorficznych żelaza, tytanu, miedzi, magnezu i szeregu innych pierwiastków.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Leszek A. Dobrzański: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Materiały inżynierski z podstawami projektowania materiałowego.. WNT, 2002, s. 524-528. ISBN 8320427932. (pol.)
  2. Antoni Paja: Transport elektronowy w metalicznych materiałach nieuporządkowanych. [dostęp 2012-11-07]. (prezentacja slajdów ppt)
  3. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 88th. Boca Raton: CRC Press, 2008, s. 12-39–12-40.
  4. Moshe Maor, Dariusz Koteras, Leszek Jasiński, Mirosław Machnik, Mirosław Łukiewski, Transformatory z rdzeniami amorficznymi produkcji Elhand Transformatory, s.3, publikacja firmy Ehland Transformatory Sp.z.o.o., Lubliniec, 2002-06, http://www.elhand.pl/z-prasy, akces 2013-09-20
  5. W. Klement, R.H. Willens, POL Duwez, "Non-crystalline Structure in Solidified Gold-Silicon Alloys". Nature, vol. 187, p.869–870, 1960 (abstrakt).