Szkło metaliczne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Szkło metaliczne Vitreloy 4
Próbki szkła metalicznego

Szkło metalicznestop metali z udziałem niemetali poddany szybkiemu schłodzeniu (rzędu 106 K/s) z temperatury wyższej od temperatury topnienia do temperatury niższej od temperatury zeszklenia. 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]

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]

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 oraz stopach palladem, ale znanych jest wiele stopów amorficznych żelaza, tytanu, miedzi, magnezu i szeregu innych pierwiastków.

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. a b 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. 88. 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).