|  | 20 мая 2011 | Новости науки и техники

Разработан новый техпроцесс быстрого изготовления деталей из металлического стекла.

Детали из металлического стекла


Представьте себе материал, обладающий твердостью стекла, который можно изогнуть без разрушения подобно металлу. В начале 90-х годов такой материал был изобретен, он получил название металлического стекла, который состоит из атомов металла, не выстроенных в упорядоченную кристаллическую структуру, а имеющий беспорядочную структуру, подобную структуре стекла. Существует несколько типов металлического стекла, некоторые из них прочнее, чем сталь и даже титан. Но широкому распространению применения такого материала препятствовали некоторые технологические ограничения процесса его производства. Теперь же, команда исследователей их Калифорнийского технологического института разработала новый технологический процесс, позволяющий формовать детали из металлического стекла столь же легко, как и из пластмассы.

В традиционном методе формования изделий из металлического стекла изначальный твердый сплав разогревается до температуры в 1000 градусов Цельсия. Естественно, что металл при этом плавится, превращаясь в жидкую форму, с температурой значительно превышающей температуру 500-600 градусов, являющейся температурой фазового перехода, ниже которой начинаются процессы формирования кристаллической решетки металла. Расплавленный металл выливается в специальные формы, где он быстро охлаждается ниже точки кристаллизации и вновь становится твердым, не успев сформировать кристаллическую решетку.

К сожалению, формы, в которые идет отливка расплавленного металла с температурой около 1000 градусов, быстро приходят в негодность и подлежат замене. Металлы в жидком состоянии в момент разлива в формы расплескиваются и охлаждаются неравномерно, успевая в некоторых местах сформировать кристаллическую решетку, что приводит к появлению структурных дефектов.

Ход процесса формования металлического стекла


Пытаясь избежать вышеуказанных проблем, исследователи из Калифорнийского технологического института использовали процесс, известный как омический нагрев. Они запустили сквозь твердый металл электрический импульс длительностью 1 миллисекунду, имевший энергию в 1000 джоулей, в переводе на мощность это выходит 1 мегаватт энергии. Этот импульс разогрел металл до температуры в 550 градусов на время около половины миллисекунды. В этой точке металл "потерял" кристаллическую структуру, находясь в точке, выше температуры фазового перехода. Тепловая энергия была моментально отведена в окружающую среду, что вызвало быстрое охлаждение металла, который вновь приобрел твердый вид. Весь процесс занял около 40 миллисекунд времени.

Эта технология уже была запатентована и сейчас ведется ее доработка с целью начала коммерческого применения, которым будет заниматься дочерняя компания Калифорнийского технологического института Glassimetal Technology. Сообщение, описывающее данную технологию и области ее применения, было опубликовано в последнем выпуске журнала Science.




Ключевые слова:
Металл, Стекло, Кристаллическая, Решетка, Структура, Нагрев, Температура, Фазовый, Переход, Импульс, Электрический, Ток, Энергия

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Разработана новая технология трехмерной печати металлических изделий
  • Специальные капсулы с жидким металлом позволяют производить пайку без испол ...
  • Углеродные нанотрубки позволят увеличить надежность и срок службы конструкц ...
  • Исследователи получили совершенно новый тип стекла, обладающего уникальными ...
  • Ученые создали самый тонкий лист стекла, толщиной всего в два атома




  • 20 мая 2011 11:03
    #1 Написал: timsag

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Представьте себе материал, обладающий твердостью стекла, который можно изогнуть без разрушения подобно металлу.
    Предложение перечит самому себе. Да и к процессу производства никакого отношения не имеет.
        
    20 мая 2011 11:22
    #2 Написал: nichita2

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Не ну теоретически - твердость означает в основном истираемость, т.е. поверхностную "прочность". Если бы сказали хрупкость - это другое дело. Но судя по техпроцессу - это просто сверхбыстрая закалка стали...
        
    20 мая 2011 12:26
    #3 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    timsag, wink где же противоречие? Железо например тверже и гибче дерева или твердых пластмасс, в том и ценность таких свойств.
        
    20 мая 2011 13:06
    #4 Написал: timsag

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Если материал сгибается, то уже твёрдость не равнозначна стеклу.
        
    20 мая 2011 15:05
    #5 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    timsag, безосновательное заявление, чистый хром тверже стекла и гнется лучше. Кстати тонкое стекло тоже гнется.
        
    20 мая 2011 16:46
    #6 Написал: timsag

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Твердостью называется сопротивление твердого тела изменению формы.
    Если у них твёрдость одинакова, то и сопротивление соответственно тоже не отличается - так?
    На молекулярном уровне вообще всё "гнётся".
    Хром, полученный металлургическим путем или химическим восстановлением, по своей твердости (150 по Бринеллю) мало отличается от среднесортовой стали - вот этот хром гнётся.
        
    20 мая 2011 17:17
    #7 Написал: nichita2

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Твердость - это свойство поверхности материала.
    Изгибаемость - это пластичность, а противоположное свойство - хрупкость(разрыв безо всякого предварительного растягивания). Обычное стекло - хрупкое. Стеклопластик - уже весьма пластичен.
        
    20 мая 2011 18:22
    #8 Написал: HerrZog

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела

    Пластичность — способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации.

    (с) Википедия
        
    20 мая 2011 19:36
    #9 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Чтобы было понятнее - хром поцарапает стекло, а стекло его не очень или вообще не поцарапает, при этом стеклянная проволока сломается а хромовая согнется.
    Я уже приводил аналогию между хрупким пластиком и железом - железо и тверже и гибче, если не верится открывайте справочники в интернет и смотрите.
        
    20 мая 2011 20:23
    #10 Написал: timsag

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    volod smile и следуя по Вашей аналогии железо читай металл твёрже и гибче хрупкого пластика, читай стекла (ответьте да или нет)?
    Проволока из алмаза (самый твёрдый материал)тоже хрупче (ломче). Кстати сталь по твёрдости схожа с оконным стеклом.(см. испытание по шкале твёрдости в интернете). Хром - это металл. Стекло(кварц) - минерал. Хрупкость, эластичность и другие параметры боком.
    Начальная фраза:
    Представьте себе материал, обладающий твердостью стекла, который можно изогнуть без разрушения подобно металлу. Означает то что учённые открыли сталь? smile

    PS: вот нашёл похожую статью http://www.polymery.ru/letter.php?n_id=2099&cat_id=3
        
    20 мая 2011 20:43
    #11 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    timsag, чтобы зря не флудить, посмотри как я говорил в справочниках - твердость и гибкость чистого хрома и стекла (раз оговорки не было, то обычного силикатного), затем сравни и если захочешь, отвечай smile
        
    20 мая 2011 21:21
    #12 Написал: timsag

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Углубляясь...Доля производства электролитического хрома на всём земном шаре (читай дорогого) - около 5000 тонн в год (твёрже стекла). Алюмотермический хром (читай промышленный: Алюмотермический хром стандартной чистоты содержит повышенное содержание железа, алюминия, углерода, кислорода и азота. ) - 10000 тонн в год (мягче стекла). Всё это подчёркнуто из Вами уважаемого интернета.
    То бишь под словом металл у тебя сразу же появляется образ дорогого в смысле добывании (а не промышленного) хрома? И почему хрома а не стали?
    Тогда фраза: Представьте себе материал, обладающий твердостью стекла, который можно изогнуть без разрушения подобно металлу. Звучит ещё нелепее?(возвращаясь к началу дискуссии) winked
        
    20 мая 2011 21:37
    #13 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    timsag, я всего лишь оспорил высказывание
    Представьте себе материал, обладающий твердостью стекла, который можно изогнуть без разрушения подобно металлу.
    Предложение перечит самому себе.

    Металлическое стекло из статьи тоже труднодоступно, как и чистый хром, а с объемом производства и прочей статистикой никто и не спорит.
        
    20 мая 2011 22:42
    #14 Написал: timsag

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Я не могу представить металлическое стекло, также как и широко закрытые глаза. Понятие твёрдости металла, как у стекла здесь абсурдно (если конечно автор под словом металл не имел ввиду медь).
    Имхо: в этой статье на самом деле, как писалось выше, представлена закалка стали (хоть и необычным способом).
        
    20 мая 2011 22:59
    #15 Написал: amfetamin

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Тк... такие ТК... Кто имеет хоть малейшее представление о металлообработке, тот знает такой металл, как твёрдый сплав, который имеет очень высокую твёрдость (резцами из него обрабатывают закаленные стали 60-70 единиц и выше), но при том его можно расколоть уронив на пол. Сильно утрирую, что бы было по понятнее, без терминологии.
    Именно из за хрупкости резцы из него имеют сильный износ, сколы, трещины.
    Эти ребята не открыли сталь, они сделали сталь с высокой твёрдостью, которая не рассыпается от механических воздействий.
    Если технология попрёт, то на наших глазах машиностроение сильно преобразится.
        
    21 мая 2011 01:26
    #16 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    А вот при какой минимальной температуре начинается формирование кристаллической решетки ничего не сказано ( wink
        
    21 мая 2011 10:20
    #17 Написал: amfetamin

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Фазовый переход - 500-600 градусов (как в статье сказано), после него кристаллическая решётка разрушается, охлаждение ниже точки фазового перехода запускает процесс её формирования. Вроде логично :)
        
    21 мая 2011 11:24
    #18 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    Вот он где Булатный клинок зарыт wink
        
    23 мая 2011 20:25
    #19 Написал: flandger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Где то я это уже слышал. Аморфную сталь напоминает, а она известна довольно давно..
        
    17 июня 2011 16:14
    #20 Написал: amocck

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    //////////////////////////
    некоторые из них прочнее, чем сталь и даже титан
    //////////////////////////
    Насколько мне помнится твердость титана по рокквелу до 47 ед. а сталей до 62.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.