Інженери створили тверде та пружне металічне скло

sklo pruzhneІнженери Університету Південної Каліфорнії отримали новий вид металічного скла, що відрізняється підвищеною пружністю. Матеріал поєднує в собі, здавалося б, непоєднувані властивості – твердість, міцність та еластичність. Матеріал, що отримав технологічну назву SAM2X5–630, має найвище ударну міцність з усіх відомих металічних стекол.

Металічні стекла, або аморфні метали – клас металічних твердих тіл з аморфною структурою. На відміну від металів з їх кристалічною структурою – у аморфних металів вона аналогічна атомній структурі переохолоджёних розплавів.

Відео https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=iVUygQforFI (ліворуч стрибає кулька з нового металічного скла, праворуч – зі звичайної сталі).

Матеріал здатний витримувати сильні удари, при цьому він не кришиться і не ламається, а повертає первинну форму. Потенціал його застосування практично безмежний – починаючи від свердел і бронежилетів і закінчуючи імплантатами для зміцнення кісток та захистом космічних супутників.

Зазвичай аморфні метали отримують нагріванням до 630°C, а потім дуже швидким (близько градуса в секунду) охолодженням. Матеріал SAM2X5–630 був отриманий нагріванням порошкоподібного складу на основі заліза (Fe49.7Cr17.7Mn1.9Mo7.4W1.6B15.2C3.8Si2.4).

Унікальні властивості металу отримані завдяки вдалому поєднанню температури нагрівання та швидкості охолодження – саме такі умови, які випробував отриманий склад, призводять до утворення локальних осередків слабко вираженої кристалічної структури. Інші умови нагріву або охолодження призводять до отримання повністю аморфних металів з випадковим розташуванням атомів.

«У нього майже відсутня внутрішня структура, і в цьому він схожий на скло, але при цьому зустрічаються ділянки з кристалізацією,– говорить Вероніка Ельясон [Veronica Eliasson], асистент-професор Інженерної школи ім. Вітербі при університеті, і провідний автор роботи. – Ми поки що не розуміємо, чому невелика кількість кристалізованих ділянок в металічних стеклах призводять к таких сильних відмінностей в реакціях на удар».

Динамічна межа пружності Гюгоніо (максимальна дія, яку матеріал витримує без незворотної деформації), була визначена для SAM2X5–630 близько 12 ГПа. У нержавіючої сталі цей показник дорівнює 0,2 ГПа, у карбіду вольфрама (використовуваного для створення твердих інструментів і сердечників бронебійних куль) – 4,5 ГПа, у алмазів – до 60 ГПа.

Вивчення аморфних металів розпочалось в 1960 році в Каліфорнійському технологічному інституті – групою вчених було отримано перше металічне скло Au75Si25. З тих пір було отримано велику кількість подібних матеріалів з цікавими властивостями, але поки що область їх практичного застосування неможна назвати широкою із-за їх високої вартості.

Наприклад, отриманий нещодавно в Японії Ti40Cu36Pd14Zr10 — неканцерогенний, в тричі міцніший за титан, мало зношується, при терті не утворює порошок, а по модулю поздовжньої пружності практично співпадає з людськими кістками – потенційно його можна буде використовувати як чудову штучну заміну суглобам.

 

Регіони

Vinnytsya Lutsk Dniepropetrivsk Donetsk Zhytomyr Uzhgorod Zaporizhzhya Ivanofrankivsk Kyivska Kyrovograd Crimea Lugansk Lviv Mykolaiv Odessa Poltava Rivne Sumy Ternopil Kharkiv Kherson Khmelnytsky Cherkasy Chernigiv Chernivtsi
Київ

Публікації

October 2020
Mo Tu We Th Fr Sa Su
28 29 30 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1

 

Випадкова стаття

  • 1
  • 2
  • 3

Вода: різновиди, властивості, технології…

27-03-2015 Anna - avatar Anna

Вода: різновиди, властивості, технології очищення

Інтерв'ю директора Інституту колоїдної хімії та хімії води НАН України академіка В.В. Гончарука передачі "Елементарно" радіостанції "Вести". Вода – унікальна рідина, що зберігає чимало таємниць і можливостей, а також дає науковцям практично...

Підписано меморандум про взаємодію та сп…

29-10-2012 Олена - avatar Олена

29 жовтня 24 жовтня у Харкові підписано меморандум про взаємодію та співпрацю між Національним центром «Мала академія наук України» та навчальними закладами м. Харкова.

Apple патентує систему управління пристр…

21-03-2016 Олена - avatar Олена

Apple патентує систему управління пристроями за допомогою жестів і погляду

Бюро патентів і торгових марок США опублікувало інформацію c описом спеціальної системи, яка дозволить дистанційно керувати "яблучними" телевізійними приставками або комп'ютерами за допомогою погляду або жесту. Про це повідомляє Patently...