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

April 2025
Mo Tu We Th Fr Sa Su
31 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 1 2 3 4

 

Випадкова стаття

  • 1
  • 2
  • 3

Україна заплатила внесок за асоціативну …

22-04-2015 Anna - avatar Anna

Україна заплатила внесок за асоціативну участь у HORIZON 2020

Журналіст та редактор "Української Правди" Анастасія Рінгіс і директор Українського наукового клубу та депутат Київради Наталія Шульга обговорювали підписану минулого тижня угоду у сфері науки "Горизонт–2020".

Вчена рада Львівської політехніки розгля…

04-11-2015 Олена - avatar Олена

Вчена рада Львівської політехніки розглянула перебіг реалізації програми розвитку університету до 2020 року в науково-інноваційній сфері

Днями в Національному університеті “Львівська політехніка” відбулося чергове засідання Вченої ради. Одним із ключових питань порядку денного був розгляд перебігу реалізації програми розвитку університету до 2020 року в науково-інноваційній сфері. Програмою...

Запрошуємо взяти участь в «Конгресі ISMI…

10-06-2015 Anna - avatar Anna

Запрошуємо взяти участь в «Конгресі ISMISS в Туреччині 2015»

Шановні колеги, Запрошуємо Вас взяти участь в «Конгресі ISMISS в Туреччині 2015», який відбудеться в Стамбулі 6-8 листопада 2015 року. Основною темою конгресу є спинна ендоскопія, мінімальні хребтові інвазивні та стабілізаційні методи....