Металлические стекла
Периодическая система / Металлы и сплавы / Металлические стекла
Страница 2

Другое важнейшее преимущество аморфных металлических сплавов - их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) металлические стекла вообще не корродируют. Например, скорость коррозии аморфного сплава, содержащего железо, никель и хром, в растворе соляной кислоты практически равны нулю. Для сравнения можно сказать, что скорость коррозии “классического” коррозионностойкого сплава железа с никелем и хромом (знаменитая нержавеющая сталь, которую так и называют - “нержавейка”) в той же среде превышает 10мм/год. Основная причина такой высокой коррозионной стойкости аморфных сплавов, по-видимому, состоит в том, что, не имея кристаллической решетки, они лишены и характерных “дефектов” кристаллов - дислокации и, главное, границ между зернами. Высокая плотность упаковки атомов в кристалле в близи этих “дефектов” уменьшается столь резко, что вдоль них легко проникают в металл “вражеские агенты”. Важно, что бездефектная структура аморфного сплава передается той тонкой окисной пленке, которая образуется на его поверхности на начальных стадиях коррозионного процесса и в дальнейшем защищает металл от прямого контакта с “агрессором”.

Весьма интересным показалось и сочетание некоторых физических свойств аморфных сплавов, в частности, магнитных и электрических. Выяснилось, что сплавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) в аморфном состоянии так же ферромагнитны.

Если вернуться сердечникам трансформаторов то будет видно, что замена обычной трансформаторной стали аморфным сплавом даст огромную экономию энергии. В США подсчитано, что потери на вихревые токи уменьшается при этом в 4 раза. Необычное сочетание магнитных и электрических свойств металлических стекол позволяет с большим эффектом использовать их и для других преобразователей тока, датчиков, сердечников и разного рода реле.

Количество компонентов в сплавах возрастает вместе с требованиями. Уже не редкость сплавы с десятком и более компонентов. Их составление - боль­шое искусство, так как компоненты должны работать в гармонии и согласии. Недаром создателей новых сплавов ме­таллурги называют композиторами.

Изготовить такие композиции в промышленности часто труднее, чем соста­вить. У компонентов разные темпера­туры плавления, химические свойства, плотность. Если при плавке еще удается управлять множеством процессов, ис­пользуя вакуум или защитные атмосфе­ры, флюсы, разделяя плавку на этапы, то при кристаллизации влиять на ход событий можно только режимом охлаж­дения. Здесь-то компоненты и проявля­ют свой характер. Одни упрямо не хо­тят растворяться в общей массе сплава и выделяются прослойками, другие жад­но поглощают все загрязнения и при­меси, образуя стойкие и вредные соеди­нения, третьи кристаллизуются в слиш­ком крупные или слишком мелкие зер­на, нарушая структурную однородность сплава. И чем больше компонентов, тем больше подобных проблем.

Чтобы избавиться от трудностей, свя­занных с кристаллизацией, можно изго­товить металл из смеси компонентов в виде частиц, гранул или волокон, спрес­совав и сварив их в сплошную массу. Так возникла технология композит­ных металлов, а затем порошковая ме­таллургия. Это была первая попытка начать революцию в металлургии, но она удалась лишь частично.

Порошковая металлургия и компози­ты занимают хотя и важную, но до­вольно ограниченную область в выпуске металлических изделий. Это прежде все­го производство твердых сплавов для ин­струмента, затем изготовление изделий из тугоплавких металлов - вольфрама, молибдена и других, плавление которых сопряжено с техническими трудностями, наконец, получение деталей с особой структурой - пористых, волокнистых, чешуйчатых.

Порошковая технология ограничена прежде всего стоимостью продукции, которая пока раз в десять выше, чем продукция, полученная традиционными металлургическими приемами. Кроме то­го, хотя при спекании происходит диф­фузия компонентов и протекают некото­рые химические реакции, композиты все же обладают свойствами смеси, а не сплава.

Вторая попытка состоялась сравни­тельно недавно, когда новая наука - фи­зика металлов - обнаружила, что тео­ретическая прочность металла на полто­ра-два порядка выше реальной. Оказа­лось, что низкая прочность металла объ­ясняется дефектами кристаллической решетки. Количество дефектов в металле может быть соизмеримо с числом ато­мов, поэтому в расчетах используют плотность, или концентрацию дефектов в единице объема. Если эта величина близка к нулю, что соответствует иде­альному кристаллу, то прочность такого кристалла близка к теоретической. С по­вышением концентрации дефектов проч­ность сначала стремительно снижается, а затем начинает снова возрастать, но значительно медленнее. Минимум обыч­но соответствует реальной прочности чистого металла. Примеси, легирующие добавки, деформация увеличивают кон­центрацию дефектов и повышают проч­ность материала.

Страницы: 1 2 3 4

Смотрите также

Методика проведенных экспериментов
Изучение процесса комплексообразования проводилось методом рН-метрического титрования. Оно проводилось при помощи иономера с точностью измерения ±0,05 ед. рН со стеклянным и хлорсеребряным электрода ...

Состояния и уровни многоэлектронных атомов. Орбитали и термы. Векторная модель
...

Методы активации химических процессов
Для интенсификации технологических процессов применяют различные физические факторы воздействия, в частности акустические колебания. Изучением взаимодействия мощных акустических волн с веще ...