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

Фермий (Fermium), Fm
Фермий - искусственно полученный радиоактивный химический элемент семейства актиноидов, атомный номер 100; стабильных изотопов не имеет (известны изотопы Ф. с массовыми числами от 244 до 258). Впервые ...

История открытия элементов
...

Ученые обнаружили молекулу, которая уменьшает последствия сердечных приступов
Ученые обнаружили молекулу, которая уменьшает последствия сердечных приступов, активируя защитный механизм, предохраняющий ткани сердца от повреждений при недостатке в них кислорода, говорится в стать ...