В последние годы XX столетия внимание физиков и материаловедов привлечено к таким конденсированным средам, для которых характерно неупорядоченное расположение атомов в пространстве. Всеобщий интерес к неупорядоченному состоянию английский физик Дж. Займан выразил следующим образом: «Неупорядоченные фазы конденсированных сред — сталь и стекло, земля и вода, пусть и без остальных стихий, огня и воздуха, — встречаются несравненно чаще и в практическом отношении никак не менее важны, чем идеализированные монокристаллы, которыми не столь давно только и занималась физика твердого тела».
Среди твердых конденсированных сред особого внимания заслуживают так называемые металлические стекла — аморфные металлические сплавы с неупорядоченным расположением атомов в пространстве. До недавнего времени понятие «металл» связывалось с понятием «кристалл», атомы которого расположены в пространстве строго упорядочено. Однако в начале 60-х годов в научном мире распространилось сообщение о том, что получены металлические сплавы, не имеющие кристаллической структуры. Металлы и сплавы с беспорядочным расположением атомов стали называть аморфными металлическими стеклами, отдавая должное той аналогии, которая существует между неупорядоченной структурой металлического сплава и неорганическим стеклом [1].
Открытие аморфных металлов внесло большой вклад в науку о металлах, существенно изменив наши представления о них. Оказалось, что аморфные металлы разительно отличаются по своим свойствам от металлических кристаллов, для которых характерно упорядоченное расположение атомов.
Формирование аморфной структуры металлов и сплавов приводит к фундаментальным изменениям магнитных, электрических, механических, сверхпроводящих и других свойств. Некоторые из них оказались очень интересными как для науки, так и для практики. Ценность других свойств полностью еще не раскрыта. Давайте начнем познавать удивительный мир веществ, в основе которого лежит свобода расположения атомов в пространстве [2].
1. Методы получения аморфных сплавов
Аморфную структуру в металлических сплавах получают различными методами: осаждения из газовой фазы или жидкого раствора, ионной имплантации и др. Однако важнейшим является метод закалки расплава, позволяющий получать аморфные сплавы в виде изолированных ленточных, проволочных, а иногда и массивных образцов в широком интервале составов. В методах осаждения из газовой фазы атомы или ионы металла (получаемые термическим испарением, катодным распылением и т.п.) осаждаются в вакуумной камере на охлаждаемую до низких температур подложку. В результате можно получить тонкую аморфную плёнку толщиной до 10-100 нм. При этом плёнка оказывается, загрязнена атомами остаточных газов, неизбежно присутствующих в вакуумной камере. В случае использования термического испарения так удаётся получить в аморфном состоянии даже чистые металлы (Fe, Ni, Al, W и др.).
Материаловедение и технология металлов
... сплав, а также распределение, размер и форму кристаллов каждой фазы. Определение атомного строения фаз стало возможным после открытия Лауэ (1912 г), показавшего, что атомы в кристалле регулярно заполняют пространство, ... особенностями строения металлов. Согласно теории металлического состояния, металл представляет ... важнейшей в металловедении диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов. Открытием ...
Использование скоростного плазменного осаждения позволяет увеличить толщину плёнки до нескольких миллиметров и повысить её чистоту. При ионной имплантации поверхность обычного кристаллического металла облучают ионами, внедряющимися в неё и при достаточно больших дозах (по меньшей мере, одно смещение на атом) нарушающими кристаллический порядок. Бомбардировка собственными ионами не создаёт стабильной аморфной структуры, однако при имплантации ионов элементов, стабилизирующих аморфное состояние (например, фосфора), можно получить на поверхности тонкий — менее 1 мкм — стеклообразный слой.
2. Механические свойства аморфных сплавов
Первая особенность механических свойств аморфных сплавов, которую следует отметить, — это их очень высокая прочность. Как известно, теоретическая прочность, то есть напряжение, необходимое для разрыва всех межатомных связей в плоскости разрушения, составляет 1 ~10 E? (E — модуль Юнга).
Прочность реальных металлов на два-три порядка ниже — лишь прочность нитевидных кристаллов (усов) приближается к теоретической. Для аморфных сплавов также типичны близкие к теоретической прочности значения в у ?… Е 0,04 0,05. Это обусловлено, во-первых, более низкими по сравнению с кристаллами модулями упругости, а во-вторых, спецификой механизмов деформации и разрушения. Коэффициент Пуассона аморфных сплавов обычно близок к 0,4 — это промежуточное значение между кристаллическими металлами (0,3) и жидкостью (0,5).
Довольно неожиданным свойством аморфных сплавов является их способность к пластическому течению. В кристаллах, как известно, пластическое поведение обеспечивается движением дислокаций. Но в теле без трансляционной симметрии дислокации в классическом понимании невозможны, и следовало бы ожидать, что аморфные вещества будут абсолютно хрупкими. Неорганические стёкла ведут себя именно так, однако в аморфных металлах пластическая деформация всё-таки происходит. Способность к деформации связана, как и для кристаллов, с коллективизированным ненаправленным характером металлической связи. При этом удаётся реализовать ту высокую прочность, которая заложена в аморфных телах при условии подавления хрупкого разрушения при напряжениях меньше предела текучести [3].
Пластическая деформация аморфных сплавов может быть гомогенной, когда деформируется каждый элемент объёма и образец испытывает однородную деформацию, и негомогенной, когда пластическое течение локализуется в тонких полосах сдвига.
Гомогенная деформация происходит при высоких температурах (близких к температуре кристаллизации) и низких напряжениях (ф < 0,01G, где G — модуль сдвига).
При этом скорость деформации пропорциональна приложенному напряжению: г=ф з. Вязкость з по мере развития деформации непрерывно растёт, и с повышением температуры этот рост ускоряется по аррениусовскому закону. Степень пластической деформации при гомогенном течении практически неограничена, и при правильно подобранных условиях можно добиться эффекта сверх пластичности с деформацией в сотни процентов. По-видимому, гомогенная деформация происходит за счёт непрерывной релаксации структуры, хотя она может протекать и после предварительного отжига при более высокой температуре. В результате после гомогенной деформации сплавы обычно резко охрупчиваются [4,5].
Классификация и свойства сплавов
... Физические свойства сплавов Механические свойства металлов и сплавов К основным механическим свойствам относятся прочность, вязкость, пл Физические свойства металлов и сплавов Физические свойства металлов и сплавов определяются удельным весом, к Химическая стойкость металлов и сплавов Химическую стойкость металлов и сплавов ...
Негомогенное пластическое течение происходит при низких температурах и высоких напряжениях. Оно мало чувствительно к скорости нагружения и практически не сопровождается деформационным упрочнением. В отличие от гомогенной деформации, негомогенная вызывает уменьшение степени порядка в аморфной структуре. При негомогенной деформации течение сосредоточено в полосах сдвига, число которых определяет пластичность сплава. Пластичность сильно меняется в зависимости от схемы нагружения. При растяжении она обычно невелика — разрушение происходит после деформации в 1-2 %, в то время как при прокатке можно достигнуть деформаций в 50-60 %, а при изгибе радиус может быть сопоставим с толщиной ленты (30-40 мкм).
Полосы сдвига обычно располагаются под углом 45-55° к оси растяжения или параллельно оси изгиба. В отличие от кристаллических, в аморфных металлах полосы сдвига легко меняют своё направление и ветвятся. Толщина полос сдвига обычно составляет 10-50 нм; она уменьшается в случае предварительного низкотемпературного отжига. Поскольку высота ступенек, создаваемых полосами сдвига на поверхности, составляет 100-200 нм, то деформация, сосредоточенная в полосе, очень велика — сотни процентов.
Если при гомогенной деформации предел текучести быстро увеличивается с понижением температуры, то при негомогенной он остаётся практически постоянным, и возрастает лишь при довольно низких температурах — ниже ~ — 50 °C в сплавах на основе железа, кобальта и никеля. Чем медленнее возрастает ут, тем менее сплав склонен к охрупчиванию при низких температурах [4].
Описание процесса негомогенной деформации делается на основании различных моделей. Например, по Гилману пластическое течение происходит благодаря движению квазидислокаций. В отличие от обычных дислокаций, квазидислокации в каждой точке изменяют величину и направление своего вектора Бюргерса. В результате при движении они оставляют за собой большое количество дефектов, компенсирующих вектор невязки скользящей дислокации; эти дефекты разупорядочивают структуру в полосе скольжения. Квазидислокации существуют только под нагрузкой, а в отсутствие её неотличимы от окружающего материала. При описании аморфной структуры как кристалла с высокой плотностью близкорасположенных дисклинационных диполей пластическое течение можно рассматривать как перемещение дисклинаций за счёт испускания и поглощения дислокаций [6].
3. Физические свойства аморфных сплавов
В первую очередь следует остановиться на магнитных свойствах аморфных сплавов. В аморфном состоянии, несмотря на неупорядоченное расположение атомов, может возникать упорядоченное расположение магнитных моментов. Поэтому многие аморфные сплавы на основе железа, кобальта, никеля, а также некоторых редкоземельных металлов ферромагнитны. Их поведение качественно похоже на поведение кристаллических ферромагнетиков: в них возникают магнитные домены, при перемагничивании имеется петля гистерезиса, существует точка Кюри, выше которой спонтанная намагниченность исчезает, и т.д. В аморфных сплавах отсутствуют такие барьеры для движения доменных стенок при перемагничивании, как дислокации или границы зёрен, однако в роли барьеров могут выступать локальные неоднородности, магнитострикция от внутренних напряжений и т.п. Отжиг ниже температуры кристаллизации, приводящий к релаксации аморфной структуры и уменьшению внутренних напряжений, обычно уменьшает коэрцитивную силу. Однако в некоторых случаях он, наоборот, может привести к расширению петли гистерезиса из-за стабилизации границ доменов. 15 16 Электрическое сопротивление аморфных сплавов существенно выше, чем кристаллических, из-за отсутствия дальнего порядка. Кроме того, их электросопротивление слабо меняется с температурой. Существуют и аморфные сверхпроводники.
Легкоплавкие сплавы в ортопедической стоматологии
... газов, образу- ющихся при литье сплава металлов; достаточным для компенсации усадки затвердевающего металла коэффициентом термического расширения. В современном литейном производстве используют гипсовые, фосфат ... окиси кремния. Гипс в этом случае является связующим. Окись кремния, выступающая в качестве наполнителя, придает массе необходимую величину усадочной деформации и теплостойкость. ...
Порядка 80 % промышленных аморфных сплавов производятся ради их магнитных свойств. Они применяются в качестве магнитомягких материалов, сочетающих изотропность свойств, высокую магнитную проницаемость, высокую индукцию насыщения, малую коэрцитивную силу. Их применяют для изготовления магнитных экранов, магнитных фильтров и сепараторов, датчиков, записывающих головок и т.п. Сердечники трансформаторов, изготовленные из аморфных сплавов, характеризуются весьма малыми потерями на перемагничивание благодаря узкой петле гистерезиса, а также высокому электросопротивлению и малой толщине, что уменьшает потери, связанные с вихревыми токами.
Хотя аморфные материалы химически более активны, чем кристаллические, но при наличии в них хрома и других элементов, способствующих формированию пассивирующей плёнки, они могут обладать исключительно высокой коррозионной стойкостью и использоваться в агрессивных средах; например, сплав Fe45Cr25Mo10P13C7 по стойкости превосходит даже тантал. Аморфные сплавы применяются и как высокопрочные (например, в качестве компонента композиционных материалов и даже корда автомобильных шин).
Некоторые аморфные сплавы проявляют инварные и элинварные свойства (то есть имеют близкий к нулю коэффициент термического расширения или слабо зависящие от температуры модули упругости) и могут применяться в прецизионных приборах. Наконец, аморфные сплавы используются для получения нанокристаллических материалов.
Применение аморфных сплавов сдерживают как технологические ограничения (малая толщина получаемых полуфабрикатов, полная несвариваемость), так и малая стабильность свойств — их структура и свойства существенно изменяются не только при нагревах, но и за время работы при комнатной температуре.
В Челябинской области имеется предприятие, производящее аморфные металлические сплавы в промышленных масштабах — это ОАО «Ашинский металлургический завод». Первые работы по получению аморфных сплавов были начаты на нём в 1984 г., а цех по производству аморфной ленты (ЭСПЦ-1) построен в 1989 г. Аморфная лента производится на агрегатах «Урал-100» методом литья плоской струи жидкого металла на поверхность вращающегося охлаждаемого барабана диаметром около 1000 мм и шириной 200 мм (см. рис. 1, а).
Получаемая лента имеет ширину от 3 до 80 мм и толщину 20-30 мкм. Выпускаются магнитомягкие аморфные сплавы на основе железа 2НСР, 9КСР, 30КСР и кобальта 71КНСР, 86КГСР, 82К 3ХСР, 84КХСР, а также нанокристаллический сплав типа «файнмет» 5БДСР. (Обозначения элементов в марках сплавов такие же, как у легированных сталей.) Сплавы поставляются потребителям как в виде ленты, смотанной в рулоны, так и в виде готовых изделий — магнитопроводов. Помимо витых магнитопроводов, из аморфной ленты могут изготавливаться магнитные экраны, сердечники магнитных датчиков и трансформаторов, резистивные элементы и др. Лента поставляется без термической обработки, однако готовые изделия из большинства сплавов требуют обязательной термомагнитной обработки (реже — термической обработки без магнитного поля) при 400-460 °C в течение 10-60 мин. Термомагнитная обработка сплава 5БДСР, сопровождающаяся нанокристаллизацией, производится при 520-550 °C. Без термообработки применяется толь- ко сплав 71КНСР для магнитных экранов. Для каждой партии ленты контролируется не только химический состав, но и целый набор магнитных характеристик после термической (термомагнитной) обработки [7].
Производство металлов и их сплавов (2)
... обычно состоит из глины. Магнитный железняк, Шпатовый железняк Для производства чугуна, кроме железных руд, требуются и другие материалы. К ним в первую очередь следует отнести марганцевую ... которые технически возможно и экономически целесообразно перерабатывать для извлечения содержащихся в них металлов. К железным рудам Эти руды содержат значительное количество рудного вещества или соединений ...
4. Материалы с субмикро- и нанокристаллической структурой
Хорошо известно, что в обычных условиях твёрдые металлы и сплавы являются поликристаллами, то есть состоят из множества отдельных кристаллитов (зёрен), типичный размер которых составляет несколько десятков микрон, а в некоторых случаях может достигать нескольких миллиметров и даже сантиметров. Специальными способами (чаще всего путём контролируемого выращивания из расплава) можно получить и материал, лишённый зёренного строения — монокристалл. Монокристаллический образец представляет собой, по сути, одно зерно, поэтому монокристаллические материалы обладают ярко выраженной анизотропией свойств. Как правило, монокристаллы металлов пластичны, но прочность их ниже, чем у тех же металлов в обычном поликристаллическом состоянии. Наибольшее применение монокристаллы находят в научных исследованиях, поскольку благодаря единой ориентировке, которую нетрудно определить из макроскопических наблюдений, представляют собой очень удобный объект Своеобразным типом монокристаллов являются «усы» (whiskers) — нитевидные кристаллы, выращиваемые из газовой фазы. Диаметр таких усов составляет 1-10 мкм, а длина — до 0,1-10 мм. Тончайшие усы диаметром около 1 мкм не содержат ни одной дислокации (или, как максимум, винтовые дислокации роста, расположенные вдоль оси кристалла), и поэтому обладают исключительно высокой прочностью, приближающейся к теоретической. Так, для усов железа прочность на разрыв достигает 13,4 ГПа, то есть 6,5 % от его модуля Юнга — напомним, что наибольшая прочность стали (тонкой проволоки, протянутой с очень большим обжатием) составляет около 5 ГПа. Правда, когда усы начинают расти в толщину, на границах слоёв в них зарождаются дислокации, и прочность резко падает. Особые, уникальные свойства обнаруживают и материалы, находящиеся на другом полюсе этой своеобразной структурной шкалы — поликристаллы с очень 18 малым размером зёрен (менее 1-0,1 мкм).
Такие материалы научились получать сравнительно недавно, и в настоящее время их изучение является одним из наиболее активно развивающихся направлений в материаловедении. Интерес к ним обусловлен тем, что, во-первых, они во многих случаях обладают физическими и механическими свойствами, существенно превосходящими уровень обычных материалов, а во-вторых, решение задач нанотехнологии выявило много пробелов в наших фундаментальных и технологических знаниях, заполнение которых потребовало объединения усилий специалистов в самых разных областях [8].
Машиностроительные материалы и их свойства (2)
... материалы. I РАЗДЕЛ стали и сплавы называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин (машиностроительные стали), конструкций и ... применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термической обработки. ... При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению - низкий порог ...
5. Способы получения наноструктурных материалов
Как известно, получить мелкозернистую структуру в поликристалле можно тремя способами:
- непосредственно при кристаллизации жидкости за счёт увеличения скорости охлаждения, стимуляции гетерогенного зарождения и т.п.;
- путём рекристаллизации после значительной пластической деформации;
— за счёт фазового наклёпа, сопровождающего полиморфное превращение (фазовая перекристаллизация).
Однако эти методы (за исключением, возможно, первого) не позволяют получить размер зёрен менее 1 мкм. Для получения более мелких зёрен используют:
1) компактирование порошков; 2) сверхбыструю закалку расплава; 3) кристаллизацию аморфного состояния; 4) интенсивную пластическую деформацию и некоторые другие методы. Все их можно разделить на две группы: синтез наноматериалов «снизу-вверх» (bottom-up) — из отдельных атомов или наноразмерных частиц, — и «сверху вниз» (topdown) — путём получения наноструктуры в объёмной заготовке исходного крупнозернистого материала.
6. Особенности структуры и свойств нанокристаллических материалов
Один из главных вопросов при изучении нанокристаллических материалов заключается в том, существует ли резкая, отчётливая граница между обычным и наноструктурным состоянием, то есть некоторый критический размер зерна или частицы, при переходе через который свойства изменяются скачкообразно. Обычно в эксперименте наблюдается постепенное изменение свойств по мере уменьшения размера зёрен или частиц, однако не нужно забывать, что в нанокристаллических материалах всегда существует значительная дисперсия размеров, которая должна размывать фазовый переход, даже если он есть. Провести надёжный эксперимент на серии материалов одинакового химического состава с разным, но строго постоянным в каждом отдельном случае размером зёрен, пока не представляется возможным. Тем не менее, некоторые свойства при уменьшении размера зёрен (частиц) действительно изменяются скачкообразно. Все особенности структуры и свойств наноструктурных материалов можно разделить на две группы: одни из них существенным образом зависят от способа получения наноструктуры, а другие практически «не помнят» о нём и определяются в основном полученным размером зёрен [9].
аморфный нанокристаллическая сплав конденсированная
7. Механические свойства наноструктурных материалов
Как известно, с уменьшением размера зёрен в поликристаллах их твёрдость и прочность возрастает. Эта же тенденция характерна и для наноструктурных материалов: благодаря крайне малым размерам кристаллитов они обычно обладают существенно более высокой твёрдостью, чем их крупнокристаллические аналоги. Однако характер зависимости прочности от размера зёрен здесь имеет свою специфику. Одной из интересных особенностей нанокристаллических материалов является то, что в них нарушается известное соотношение Холла-Петча, согласно которому предел текучести ут или микротвёрдость H, которая коррелирует с ним, при уменьшении размера зерна D растут обратно пропорционально .
Сыпучие материалы. Порошки. Свойства порошков. Устойчивость. ...
... к порошкам относят большинство сыпучих материалов, однако в узком смысле ... контакт поверхностей конденсированных фаз. Например, частички порошка взаимодействуют со ... свободнодисперсными. Свойства порошков порошок дисперсный частица Характерными свойствами порошков ... сплавов высокой степени чистоты. Таким образом, методы химической конденсации связаны с изменением химического состава материалов. ...
Основной причиной «аномалии Холла-Петча» считают изменение механизма пластической деформации. В наноматериалах могут проявляться и другие необычные механизмы деформации: например, при размере зерна менее 100 нм возможно образование двойников деформации за счёт испускания границами зёрен частичных дислокаций. При этом частичные дислокации обнаруживаются даже в таких материалах с высокой энергией дефекта упаковки, где в обычных условиях их никогда не наблюдали, и которые никогда не деформируются двойникованием (например, алюминий) [10].
8. Области применения наноструктурных металлов и сплавов
Наноматериалы являются ещё новым типом структурного состояния, и в большей мере являются пока предметом интенсивных исследований, чем широкого промышленного применения. Но тем не менее уже сейчас область их реального использования постоянно расширяется. Приведём некоторые примеры [11].
1. Конструкционные материалы. Применение наноструктурных материалов в качестве конструкционных в основном обусловлено их более высокой прочностью — как статической, так и усталостной — по сравнению с обычными. Однако оно значительно сдерживается малыми размерами получаемых изделий, низкой пластичностью (хотя в ряде случаев — например, для интерметаллидов, — она может быть даже выше, чем в крупнокристаллическом состоянии), невысокой стабильностью структуры при нагреве. Для тех материалов, в которых нанокри- сталлическое состояние удаётся получить в достаточно массивных изделиях (например, путём РКУ-прессования), прочность всё же уступает уровню обычных высокопрочных сталей. Поэтому их имеет смысл применять в тех сферах, где помимо прочности требуются какие-то дополнительные свойства — малый удельный вес, коррозионная стойкость, эффект памяти формы и т.п.
Помимо прямого применения для изготовления изделий, наноматериалы используют и в различных производственных процессах. Например, нанопорошки используют в качестве добавки в шихту при производстве изделий методами порошковой металлургии — это уменьшает пористость и повышает комплекс механических свойств, а также уменьшает их разброс. Проявление у некоторых наноструктурных сплавов алюминия и титана сверхпластичности при пониженных температурах и повышенных скоростях деформации (скорость сверхпластического течения возрастает приблизительно как D-2) позволяет использовать их при изготовлении изделий сложной формы. Благодаря высокой твёрдости наноструктурные материалы, а особенно покрытия применяются также в качестве инструментальных, износостойких и антифрикционных. Например, плёнки TiC, TiN, TiB2 и т.п. позволяют в несколько раз повысить стойкость режущего инструмента. Делаются попытки создания наноструктурных твёрдых сплавов. Введение нанопорошков в зоны трения машин и механизмов существенно понижает скорость износа и способствует восстановлению трущихся поверхностей. В ряде случаев наноструктурные покрытия используют также для защиты поверхности материалов благодаря их водо- и маслоотталкивающим свойствам.
Новые материалы в машиностроении
... веществ (например, цемента, различных синтетических полимеров, металлов и сплавов) деталей для строительства зданий, для новых конструкций машин, строительных и конструкционных материалов с ... в машиностроении, в производстве труб, сантехнических изделий и т. д. Современная наука создала способы получения, а промышленность производить и широко использует многочисленные керамические материалы, в ...
2. Магнитные и электротехнические материалы. Это одна из наиболее широких областей применения наноматериалов. Они используются в качестве магнитомягких и магнитотвёрдых, проводников, полупроводников, диэлектриков и т.д. В частности, широко применяются магнитомягкие сплавы типа «файнмет» («Finemet»), впервые разработанные ещё в 1988 г. Это нанокристаллические сплавы системы Fe-Si-B с добавками Cu и Nb (или других тугоплавких металлов).
Типичный состав, например, Fe73,5Cu1Nb3Si13,5BB 9. Сплавы получают путём частичной кристаллизации аморфного состояния. Их структура состоит из ферромагнитных кристаллитов размером 10-30 нм и даже менее, распределённых в аморфной матрице (которая составляет 20-40 % объёма).
Медь способствует сохранению малых размеров нанокристаллитов, так как образует вокруг них атмосферы, препятствующие дальнейшему росту. Сплавы «файнмет» обладают очень низкой коэрцитивной силой, высокой магнитной проницаемостью и намагниченностью, малыми потерями на перемагничивание, превосходя по своим характеристикам другие магнитомягкие сплавы, в том числе и аморфные. Аналогичными свойствами обладают и сплавы некоторых других систем — например, Fe-Zr-B. Всё шире применяются также магнитотвёрдые нанокристаллические сплавы типа Fe-Nd-B, Fe-Sm-N, получаемые путём механохимического синтеза. Наноструктурные материалы — например, многослойные наноструктурные плёнки с гигантским магниторезистивным эффектом, — находят широкое применение в устройствах записи информации. Поскольку многие магнитные материалы хрупки (Fe-Si, Fe-Nd-B), то уменьшение величины зерна не только улучшает их магнитные характеристики, но и повышает пластичность.
3. Химическая и ядерная промышленность. Благодаря высокой удельной поверхности нанопорошки и нанопористые материалы применяют в качестве катализаторов и фильтрующих материалов, в аккумуляторных батареях для улучшения их характеристик и т.п. Нанопорошки Zn, Ti, TiO2 и др. применяют в лакокрасочной промышленности и для антикоррозионной защиты. Кроме того, некоторые наноструктурные материалы обладают малой склонностью к радиационному распуханию и поэтому могут применяться в оболочечных и топливных элементах ядерных реакторов. Наноматериалы используются для повышения эффективности систем поглощения высокочастотного, рентгеновского и радиоактивного излучения.
4. Медицина. Использование наноматериалов и нанотехнологий в современной биологии, медицине и фармакологии крайне широко и разнообразно. Мы, однако, остановимся лишь на одном аспекте — применении металлических мате- риалов с нанокристаллической структурой в хирургии, травматологии и стоматологии в качестве имплантатов: эндопротезов суставов, пластин, спиц и винтов для костного сращивания и т.п., а также инструмента. С точки зрения совместимости с тканями человеческого организма наилучшим металлическим материалом является титан — даже у сплавов на титановой основе она заметно ниже. Однако в настоящее время имплантаты в основном изготавливают из нержавеющих сталей и сплавов на основе кобальта, обладающих более высокой прочностью. Наноструктурирование чистого титана путём интенсивной пластической деформации позволяет значительно увеличить его прочность, в том числе усталостную, при сохранении достаточной пластичности, поэтому из наноструктурного титана уже сейчас изготавливают самые разнообразные хирургические изделия. Сплавы с памятью формы на основе никелида титана в нанокристаллическом состоянии значительно улучшают как характеристики памяти формы, так и механические свойства. Поэтому их тоже начинают применять в качестве функциональных материалов в медицине (при проведении малотравмирующих операций) и технике [10,11].
Сплавы
... у технически чистой меди . Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не принимают термической обработки, и их механические свойства и износостойкость определяются химическим составом ... и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже ...
Заключение
Современный научно-технический прогресс немыслим без создания новых материалов и технологических процессов, к материалам нового поколения, обладающим высокими эксплуатационными характеристиками, о которых совсем еще недавно можно было только мечтать, относятся сплавы, не имеющие кристаллического строения, названные аморфными, и композиционные материалы [1].
В последние годы появился целый ряд новых типов металлических материалов, которые активно исследуются и начинают находить промышленное применение. В первую очередь речь идёт об аморфных металлических сплавах и о нанокристаллических материалах, получаемых различными способами. Они обладают своеобразной структурой, проявляют специфичное деформационное поведение, необычные механические и физические свойства [2].
Аморфные металлические сплавы (металлические стёкла) — это металлические твёрдые вещества, в которых отсутствует дальний порядок в расположении атомов. Это придаёт им целый ряд существенных отличий от обычных кристаллических металлов. Аморфные сплавы были впервые получены в 1960 г. П. Дувезом, однако их широкие исследования и промышленное использование начались спустя десятилетие — после того, как в 1968 г. был изобретён метод спиннингования. В настоящее время известно несколько сотен аморфизующихся систем сплавов, достаточно подробно изучены структура и свойства металлических стёкол, расширяется область их применения в промышленности [1].
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/amorfnyie-metallyi/
1. http://studopedia.org/5-39457.html .
2. Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы — М.: ИЦ «Академия», 2005. — 192 с.
3. Немошкаленко В.В. Аморфные металлические сплавы. — Киев: Наукова думка, 1987. — 248 с.
4. Аморфные металлические сплавы / под ред. Ф.Е. Люборского. — М.: Металлургия, 1987. — 584 с.
5. Быстрозакалённые металлы: сборник научных трудов / под ред. Б. Кантора. — М.: Металлургия, 1983. — 472 с.
6. Валиев Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р.З. Валиев, И.В. Александров. — М.: Логос, 2000. — 272 с.
7. Глезер А.М. Структура и механические свойства аморфных сплавов / А.М. Глезер, Б.В. Молотилов. — М.: Металлургия, 1992. — 208 с.
8. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы / А.И. Гусев, А.А. Ремпель. — М.: Физматлит, 2000. — 224 с.
9. Нанотехнологии / Ч. Пул-мл., Ф. Оуэнс. — М.: Техносфера, 2006. — 336 с.
10. Метастабильные и неравновесные сплавы / под ред. Ю.В. Ефимова. — М.: Металлургия, 1988. — 383 с.
11. Структура, фазовые превращения и свойства нанокристаллических сплавов: сборник научных трудов. — Екатеринбург: УрО РАН, 1997. — 159 с.
