Sticlele metalice , materiale de tip amorf isi gasesc o tot mai larga aplicare in diverse domenii ale stiintei si tehnicii. Exista o multitudine de astfel de materiale, la care se face studierea prorietatilor lor. Lucrarea de fata incearca sa prezinte cateva aspecte privind proprietatile acestor materiale.
Cuprins
Starea solida cristalina a metalelor se obtine prin racirea lenta a topiturilor lor cand se formeaza initial germeni de cristale care cresc apoi in timp. Prin racirea rapida, cu 105 - 1010 oC/s, a topiturii unui metal se impiedica formarea germenilor de cristalizare precum si cresterea acestora si se creeaza conditiile obtinerii metalelor in stare amorfa, a sticlelor metalice.
Astazi se obtin metale amorfe prin:
- Metoda racirii ultrarapide a topiturilor metalice;
- Inghetarea straturilor superficiale topite prin energii concentrate. Metoda se bazeaza pe topirea superficiala a unui metal pe adancimi de zeci de microni, cu ajutorul unei energii concentrate (laser, bombardament ionic sau cu alte particule) si racirea rapida pentru realizarea starii amorfe;
- Depuneri de straturi subtiri in stare amorfa pe materiale suport. Se poate realiza prin procedee fizice sau chimice, evaporarea in vid a unor aliaje cu anumite componente si condensarea pe suprafete suport la temperaturi inferioare celor favorabile cristalizarii. Procesul dureaza cateva pico-secunde, racirea facandu-se cu o viteza de 1013 oC/s. Procesul este laborios, necesita instalatii de mare complexitate, prezinta dezavantajul impurificarii si neuniformitatii oglinzilor precum si al vitezelor mici de depunere. Straturile amorfe se pot realiza pe cale chimica prin electrodepunere, folosind anod de cupru sau de nichel de puritate ridicata si catod de cupru. Calitatea depunerii depinde de compozitia si de calitatea electrolitului, de densitatea de curent si de temperatura. Asa s-au obtinut straturi amorfe Co - Ni - P cu depuneri uniforme dar nu intotdeauna reproductibile. Depuneri uniforme, selective, rezistente la coroziune se pot obtine prin depunerea chimica, autocatalitica, dintr-o solutie, fara folosirea curentului electric. Operatia necesita pastrarea constanta a pH-ului si a temperaturii mediului. Prin acest procedeu s-au obtinut straturi amorfe Co-P. Oxidarea anodica este o alta posibilitate de obtinere a unor straturi amorfe de oxizi metalici.
Astfel aliajele obtin anumite prorietati pe care nici o alta clasa de substante cunoscute nu le pot obtine.
- Proprietati mecanice - sticlele metalice imbina comportarea ductila la indoire, forfecare si compresiune cu limita de curgere si duritatea foarte ridicata si cu o valoare a limitei de rupere de ordinul E/50, valoare care se aproprie de limita teoretica. [1]
- Constata de elasticitate - valorile scazute ale modulelor E si G reflecta rezistenta diminuata la forfecare interatomica; valoarea mai ridicata a modulului volumetric este corelata cu densitatea mare a sticlelor metalice.[1]
- Ruperea - energia de rupere a aliajelor metalice amorfe este de circa 108 erg/cm2 in timp ce la materialele policristaline este de aprox. 105 [2]
Prin analiza in detaliu a 3 tipuri de sticle metalice s-a putut dovedi ca sticlele metalice au si o importanta proprietate cum ar fi aceea de rezistenta la rupere.
Fig. 2 Crack propagation for BMG (a) and BMG reinforced by tungsten fiber (b) under three-point bending test
- Rezistenta la coroziune - cercetarile efectuate au stabilit ca rezistenta la coroziune este mult mai mare la un aliaj amorf decat la un aliaj cristalin cu aceeasi compozitie si este legata de formarea stratului de pasivare omogen si uniform. [2]
- Proprietati electrice [2]
- Rezistivitatea: studiile experimentale au aratat ca la un aliaj amorf rezistivitatea fazei amorfe creste o data cu temperature pana la temp de cristalizare la care scade brusc , atingand un minim, dupa care creste din nou pana la temp de topire a aliajului.
- Superconductibilitatea: in urma studiilor efectuate s-a constatat ca temperatura de tranzitie supraconductoare
[1] S. Gandea, M. Petrescu, N. Petrescu: Aliaje Amorfe Solidificate Ultrarapid. Sticle Metalice., Ed. Stiintifica si Enciclopedica , Bucuresti 1988.
[2] G. Gherghisor, R. Paunescu: Sticle Metalice Solidificare, Proprietati,Metode De Obtinere, ed. Printech, 2005
[3] Ke-Qiang Qiu D. Z. Hao Y. L. Ren H. Zhang, Mechanical properties for bulk metallic glass with crystallites precipitation and second ductile phase addition
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
