Аморфные металлы, металлические стекла
Рассмотрение аморфных металлических сплавов с неупорядоченным расположением атомов в пространстве. Особенности структуры аморфных металлических стекол. Изучение механических, магнитных, электрических и антикоррозионных свойств металлических стекол.
| Рубрика | Химия |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.11.2022 |
| Размер файла | 18,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ, МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕКЛА
Ст.гр МВ-19-1 Кенесова Назира
В последние годы XX столетия особого внимания физиков и материаловедов заслуживают так называемые металлические стекла, представляющие собой 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 прошлого века впервые были получены металлические сплавы, не имеющие кристаллической структуры [1]. Металлы и сплавы с беспорядочным расположением атомов стали называть аморфными металлическими стеклами.
Металлические стекла (аморфные сплавы, стекловидные металлы, метглассы) - это металлические сплавы в стеклообразном состоянии, образующиеся при сверхбыстром охлаждении металлического расплава, когда быстрым охлаждением предотвращена кристаллизация (скорость охлаждения менее 106 К/с) [2]. С помощью методов рентгеновской, нейтронной, электронной дифракции было показано, что в аморфных металлических стеклах имеется более или менее четко определяемый на расстоянии двух- трех соседних атомов так называемый ближний порядок: в аморфном металлическом сплаве элементарная ячейка, характерная для кристаллического состояния, также сохраняется. Однако при стыковке элементарных ячеек в пространстве порядок их нарушается, и стройность рядов атомов, характерная для дальнего порядка, отсутствует [2].
Особенности структуры аморфных металлических стекол сказались и на многих физических свойствах. Металлические стекла обладают уникальным сочетанием высоких механических, магнитных, электрических и антикоррозионных свойств. Так, несмотря на то, что плотность аморфных сплавов на 1-2% ниже плотности кристаллических аналогов, прочность их выше в 5-10 раз [3]. металлический стекло сплав аморфный
Ещё в начале 60-х годов было показано, что можно получить аморфную структуру сплава, охлаждая жидкий расплав на холодной металлической подложке [1]. Для получения металлических стекол используются два метода. В первом методе жидкий металл наносят на внешнюю цилиндрическую поверхность вращающегося диска (колеса), во втором - расплав извлекается вращающимся диском. Данным методом перевести в твердые аморфные состояния чистые металлические элементы трудно. Например, чистый никель удалось зафиксировать в стеклообразном состоянии только при экстремально больших скоростях охлаждения (около 1010 К/с). Однако сплавление элементов друг с другом, особенно с металлоидами, значительно облегчает процесс стеклообразования. Характерным в этом отношении является сплав Pd - Si. Чистый палладий не удается перевести в аморфное состояние даже при очень больших скоростях охлаждения. Но сплав палладия с 20% кремния аморфизируется уже при скоростях охлаждения примерно 102 К/с. Другой способ получения металлических стекол - высокоскоростное ионно-плазменное распыление металлов и сплавов. Аморфные металлические сплавы получают в виде напыленного слоя толщиной от 1 до 1000 мкм [3].
Благодаря особенностям своего строения, аморфные металлы и сплавы имеют ряд отличительных свойств. Аморфные сплавы обладают уникальными механическими свойствами: они имеют высокую прочность и твёрдость в сочетании с высокой пластичностью при сжатии или изгибе, также имеют высокий предел прочности на растяжение, высокую усталостную прочность, высокую энергию ударного разрушения и упругости. Так, например, по своей прочности и пластичности проволока их аморфного сплава Fe75Si10B15 превосходит даже стальную рояльную проволоку. Поэтому аморфные сплавы могут найти самое широкое применение как конструкционные или специальные материалы: конструкционные материалы машинного оборудования, материалы матриц (фильер), инструментальные материалы, композитные материалы и др. Но наиболее широкое применение металлические стекла нашли благодаря их магнитным и электрическим свойствам [2].
Важной характеристикой аморфных металлов является мягкий ферромагнетизм металлических стёкол на основе Fe-Ni-Co. Отсутствие анизотропии, присущее аморфной структуре, приводит к очень высокой магнитной проницаемости и низким энергетическим потерям. Таким образом, эти материалы могут найти применение в областях, где требуются мягкие магниты (например, сердечники трансформаторов, магнитные головки и экраны, магнетометры, сигнальные устройства) [3].
Их удельное электрическое сопротивление в 3-5 раз выше, чем у кристаллических аналогов. Это связано с тем, что при движении электронов через нерегулярную структуру аморфных металлических стекол они испытывают гораздо больше столкновений с ионами, чем в кристаллической решетке [3].
Сплавы типа металл - металл и, особенно, металл - металлоид в аморфном состоянии имеют более высокую коррозионную стойкость, чем в кристаллическом состоянии, т.к. химическая однородность, отсутствие межзёренных границ и линейных дефектов типа дислокаций увеличивает коррозионную стойкость за счет устранения локальной разности электрохимического потенциала [4].
Аморфные металлы часто называют материалами будущего, «фантастическими материалами», что связано с уникальностью методов их получения и особыми свойствами, не встречающимися у кристаллических металлов. Однако аморфные материалы не лишены недостатков: это невысокая их термическая устойчивость и недостаточная стабильность во времени. Также недостатком являются малые размеры получаемых лент, проволоки, гранул и невозможность их сварки. Поэтому аморфные металлы не пригодны в качестве высокотемпературных материалов, а их применение, вероятно, будет ограничено только малогабаритными изделиями.
Однако полное завершение исследований по аморфным структурам еще впереди. Следует сказать, что ученых и инженеров ждет интересная и захватывающая работа в области аморфных металлических материалов, т.к. на очереди получение аморфных структур, в которых отсутствует даже ближний порядок [4].
Список литературы
1. Вьюгов П.Н., Дмитренко А.Е. Металлические стекла. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 2004, №4, с. 185-191.
2. Ржевская С. В. Материаловедение: Учеб. для вузов. М.: Логос, 2004. 424 с.
3. Золотухин И.В. Аморфные металлические материалы. Соросовский образовательный журнал, №4, 1997, с. 73-78.
4. Судзуки К., Фудзимори Х., Хасимото К. Аморфные металлы. / Под ред. Масумото Ц. Пер. с япон. М.: Металлургия, 1987. 328 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность, виды, методы получения, сферы применения металлических покрытий. Технология и особенности химического серебрения стекла. Характеристика основных методов химического осаждения металлов. Прочность прилипания металлического слоя к поверхности.
реферат [43,7 K], добавлен 28.09.2009Общие сведения о стекле и методах его получения. Стеклообразующие неорганические вещества: фториды и оксиды. Вязкость аморфных веществ. Виды стекол: оксидные (силикатные, кварцевые, германатные, фосфатные), фторидные, сульфидные. Художественное стекло.
презентация [470,6 K], добавлен 18.10.2013Классификация и общая характеристика медно-никелевых сплавов, влияние примесей на их свойства. Коррозионное поведение медно-никелевых сплавов. Термодинамическое моделирование свойств твёрдых металлических растворов. Энергетические параметры теории.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 13.03.2011- Синтез и исследование жидкого стекла и белой сажи на основе отхода Карагадинского кремниевого завода
Анализ механизма и этапов синтеза кремнеземного наполнителя - белой сажи на основе различных жидких стекол для дальнейшего применения в резинотехнической промышленности. Сравнительная характеристика силикатных модулей натриевого и калиевого жидких стекол.
статья [150,0 K], добавлен 16.03.2016 Особенности получения коллоидных систем. Теоретический анализ процессов формирования кварцевых стекол золь-гель методом. Получение золь-коллоидных систем по "гибридному" методу. Характеристика свойств квантовых стекол, активированных ионами европия.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2010Сплавы кремния с никелем, их свойства и промышленное применение. Термодинамическое моделирование свойств твердых металлических растворов. Теория "регулярных" растворов. Термодинамические функции образования интерметаллидов. Расчет активностей компонентов.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 13.03.2011Описание меди и сплавов на её основе (бронзы). Диаграммы состояния Be–Cu, Be–Ni, Cu–Ni. Особенности термодинамического моделирования свойств твёрдых металлических растворов. Расчёт термодинамических активностей компонентов бериллиевой бронзы БрБ2.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.03.2011Характеристика электронных зондовых микроскопов. Двухступенчатый метод получения тонких бездефектных мембран на основе палладия. Влияние гидрирования на перераспределение атомов легирующего вещества в процессе релаксации. Анализ толщин тонких пленок.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 25.05.2015Аналитический обзор термохимических методов нанесения металлических покрытий. Описание процесса осаждения металлических пленок из паровой фазы. Технология герметизации альфа-источников с осаждением хромового покрытия при термическом разложении хрома.
дипломная работа [6,2 M], добавлен 27.11.2013Обзор литературы по вопросам стеклования в оксифторидных боратных системах, спектрально-люминесцентных свойств. Получение стекла в системах PbF2-B2O3 и BaO-PbF2-B2O3, активированные Pr, Nd, Eu, Ho, Er, Yb. Изучение спектров поглощения и люминесценции.
дипломная работа [13,6 M], добавлен 27.05.2015Свойства элементов подгруппы азота, строение и характеристика атомов. Увеличение металлических свойств при переходе элементов сверху вниз в периодической системе. Распространение азота, фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута в природе, их применение.
реферат [24,0 K], добавлен 15.06.2009Особенности полимер-металлических комплексов. Классификация и виды полиэлектролитов. Получение новых металлполимерных комплексов, исследование их свойств и практического применения их в катализе. Агломерация комплексообразующих молекул в растворах ИПЭК.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 24.07.2010Классификация термопластичных материалов. Технология экструзии полимеров. Типы и устройство экструдеров. Технологические параметры и разновидности переработки (литья) термопластичных полимеров. Процесс уплотнения аморфных и кристаллизующихся материалов.
курсовая работа [579,0 K], добавлен 27.12.2009История открытия стекла, методы его промышленного получения и применения; физико-химические свойства. Экспериментальное получение легкоплавкого бор-свинец-силикатного стекла 5 различных окрасок: желто-зеленой, сине-зеленой, синей, голубой и коричневой.
курсовая работа [29,6 K], добавлен 29.10.2011Стеклообразное состояние веществ. Кристаллизация оптических стекол. Химические и физико-химические свойства NaF, CaF2, BaF2 и CdSO4. Сущность рентгенофазового, дифференциально-термического и микроструктурного анализа. Оптическая прозрачность стекол.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 11.03.2012Изучение влияния металлов, входящих в состав твердого раствора, на стабильность к окислению порошков. Исследование свойств наноразмерных металлических порошков. Анализ химических и физических методов получения наночастиц. Классификация процессов коррозии.
магистерская работа [1,4 M], добавлен 21.05.2013Противокоррозионная защита металлических конструкций в автомобилестроении. Технические и экономические преимущества пластизольной технологии получения изделий и покрытий из пластифицированного поливинилхлорида и сополимеров винилхлорида с винилацетатом.
отчет по практике [300,8 K], добавлен 29.03.2009Электролиз расплавленных хлоридов как способ очистки платиновых металлов от металлических и неметаллических примесей. Электролиз в водных электролитах. Схема переработки палладиевых катализаторов. Пирометаллургическое рафинирование платиновых сплавов.
контрольная работа [163,9 K], добавлен 11.10.2010Понятие сплавов, их типы и классификация. Описание физико-химических, механических, технологических и литейных свойств металлов и сплавов. Процесс получения чугуна и стали. Химические элементы, применяемые для легирования. Разновидности сплавов золота.
реферат [32,0 K], добавлен 09.05.2012Эмпирический уровень познания и эмпирические методы познания, роль эксперимента в науке. Электронная система и химические свойства атома, металлические и неметаллические свойства атомов. Энергия ионизации и сродства к электрону, электроотрицательность.
лабораторная работа [30,1 K], добавлен 29.11.2012
