Άμορφα κράματα (μεταλλικά γυαλιά). Μεταλλικό γυαλί στο εξωτερικό διάστημα Μεταλλικό γυαλί και άλλα υλικά

σύρμα αλουμινίου-χάλυβα (KAS-1A), σύρμα νικελίου-βολφραμίου (VKN-1).

Σύνθετα υλικά με μη μεταλλική μήτρα. Γερμανός

Η θαλλική μήτρα είναι πολυμερές, άνθρακας και κεραμικά υλικά. Ως πολυμερή χρησιμοποιούνται μήτρες εποξειδικής, φαινόλης-φορμαλδεΰδης και πολυαμιδίου. Οι ενισχυτές είναι ίνες γυαλιού, άνθρακα, βορίου, οργανικές, ανόργανες (νηματοειδείς κρύσταλλοι οξειδίων, βοριδίων, καρβιδίων, νιτριδίων). μεταλλικά σύρματα? διασκορπισμένα σωματίδια. Ανάλογα με τον τύπο του οπλισμού, τα πολυμερή σύνθετα υλικά χωρίζονται σε γυαλί, άνθρακα, βόριο και οργανικές ίνες.

ΣΕ πολυεπίπεδα υλικά (βλρύζι. 8.3, γ) ίνες και νήματα, μετά τον εμποτισμό με συνδετικό, τοποθετούνται σε επίπεδα, τα οποία συλλέγονται σε πλάκες. Με την αλλαγή της μεθόδου τοποθέτησης των ινών, προκύπτει ισότροπο ή ανισότροπο CM.

Fiberglassείναι ένα σύνθετο από συνθετική ρητίνη και fiberglass (ενισχυτικό συστατικό). Οι μη προσανατολισμένες ίνες γυαλιού έχουν κοντές ίνες και οι προσανατολισμένες ίνες έχουν μακριές ίνες. Αυτό δίνει στο fiberglass υψηλή αντοχή.

Οι ίνες άνθρακα (ανθρακικές ίνες) αποτελούνται από μια μήτρα - ένα συνδετικό πολυμερές και έναν ενισχυτή - ίνες άνθρακα (ίνες άνθρακα). Το συνδετικό είναι ένα συνθετικό πολυμερές (polymer carbon fiber) ή ανθρακονήματα με μήτρα άνθρακα - πυρολυτικό άνθρακα (κοκ).

Οι ίνες βορίου αποτελούνται από ένα πολυμερές συνδετικό και ενισχυτικό - ίνες βορίου.

Έχουν υψηλή αντοχή (υψηλότερη από ανθρακονήματα) και σκληρότητα, θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, υψηλή χημική αντοχή και αντοχή στην κόπωση. Είναι ανώτερα από το μέταλλο σε αντοχή στους κραδασμούς.

Οργανικές ίνεςαποτελούνται από συνδετικό πολυμερούς και ενισχυτές - συνθετικές ίνες. Έχουν υψηλή ειδική αντοχή και ακαμψία, είναι ανθεκτικά σε επιθετικά περιβάλλοντα και δεν είναι ευαίσθητα στις ζημιές.

ΣΕ Στη μηχανική εξόρυξης, τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων τριβής και αντιτριβής, εργαλείων διάτρησης (bits), εξαρτημάτων για μεταφορείς, συνδυασμούς, ηλεκτροδίων και ηλεκτρικών επαφών.

8.4. Μεταλλικό γυαλί

Μεταλλικά ποτήρια(άμορφα κράματα, υαλώδη μέταλλα, metglasses) είναι κράματα μετάλλων σε υαλώδη κατάσταση, που λαμβάνονται μετά από ψύξη τήγματος σε υψηλές ταχύτητες (< 106 К/с). Металлические стекла – это «замороженные» расплавы, т.е. метастабильные системы и поэтому они кристаллизуются при нагревании до температуры около 0,5 Tпл . Образуют металлические стекла переходные металлы (Fe, Mn, Cr, Co, Ni), благородные и поливалентные неметаллы (C, B, N, Si, P, Ge), которые являются стеклообразующими.

Τα μεταλλικά γυαλιά είναι μονοφασικά και δεν έχουν δομικά ελαττώματα (κενές, εξαρθρώσεις). Έχουν υψηλή αντοχή, μεγάλη ολκιμότητα,

ΕΝΟΤΗΤΑ III. ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΥΛΙΚΩΝ ΜΗ ΣΙΔΗΔΟΥΡΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΚΑΙ ΚΡΑΜΑΤΩΝ

Κεφάλαιο 8. Αντιτριβή, σκόνη και σύνθετα κράματα

υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Μερικά από αυτά είναι σιδηρομαγνητικά ή απορροφούν ασθενώς τον ήχο.

Τα μαγνητικά γυαλιά από μαλακό μέταλλο παράγονται με βάση Fe, Co, Ni με την προσθήκη 15–20% άμορφων στοιχείων - B, C, Si, P (για παράδειγμα, Fe81 Si3 5B13 C2 με υψηλή τιμή μαγνητικής επαγωγής). Το άμορφο κράμα Co66 Fe4 (Mo, Si, B)30 έχει υψηλές μηχανικές ιδιότητες.

Τα σταθερά άμορφα κράματα έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Για παράδειγμα, μεταλλικά γυαλιά με βάση Fe και Ni με 3–5% Cr.

Η χρήση μεταλλικών γυαλιών καθορίζεται από τις μαγνητικές και διαβρωτικές τους ιδιότητες.

Ερωτήσεις και εργασίες τεστ

1. Δώστε παραδείγματα μάρκες κραμάτων κατά της τριβής.

2. Δώστε παραδείγματα μάρκες μολύβδου και κασσίτερου babbits.

3. Ποια δομή καθορίζει τις αντιτριβικές ιδιότητες των babbitt;

4. Για ποιο σκοπό τα Babbitt είναι κράματα με χαλκό;

5. Δώστε παραδείγματα ποιοτήτων κραμάτων με βάση τον ψευδάργυρο.

6. Ποια υλικά ονομάζονται μεταλλικά κεραμικά;

7. Περιγράψτε τα πορώδη μεταλλικά κεραμικά και τις ιδιότητές τους.

8. Ονομάστε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των μεταλλικών κεραμικών.

9. Ποια διαδικασία ονομάζεται πυροσυσσωμάτωση;

10. Ονομάστε τους τύπους δομικών μεταλλικών κεραμικών, τις ιδιότητες και τον σκοπό τους.

11. Δώστε χαρακτηριστικά των ορχηστρικών μεταλλικών κεραμικών. Ποιος είναι ο σκοπός του;

12. Ποιοι τύποι μεταλλικών κεραμικών ειδικής χρήσης με ιδιαίτερες ιδιότητες υπάρχουν και πώς λαμβάνονται;

13. Ποια υλικά ονομάζονται σύνθετα;

14. Από ποια συστατικά είναι κατασκευασμένα τα σύνθετα υλικά;

15. Με ποια κριτήρια ταξινομούνται τα σύνθετα υλικά;

16. Περιγράψτε μεταλλικά σύνθετα υλικά με μεταλλική μήτρα, διάσπαρτηενισχυμένο με ιόντα και με ενίσχυση ινών.

17. Χαρακτηρίστε τα σύνθετα υλικά με μη μεταλλική μήτρα.

18. Ποια υλικά ονομάζονται μεταλλικά γυαλιά; Περιγράψτε τις ιδιότητες και τα είδη τους.

19. Να ονομάσετε τα είδη προστασίας των μετάλλων από τη διάβρωση και να τα περιγράψετε.

ΤΜΗΜΑ IV. ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΥΛΙΚΩΝ ΜΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ

ΥΛΙΚΑ

Κεφάλαιο 9. Χαλαρωμένα ορυκτά, διάσπαρτα πέτρινα υλικά

9.1. Υλικά από φυσική πέτρα

Τα ανόργανα ορυκτά είναι χημικά στοιχείακαι ενώσεις (οξείδια, ενώσεις στοιχείων χωρίς οξυγόνο) που δεν έχουν μεταλλικές ιδιότητες. Αυτά τα υλικά έχουν χημική αντοχή, μη εύφλεκτο, σκληρότητα, αντοχή στη θερμότητα και σταθερές ιδιότητες. Τα μειονεκτήματά τους είναι η υψηλή ευθραυστότητα, η χαμηλή αντοχή στις αλλαγές θερμοκρασίας, το τέντωμα και η κάμψη.

Υλικά φυσικής πέτρας (PCM) – οικοδομικά υλικά,

που λαμβάνονται από πετρώματα με μηχανική επεξεργασία (θραύση, τήξη, διάσπαση κ.λπ.), μετά την οποία η δομή και οι ιδιότητες του πετρώματος διατηρούνται σχεδόν πλήρως (Πίνακας 9.1).

Με βάση τη φύση της επιφανειακής επεξεργασίας, τα PCM χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:

φυσικές οικοδομικές πέτρες(προϊόντα από πέτρα) – υλικά πριστή τοίχων και πέτρες πρόσοψης,αρχιτεκτονικά και κατασκευαστικάπροϊόντα (σκαλοπάτια, περβάζια παραθύρων), υλικά δρόμου (πλακοστρώσεις, πλαϊνές πέτρες), προϊόντα για υδραυλικές κατασκευές, επενδύσεις στηρίξεων γεφυρών, τεχνικά προϊόντα(μαρμαρόπλακες, πλάκες βαθμονόμησης, άξονες γρανίτη για εξοπλισμό χαρτοποιίας),διακοσμητικά και καλλιτεχνικάπροϊόντα?

χονδρικά επεξεργασμένο πέτρινα υλικά – μπάζα και πέτρες ογκόλιθων, θρυμματισμένη πέτρα, χαλίκι, άμμος.

Οι λόγοι για την καταστροφή του PCM είναι το πάγωμα του νερού στους πόρους και τις ρωγμές. συχνές αλλαγές θερμοκρασίας και υγρασίας. χημική διάβρωση υπό την επίδραση αερίων (οξυγόνο, υδρογόνο κ.λπ.) και ουσιών διαλυμένων στο έδαφος και στο θαλασσινό νερό.

Πίνακας 9.1

Ταξινόμηση PCM σύμφωνα με τη μέθοδο κατασκευής

		Μέθοδος κατασκευής	Παραδείγματα PCM
		Από μασίφ λιθοκοπτικά μηχανήματα	Ημικατεργασμένα μπλοκ, μεγάλα
		Από ημικατεργασμένα μπλοκ με	Πέτρες τοίχου και ογκόλιθοι, καλυμμένοι
			πλάκες βάσης, συμπαγή σκαλοπάτια,
		επόμενη επεξεργασία πέτρας*	σανίδες περβάζι παραθύρου
		Διαίρεση μπλοκ με μετά-	πλαϊνές πέτρες, πλάκες και πέτρες
			λαξευμένες, πλακόστρωτες πέτρες, πούλια για
		θεραπεία φυσήματος	πλακόστρωση κ.λπ.
	χοντροκομμένο	Κατευθυντική διαίρεση	Κρεβάτι
		μπλοκ χωρίς περαιτέρω επεξεργασία
		Έκρηξη βράχων και διαχωρισμός	Μπάζωμα πέτρα
		νιιού λεπτών κλασμάτων
	Θρυμματισμένο	Σύνθλιψη βράχων με	Θρυμματισμένη πέτρα, τεχνητή άμμος
		διαίρεση σε φατρίες
		Τρίψιμο βράχου	Αλεσμένη ορυκτή σκόνη
			σοκ, πετράλευρο

* Η διαδικασία να δώσεις στη φυσική πέτρα το επιθυμητό σχήμα και εξωτερικό φινίρισμα.

Για την προστασία των υλικών από πέτρα από καταστροφή, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μέθοδοι:

Η εποικοδομητική προστασία δίνει στα προϊόντα ένα σχήμα που διευκολύνει την αποστράγγιση του νερού και μια λεία γυαλισμένη επιφάνεια στην επένδυση.

φυσικοχημικήπροστασία είναι ο εμποτισμός του επιφανειακού στρώματος με στεγανωτικές ενώσεις, η εφαρμογή υδρόφοβων (υδατοαπωθητικών) ενώσεων και πολυμερών υλικών που σχηματίζουν φιλμ (διαφανές και έγχρωμο) στην μπροστινή επιφάνεια.

Φυσικοί οικοδομικοί λίθοι (ΕΣΥ) . Αυτό οικοδομικό υλικόαπό πέτρες μετά το πριόνισμα τους, διατηρώντας τη δομή και τις ιδιότητες. Ανάλογα με την πυκνότητα χωρίζονται σεπνεύμονες (πυκνότητα μικρότερη από 1.800 kg/m³) καιβαρύς.

Η δύναμη είναι καταναλωτική ιδιοκτησία της PSK. Χρησιμοποιείται η σημασία του

υποδεικνύεται στη σήμανση και εκτιμάται από τη θλιπτική αντοχή σcom, MPa, των δειγμάτων σε κατάσταση ξηρού αέρα.

Οι καταναλωτικές ιδιότητες περιλαμβάνουν επίσης την τριβή και τη φθορά. Για επιφάνειες δρόμων και δαπέδων, χρησιμοποιούνται σκληροί λεπτόκοκκοι και μέτριοι βράχοι.

Η αντίσταση του PSK στο νερό αξιολογείται με τον συντελεστή αποσκλήρυνσης Krm (για υδραυλικές κατασκευές, το Krm είναι τουλάχιστον 0,8· για εξωτερικούς τοίχους - τουλάχιστον 0,6).

Η αντοχή στον παγετό εκτιμάται από τον αριθμό των κύκλων εναλλασσόμενης κατάψυξης και απόψυξης: F10, F15, ..., F500. Εξαρτάται από τη σύνθεση, τη δομή και

ΤΜΗΜΑ IV. ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΥΛΙΚΩΝ ΜΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Κεφάλαιο 9. Μεταλλικά χαλαρωμένα, διασκορπισμένα και λίθινα υλικά

υγρασία PSK. Η υψηλή αντοχή στον παγετό είναι για πυκνές πέτρες με ομοιόμορφη δομή κόκκων και χαμηλή για πολυεπίπεδες κατασκευές.

Η αντοχή στη φωτιά εξαρτάται από τη σύνθεση και τη δομή της πέτρας. Σε υψηλές θερμοκρασίες, ορισμένα πετρώματα (γύψος, ασβεστόλιθος) μπορούν να αποσυντεθούν, ενώ άλλα (γρανίτης) μπορεί να ραγίσουν.

Σύμφωνα με τον σκοπό τους, τα PSC χωρίζονται σε: τοίχου, επένδυσης, προφίλ και δρόμου.

Για να προσδώσουν υφή στην επιφάνεια, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι επεξεργασίας PSC: κρουστικό, λειαντικό, θερμικό.

Οι πέτρες τοίχου λαμβάνονται από πυκνούς, πορώδεις τούφους και ασβεστόλιθους. Γενικές απαιτήσειςγια πέτρες τοίχου: στερεότητα? πυκνότητα από 900 έως 2.200 kg/m3. σco = 5–15 MPa για πυκνούς ασβεστόλιθους και σco = 5–40 MPa για τοφ. Krm = 0,6–0,7; αντοχή στον παγετό - όχι χαμηλότερη από F15. διακοσμητικός εμφάνιση. Οι λεπτές πορώδεις φυσικές πέτρες δεν καλύπτονται. Οι πέτρες τοίχου για τοίχους τοιχοποιίας (τύπου Ι) και χωρίσματα (τύπου ΙΙ) παράγονται στους βαθμούς 4, 7, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300 και 400 (βαθμός αντιστοιχούν αριθμοί

τιμή σco).

Τα μπλοκ τοίχου έχουν τυποποιημένες γραμμικές διαστάσεις με επιτρεπόμενες αποκλίσεις< 10 мм. Каждый камень заменяет в кладке от 8 до 12 кирпичей, а их масса – не выше 40 кг. Один из πιθανές επιλογέςοι διαστάσεις των λίθων τοίχου είναι 390×190×188, και οι μεγάλοι μπλοκ τοίχου για μηχανοποιημένους

νέα εγκατάσταση – 300×800×900.

Πριονισμένες και θρυμματισμένες πέτρες από ασβεστόλιθο, δολομίτη και τάφρο χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση στηριγμάτων γεφυρών και την ενίσχυση των πρανών.

Πέτρες που αντιμετωπίζουν– πρόκειται για βράχους με όμορφα χρώματα και σχέδια (διακοσμητικά) με την απαραίτητη αντοχή στον παγετό (τουλάχιστον F15), αντοχή (σσυμπίεση τουλάχιστον 5 MPa) και στιβαρότητα. Μεγάλοι ογκόλιθοι λαμβάνονται από μπλοκ φυσικής πέτρας μετά από πριόνισμα και επακόλουθη μηχανική επεξεργασία.

Οι πέτρες που αντιμετωπίζουν μπορεί να προέρχονται από πυριγενή, ιζηματογενή και μεταμορφωμένα πετρώματα. Η ταξινόμηση αντοχής έχει ως εξής: ισχυρή (σcom > 80 MPa); μέτρια αντοχή (σcom = 40–80 MPa); χαμηλή αντοχή

(σκομ< 40 МПа).

Όσον αφορά την αντοχή, υπάρχουν 4 κατηγορίες: πολύ ανθεκτικό (έναρξη καταστροφής μετά από 650 χρόνια). ανθεκτικό (200–250 χρόνια) σχετικά ανθεκτικό (75–120 χρόνια). βραχύβια (20–75 έτη). Ανάλογα με τις διακοσμητικές τους ιδιότητες, διακρίνουν τις ιδιαίτερα διακοσμητικές, διακοσμητικές, χαμηλές διακοσμητικές και μη διακοσμητικές πέτρες.

Ανάλογα με το σκοπό τους, οι πέτρες όψης χωρίζονται σε:

για την πρόσοψη υδραυλικών κατασκευών (γρανίτης, πυριγενή πετρώματα με υψηλή αντοχή και σκληρότητα).

πλάκες για εξωτερική επένδυση κτιρίων (ασβεστόλιθος, δολομίτες, ψαμμίτες, τούφες). Η επένδυση των τοίχων του μετρό είναι συνήθως κατασκευασμένη από μάρμαρο.

πλάκες βάσης (από ανθεκτικά πετρώματα).

ΤΜΗΜΑ IV. ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΥΛΙΚΩΝ ΜΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Κεφάλαιο 9. Μεταλλικά χαλαρωμένα, διασκορπισμένα και λίθινα υλικά

Η υφή της μπροστινής επιφάνειας των αντικριστών πλακών μπορεί να αντικατοπτριστεί (γυαλιστεί), να γυαλιστεί (γυαλιστεί σε σκόνη), να λειανθεί με ένα λειαντικό εργαλείο ή να πριονιστεί.

Υλικά από πέτρα δρόμουπου λαμβάνεται από πυριγενή και ιζηματογενή πετρώματα που δεν επιβαρύνουν τις καιρικές συνθήκες.

Τα υλικά οδικής πέτρας χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:

πλαϊνές πέτρες με τη μορφή μήκους ξυλείας 70–200 cm ανθεκτικών πυριγενών πετρωμάτων (διαβάση, βασάλτης, γρανίτης). είναι κατασκευασμένα ίσια και καμπύλα, ψηλά (έως 40 cm) και χαμηλά (έως 30 cm).

πλακόστρωτα σε μορφή ράβδων για οδόστρωμα από λεπτό και μεσαίο κόκκο

χαμηλά, ισχυρά (σσυμπιεστής όχι μικρότερη από 100 MPa) πυριγενή πετρώματα (βασάλτης, γρανίτης, διαβάση, κ.λπ.). Οι πέτρες πεζοδρομίου μπορεί να είναι υψηλών BN (ύψος έως 160 mm), μεσαίου BN (130 mm), χαμηλών BN (100 mm).

θρυμματισμένοι και κυβόλιθοι σε σχήμα πολύπλευρου πρίσματος (πελεκημένο) ή ωοειδές (καλντερίμι) από διαβάση, βασάλτη, γρανίτη.

πλακόστρωτες πλάκες με τη μορφή ορθογώνιων πλακών από στρωμένους βράχους

Ακατέργαστα υλικά πέτρας . Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει

πέτρες και πέτρες, θρυμματισμένη πέτρα, χαλίκι και άμμος.

Η πέτρα με μπάζα είναι μεγάλα θραύσματα πετρωμάτων που λαμβάνονται με ανατίναξη ασβεστόλιθου, δολομίτη και ψαμμίτη. Οι τύποι του ανάλογα με το σχήμα: σχισμένο, στρωμένο, ξεφλουδισμένο (το πλάτος είναι τρεις ή περισσότερες φορές μεγαλύτερο από το πάχος). Τα μπάζα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή υδραυλικών κατασκευών, την τοποθέτηση θεμελίων και την παραγωγή θρυμματισμένης πέτρας.

Το χαλίκι είναι ένα χαλαρό υλικό με τη μορφή στρογγυλεμένων κόκκων μεγέθους 1–10 mm, το οποίο λαμβάνεται μέσω της φυσικής καταστροφής (καιρικές συνθήκες) ιζηματογενών πετρωμάτων. Οι ακαθαρσίες στο χαλίκι είναι σκόνη, άργιλος, εάν υπάρχει άμμος (25–40%), τότε το υλικό ονομάζεται μείγμα άμμου-χαλικιού. Οι ιδιότητες του χαλικιού εξαρτώνται από το βράχο και ρυθμίζονται τεχνικές απαιτήσειςπρότυπα.

Η αντοχή των κόκκων αμμοχάλικου πρέπει να διασφαλίζει ότι η αντοχή του σκυροδέματος είναι 20-50% υψηλότερη από την καθορισμένη. Σύμφωνα με τον βαθμό αντοχής στον παγετό, το χαλίκι διακρίνεται F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι σημαντικό εάν χρησιμοποιείται χαλίκι για την κατασκευή κατασκευών από σκυρόδεμα για δύσκολες κλιματολογικές συνθήκες. Το φυσικό χαλίκι χρησιμοποιείται επίσης για την παρασκευή οπλισμένου και μη οπλισμένου σκυροδέματος ως χονδρόκοκκο αδρανή. Το χαλίκι χρησιμοποιείται για ποιότητες σκυροδέματος έως 300 οι απαιτήσεις για αυτό δίνονται στο GOST 8268-82.

Θρυμματισμένη φυσική πέτραπου λαμβάνεται με σύνθλιψη λίθων σε κομμάτια

Σε μέγεθος 5–70 mm από ανθεκτικά στον παγετό πετρώματα με σcom = 120–200 MPa. Η θρυμματισμένη πέτρα λαμβάνεται από γρανίτη, διαβάση, πυριγενή πετρώματα και ιζηματογενή πετρώματα (ασβεστόλιθος, δολομίτης). Η φυσική θρυμματισμένη πέτρα ονομάζεται grus. Η θρυμματισμένη πέτρα έχει συχνά σχήμα οξείας γωνίας και το καλύτερο σχήμα είναι ένας κύβος ή ένα τετράεδρο. Η θρυμματισμένη πέτρα είναι πιο καθαρή από το χαλίκι.

Μεταλλικά γυαλιά, ή άμορφα κράματα, λαμβάνονται με ψύξη του τήγματος με ρυθμό που υπερβαίνει τον ρυθμό κρυστάλλωσης. Σε αυτή την περίπτωση, η πυρήνωση και η ανάπτυξη της κρυσταλλικής φάσης καθίσταται αδύνατη και το μέταλλο μετά τη στερεοποίηση έχει άμορφη δομή. Μπορούν να επιτευχθούν υψηλοί ρυθμοί ψύξης διάφορες μεθόδουςΩστόσο, πιο συχνά χρησιμοποιείται η απόσβεση τήγματος στην επιφάνεια ενός ταχέως περιστρεφόμενου δίσκου (Εικ. 177). Αυτή η μέθοδος σας επιτρέπει να αποκτήσετε ταινία, σύρμα, κόκκους και σκόνες.

Η απόκτηση μιας άμορφης δομής είναι καταρχήν δυνατή για όλα τα μέταλλα. Η άμορφη κατάσταση επιτυγχάνεται πιο εύκολα στα κράματα Al, Pb, Sn, Cu, κ.λπ. Για να ληφθούν μεταλλικά γυαλιά με βάση Ni, Co, Fe, Mn, Cr, αμέταλλα ή ημιμεταλλικά στοιχεία C, P, Si, Σε αυτά προστίθενται τα B, As, S και άλλα (άμορφα στοιχεία). Τα άμορφα κράματα αντιστοιχούν συχνότερα στον τύπο M 80 X 20, όπου το M είναι ένα ή περισσότερα μεταβατικά στοιχεία και το X είναι ένα ή περισσότερα αμέταλλα ή άλλα άμορφα στοιχεία (Fe 80 P 13 C, Ni 82 P 18, Ni 80 S 20).

Ρύζι. 177. Σχέδιο για την παραγωγή άμορφων κραμάτων με χρήση ταχείας ψύξης από τήγμα: α - χύτευση σε δίσκο. β - χύτευση μεταξύ δύο δίσκων. 1 - επαγωγέας? 2 - λιώσει? 3 - χωνευτήριο; 4 - δίσκος? 5 - κορδέλα από άμορφο υλικό

Η άμορφη κατάσταση των μετάλλων είναι μετασταθερή. Όταν θερμαίνεται, όταν αυξάνεται η κινητικότητα των ατόμων, εμφανίζεται μια διαδικασία κρυστάλλωσης, η οποία σταδιακά φέρνει το μέταλλο (κράμα) μέσω μιας σειράς μετασταθερών σε μια σταθερή κρυσταλλική κατάσταση. Οι μηχανικές, μαγνητικές, ηλεκτρικές και άλλες ευαίσθητες στη δομή ιδιότητες των άμορφων κραμάτων διαφέρουν σημαντικά από τις ιδιότητες των κρυσταλλικών κραμάτων. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των άμορφων κραμάτων είναι το υψηλό όριο ελαστικότητας και η αντοχή διαρροής με σχεδόν πλήρη απουσία σκλήρυνσης λόγω παραμόρφωσης.

Υψηλές μηχανικές ιδιότητες

Τα άμορφα κράματα με βάση το κοβάλτιο έχουν υψηλές μηχανικές ιδιότητες.

Τα άμορφα κράματα είναι συχνά εύθραυστα υπό τάση, αλλά σχετικά όλκιμα υπό κάμψη και συμπίεση. Μπορεί να υπόκειται σε ψυχρής έλασης. Έχει καθιερωθεί μια γραμμική σχέση μεταξύ της αντοχής διαρροής και της σκληρότητας για κράματα με βάση το σίδηρο και το κοβάλτιο. Η αντοχή των άμορφων κραμάτων είναι σχεδόν θεωρητική. Αυτό εξηγείται, αφενός, από το υψηλό
τιμή m, και από την άλλη, χαμηλότερες τιμές του συντελεστή ελαστικότητας Ε (κατά 30-50%) σε σύγκριση με τα κρυσταλλικά κράματα.

Τα άμορφα κράματα με βάση το σίδηρο και περιέχουν τουλάχιστον 3-5% Cr έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Τα άμορφα κράματα με βάση το νικέλιο έχουν επίσης καλή αντοχή στη διάβρωση. Ως μαλακά μαγνητικά υλικά χρησιμοποιούνται άμορφα κράματα Fe, Co, Ni με προσθήκες 15-25% άμορφων στοιχείων B, C, Si, P.

Ομάδες άμορφων κραμάτων

Τα μαλακά μαγνητικά άμορφα κράματα χωρίζονται σε τρεις κύριες ομάδες:

1. άμορφα κράματα με βάση τον σίδηρο με υψηλές τιμές μαγνητικής επαγωγής και χαμηλή δύναμη καταναγκασμού (32-35 mA/cm).
2. κράματα σιδήρου-νικελίου με μέσες τιμές μαγνητικής επαγωγής (0,75-0,8 Τ) και χαμηλότερη τιμή καταναγκασμού από αυτή των κραμάτων σιδήρου (6-7 mA/cm).
3. άμορφα κράματα με βάση το κοβάλτιο με σχετικά χαμηλή επαγωγή κορεσμού (0,55 Τ), αλλά υψηλές μηχανικές ιδιότητες (900-1000 HV), χαμηλή δύναμη καταναγκασμού και υψηλή μαγνητική διαπερατότητα. Λόγω των πολύ υψηλών ειδικών ηλεκτρική αντίστασηΤα άμορφα κράματα χαρακτηρίζονται από χαμηλές απώλειες δινορευμάτων - αυτό είναι το κύριο πλεονέκτημά τους.

Τα μαλακά μαγνητικά άμορφα κράματα χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών (μαγνητικοί πυρήνες μετασχηματιστών, πυρήνες, ενισχυτές, φίλτρα τσοκ κ.λπ.). Κράματα με υψηλή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μαγνητικών οθονών και μαγνητικών κεφαλών, όπου είναι σημαντικό να υπάρχει υλικό με υψηλή αντοχή στη φθορά.

Το πεδίο εφαρμογής των μεταλλικών γυαλιών εξακολουθεί να περιορίζεται από το γεγονός ότι με ταχεία ψύξη (σκλήρυνση) από την υγρή κατάσταση μπορούν να ληφθούν μόνο με τη μορφή λεπτών ταινιών (έως 60 μικρά) με πλάτος έως 200 mm ή περισσότερα ή σύρματα με διάμετρο 0,5-20 microns. Ωστόσο, υπάρχουν ευρείες προοπτικές για την ανάπτυξη υλικών σε αυτήν την ομάδα.

Τα άμορφα μέταλλα χαρακτηρίζονται από ομοιογένεια φάσης, η ατομική τους δομή είναι παρόμοια με την ατομική δομή υπερψυκτών τήγματος.

Ιστορία

Στη δεκαετία του 1990, ανακαλύφθηκαν κράματα που έγιναν άμορφα με ρυθμούς ψύξης περίπου 1°C/s. Αυτό κατέστησε δυνατή την παραγωγή δειγμάτων με διαστάσεις της τάξης πολλών χιλιοστών.

Ταξινόμηση

Τα άμορφα κράματα χωρίζονται σε 2 βασικούς τύπους: μέταλλο-μεταλλοειδή και μέταλλο-μέταλλο.

Όταν αμορφώνονται με σβέση από υγρή κατάσταση, μπορούν να ληφθούν κράματα που περιέχουν τα ακόλουθα στοιχεία:

• Για μεταλλομεταλλοειδή τύπο: B, C, Si, Al, P, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Sn, Te, Hf, Ta, W, Ir, Pt, Au, Tl, La.
• Για τύπο μετάλλου σε μέταλλο: Be, Mg, Al, Ca, Ti, V, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Y, Zr, Nb, Rh, Pd, Ag, Sb, Hf, Ta, Re, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, Dy, Ho, Er, Lu, Th, U.

Σκηνικά θέατρου

Σε ορισμένες ιδιότητες, ένας αριθμός άμορφων μετάλλων διαφέρει σημαντικά από τα κρυσταλλικά μέταλλα της ίδιας σύνθεσης. Συγκεκριμένα, ορισμένα από αυτά διακρίνονται για υψηλή αντοχή και σκληρότητα, αντοχή στη διάβρωση και υψηλή μαγνητική διαπερατότητα.

Μηχανικές ιδιότητες

Ορισμένα μεταλλικά γυαλιά χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλή αντοχή και σκληρότητα. Σε άμορφα κράματα που βασίζονται σε στοιχεία της υποομάδας σιδήρου (Fe, Co, Ni), η σκληρότητα HV μπορεί να υπερβαίνει τα 1000 GN/m2, αντοχή - 4 GN/m2. Ταυτόχρονα, τα μεταλλικά γυαλιά έχουν πολύ υψηλή αντοχή στη θραύση: για παράδειγμα, η ενέργεια θραύσης του Fe 80 P 13 C 7 είναι 110 kJ/m 2, ενώ για τον χάλυβα X-200 η τιμή αυτής της παραμέτρου είναι 17 kJ/m 2 .

Ηλεκτρικές ιδιότητες

Η αντίσταση των άμορφων μετάλλων είναι, κατά κανόνα, περίπου 100-300 μOhm cm, η οποία είναι σημαντικά υψηλότερη από την αντίσταση των κρυσταλλικών μετάλλων. Επιπλέον, η αντίσταση διαφορετικών μεταλλικών γυαλιών σε ορισμένα εύρη θερμοκρασιών χαρακτηρίζεται από ασθενή εξάρτηση από τη θερμοκρασία και μερικές φορές ακόμη και μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Κατά την ανάλυση των χαρακτηριστικών της αντοχής των άμορφων μετάλλων, διακρίνονται 3 ομάδες:

• απλό μέταλλο - απλό μέταλλο
• μεταβατικό μέταλλο - μεταλλοειδές
• μεταβατικό μέταλλο - μεταβατικό μέταλλο.

Τα μεταλλικά γυαλιά της ομάδας απλού μετάλλου - απλού μετάλλου χαρακτηρίζονται από χαμηλή ειδική αντίσταση (κάτω από 100 μOhm cm). Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίσταση διαφορετικά υλικάαυτής της ομάδας μπορεί είτε να αυξηθεί είτε να μειωθεί.

Η αντίσταση των υλικών της ομάδας μετάλλων μετάπτωσης - μεταλλοειδούς κυμαίνεται από 100-200 μOhm cm. Ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης είναι αρχικά θετικός και όταν η αντίσταση φτάσει τα ~150 μΩ cm, γίνεται αρνητικός. Ελάχιστη τιμή αντίστασης σε θερμοκρασίες 10-20 Κ.

Η αντίσταση των υλικών της ομάδας μετάλλων μετάπτωσης - μετάλλων μετάπτωσης υπερβαίνει τα 200 μOhm cm. Ταυτόχρονα, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η αντίσταση μειώνεται.

Μερικά άμορφα κράματα παρουσιάζουν την ιδιότητα της υπεραγωγιμότητας ενώ διατηρούν καλή ολκιμότητα.

Παραλαβή

Υπάρχουν πολλοί τρόποι παραγωγής μεταλλικών γυαλιών.

1. Εναπόθεση αέριων μετάλλων
   • Ψεκασμός υπό κενό
   • Ψεκασμός
   • Χημικές αντιδράσεις στην αέρια φάση
2. Στερεοποίηση υγρού μετάλλου
   • Σκλήρυνση από υγρή κατάσταση
3. Παραβίαση της κρυσταλλικής δομής στερεού μετάλλου
   • Ακτινοβολία σωματιδίων
   • Κρουστικό κύμα
   • Εμφύτευση ιόντων
4. Ηλεκτρολυτική εναπόθεση από διαλύματα

Σκλήρυνση από υγρή κατάσταση

Η σκλήρυνση από υγρή κατάσταση είναι η κύρια μέθοδος για την παραγωγή μεταλλικών γυαλιών. Αυτή η μέθοδος αποτελείται από εξαιρετικά γρήγορη ψύξη του τήγματος, με αποτέλεσμα να μετατρέπεται σε στερεή κατάσταση, αποφεύγοντας την κρυστάλλωση - η δομή του υλικού παραμένει σχεδόν η ίδια όπως στην υγρή κατάσταση. Περιλαμβάνει διάφορες μεθόδους που καθιστούν δυνατή τη λήψη άμορφων μετάλλων με τη μορφή σκόνης, λεπτού σύρματος, λεπτής λωρίδας και πλακών. Αναπτύχθηκαν επίσης κράματα με χαμηλούς κρίσιμους ρυθμούς ψύξης, τα οποία κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία χύδην μεταλλικών γυαλιών.

Για να ληφθούν πλάκες βάρους έως και αρκετές εκατοντάδες χιλιοστόγραμμα, μια σταγόνα τήγματος εκτοξεύεται με υψηλή ταχύτητα σε μια ψυχρή χάλκινη πλάκα, με ρυθμό ψύξης να φτάνει τους 10 9 °C/s. Για να ληφθούν λεπτές ταινίες με πλάτος που κυμαίνεται από δέκατα έως δεκάδες χιλιοστά, το τήγμα εξωθείται σε μια ταχέως περιστρεφόμενη επιφάνεια ψύξης. Για τη λήψη συρμάτων με πάχος που κυμαίνονται από μερικά έως εκατοντάδες μικρά, χρησιμοποιούνται διαφορετικές μέθοδοι. Στην πρώτη, το τήγμα τραβιέται σε σωλήνα μέσω ψύξης υδατικό διάλυμα, ο ρυθμός ψύξης είναι 10 4 -10 5 °C/s. Στη δεύτερη μέθοδο, το ρεύμα τήγματος εισέρχεται στο ψυκτικό υγρό, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του περιστρεφόμενου τυμπάνου, όπου συγκρατείται λόγω της φυγόκεντρης δύναμης.

Εφαρμογή

Παρά τις καλές μηχανικές ιδιότητες, τα μεταλλικά γυαλιά δεν χρησιμοποιούνται ως κρίσιμα δομικά μέρη λόγω του υψηλού κόστους και των τεχνολογικών δυσκολιών τους. Μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση είναι η χρήση ανθεκτικών στη διάβρωση άμορφων κραμάτων σε διάφορες βιομηχανίες. Στην αμυντική βιομηχανία, στην παραγωγή προστατευτικών θωρακισμένων περιφράξεων, χρησιμοποιούνται στρώματα άμορφων κραμάτων με βάση το αλουμίνιο για την απορρόφηση της ενέργειας ενός διατρητικού βλήματος λόγω της υψηλής αντοχής σε θραύση τέτοιων στρωμάτων.

Λόγω των μαγνητικών τους ιδιοτήτων, τα άμορφα μέταλλα χρησιμοποιούνται στην παραγωγή μαγνητικών οθονών, κεφαλών ανάγνωσης συσκευών εγγραφής ήχου και βίντεο, συσκευών εγγραφής και αποθήκευσης στην τεχνολογία υπολογιστών, μετασχηματιστών και άλλων συσκευών.

Η εξάρτηση από τη χαμηλή θερμοκρασία της αντίστασης ορισμένων άμορφων μετάλλων τους επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν ως αντιστάσεις αναφοράς.

Δείτε επίσης

Γράψτε μια κριτική για το άρθρο "Άμορφα μέταλλα"

Σημειώσεις

Λογοτεχνία

• Yoshizawa Y., Oguma S., Yamauchi K. Νέα μαγνητικά κράματα με βάση τον Fe που αποτελούνται από εξαιρετικά λεπτή δομή κόκκων // J. Appl. Phys. 1988. Μ. 64, Νο. 10.
• Herzer G. Νανοκρυσταλλικά μαλακά μαγνητικά κράματα // Εγχειρίδιο μαγνητικών υλικών. V. 10. Επιμέλεια K. H. J. Bushow. Άμστερνταμ: Elsevier Science. 1997
• K. Suzuki, H. Fujimori, K. Hashimoto.Άμορφα μέταλλα. - Μ.: Μεταλλουργία, 1987. - 328 σελ. - 3300 αντίτυπα.
• Γιούρι Σταροντούμπτσεφ. Μαγνητικές ιδιότητεςάμορφα και νανοκρυσταλλικά κράματα. Ekaterinburg: Εκδοτικός οίκος Πανεπιστήμιο Ural, 2002.
• Γιούρι Σταροντούμπτσεφ. , M. Technosphere, 2011.

Ένα απόσπασμα που χαρακτηρίζει τα άμορφα μέταλλα

«Αύριο, ίσως, θα στείλουν κάποιο είδος διαταγής στον κυρίαρχο», σκέφτηκε. - Ο Θεός να ευλογεί».

Οι κραυγές και τα πυρά στον εχθρικό στρατό έγιναν επειδή ενώ η διαταγή του Ναπολέοντα διαβαζόταν ανάμεσα στα στρατεύματα, ο ίδιος ο αυτοκράτορας έκανε ιππασία γύρω από τα μπιζού του έφιππος. Οι στρατιώτες, βλέποντας τον αυτοκράτορα, άναψαν τσαμπιά άχυρα και φωνάζοντας: vive l "empereur! έτρεξαν πίσω του. Η εντολή του Ναπολέοντα ήταν η εξής:
«Στρατιώτες! Ο ρωσικός στρατός βγαίνει εναντίον σας για να εκδικηθεί τον αυστριακό στρατό του Ουλμ. Αυτά είναι τα ίδια τάγματα που νικήσατε στο Gollabrunn και τα οποία έκτοτε καταδιώξατε συνεχώς σε αυτό το μέρος. Οι θέσεις που καταλαμβάνουμε είναι ισχυρές, και ενώ κινούνται για να με πλαισιώσουν στα δεξιά, θα εκθέσουν την πλευρά μου! Στρατιώτες! Εγώ ο ίδιος θα οδηγήσω τα τάγματά σας. Θα μείνω μακριά από τη φωτιά αν, με το συνηθισμένο σας θάρρος, φέρετε αταξία και σύγχυση στις τάξεις του εχθρού. αλλά αν η νίκη αμφισβητηθεί έστω και για ένα λεπτό, θα δείτε τον αυτοκράτορά σας εκτεθειμένο στα πρώτα χτυπήματα του εχθρού, γιατί δεν υπάρχει αμφιβολία για τη νίκη, ειδικά σε μια μέρα που η τιμή του γαλλικού πεζικού, που είναι τόσο αναγκαίο για την τιμή του έθνους του, είναι επίμαχο.
Με πρόσχημα την απομάκρυνση των τραυματιών, μην αναστατώνετε τις τάξεις! Ας είναι όλοι πλήρως εμποτισμένοι με την ιδέα ότι είναι απαραίτητο να νικήσουμε αυτούς τους μισθοφόρους της Αγγλίας, που εμπνέονται από τέτοιο μίσος εναντίον του έθνους μας. Αυτή η νίκη θα τελειώσει την εκστρατεία μας και μπορούμε να επιστρέψουμε στα χειμερινά διαμερίσματα, όπου θα μας βρουν νέα γαλλικά στρατεύματα που σχηματίζονται στη Γαλλία. και τότε η ειρήνη που θα κάνω θα είναι αντάξια του λαού μου, εσύ κι εμένα.
Ναπολέων."

Στις 5 η ώρα το πρωί ήταν ακόμα εντελώς σκοτάδι. Τα στρατεύματα του κέντρου, οι εφεδρείες και η δεξιά πλευρά του Μπαγκρατιόν παρέμεναν ακίνητα. αλλά στην αριστερή πλευρά οι στήλες του πεζικού, του ιππικού και του πυροβολικού, που υποτίθεται ότι ήταν οι πρώτες που κατέβαιναν από τα υψώματα για να επιτεθούν στο γαλλικό δεξιό πλευρό και να το ρίξουν πίσω, σύμφωνα με τη διάθεση, στα βουνά της Βοημίας, είχαν ήδη άρχισαν να ανακατεύονται και άρχισαν να σηκώνονται από τις θέσεις τους τη νύχτα. Ο καπνός από τις φωτιές στις οποίες έριχναν όλα τα περιττά μου έφαγε τα μάτια. Ήταν κρύο και σκοτάδι. Οι αξιωματικοί ήπιαν βιαστικά τσάι και πήραν πρωινό, οι στρατιώτες μασούσαν κροτίδες, χτύπησαν μια σφαίρα με τα πόδια τους, ζεσταίνονταν και συνέρρεαν στις φωτιές, πετώντας στα καυσόξυλα τα υπολείμματα από θαλάμους, καρέκλες, τραπέζια, ρόδες, μπανιέρες, οτιδήποτε περιττό. δεν μπορούσε να ληφθεί μαζί τους. Οι αρχηγοί της Αυστριακής στήλης έτρεξαν ανάμεσα στα ρωσικά στρατεύματα και χρησίμευσαν ως προάγγελοι της επίθεσης. Μόλις ένας Αυστριακός αξιωματικός εμφανίστηκε κοντά στο στρατόπεδο του διοικητή του συντάγματος, το σύνταγμα άρχισε να κινείται: οι στρατιώτες έτρεξαν από τις φωτιές, έκρυψαν σωλήνες στις μπότες τους, σακούλες στα κάρα, διέλυσαν τα όπλα τους και παρατάχθηκαν. Οι αξιωματικοί κούμπωσαν, φόρεσαν τα ξίφη και τα σακίδια τους και περπατούσαν στις τάξεις, φωνάζοντας· Οι αμαξοστοιχίες και οι παραγγελιοδόχοι δέσμευσαν, μάζεψαν και έδεσαν τα κάρα. Υπασπιστές, διοικητές λόχων και συντάξεων κάθισαν έφιπποι, διασταυρώθηκαν, έδωσαν τις τελευταίες εντολές, οδηγίες και οδηγίες στις υπόλοιπες νηοπομπές και ήχησε ο μονότονος αλήτης των χιλιάδων ποδιών. Οι κολώνες κινήθηκαν, χωρίς να ξέρουν πού και να μην βλέπουν από τους ανθρώπους γύρω τους, από τον καπνό και από την ομίχλη που αυξανόταν, είτε την περιοχή από την οποία έφευγαν είτε αυτήν στην οποία έμπαιναν.
Ένας στρατιώτης εν κινήσει είναι τόσο περικυκλωμένος, περιορισμένος και παρασυρμένος από το σύνταγμά του όσο ένας ναύτης από το πλοίο στο οποίο βρίσκεται. Όσο μακριά κι αν πάει, σε όσα παράξενα, άγνωστα και επικίνδυνα γεωγραφικά πλάτη κι αν μπει, γύρω του -όσο για έναν ναύτη, υπάρχουν πάντα και παντού τα ίδια καταστρώματα, κατάρτια, σχοινιά του πλοίου του - πάντα και παντού οι ίδιοι σύντροφοι, οι ίδιες σειρές, ο ίδιος λοχίας ταγματάρχης Ivan Mitrich, ο ίδιος σκύλος της εταιρείας Zhuchka, οι ίδιοι ανώτεροι. Ένας στρατιώτης σπάνια θέλει να μάθει τα γεωγραφικά πλάτη στα οποία βρίσκεται ολόκληρο το πλοίο του. αλλά την ημέρα της μάχης, ο Θεός ξέρει πώς και από πού, μέσα ηθικός κόσμοςΤα στρατεύματα ακούνε την ίδια αυστηρή νότα για όλους, που ακούγεται σαν να πλησιάζει κάτι καθοριστικό και επίσημο και τους προκαλεί μια ασυνήθιστη περιέργεια. Τις ημέρες της μάχης, οι στρατιώτες προσπαθούν ενθουσιασμένοι να ξεφύγουν από τα συμφέροντα του συντάγματος τους, να ακούσουν, να κοιτάξουν προσεκτικά και να ρωτήσουν με ανυπομονησία τι συμβαίνει γύρω τους.
Η ομίχλη έγινε τόσο δυνατή που, παρά το γεγονός ότι ξημέρωσε, ήταν αδύνατο να δεις δέκα βήματα μπροστά σου. Οι θάμνοι έμοιαζαν με τεράστια δέντρα, τα επίπεδα μέρη έμοιαζαν με γκρεμούς και πλαγιές. Παντού, από όλες τις πλευρές, μπορούσε κανείς να συναντήσει έναν εχθρό αόρατο δέκα βήματα μακριά. Όμως οι κολώνες περπατούσαν για πολλή ώρα στην ίδια ομίχλη, κατεβαίνοντας και ανέβαιναν στα βουνά, περνούσαν κήπους και φράχτες, μέσα από νέο, ακατανόητο έδαφος, χωρίς να συναντήσουν ποτέ τον εχθρό. Αντίθετα, τώρα μπροστά, τώρα πίσω, από όλες τις πλευρές, οι στρατιώτες έμαθαν ότι οι ρωσικές μας στήλες κινούνταν προς την ίδια κατεύθυνση. Κάθε στρατιώτης ένιωθε καλά στην ψυχή του γιατί ήξερε ότι στο ίδιο μέρος που πήγαινε, δηλαδή άγνωστο πού πήγαιναν πολλοί, πολλοί ακόμη δικοί μας.
«Κοιτάξτε, οι στρατιώτες του Κουρσκ πέρασαν», είπαν στις τάξεις.
- Πάθος, αδελφέ μου, που μαζεύτηκαν τα στρατεύματά μας! Το βράδυ κοίταξα πώς ήταν τοποθετημένα τα φώτα, δεν φαινόταν τέλος. Μόσχα - μια λέξη!
Αν και κανένας από τους διοικητές της στήλης δεν πλησίασε τις τάξεις ούτε μίλησε με τους στρατιώτες (οι διοικητές στηλών, όπως είδαμε στο στρατιωτικό συμβούλιο, δεν ήταν σε καλή διάθεση και δεν ήταν ικανοποιημένοι με το εγχείρημα και ως εκ τούτου εκτελούσαν μόνο εντολές και αδιαφορούσαν για διασκεδάζοντας τους στρατιώτες), παρά Ωστόσο, οι στρατιώτες περπατούσαν χαρούμενοι, όπως πάντα, πηγαίνοντας στη δράση, ιδιαίτερα επιθετικά. Όμως, μετά από περπάτημα για περίπου μία ώρα μέσα σε πυκνή ομίχλη, το μεγαλύτερο μέρος του στρατού έπρεπε να σταματήσει και μια δυσάρεστη συνείδηση ​​της συνεχιζόμενης διαταραχής και σύγχυσης σάρωσε τις τάξεις. Το πώς μεταδίδεται αυτή η συνείδηση ​​είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί. αλλά το σίγουρο είναι ότι μεταδίδεται ασυνήθιστα πιστά και εξαπλώνεται γρήγορα, ανεπαίσθητα και ανεξέλεγκτα, όπως το νερό μέσα από μια χαράδρα. Εάν ο ρωσικός στρατός ήταν μόνος του, χωρίς συμμάχους, τότε ίσως θα είχε περάσει πολύς χρόνος πριν αυτή η συνείδηση ​​της αταξίας θα είχε γίνει μια γενική εμπιστοσύνη. αλλά τώρα, με ιδιαίτερη ευχαρίστηση και φυσικότητα αποδίδοντας την αιτία της αναταραχής στους ηλίθιους Γερμανούς, όλοι ήταν πεπεισμένοι ότι υπήρχε μια επιβλαβής σύγχυση που προκαλούσαν οι λουκάνικοι.
- Τι έγιναν; Ο Αλ μπλοκαρίστηκε; Ή έχουν ήδη πέσει πάνω σε Γάλλο;
- Όχι, δεν έχω ακούσει. Διαφορετικά θα είχε αρχίσει να πυροβολεί.
«Βιάζονταν να μιλήσουν, αλλά όταν ξεκίνησαν, στάθηκαν άχρηστα στη μέση του γηπέδου - οι καταραμένοι Γερμανοί μπερδεύουν τα πάντα». Τι ηλίθιοι διάβολοι!
«Τότε θα τους άφηνα να προχωρήσουν». Και μετά, υποθέτω, στριμώχνονται πίσω. Οπότε τώρα σταθείτε εκεί χωρίς να φάτε.
- Λοιπόν, θα είναι εκεί σύντομα; Το ιππικό, λένε, έκλεισε το δρόμο», είπε ο αξιωματικός.
«Ω, οι καταραμένοι Γερμανοί, δεν ξέρουν τη γη τους», είπε ένας άλλος.
-Σε ποιο τμήμα είσαι; - φώναξε ο βοηθός καθώς ανέβαινε.
- Δέκατο όγδοο.
- Λοιπόν γιατί είσαι εδώ; Έπρεπε να ήσουν μπροστά εδώ και πολύ καιρό, τώρα δεν θα τα καταφέρεις μέχρι το βράδυ.
- Αυτές οι εντολές είναι ανόητες. «Δεν ξέρουν τι κάνουν», είπε ο αξιωματικός και έφυγε.
Τότε ένας στρατηγός πέρασε με το αυτοκίνητο και φώναξε κάτι θυμωμένος, όχι στα ρωσικά.
«Τάφα λαφά, δεν μπορείς να καταλάβεις τι μουρμουρίζει», είπε ο στρατιώτης, μιμούμενος τον στρατηγό που έφυγε. -Θα τους πυροβολούσα, ρε σκάρτες!
«Μας είπαν να είμαστε εκεί στις εννιά, αλλά δεν είχαμε φτάσει ούτε στα μισά του δρόμου». Αυτές είναι οι εντολές! - επαναλαμβάνεται από διαφορετικές πλευρές.
Και το αίσθημα ενέργειας με το οποίο τα στρατεύματα άρχισαν να ενεργούν άρχισε να μετατρέπεται σε ενόχληση και οργή για τις ηλίθιες διαταγές και τους Γερμανούς.

Εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης διαφορετικών επιπέδων κρυστάλλωσης ενός άμορφου μετάλλου

Μηχανικοί από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια ανέπτυξαν έναν νέο τύπο μεταλλικού γυαλιού που χαρακτηρίζεται από αυξημένη ελαστικότητα. Το υλικό συνδυάζει φαινομενικά ασυμβίβαστες ιδιότητες - σκληρότητα, αντοχή και ελαστικότητα. Το υλικό, με την τεχνολογική ονομασία SAM2X5-630, έχει την υψηλότερη αντοχή σε κρούση από όλα τα γνωστά μεταλλικά γυαλιά.

Μεταλλικά γυαλιά, ή άμορφα μέταλλα - μια κατηγορία μεταλλικών στερεάμε άμορφη δομή. Σε αντίθεση με τα μέταλλα με την κρυσταλλική τους δομή, αυτή των άμορφων μετάλλων είναι παρόμοια με την ατομική δομή των υπερψυκτών τήγματος.


Στα αριστερά είναι μια μπάλα από νέο μεταλλικό γυαλί, στα δεξιά - από συνηθισμένο ατσάλι.

Το υλικό είναι σε θέση να αντέξει ισχυρές κρούσεις, αλλά δεν θρυμματίζεται ή σπάει, αλλά επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα. Οι δυνατότητες για τις εφαρμογές του είναι σχεδόν απεριόριστες - από τρυπάνια και θωράκιση σώματος μέχρι εμφυτεύματα για την ενίσχυση των οστών και την προστασία των διαστημικών δορυφόρων.

Συνήθως, τα άμορφα μέταλλα παράγονται με θέρμανση στους 630 °C και στη συνέχεια πολύ γρήγορα (της τάξης του ενός βαθμού ανά δευτερόλεπτο) ψύξη. Το υλικό SAM2X5-630 ελήφθη με θέρμανση μιας σύνθεσης σκόνης με βάση τον σίδηρο (Fe 49,7 Cr 17,7 Mn 1,9 Mo 7,4 W 1,6 B 15,2 C 3,8 Si 2,4).

Οι μοναδικές ιδιότητες του μετάλλου προέρχονται από έναν επιτυχημένο συνδυασμό θερμοκρασίας θέρμανσης και ρυθμού ψύξης - ακριβώς αυτές οι συνθήκες βίωσε η προκύπτουσα σύνθεση που οδηγούν στο σχηματισμό τοπικών εστιών μιας ασθενώς καθορισμένης κρυσταλλικής δομής. Άλλες συνθήκες θέρμανσης ή ψύξης έχουν ως αποτέλεσμα εντελώς άμορφα μέταλλα με τυχαία διάταξη ατόμων.

«Δεν έχει σχεδόν καμία εσωτερική δομή και με αυτόν τον τρόπο μοιάζει με το γυαλί, αλλά υπάρχουν περιοχές κρυστάλλωσης», λέει η Veronica Elyason, επίκουρη καθηγήτρια στη Σχολή Μηχανικών Viterbi του πανεπιστημίου και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας. «Δεν έχουμε ιδέα ακόμη γιατί μικρές ποσότητες κρυσταλλοποιημένων θέσεων σε μεταλλικά γυαλιά οδηγούν σε τόσο μεγάλες διαφορές ως προς την πρόσκρουση».

Το δυναμικό ελαστικό όριο Hugoniot (η μέγιστη δύναμη που μπορεί να αντέξει ένα υλικό χωρίς μόνιμη παραμόρφωση) καθορίστηκε για το SAM2X5-630 να είναι περίπου 12 GPa. Για τον ανοξείδωτο χάλυβα αυτός ο αριθμός είναι 0,2 GPa, για το καρβίδιο του βολφραμίου (χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σκληρών εργαλείων και πυρήνων σφαιρών που διαπερνούν θωράκιση) - 4,5 GPa, για διαμάντια - έως 60 GPa.

Η μελέτη των άμορφων μετάλλων ξεκίνησε το 1960 στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια - μια ομάδα επιστημόνων απέκτησε το πρώτο μεταλλικό γυαλί Au 75 Si 25. Από τότε έχουν ληφθεί πολλά παρόμοια υλικά με ενδιαφέρουσες ιδιότητες, αλλά μέχρι στιγμής η περιοχή τους πρακτική εφαρμογήδεν μπορεί να χαρακτηριστεί ευρέως διαδεδομένο λόγω του υψηλού κόστους τους.

Για παράδειγμα, το Ti 40 Cu 36 Pd 14 Zr 10, που ελήφθη πρόσφατα στην Ιαπωνία, είναι μη καρκινογόνο, τρεις φορές ισχυρότερο από το τιτάνιο, φθείρεται ελάχιστα, δεν σχηματίζει σκόνη κατά την τριβή και όσον αφορά τον διαμήκη συντελεστή ελαστικότητάς του πρακτικά συμπίπτει με ανθρώπινα οστά - δυνητικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εξαιρετική τεχνητή αντικατάσταση άρθρωσης.

Στην αρχή αυτού του δοκιμίου, ανακαλύψαμε ότι υπό κανονικές συνθήκες στερεοποίησης ενός υγρού μετάλλου, τα άτομα του σχηματίζουν ένα κρυσταλλικό πλέγμα του ενός ή του άλλου τύπου. Η αυστηρή περιοδικότητα ενός συστήματος ιόντων ονομάζεται «τάξη μεγάλης εμβέλειας». Για παράδειγμα, όταν αυτός ο συνδυασμός ιόντων επαναλαμβάνεται πολλές φορές στο διάστημα, αναπαράγεται ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα. Παρουσία σειράς μεγάλης εμβέλειας, μπορούμε να υποδείξουμε με ακρίβεια τις συντεταγμένες οποιουδήποτε ιόντος εάν γνωρίζουμε τον ατομικό του αριθμό σε σχέση με ένα αυθαίρετα επιλεγμένο γονικό ιόν. Όλες οι θέσεις ιόντων, όλες οι διατομικές αποστάσεις είναι σαφώς καθορισμένες.

Επιστρέφοντας στο σύστημα των ατόμων, θα ονομάσουμε αυτή την κατάσταση «τάξη μικρής εμβέλειας». Μπορείτε να υποδείξετε με ακρίβεια τις συντεταγμένες και τον αριθμό των ατόμων που περιβάλλουν ένα δεδομένο άτομο, αλλά δεν είναι πλέον δυνατό να κάνετε πιο μακρινές προβλέψεις. Όμως στη φύση υπάρχει μια άλλη κατηγορία ουσιών που ονομάζονται άμορφες. Όταν ψύχονται, όταν η ενέργεια των θερμικών δονήσεων των ατόμων γίνεται τόσο χαμηλή που δεν μπορούν πλέον να ταξιδεύουν ελεύθερα, αυτές οι ουσίες διατηρούν τη δομή ενός υγρού. Εδώ μπορούμε να μιλήσουμε μόνο για τάξη μικρής εμβέλειας στη διάταξη των ατόμων. Η κίνηση του «πλήθους» φαίνεται να ηρεμεί σταδιακά, οι άνθρωποι σπρώχνουν ο ένας τον άλλον όλο και λιγότερο ενεργητικά και, τελικά, παγώνουν στις τυχαίες θέσεις τους, ταλαντεύοντας ελαφρά από τη μια πλευρά στην άλλη.

Το συνηθισμένο γυαλί, η ρητίνη, η παραφίνη, η άσφαλτος είναι παραδείγματα φυσικά άμορφων υλικών που δεν έχουν κανονική κρυσταλλική δομή. Όταν θερμαίνονται και ψύχονται, τέτοια υλικά αλλάζουν μόνο το ιξώδες τους, αλλά δεν συμβαίνουν θεμελιώδεις αλλαγές στη σχετική διάταξη των συστατικών τους ατόμων.

Στα κρυσταλλικά σώματα, τέτοιες αλλαγές στις ιδιότητες όταν θερμαίνονται συμβαίνουν πολύ πιο έντονες και η ίδια η τήξη - σε καθαρά μέταλλα - συμβαίνει σε μια αυστηρά καθορισμένη θερμοκρασία, επομένως η θερμοκρασία τήξης ενός μετάλλου είναι ένα από τα θεμελιώδη φυσικά χαρακτηριστικά του (σταθερές). Εάν η εξωτερική πίεση δεν αλλάξει και το μέταλλο καθαριστεί καλά από ακαθαρσίες, τότε με την εμφάνιση της πρώτης πτώσης κατά τη θέρμανση, η θερμοκρασία μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια δέκατων του βαθμού.

Τίθεται το ερώτημα: είναι δυνατόν να «παγώσει» σε ένα κράμα μετάλλου η ατομική δομή που είναι χαρακτηριστική ενός υγρού Είναι δυνατόν να στερηθεί το μέταλλο μεγάλης εμβέλειας σε στερεά κατάσταση; Άλλωστε, τότε μπορούμε να περιμένουμε μια σημαντική αλλαγή σε όλες εκείνες τις ιδιότητες που καθορίζονται από τη σωστή δομή των κρυστάλλων.

Κατ 'αρχήν, η μέθοδος με την οποία μπορεί να λυθεί ένα τέτοιο πρόβλημα είναι σαφής - πρέπει να προσπαθήσουμε να αυξήσουμε απότομα τον ρυθμό ψύξης του υγρού μετάλλου για να κατέβουμε γρήγορα στην περιοχή θερμοκρασίας όπου τα άτομα δεν μπορούν πλέον να αλλάξουν τους γείτονές τους. Οι υπολογισμοί και τα πειράματα έχουν δείξει ότι είναι πράγματι δυνατό να κατασταλεί η διαδικασία κρυστάλλωσης, αλλά αυτό απαιτεί ρυθμούς ψύξης της τάξης των εκατομμυρίων βαθμών ανά δευτερόλεπτο. Μια μέθοδος που έχει αναπτυχθεί περιλαμβάνει τον ψεκασμό μικρών σταγόνων υγρού μετάλλου πάνω στην εξαιρετικά γυαλισμένη επιφάνεια ενός ταχέως περιστρεφόμενου ψυχρού χάλκινου δίσκου. Η σταγόνα στην επιφάνεια του δίσκου απλώνεται σε ένα πολύ λεπτό στρώμα (αρκετά μικρόμετρα) και η καλή θερμική αγωγιμότητα του χαλκού εξασφαλίζει υψηλό ρυθμό απομάκρυνσης θερμότητας.

Προς το παρόν έχει ήδη εδραιωθεί η βιομηχανική παραγωγή δεκάδων κραμάτων στην άμορφη κατάσταση. Αποδείχθηκε ότι τα κράματα μεταβατικών μετάλλων και τα ευγενή μέταλλα με μεταλλοειδή (μη μέταλλα, άνθρακας, βόριο, φώσφορος κ.λπ.) αμορφώνονται πιο εύκολα και υπάρχουν κράματα στα οποία είναι δυνατή η καταστολή της κρυστάλλωσης με ρυθμό ψύξης της τάξης των χιλιάδων και ακόμη και εκατοντάδες βαθμούς ανά δευτερόλεπτο.

Ποιες ιδιότητες των άμορφων κραμάτων είναι ιδιαίτερα πολύτιμες για την τεχνολογία; Όπως ήταν αναμενόμενο, τα άμορφα μέταλλα διαφέρουν από τα κρυσταλλικά αντίστοιχα με πολλούς τρόπους. Αν και οι συντελεστές ελαστικότητας κατά την αμορφοποίηση μειώνονται κατά μέσο όρο κατά 30 (οι δυνάμεις των διατομικών δεσμών μειώνονται), η αντοχή και η σκληρότητα αυξάνονται απότομα. Η απουσία εξάρθρωσης οδηγεί στο γεγονός ότι τα μεταλλικά γυαλιά είναι ανώτερα σε αντοχή από τα καλύτερα κράματα χάλυβα. Η υψηλή σκληρότητα καθορίζει την εξαιρετική αντοχή τους στη φθορά. Είναι αλήθεια ότι η πλαστικότητα των άμορφων κραμάτων είναι χαμηλή, κάτι που θα ήταν αναμενόμενο, αφού οι «φορείς» της πλαστικότητας είναι οι εξαρθρώσεις. Ωστόσο, τα μεταλλικά γυαλιά δεν είναι τόσο εύθραυστα όσο το συνηθισμένο γυαλί. Μπορούν, για παράδειγμα, να τυλιχτούν σε θερμοκρασία δωματίου.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των κραμάτων άμορφων μετάλλων είναι η εξαιρετικά υψηλή αντοχή τους στη διάβρωση. Σε πολλά πολύ επιθετικά περιβάλλοντα (θαλασσινό νερό, οξέα), τα μεταλλικά γυαλιά δεν διαβρώνονται καθόλου. Για παράδειγμα, ο ρυθμός διάβρωσης ενός άμορφου κράματος που περιέχει σίδηρο, νικέλιο και χρώμιο σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος είναι πρακτικά μηδέν. Για σύγκριση, μπορούμε να πούμε ότι ο ρυθμός διάβρωσης του «κλασικού» ανθεκτικού στη διάβρωση κράματος σιδήρου με νικέλιο και χρώμιο (το περίφημο ανοξείδωτο χάλυβα, που ονομάζεται «ανοξείδωτος χάλυβας») στο ίδιο περιβάλλον ξεπερνά τα 10 mm/έτος. Ο κύριος λόγος για τέτοια υψηλή αντοχή στη διάβρωση των άμορφων κραμάτων, προφανώς, είναι ότι, χωρίς κρυσταλλικό πλέγμα, στερούνται επίσης τα χαρακτηριστικά «ελαττώματα» των κρυστάλλων - εξαρθρώσεις και, κυρίως, τα όρια μεταξύ των κόκκων. Η υψηλή πυκνότητα συσσώρευσης των ατόμων στον κρύσταλλο κοντά σε αυτά τα «ελαττώματα» μειώνεται τόσο απότομα που οι «εχθρικοί παράγοντες» διεισδύουν εύκολα στο μέταλλο κατά μήκος τους. Είναι σημαντικό η δομή του άμορφου κράματος χωρίς ελαττώματα να μεταφερθεί στο λεπτό φιλμ οξειδίου που σχηματίζεται στην επιφάνειά του στα αρχικά στάδια της διαδικασίας διάβρωσης και στη συνέχεια να προστατεύει το μέταλλο από την άμεση επαφή με τον «επιθετικό».

Ο συνδυασμός ορισμένων φυσικών ιδιοτήτων των άμορφων κραμάτων, ιδιαίτερα των μαγνητικών και των ηλεκτρικών, φαινόταν επίσης πολύ ενδιαφέρον. Αποδείχθηκε ότι τα κράματα που βασίζονται σε σιδηρομαγνητικά μέταλλα (σίδηρος, νικέλιο) στην άμορφη κατάσταση είναι επίσης σιδηρομαγνητικά.

Αν επιστρέψουμε στους πυρήνες του μετασχηματιστή, θα δούμε ότι η αντικατάσταση του συμβατικού χάλυβα μετασχηματιστή με ένα άμορφο κράμα θα προσφέρει τεράστια εξοικονόμηση ενέργειας. Στις ΗΠΑ υπολογίζεται ότι οι απώλειες δινορευμάτων μειώνονται κατά 4 φορές. Ο ασυνήθιστος συνδυασμός μαγνητικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων των μεταλλικών γυαλιών επιτρέπει τη χρήση τους με μεγάλη επίδραση σε άλλους μετατροπείς ρεύματος, αισθητήρες, πυρήνες και διάφορους τύπους ρελέ.

Ο αριθμός των συστατικών στα κράματα αυξάνεται παράλληλα με τις απαιτήσεις. Τα κράματα με δώδεκα ή περισσότερα συστατικά δεν είναι πλέον ασυνήθιστα. Η σύνθεσή τους είναι σπουδαία τέχνη, αφού τα συστατικά πρέπει να λειτουργούν αρμονικά και συμφωνία. Δεν είναι τυχαίο που οι μεταλλουργοί αποκαλούν συνθέτες τους δημιουργούς νέων κραμάτων.

Συχνά είναι πιο δύσκολο να παραχθούν τέτοιες συνθέσεις στη βιομηχανία παρά να τις συνθέσουν. Τα συστατικά έχουν διαφορετικά σημεία τήξης, χημικές ιδιότητες και πυκνότητες. Εάν κατά τη διάρκεια της τήξης είναι ακόμα δυνατός ο έλεγχος πολλών διεργασιών, χρησιμοποιώντας κενό ή προστατευτικές ατμόσφαιρες, ροές, διαιρώντας την τήξη σε στάδια, τότε κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης είναι δυνατό να επηρεαστεί η πορεία των γεγονότων μόνο μέσω της λειτουργίας ψύξης. Εδώ τα εξαρτήματα δείχνουν τον χαρακτήρα τους. Μερικοί πεισματικά δεν θέλουν να διαλυθούν στη συνολική μάζα του κράματος και ξεχωρίζουν σε στρώσεις, άλλοι απορροφούν λαίμαργα όλους τους ρύπους και τις ακαθαρσίες, σχηματίζοντας επίμονες και επιβλαβείς ενώσεις, ενώ άλλοι κρυσταλλώνονται σε κόκκους πολύ μεγάλους ή πολύ μικρούς, διαταράσσοντας τη δομή ομοιογένεια του κράματος. Και όσο περισσότερα εξαρτήματα, τόσο περισσότερα τέτοια προβλήματα.

Για να ξεπεραστούν οι δυσκολίες που σχετίζονται με την κρυστάλλωση, το μέταλλο μπορεί να κατασκευαστεί από ένα μείγμα συστατικών με τη μορφή σωματιδίων, κόκκων ή ινών, να συμπιεστεί και να συγκολληθεί σε μια συμπαγή μάζα. Έτσι προέκυψε η τεχνολογία των σύνθετων μετάλλων και στη συνέχεια η μεταλλουργία σκόνης. Αυτή ήταν η πρώτη προσπάθεια να ξεκινήσει μια επανάσταση στη μεταλλουργία, αλλά ήταν μόνο εν μέρει επιτυχής.

Η μεταλλουργία σκόνης και τα σύνθετα υλικά καταλαμβάνουν, αν και σημαντικό, αλλά μάλλον περιορισμένο χώρο στην παραγωγή μεταλλικών προϊόντων. Αυτό είναι κατά κύριο λόγο παραγωγή. σκληρά κράματαγια εργαλεία, στη συνέχεια η παραγωγή προϊόντων από πυρίμαχα μέταλλα - βολφράμιο, μολυβδαίνιο και άλλα, η τήξη των οποίων συνδέεται με τεχνικές δυσκολίες και τέλος, η παραγωγή εξαρτημάτων με ειδική δομή - πορώδη, ινώδη, φολιδωτά.

Η τεχνολογία της σκόνης περιορίζεται, πρώτα απ 'όλα, από το κόστος των προϊόντων, το οποίο σήμερα είναι δέκα φορές υψηλότερο από τα προϊόντα που λαμβάνονται με παραδοσιακές μεταλλουργικές μεθόδους. Επιπλέον, αν και διάχυση των συστατικών συμβαίνει κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης και ορισμένων χημικές αντιδράσεις, τα σύνθετα υλικά εξακολουθούν να έχουν τις ιδιότητες ενός μείγματος και όχι ενός κράματος.

Η δεύτερη προσπάθεια έγινε σχετικά πρόσφατα, όταν μια νέα επιστήμη - η φυσική των μετάλλων - ανακάλυψε ότι η θεωρητική ισχύς ενός μετάλλου είναι μιάμιση έως δύο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από την πραγματική. Αποδείχθηκε ότι η χαμηλή αντοχή του μετάλλου εξηγείται από ελαττώματα στο κρυσταλλικό πλέγμα. Ο αριθμός των ελαττωμάτων σε ένα μέταλλο μπορεί να είναι ανάλογος με τον αριθμό των ατόμων, επομένως οι υπολογισμοί χρησιμοποιούν την πυκνότητα ή τη συγκέντρωση των ελαττωμάτων ανά μονάδα όγκου. Εάν αυτή η τιμή είναι κοντά στο μηδέν, που αντιστοιχεί σε έναν ιδανικό κρύσταλλο, τότε η αντοχή ενός τέτοιου κρυστάλλου είναι κοντά στη θεωρητική. Με την αύξηση της συγκέντρωσης των ελαττωμάτων, η αντοχή πρώτα μειώνεται γρήγορα και μετά αρχίζει να αυξάνεται ξανά, αλλά πολύ πιο αργά. Το ελάχιστο αντιστοιχεί συνήθως στην πραγματική αντοχή του καθαρού μετάλλου. Οι ακαθαρσίες, τα πρόσθετα κραμάτων και η παραμόρφωση αυξάνουν τη συγκέντρωση των ελαττωμάτων και αυξάνουν την αντοχή του υλικού.

Ο στόχος ήταν να ληφθούν άνευ ελαττωμάτων και αρκετά μεγάλοι μονοκρυστάλλοι μετάλλων. Ωστόσο, δεν έχει ακόμη επιλυθεί. Είναι αλήθεια ότι ήταν δυνατό να αναπτυχθούν λεπτοί, αρκετών δεκάδων μικρών και μήκους έως και ενάμιση εκατοστού, σχεδόν χωρίς ελαττώματα κρυστάλλων ορισμένων μετάλλων. Η δύναμή τους στην πραγματικότητα αποδείχθηκε ότι ήταν πολλές φορές υψηλότερη από το συνηθισμένο. Από τέτοια "μουστάκια" κατασκευάζονταν ακόμη και σύνθετα υλικά υψηλής αντοχής. Αλλά τα πράγματα δεν έχουν προχωρήσει ακόμη πέρα ​​από τα εργαστήρια: ο ρυθμός ανάπτυξης των "μουστάκια" αποδείχθηκε πολύ χαμηλός και επομένως η τιμή ήταν πολύ υψηλή.

Η τρίτη προσπάθεια επανάστασης στη μεταλλουργία γίνεται σήμερα.

Πριν από ένα τέταρτο του αιώνα, πειράματα σχετικά με την ταχεία ψύξη λιωμένων μετάλλων, τα οποία πραγματοποιήθηκαν για να ληφθεί μια υπομικροσκοπική δομή του μετάλλου, ανακάλυψαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις δεν υπάρχει καθόλου κρυσταλλικό πλέγμα στο μέταλλο και η διάταξη των ατόμων είναι χαρακτηριστικό ενός σώματος χωρίς δομή, άμορφο. Αυτό δεν ήταν απροσδόκητο: στερεά άμορφα σώματα - γυαλί - παράγονται με υπερψύξη ενός υγρού τήγματος. Είναι αλήθεια ότι ένας πολύ χαμηλός ρυθμός ψύξης είναι αρκετός για να σχηματιστούν συνηθισμένα γυαλιά. Για τα μέταλλα, για να προσδιοριστεί η κρυστάλλωση, απαιτούνται τεράστιοι ρυθμοί ψύξης - εκατομμύρια βαθμοί ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η ταχύτητα επιτεύχθηκε όταν τμήματα λιωμένου μετάλλου εκτοξεύτηκαν σε νερό, με αποτέλεσμα σωματίδια με άμορφη, υαλώδη δομή.

Κάτι άλλο αποδείχθηκε απροσδόκητο: ένα άμορφο μέταλλο έχει εντελώς διαφορετικές, ανόμοιες ιδιότητες από ένα κρυσταλλικό μέταλλο. Όχι, το μέταλλο παραμένει μέταλλο, με όλες τις χαρακτηριστικές του ιδιότητες - λάμψη, ηλεκτρική αγωγιμότητα κ.λπ. Αλλά γίνεται αρκετές φορές ισχυρότερο, η αντίσταση στη διάβρωση αυξάνεται, τα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά και ακόμη και μια από τις πιο σταθερές σταθερές - ο συντελεστής ελαστικότητας - αλλάζουν. Αλλά το κύριο πλεονέκτημα του νέου υλικού είναι ότι συνδυάζεται τέλεια και ταιριάζει με τα πάντα. απαραίτητα εξαρτήματα. Με εξαιρετικά γρήγορη ψύξη, το κράμα στερεοποιείται προτού τα ανταγωνιστικά συστατικά προλάβουν να επιδείξουν τον ανταγωνισμό τους.

Τα άμορφα κράματα ονομάζονται μεταλλικά γυαλιά. Το ενδιαφέρον γι' αυτούς αυξάνεται ραγδαία. Τώρα το καθήκον δεν είναι μόνο η απόκτηση κραμάτων με νέες ιδιότητες, αλλά και η δημιουργία της βιομηχανικής τους τεχνολογίας. Αλλά υπάρχουν ακόμα πολλά ανεπίλυτα προβλήματα εδώ. Το πρώτο που αποκτήθηκε ήταν μέταλλο. το γυαλί ήταν ένα κράμα Au-Si . Στη συνέχεια, ήταν δυνατό να ληφθούν σε άμορφη κατάσταση όχι μόνο κράματα, αλλά και ορισμένα καθαρά μέταλλα - από Ge, Te και Bi έως έντονο Al, V, Cr, Fe, Ni και άλλα. Αυτό απαιτούσε φανταστικούς ρυθμούς ψύξης - έως και 10 10 K/s. Ωστόσο, η άμορφη κατάσταση του μετάλλου παρέμεινε ασταθής - η κρυστάλλωση ξεκίνησε όταν θερμάνθηκε. Ήταν απαραίτητο να βρεθούν κράματα με λογικούς ρυθμούς ψύξης και θερμοκρασίες, με σταθερή άμορφη δομή.

Με βάση αυτές τις θεωρητικές έννοιες, οι μεταλλουργοί πλέον διαμορφώνουν άμορφα κράματα, επιτυγχάνοντας εξαιρετικά πρακτικά αποτελέσματα. Υπάρχουν ήδη μεταλλικά γυαλιά με κρίσιμη ταχύτητα μόνο 100 - 200 K/s και θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού αρκετές φορές υψηλότερη λιγότερη θερμοκρασίατήξη του κύριου συστατικού. Τέτοια είναι, για παράδειγμα, το διπλό κράμα Pd80Si20, τα κράματα Ni80P20, Fe80B20, Au81Si19 και πολλά άλλα με είκοσι τοις εκατό προσθήκη πυριτίου. Είναι εύκολο να διαπιστωθεί ότι η συνολική περιεκτικότητα σε μεταλλοειδή σε όλα αυτά τα κράματα είναι περίπου 20%. Ποιες ιδιότητες των μεταλλικών γυαλιών είναι ιδιαίτερα πολύτιμες για τη σύγχρονη τεχνολογία;

Πρώτα απ 'όλα, οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν για τις σιδηρομαγνητικές ιδιότητες των κραμάτων με βάση τον σίδηρο, το νικέλιο και το κοβάλτιο. Η Μεταλλουργία παρασκευάζει εκατοντάδες χιλιάδες τόνους ειδικών ηλεκτρικών χάλυβων και κραμάτων σε μορφή λεπτών φύλλων για τη βιομηχανία. Από αυτούς, το 95% είναι οπλισμένος σίδηρος, δυναμικοί χάλυβες και χάλυβες μετασχηματιστών. Από το φύλλο συναρμολογούνται πυρήνες ηλεκτρικών κινητήρων και γεννητριών, μετασχηματιστών και μαγνητικών κυκλωμάτων. Τα υλικά για πυρήνες ηλεκτρικών μηχανών ονομάζονται μαλακά μαγνητικά υλικά. Πρέπει να έχουν υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, υψηλή επαγωγή κορεσμού και σημαντική ηλεκτρική αντίσταση. Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό για τη μείωση της υστέρησης και των απωλειών δινορευμάτων και την αύξηση της απόδοσης. ηλεκτρικές μηχανές.

Οι μετασχηματιστές και άλλοι ηλεκτρικοί χάλυβες είναι ένα κράμα σιδήρου και πυριτίου. Επιπλέον, δεν μπορεί να προστεθεί περισσότερο από 4% πυρίτιο, αλλά ακόμη και τότε το μέταλλο γίνεται εύθραυστο, δεν κυλά καλά και χάνει εύκολα τις πολύ απαραίτητες μαλακές μαγνητικές του ιδιότητες. Ως αποτέλεσμα, οι απώλειες στους πυρήνες φτάνουν συνήθως το 0,3-1% και η απόδοση πέφτει. Είναι αλήθεια ότι υπάρχουν και πιο μαλακά μαγνητικά υλικά. Πρόκειται για μόνιμα κράματα - κράματα με βάση σίδηρο και νικέλιο, τα οποία χρησιμοποιούνται σε κεφαλές ταινίας και άλλα όργανα ακριβείας. Ωστόσο, είναι δεκάδες φορές πιο ακριβά από τον χάλυβα και επίσης χάνουν εύκολα τις ιδιότητές τους όταν υποβάλλονται σε επεξεργασία ή υπερθερμαίνονται. Και οι μαλακές μαγνητικές ιδιότητες των μεταλλικών γυαλιών αποδείχτηκαν στο επίπεδο των μόνιμων κραμάτων καλύτερες μάρκεςΕπιπλέον, αυτές οι ιδιότητες είναι πιο ανθεκτικές και σταθερές.

Δεδομένου ότι το αναμενόμενο κόστος του βιομηχανικού μεταλλικού γυαλιού είναι ακόμη χαμηλότερο από τον ηλεκτρικό χάλυβα, η χρήση του νέου υλικού υπόσχεται τεράστια οφέλη. Η χώρα μας παράγει περίπου 1275 δισεκατομμύρια kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. Στο δρόμο του προς τον καταναλωτή ηλεκτρικό ρεύμαδιέρχεται από ηλεκτρικές συσκευές - γεννήτριες, μετασχηματιστές, ηλεκτροκινητήρες - τουλάχιστον τέσσερις φορές. Και υπάρχουν απώλειες παντού. Εάν τα μειώσετε στο μισό μόνο σε πυρήνες, αυτό θα ισοδυναμεί με εξοικονόμηση 20 δισεκατομμυρίων kWh. Και ορισμένες μάρκες μεταλλικού γυαλιού μειώνουν τις απώλειες όχι κατά 2, αλλά κατά 3-4 φορές. Το ενδιαφέρον λοιπόν για νέα υλικά είναι κατανοητό και δικαιολογημένο. Σε αυτό πρέπει επίσης να προστεθεί ότι λόγω της χαμηλότερης ηλεκτρικής αγωγιμότητας των μεταλλικών υαλοπινάκων από εκείνη των χάλυβα, δεν υπάρχει μερική ή πλήρης ανάγκη μόνωσης των πλακών στα πακέτα πυρήνων. Και αυτό σημαίνει μείωση του μεγέθους και αύξηση της αποτελεσματικότητας. ηλεκτρικές μηχανές.

Οι μηχανικές ιδιότητες των μεταλλικών γυαλιών δεν είναι λιγότερο ελκυστικές. Ένα άμορφο μέταλλο είναι κατά μέσο όρο 5-7 φορές ισχυρότερο από το κρυσταλλικό του αντίστοιχο. Για παράδειγμα, το κράμα Fe80B20 έχει αντοχή σε εφελκυσμό 370 kgf/mm 2 - δέκα φορές ισχυρότερο από τον σίδηρο, δύο φορές πιο ισχυρό από τους καλύτερους κράμα χάλυβες.

Τα μειονεκτήματα των μεταλλικών υαλοπινάκων, όπως όλα τα γυαλιά γενικά, περιλαμβάνουν τη χαμηλή ολκιμότητα τους, καθώς και μια χαρακτηριστική μείωση της αντοχής με την αύξηση της ταχύτητας φόρτωσης. Και όμως υπάρχει λόγος να θεωρούνται τα άμορφα κράματα ως όλκιμα γυαλιά: μπορούν να κοπούν και να κοπούν σε λωρίδες σε μήτρες, σε λωρίδες και σύρματα, μπορούν να λυγιστούν και να υφαστούν, επομένως δεν είναι δύσκολο να φανταστούμε υφαντά πλέγματα από άμορφο μέταλλο αντί για οπλισμός σε πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα, τα ισχυρότερα σύνθετα υλικά από ίνες, σχοινιά και πολλά άλλα προϊόντα, όπου η μοναδική αντοχή των μεταλλικών γυαλιών θα εξοικονομήσει χιλιάδες τόνους μετάλλου.