Аморфные металлические материалы (способы получения и области применения)

Теория кристаллизации жидких металлов и сплавов имеет общую основу с теорией их фазовых превращений в твердом состоянии.

Так, кристаллические зародыши могут образовываться по гомогенному и гетерогенному механизмам.

Термодинамические представления, связанные с образованием зародышей, базируются на принципах уменьшения свободной энергии системы в результате протекания данного процесса.

Для начала кристаллизации необходимо переохлаждение жидкой фазы (аналог пересыщения), чтобы получить выигрыш в свободной энергии и компенсировать работу образования кристаллического зародыша.

Размер критического зародыша уменьшается с увеличением степени переохлаждения.

В реальных условиях образование кристаллических зародышей идет, главным образом, по гетерогенному механизму. Местами облегченного зарождения (затравка) в основном являются тугоплавкие металлические и неметаллические включения, которые практически всегда присутствуют в расплавленных металлах и сплавах.

Увеличение скорости кристаллизации расплава приводит к формированию в процессе затвердевания более однородной структуры, снижению химической и физической неоднородности, для чего и используется, например непрерывная разливка тонкого сляба (до 50 мм), поскольку на скорость кристаллизации естественно влияет толщина разливаемого металла.

Увеличение скорости затвердевания до одного млн. градусов в секунду при литье лент толщиной 35 – 40 мкм способом спиннингования (разлив на валок) на специальных разливочных машинах позволяет получение металла в аморфном состоянии.

К настоящему времени сплавы аморфного и нанокристаллического классов прочно вошли в систему металлических материалов со специальными физическими свойствами, мировое производство которых превышает сотню тысяч тонн.

В основном, производятся аморфные электротехнические стали, что связано с достижением очень низкого уровня энергетических потерь при перемагничивании, который в 6-8 раз ниже потерь обычных электротехнических сталей. Аморфные электротехнические стали (толщина ленты до 30 мкм и ширина до 200 мм) используются, главным образом, для изготовления витых сердечников силовых трансформаторов, характеризующихся низкими энергетическими потерями.

Значительная часть аморфных материалов с высокими механическими и антикоррозионными свойствами производится в виде фибры и волокон и используется для повышения, путем армирования, эксплуатационных свойств бетона, огнеупоров, пластмасс.

Повышение уровня качества производимой электронной техники делает востребованным потребление аморфных и нанокристаллических сплавов с уникальными магнитными свойствами (низкие удельные потери при высоких частотах, высокие значения индукции и магнитной проницаемости и т.д.).

Нанокристаллические порошки и чешуйки быстрозакаленных магнитнотвердых сплавов, служащие металлической основой для формирования металлопластов, применяются в компьютерной технике.

Наряду с металлургическими технологиями типа спиннингования существуют и другие способы производства аморфных и нанокристаллических сплавов: пленочные технологии (охлаждение из паров), лазерные технологии, механико-химические технологии, технологии с использованием взрывного воздействия.

Дата добавления: 2014-01-07