Materiale moderne în industrie

Cercetările sunt aproape de perfecționarea unui nou material numit sticlă metalică care i-a nedumerit pe oamenii de știință încă din anii 1960. Noul material este declarat a fi de trei ori mai puternic decât cel mai bun oțel industrial și de zece ori mai elastic. Sticla metalica este creata prin racirea aliajelor topite extrem de rapid,care creeaza puncte de slabiciune,oferind in principal materialului solid proprietatile atomice ale unui lichid. Plasticitatea crescută în compozitele amorfe- cristaline promite acum noi aplicații structurale.

Sticla este un material solid amorf uniform, produs de obicei atunci când materialul s-a topit si se răcește foarte repede până sub temperatura de tranziție a sticlei, fără suficient timp pentru a se forma o rețea de cristal obișnuită. Termenul de tranziție de sticlă se referă la încetinirea dinamica a unor lichide când temperatura lor este scăzută.Materialele amorfe sunt deseori preparate prin răcirea rapidă a materialului topit. Răcirea reduce mobilitatea moleculelor materialului înainte ca acestea să poată acoperi starea cristalina favorabilă termodinamic. Materialele amorfe pot fi, de asemenea, produse de

aditivi care interferează cu capacitatea constituentului primar de cristalizare.

În metalele convenționale, atomii se cristalizează în modele tridimensionale uniforme cunoscute ca grile. În urmă cu aproximativ o jumătate de secol, oamenii de știință, au învățat cum să facă metale sticloase

prin răcirea unui lichid metalic atât de repede încât configurațiile atomice fi avut șansa de a se aranja într-un model de zăbrele. Metoda de prelucrarea implicat răcirea metalului topit la viteze de 1K /s până la 100K / s. Se solidifică sub formă de sticlă metalică cu proprietăți extraordinare.

Prima sticla metalica a fost un aliaj Al80Si20, produs în 1957. Este mai puțin fragil decât sticla cu oxid și arată ca metalul, deci este opac, gri, lucios și neted.

Proprietăți extraordinare ale sticlei metalice

Structura atomică este cea mai marcantă caracteristică a aliajelor lichid-metale ca atare diferențiază fundamental aliajele de metale lichide de metalele obișnuite.Aliajele lichid-metale au o structură atomică amorfă, care este cu adevărat unică. În structura sticloasă bine împachetată, deplasarea atomilor este obstrucționată. Structura lor atomică neobișnuită proprietăți mecanice și magnetice. Multe metale tradiționale sunt relativ ușor de deformat permanent în formă, deoarece structura lor atomică este periodică, în cazul în care aspectul

elementele atomice prezintă modele de repetare pe o gamă extinsă. Această structură atomică este numită cristalină și limitează performanțele generale ale metalelor convenționale. O sticla metalica, în schimb, absoarbe mai puțină energie la stres și ajunge la forma sa originală mult mai ușor. Fără defecte de cristal, sticla metalică și produsele sale au proprietăți extraordinare ca puterea, duritate și elasticitate.

Figura 1: Structura atomică a

metal convențional. Figura 2: O structură atomică amorfă.

Diferitele dimensiuni ale atomilor duc la un volum liber scăzut și, prin urmare, până la ordine de vâscozitate mai mare decât alte metale și aliaje în stare topită. Vâscozitatea previne atomii să se miște suficient pentru a forma o grila ordonată. Structura materialului duce, de asemenea, la contracție scăzută în timpul răcirii și la rezistența la deformarea plastică.