วิธีการยุบหยดของวัสดุอสัณฐาน แนวโน้มการใช้วัสดุอสัณฐาน
โลหะผสมอสัณฐาน (แก้วโลหะ) เป็นของแข็งโลหะที่ไม่มีลำดับระยะยาวในการจัดเรียงอะตอม สิ่งนี้ทำให้พวกเขา ทั้งบรรทัดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากโลหะผลึกธรรมดา
โลหะผสมอสัณฐานได้รับมาครั้งแรกในปี 1960 โดย P. Duvez แต่การวิจัยอย่างกว้างขวางและการใช้ในอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในทศวรรษต่อมา - หลังจากคิดค้นวิธีการปั่นในปี 1968 ปัจจุบันมีการรู้จักระบบโลหะผสมอมอร์ฟิซิ่งหลายร้อยระบบ โครงสร้างและคุณสมบัติของแก้วโลหะได้รับการศึกษาในรายละเอียดเพียงพอ และขอบเขตของการประยุกต์ในอุตสาหกรรมกำลังขยายออกไป
วิธีการผลิตโลหะผสมอสัณฐาน
อัตราการทำความเย็นสูงเป็นพิเศษ โลหะเหลวเพื่อให้ได้โครงสร้างอสัณฐานก็เป็นไปได้ที่จะนำไปใช้ วิธีทางที่แตกต่าง- สิ่งที่เหมือนกันคือความต้องการให้แน่ใจว่าอัตราการทำความเย็นอย่างน้อย 106 องศา/วินาที มีวิธีที่รู้จักกันดีในการยิงหยดลงบนแผ่นเย็น การพ่นไอพ่นด้วยก๊าซหรือของเหลว การปั่นแยกหยดหรือไอพ่น การละลายฟิล์มบางๆ ของพื้นผิวโลหะด้วยเลเซอร์พร้อมการกำจัดความร้อนอย่างรวดเร็วโดยมวลของโลหะฐาน , การทำความเย็นอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษจากตัวกลางที่เป็นก๊าซ ฯลฯ การใช้วิธีการเหล่านี้ทำให้สามารถรับเทปที่มีความกว้างและความหนา ลวด และผงต่างๆ ได้
ที่สุด ด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพการผลิตทางอุตสาหกรรมของเทปอสัณฐานคือการระบายความร้อนให้กับเจ็ทของโลหะเหลวบนพื้นผิวภายนอก (การชุบด้วยดิสก์) หรือภายใน (การชุบด้วยแรงเหวี่ยง) ของถังหมุนหรือการรีดของเหลวที่หลอมละลายระหว่างลูกกลิ้งเย็นที่ทำจากวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูง
รูปที่ 1. วิธีการผลิตแผ่นบางโดยการชุบแข็งจากการหลอม: ก) การชุบแข็งแบบแรงเหวี่ยง; b) การชุบแข็งบนดิสก์ c) ละลายกลิ้ง; d) การชุบแข็งแบบแรงเหวี่ยง; e) การแข็งตัวของดาวเคราะห์
รูปที่ 1 แสดง แผนภาพวงจรวิธีการเหล่านี้ สารหลอมที่ได้จากเตาเหนี่ยวนำจะถูกบีบออกจากหัวฉีดด้วยก๊าซที่เป็นกลาง และแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวของตัวทำความเย็นที่หมุนได้ (ตู้เย็น) ข้อแตกต่างก็คือวิธีการดับด้วยแรงเหวี่ยงและการดับดิสก์ การหลอมจะถูกทำให้เย็นลงเพียงด้านเดียว
ปัญหาหลักคือการได้รับความสะอาดของพื้นผิวภายนอกในระดับที่เพียงพอซึ่งไม่ได้สัมผัสกับตู้เย็น วิธีการรีดแบบหลอมทำให้ได้ อย่างดีพื้นผิวทั้งสองของเทป ซึ่งมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเทปอสัณฐานที่ใช้กับหัวบันทึกแบบแม่เหล็ก แต่ละวิธีมีข้อจำกัดในเรื่องขนาดของเทป เนื่องจากมีความแตกต่างทั้งในกระบวนการแข็งตัวและในการออกแบบฮาร์ดแวร์ของวิธีการต่างๆ หากในระหว่างการชุบแข็งแบบแรงเหวี่ยง ความกว้างของแถบสูงถึง 5 มม. การรีดจะสร้างแถบที่มีความกว้าง 10 มม. ขึ้นไป
วิธีการชุบแข็งด้วยจานซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่ง่ายกว่า ช่วยให้ความกว้างของแถบเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงกว้าง ขึ้นอยู่กับขนาดของถ้วยใส่ตัวอย่างที่หลอมละลาย วิธีการนี้ช่วยให้คุณผลิตทั้งเทปแคบที่มีความกว้าง 0.1-0.2 มม. และเทปกว้าง - สูงสุด 100 มม. และความแม่นยำในการรักษาความกว้างสามารถอยู่ที่± 3 ไมครอน มีการพัฒนาการติดตั้งที่มีความจุเบ้าหลอมสูงสุด 50 กิโลกรัม ในการติดตั้งทั้งหมดสำหรับการชุบแข็ง สถานะของเหลวโลหะจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วโดยกระจายเป็นชั้นบาง ๆ เหนือพื้นผิวของตู้เย็นแบบหมุน หากองค์ประกอบของโลหะผสมคงที่ อัตราการเย็นตัวจะขึ้นอยู่กับความหนาของโลหะหลอมและลักษณะของตู้เย็น ความหนาของสารหลอมบนตู้เย็นนั้นพิจารณาจากความเร็วของการหมุนและอัตราการไหลของสารหลอมนั่นคือขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีดและแรงดันแก๊สบนสารหลอม ความสำคัญอย่างยิ่งมันมี ทางเลือกที่ถูกต้องมุมของการหลอมละลายไปยังดิสก์ทำให้เพิ่มระยะเวลาการสัมผัสโลหะกับตู้เย็น อัตราการเย็นตัวยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารหลอมเหลวด้วย เช่น การนำความร้อน ความจุความร้อน ความหนืด ความหนาแน่น
เพื่อให้ได้ลวดอสัณฐานบาง ๆ จะใช้วิธีการดึงเส้นใยจากการหลอมหลายวิธี
รูปที่ 2 วิธีการผลิตลวดเส้นเล็กที่แข็งตัวจากการหลอม: ก) ดึงลวดที่หลอมละลายผ่านของเหลวหล่อเย็น (การอัดรีดแบบหลอม); b) ดึงด้ายออกจากถังหมุน c) ดึงสิ่งที่ละลายออกมาในเส้นเลือดฝอยแก้ว 1 - ละลาย; 2 -- สารหล่อเย็น; 3 -- แก้ว; 4 - หัวฉีด; 5 - ลวดม้วน
ในวิธีแรก (รูปที่ 2, ก) โลหะหลอมเหลวจะถูกดึงเข้าไปในท่อกลมผ่าน สารละลายน้ำเกลือ
ในวินาที (รูปที่ 2, b) - กระแสของโลหะหลอมเหลวตกลงไปในของเหลวที่ยึดโดยแรงเหวี่ยงที่ พื้นผิวด้านในถังหมุน: ด้ายที่แข็งแล้วจะถูกคลายออกจากของเหลวที่กำลังหมุน วิธีที่ทราบกันดีประกอบด้วยการหาลวดอสัณฐานโดยดึงส่วนที่หลอมละลายให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในเส้นเลือดฝอยแก้ว (รูปที่ 2, c)
วิธีการนี้เรียกอีกอย่างว่าวิธีเทย์เลอร์ เส้นใยได้มาจากการดึงวัสดุหลอมพร้อมๆ กันด้วยหลอดแก้ว และมีเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย 2-5 ไมครอน ปัญหาหลักที่นี่คือการแยกเส้นใยออกจากกระจกที่คลุมอยู่ ซึ่งจะจำกัดองค์ประกอบของโลหะผสมที่แปรสภาพด้วยวิธีนี้โดยธรรมชาติ
3.1. วัสดุอสัณฐาน วัสดุโลหะเป็นโลหะผสมแบบซิงเกิล-ดูอัลหรือโพลีคริสตัลไลน์ เหล็ก เหล็กหล่อ ดูราลูมิน ทองเหลือง ฯลฯ ผู้คนใช้มันมาเป็นเวลานาน แต่มีเพียงวัสดุใหม่เท่านั้นที่สามารถตอบสนองความต้องการใหม่ได้ พื้นฐานของวัสดุมักจะเหมือนกับวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ แต่เตรียมโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน พวกเขาได้รับคุณสมบัติใหม่ ตอนนี้เราจะพิจารณาเทคโนโลยีบางอย่าง
เพื่อให้ได้วัสดุอสัณฐานจากเฟสก๊าซจำเป็นต้องมีสิ่งนั้น พลังงานจลน์ของอะตอมที่ฝากไว้ไม่เกินพลังงานยึดเหนี่ยวของอะตอมบนสารตั้งต้น อะตอมที่มีความคล่องตัวต่ำจะถูกวางบนพื้นผิวแบบสุ่ม ดังนั้นจึงไม่มีโครงสร้าง อะตอมเคลื่อนที่สามารถเคลื่อนที่และสร้างโครงสร้างที่มีพลังมากขึ้น ข้อดี: อัตราการทำความเย็นสูง ซึ่งช่วยรักษาสภาพอสัณฐาน ข้อเสีย: อัตราการเติบโตของชั้นอสัณฐานต่ำ, ข้อกำหนดสำหรับสุญญากาศที่สูง และความเป็นไปได้ที่อะตอมของบรรยากาศอพยพจะเข้าสู่พื้นผิว เทคโนโลยีเฉพาะ: การระเหยด้วยความร้อนในสุญญากาศ การระเหยของเลเซอร์หรือลำอิเล็กตรอน การระเหยของพลาสมา แคโทด การสปัตเตอร์ เคมีของพลาสมา เช่น การสลายตัวในการปล่อยแสง การเตรียมจากเฟสก๊าซ
สารอสัณฐานได้มาจากปฏิกิริยาการตกตะกอนจากสารละลาย หากสภาวะเปลี่ยนแปลงเร็วมาก โครงสร้างผลึกอาจไม่มีเวลาในการจัดเรียงและก็จะไม่มีรูปร่าง วิธีการ: การระเหย. การเติมสารตกตะกอน เช่น การเติมลงในตัวทำละลายที่มีขั้ว - ไม่มีขั้ว หรือเติมสารที่ไม่มีขั้ว - มีขั้ว การสะสมด้วยไฟฟ้า ที่นี่จะมีการเติมฟอสฟอรัสหรือโบรอนลงในอ่างอิเล็กโทรไลต์ พวกมันส่งเสริมการก่อตัวของโลหะที่ไม่ใช่ผลึก การสลายตัวด้วยความร้อนของเจล การเตรียมจากการแก้ปัญหา
การเตรียมจากผลึกเฟส 1 สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและเย็นลงอย่างรวดเร็ว หรืออิทธิพลรุนแรงอื่น ๆ ที่ทำให้อะตอมสามารถออกจากตำแหน่งสมดุลได้ 2. ปฏิกิริยาโซลิดเฟส 3. อิทธิพลทางกลที่รุนแรง เช่น ในดาวเคราะห์หรือโรงสีสั่นสะเทือน เมื่อความผิดปกติทางกลบนพื้นผิวสามารถแพร่กระจายลึกเข้าไปในวัสดุ ตัวอย่างเช่น ความคลาดเคลื่อนซึ่งมีมากมายจนไม่มีเหตุผลที่จะพูดถึงวัสดุที่เป็นผลึก 4. การฉายรังสีพื้นผิวด้วยนิวตรอนหรือการระดมยิงด้วยไอออน (เช่น การฝังไอออน) ผลกระทบของคลื่นกระแทก
การเตรียมจากการหลอม เพื่อให้ได้แก้วจากการหลอม จำเป็นต้องมีความหนืดสูง ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น การตกผลึกเกิดขึ้นผ่านการก่อตัวและการเติบโตของนิวเคลียสของเฟสใหม่ หากมีความหนืดสูง โมเลกุลต้องใช้เวลาพอสมควรในการสร้างผลึก หากคุณทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว โครงสร้างผลึกจะไม่มีเวลาจัดเรียงตัว ตัวอย่างด้วยซิลิคอนไดออกไซด์ SiO 2 ละลาย 1722 C, แก้ว T 1222 C, ความหนืดที่ละลาย 1 MPa.s. (ออกซิเจน ซัลเฟอร์ ซีลีเนียม-ชาโคเจน) แก้วชาลโคจิไนด์ - สารประกอบที่มีธาตุอื่น องค์ประกอบทั่วไป: Ge S, Ge Se, As S, As Se, Ge SP, Ge As Se, Ge Se Te, As Se Te, Ge As Se Te ฯลฯ ความหนืดสูงทำให้สารประกอบไม่มีรูปร่างหรือคล้ายแก้ว
แก้วโลหะ แก้วโลหะผลิตโดย: การแบ่งเบาบรรเทาอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ; ระบายความร้อนเร็วมาก การพ่นแก๊ส K/s; การหมุนเหวี่ยง การกระจายตัว การทำความเย็นในแก๊สช้า ในของเหลวสูงถึง 10 5 K/s บนโลหะ สูงถึง 10 8 K/s การฉีดพ่นแบบฉีด, การพ่นพลาสมา, การหล่อแบบกระบอก, การหล่อแบบหมุนเหวี่ยง, กระบอกหมุนในอ่าง กลิ้งไปมาระหว่างสองม้วน ดูดเข้าไปในเส้นเลือดฝอยภายใต้สุญญากาศ กดผ่านแม่พิมพ์พร้อมระบายความร้อนในเปลือก วิธีเชื่อมโดยใช้การฉายรังสีเลเซอร์โดยใช้ประกายไฟแรงสูง การปล่อยก๊าซ, ลำอิเล็กตรอน – สูงถึง K/S
วัสดุนาโน นาโนศาสตร์ นาโนเทคโนโลยี วัสดุและวัตถุที่มีโครงสร้างนาโน พวกเขากำหนด พื้นที่ลำดับความสำคัญนโยบายทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีใน ประเทศที่พัฒนาแล้ว- ดังนั้น ในสหรัฐอเมริกาจึงมีโครงการที่เรียกว่า National Nanotechnology Initiative (งบประมาณประมาณ 500 ล้านดอลลาร์) สหภาพยุโรปเพิ่งนำโครงการกรอบวิทยาศาสตร์ที่หกมาใช้ ซึ่งนาโนเทคโนโลยีครองตำแหน่งผู้นำ กระทรวงอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซียและ Russian Academy of Sciences ยังมีรายการเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำและมีความสำคัญซึ่งมีคำนำหน้าว่า nano- สถานการณ์ปัจจุบันมีความคล้ายคลึงกับที่เกิดขึ้นก่อนการปฏิวัติคอมพิวเตอร์โดยรวมในหลายๆ ด้าน แต่ผลที่ตามมาของการปฏิวัตินาโนเทคโนโลยีจะยิ่งใหญ่กว่านั้นอีก
ความรู้พื้นฐานของนาโนเทคโนโลยี นาโน แปลว่าแคระ ช่วงของวัตถุนาโน - จากแต่ละอะตอม (R 
อัตราส่วนของอะตอม "พื้นผิว" และ "จำนวนมาก" เศษส่วนของอะตอม a ซึ่งอยู่ในชั้นบางๆ ใกล้พื้นผิว (~1 นาโนเมตร) จะเพิ่มขึ้นตามขนาดอนุภาค R ที่ลดลง เนื่องจาก a ~ S/V ~ R 2 /R 3 ~ 1/ R (โดยที่ S คือพื้นผิวของอนุภาค V คือปริมาตร) เป็นที่ทราบกันดีว่าอะตอมบนพื้นผิวมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากอะตอมจำนวนมาก เนื่องจากพวกมันเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านในลักษณะที่แตกต่างจากอะตอมจำนวนมาก ชั้นผิวถือได้ว่าเป็นสถานะใหม่ของสสาร
คำอธิบายสำหรับสไลด์ที่แล้ว ตัวอย่างพฤติกรรมเฉพาะของสสารในระดับซับไมครอน และสาเหตุหลักสำหรับความจำเพาะของวัตถุนาโน 1 - ลักษณะการแกว่งของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ 2 - การเติบโตของลักษณะด้วยความอิ่มตัว 3 - การเติบโตของลักษณะด้วยค่าสูงสุด ท้ายที่สุด หากวัตถุมีมาตราส่วนอะตอมในหนึ่ง สอง หรือสามทิศทาง คุณสมบัติของวัตถุนั้นอาจแตกต่างกันอย่างมากจากคุณสมบัติที่เป็นกลุ่มของวัสดุชนิดเดียวกัน เนื่องจากพฤติกรรมของกฎควอนตัมปรากฏชัด
นักชีวฟิสิกส์ได้สร้างอุปกรณ์นาโนอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้อุปกรณ์ดังกล่าว โมเลกุลอินทรีย์ในรัฐแอริโซนา มหาวิทยาลัยของรัฐได้สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์เพียงโมเลกุลเดียว สายโซ่ของชิ้นส่วนอะนิลีนเจ็ดชิ้นมีพฤติกรรมเหมือนตัวต้านทานดิฟเฟอเรนเชียลที่เป็นลบ ผลงานของนักชีวฟิสิกส์สามารถนำไปใช้ในนาโนอิเล็กทรอนิกส์ได้
อะไรและวิธีการรับวัสดุนาโนคริสตัลไลน์และอสัณฐานความแข็งแรงสูง ฟิล์มบางและส่วนประกอบโครงสร้างเฮเทอโรอิเล็กทรอนิกส์ของไมโครอิเล็กทรอนิกส์และออปโตทรอนิกส์ของรุ่นต่อไป วัสดุแม่เหล็กอ่อนและแข็ง วัสดุนาโนพรุนสำหรับอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี อุปกรณ์ไมโครไฟฟ้าเครื่องกลแบบบูรณาการ เซลล์เชื้อเพลิงแบตเตอรี่ไฟฟ้าและเครื่องแปลงพลังงานอื่นๆ เนื้อเยื่อที่เข้ากันได้ทางชีวภาพสำหรับการปลูกถ่าย ยา
ดวงตาและนิ้วของนาโนเทคโนโลยี A โพรบ ซึ่งเป็นเข็มที่ลับคมอย่างดีและมีรัศมีปลายประมาณ 10 นาโนเมตร) และกลไกการสแกนที่สามารถเคลื่อนไปเหนือพื้นผิวตัวอย่างในสามมิติ การวางตำแหน่งแบบหยาบทำได้โดยใช้โต๊ะแบบมอเตอร์สามแกน การสแกนแบบละเอียดดำเนินการโดยใช้แอคชูเอเตอร์เพียโซที่มีพิกัดสามพิกัด ซึ่งทำให้สามารถเคลื่อนเข็มหรือตัวอย่างด้วยความแม่นยำในระดับเศษส่วนของอังสตรอมหลายสิบไมโครเมตรใน x และ y และตามหน่วยไมโครเมตรใน z
วิธีที่ทราบในปัจจุบันคือการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์ ในนั้นจะใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก (~ V) ระหว่างปลายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ากับตัวอย่างและกระแสในช่องว่างจะถูกบันทึก ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและการจัดเรียงอะตอมบนพื้นผิวของตัวอย่างที่กำลังศึกษา – กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม โดยจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงแรงดึงดูดของเข็มไปยังพื้นผิวจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง เข็มตั้งอยู่ที่ส่วนท้ายของคานยื่นเท้าแขน (คานเท้าแขน) ซึ่งมีความแข็งแกร่งที่รู้จักและสามารถดัดงอได้ภายใต้อิทธิพลของแรงขนาดเล็กที่เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวที่กำลังศึกษากับปลายปลาย การเสียรูปของคานยื่นออกมาจะถูกบันทึกโดยการโก่งตัวของลำแสงเลเซอร์ที่ตกกระทบบนพื้นผิวด้านหลัง หรือโดยการใช้เอฟเฟกต์พายโซรีซิสทีฟที่เกิดขึ้นในคานยื่นนั้นเอง – กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ ในนั้น หัววัดจะเป็นท่อนำคลื่นแสง (ไฟเบอร์) ซึ่งเรียวที่ปลายโดยหันเข้าหาตัวอย่างด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสง
อะไรจะเกิดขึ้นข้างหน้า? ขั้นตอนแรกในทิศทางนี้คือการสร้างระบบเครื่องกลไฟฟ้าไมโครนาโน (MEMS/NEMS) Nanopoints, nanocantilevers และเพียงแค่ nanoconductors อาจเป็นเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงและคัดเลือกมาซึ่งอยู่บนชิปเดียวกันกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สามารถเพิ่มปั๊มนาโนเข้าไปได้ และผลลัพธ์ก็คือการวิเคราะห์ ห้องปฏิบัติการเคมีซึ่งตั้งอยู่บนจานที่มีพื้นที่ประมาณ 1 ซม. 2 มีเครื่องวิเคราะห์สารสงครามเคมี อาวุธชีวภาพ จมูกเทียม และ ภาษาประดิษฐ์สำหรับการรับรองผลิตภัณฑ์อาหาร (ไวน์ ชีส ผลไม้ ผัก)
การใช้งานทางทหาร กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ กำลังให้ทุนสนับสนุนโครงการสร้าง Smart Dust - Smart Dust เช่น ไมโครโรบอทตระกูลใหญ่ขนาดเท่าจุดฝุ่นซึ่งจะสามารถกระจัดกระจายไปทั่วดินแดนของศัตรูเพื่อเจาะทุกรอยแตกและช่องทางการสื่อสารสร้างเครือข่ายของตัวเองรวบรวมและส่ง ข้อมูลการดำเนินงาน, ปฏิบัติการพิเศษ ฯลฯ
การแพทย์ นอกจากนี้ยังมีโครงการเห็นอกเห็นใจอีกมากมาย: เพื่อสร้างแพทย์ไมโครบอทพิเศษที่จะรวมการทำงานของนักวินิจฉัย นักบำบัด และศัลยแพทย์ เคลื่อนผ่านระบบไหลเวียนโลหิต น้ำเหลือง หรือระบบอื่น ๆ ของมนุษย์ ตัวอย่างของหุ่นยนต์ดังกล่าวได้รับการผลิตขึ้นแล้ว โดยมีส่วนประกอบการทำงานและขนาดประมาณ 1 มม. (ปัจจุบันคือ 2008 - 0.2 มม.) และมีแนวโน้มที่แท้จริงในการลดขนาดลงเหลือระดับไมครอนและซับไมครอน
การผลิตโลหะอสัณฐานสามารถทำได้โดยการบดขยี้ตัวผลึกเริ่มต้นเพื่อให้ได้โครงสร้างอสัณฐาน (เส้นทาง "จากบนลงล่าง") เส้นทางนี้เกี่ยวข้องกับการหยุดชะงักของการจัดเรียงอะตอมตามปกติในวัตถุที่เป็นผลึกอันเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอกที่มีต่อคริสตัลและการเปลี่ยนแปลงของวัตถุที่เป็นผลึกแข็งให้เป็นของแข็งอสัณฐาน
จนถึงปัจจุบันเราทราบวิธีการทางเทคนิคหลายประการในการใช้เส้นทางเหล่านี้ (รูปที่ 1) เนื่องจากโลหะอสัณฐานจากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์ เป็นระบบที่ไม่มีความสมดุลอย่างมากและมีพลังงานส่วนเกินจำนวนมาก การผลิตนั้นตรงกันข้ามกับการผลิตโลหะผลึกที่ต้องใช้กระบวนการที่ไม่สมดุล ในรูปนี้ กระบวนการสมดุลของการเปลี่ยนเฟสของโลหะจะแสดงด้วยลูกศรทึบ และกระบวนการที่ไม่สมดุลของการได้โลหะอสัณฐานจะแสดงด้วยลูกศรประ
รูปที่ 1. วิธีการบรรลุสภาวะสมดุลและสภาวะไม่สมดุลของโลหะ
ดังต่อไปนี้จากแผนภาพด้านบน โลหะอสัณฐาน (และนาโนคริสตัลไลน์) ที่ไม่มีความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์สามารถได้รับจากเฟสสมดุลใดๆ:
การควบแน่นจากเฟสก๊าซ มีข้อสงวนบางประการ กลุ่มนี้อาจรวมถึงวิธีการสะสมด้วยไฟฟ้าของฟิล์มอสัณฐานจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์
การเปลี่ยนแปลงสถานะผลึกโดยการนำข้อบกพร่องจำนวนมากเข้าไปในผลึก
ดับสถานะของเหลวจากการหลอมโลหะ
สองวิธีแรกในการผลิตโลหะอสัณฐาน - จากเฟสก๊าซและโลหะผลึก - ปรากฏขึ้นในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ผ่านมาและมีการใช้มาเป็นเวลานานพอสมควร แต่ไม่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีทางโลหะวิทยา
1.1.วิธีการสะสมด้วยไฟฟ้าของฟิล์มอสัณฐานจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิธีการสะสมสูญญากาศซึ่งใช้หลักการของการเรียงซ้อนระหว่างอะตอมต่ออะตอม ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตฟิล์มบางพิเศษ (10-1...101 นาโนเมตร) โลหะถูกให้ความร้อนในสุญญากาศที่ความดัน 10-3...10-9 Pa (ควรใช้แรงดันตกค้างขั้นต่ำที่เป็นไปได้) ในกรณีนี้ แต่ละอะตอมจะระเหยออกจากพื้นผิวที่หลอมละลาย อะตอมที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในสุญญากาศจะถูกสะสมไว้บนพื้นผิวแผ่นระบายความร้อนขนาดใหญ่ จากการควบแน่นของอะตอมเดี่ยว พลังงานส่วนเกินของพวกมันจะมีเวลาที่ซับสเตรตดูดซับในอัตราที่สอดคล้องกับอัตราการทำความเย็นที่ 109...1,013 เคลวิน/วินาที และเพียงพอที่จะได้สถานะอสัณฐานของโลหะบริสุทธิ์ ในกรณีนี้ เพื่อให้ได้ฟิล์มอสัณฐานของโลหะทรานซิชันบริสุทธิ์ พื้นผิวจะต้องเย็นลงจนถึงอุณหภูมิฮีเลียมเหลว
วิธีการสะสมสูญญากาศทำให้เกิดฟิล์มอสัณฐานของเหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ แมงกานีส โครเมียม อลูมิเนียม วาเนเดียม แพลเลเดียม เซอร์โคเนียม แฮฟเนียม รีเนียม โบห์เรียม แทนทาลัม ทังสเตน โมลิบดีนัม เทลลูเรียม พลวง แกโดลิเนียม สารหนู และองค์ประกอบอื่น ๆ อุณหภูมิการตกผลึกและความคงตัวทางความร้อนของฟิล์มที่พ่นจะขึ้นอยู่กับความหนา ดังนั้น ฟิล์มเหล็กที่มีความหนา 2.5 นาโนเมตรจะตกผลึกอยู่ที่ 50...60 K และที่ความหนาของฟิล์ม 15 นาโนเมตร จึงไม่สามารถรับเหล็กในสถานะอสัณฐานได้เลย
ข้อเสียของวิธีนี้คืออะตอมของก๊าซที่ตกค้างอยู่ในบรรยากาศของห้องสปัตเตอร์ริ่งจะควบแน่นบนพื้นผิวพร้อมกับอะตอมของโลหะที่พ่น ดังนั้นองค์ประกอบและคุณสมบัติของฟิล์มที่พ่นจึงขึ้นอยู่กับระดับของการทำให้บริสุทธิ์และองค์ประกอบของก๊าซตกค้าง
ใน ปีที่ผ่านมาในศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุได้รับความสนใจจากสสารที่ควบแน่นดังกล่าว ซึ่งมีลักษณะของการจัดเรียงอะตอมในอวกาศที่ไม่เป็นระเบียบ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ J. Ziman แสดงความสนใจโดยทั่วไปในสภาวะที่ไม่เป็นระเบียบดังนี้: “ ระยะที่ไม่เป็นระเบียบของสสารควบแน่น - เหล็กและแก้ว ดินและน้ำ แม้ว่าจะไม่มีองค์ประกอบอื่น ไฟและอากาศ - มักพบอย่างไม่มีใครเทียบได้บ่อยกว่าและในทางปฏิบัติ คำศัพท์มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าผลึกเดี่ยวในอุดมคติ ซึ่งเมื่อไม่นานมานี้เป็นเพียงข้อกังวลเพียงอย่างเดียวของฟิสิกส์สถานะของแข็ง”
ในบรรดาสสารควบแน่นที่เป็นของแข็ง แก้วโลหะที่เรียกว่า - โลหะผสมโลหะอสัณฐาน (AMA) ที่มีการจัดเรียงอะตอมในอวกาศไม่เป็นระเบียบ - สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ แนวคิดของ "โลหะ" มีความเกี่ยวข้องกับแนวคิดของ "คริสตัล" ซึ่งอะตอมตั้งอยู่ในอวกาศในลักษณะที่ได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัด อย่างไรก็ตามในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 วี โลกวิทยาศาสตร์มีข้อความแพร่สะพัดว่าได้โลหะผสมที่ไม่มีโครงสร้างเป็นผลึก โลหะและโลหะผสมที่มีการจัดเรียงอะตอมแบบสุ่มเริ่มถูกเรียกว่าแก้วโลหะอสัณฐาน โดยเป็นการยกย่องการเปรียบเทียบที่มีอยู่ระหว่างโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบของโลหะผสมและแก้วอนินทรีย์
การค้นพบโลหะอสัณฐานมีส่วนช่วยอย่างมากต่อศาสตร์แห่งโลหะ ซึ่งเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลหะเหล่านี้ไปอย่างมาก ปรากฎว่าโลหะอสัณฐานมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างมากจากผลึกโลหะซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยการจัดเรียงอะตอมตามลำดับ
AMC ได้มาจากการทำให้โลหะหลอมเย็นลงอย่างรวดเร็วด้วยอัตราการเย็นตัวของโลหะเหลวที่ 10 4 –10 6 °C/s และโดยที่โลหะผสมนั้นมีองค์ประกอบอมอร์ฟิซิ่งในปริมาณที่เพียงพอ อะมอร์ฟิเซอร์ไม่ใช่โลหะ: โบรอน, ฟอสฟอรัส, ซิลิคอน, คาร์บอน ดังนั้น โลหะผสมอสัณฐานจึงถูกแบ่งออกเป็นโลหะผสม "โลหะ-ไม่ใช่โลหะ" และ "โลหะ-โลหะ"
โลหะผสมแม่เหล็กอ่อนของระบบ "โลหะ - อโลหะ" ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ผลิตขึ้นจากโลหะเฟอร์โรแมกเนติก - เหล็ก, นิกเกิล, โคบอลต์ โดยใช้ส่วนผสมต่างๆ ของอโลหะเป็นอะมอร์ฟิเซอร์
โครงสร้างของโลหะผสมอสัณฐานจะคล้ายกับโครงสร้างของของเหลวแช่แข็ง การแข็งตัวเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจนอะตอมของสารถูกแช่แข็งในตำแหน่งที่พวกมันครอบครองขณะอยู่ในสถานะของเหลว โครงสร้างอสัณฐานมีลักษณะเฉพาะคือไม่มีลำดับระยะยาวในการจัดเรียงอะตอม (รูปที่ 1) เนื่องจากไม่มีแอนไอโซโทรปีของผลึก จึงไม่มีขอบเขตของบล็อก เมล็ดพืช และข้อบกพร่องทางโครงสร้างอื่นๆ โดยทั่วไปของโลหะผสมโพลีคริสตัลไลน์
ภาพที่ 1. แบบจำลองคอมพิวเตอร์โครงสร้างคำสั่งระยะไกล (a) และคำสั่งระยะสั้น (b)
ผลที่ตามมาของโครงสร้างอสัณฐานนี้คือคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ทางกล ทางไฟฟ้าที่ผิดปกติ และความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมอสัณฐาน พร้อมด้วยความอ่อนตัวของแม่เหล็กสูง (ระดับการสูญเสียทางแม่เหล็กไฟฟ้าในโลหะผสมอสัณฐานที่มีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงจะต่ำกว่าโลหะผสมผลึกที่รู้จักทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ) วัสดุเหล่านี้มีความแข็งเชิงกลและความต้านทานแรงดึงสูงเป็นพิเศษ ในบางกรณี จะมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน ใกล้กับศูนย์ และความต้านทานไฟฟ้าของพวกมันสูงกว่าค่าเหล็กและโลหะผสมสามถึงสี่เท่า โลหะผสมอสัณฐานบางชนิดมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง
การแข็งตัวด้วยการก่อตัวของโครงสร้างอสัณฐานเป็นไปได้โดยพื้นฐานสำหรับโลหะและโลหะผสมทุกชนิด สำหรับ การประยุกต์ใช้จริงโดยปกติแล้วโลหะผสมของโลหะทรานซิชัน (Fe, Co, Mn, Cr, Ni ฯลฯ ) ถูกนำมาใช้ซึ่งมีการเพิ่มองค์ประกอบอสัณฐานเช่น B, C, Si, P, S เพื่อสร้างโครงสร้างอสัณฐานดังกล่าว ประมาณ 80% (ที่ .) โลหะทรานซิชันหนึ่งชนิดหรือมากกว่าและเมทัลลอยด์ 20% ที่ถูกเติมเพื่อสร้างและทำให้โครงสร้างอสัณฐานคงตัว องค์ประกอบของโลหะผสมอสัณฐานจะคล้ายกันตามสูตร M 80 X 20 โดยที่ M คือโลหะทรานซิชันหนึ่งชนิดหรือมากกว่า และ X คือสารอะมอร์ฟิเซอร์หนึ่งตัวหรือมากกว่า เป็นที่ทราบกันว่าโลหะผสมอสัณฐานซึ่งมีองค์ประกอบที่สอดคล้องกับสูตรที่กำหนด: Fe 70 Cr 10 P 15 B 5, Fe 40 Ni 40 Si 14 B 6, Fe 80 P 13 B 7 เป็นต้น Amorphizers ลดจุดหลอมเหลวและให้ความยุติธรรม การเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วของของเหลวที่ละลายต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว ทำให้เกิดเฟสอสัณฐาน ความคงตัวทางความร้อนของโลหะผสมอสัณฐานได้รับอิทธิพลจาก อิทธิพลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดซิลิคอนและโบรอน โลหะผสมที่มีโบรอนและคาร์บอนมีความแข็งแรงมากที่สุด และความต้านทานการกัดกร่อนขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโครเมียมและฟอสฟอรัส
โลหะผสมอสัณฐานอยู่ในสถานะไม่มีสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ แก้วโลหะจึงมีคุณสมบัติที่มีอยู่ในแก้วอโลหะ เนื่องจากมีลักษณะไม่เป็นรูปสัณฐาน: เมื่อถูกความร้อน กระจกจะเกิดการคลายตัวของโครงสร้าง การแยกตัวจากการตกผลึก และการตกผลึก ดังนั้นเพื่อให้ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะผสมอสัณฐานมีการทำงานที่มั่นคง อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์จะต้องไม่เกินอุณหภูมิการทำงานที่กำหนดสำหรับโลหะผสมแต่ละชนิด
2. วิธีการผลิตโลหะผสมอสัณฐาน
อัตราการระบายความร้อนที่สูงเป็นพิเศษของโลหะเหลวเพื่อให้ได้โครงสร้างอสัณฐานเกิดขึ้นได้หลายวิธี สิ่งที่เหมือนกันคือต้องแน่ใจว่าอัตราการทำความเย็นอย่างน้อย 10 6 °C/s
มีหลายวิธีในการผลิตโลหะผสมอสัณฐาน: การยิงหยดลงบนแผ่นเย็น, การพ่นไอพ่นด้วยก๊าซหรือของเหลว, การปั่นแยกหยดหรือไอพ่น, การละลายฟิล์มบาง ๆ ของพื้นผิวโลหะด้วยเลเซอร์พร้อมการกำจัดความร้อนอย่างรวดเร็วด้วยมวลของ โลหะฐาน, การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษจากตัวกลางที่เป็นก๊าซ ฯลฯ
การใช้วิธีการเหล่านี้ทำให้ได้เทปที่มีความหนา ลวด และผงต่างๆ
กำลังรับเทป. วิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการผลิตเทปอสัณฐานทางอุตสาหกรรมคือการทำให้ไอพ่นของโลหะเหลวเย็นลงบนพื้นผิวภายนอก (การชุบด้วยดิสก์) หรือภายใน (การชุบด้วยแรงเหวี่ยง) ของดรัมที่กำลังหมุน หรือการรีดส่วนที่หลอมละลายระหว่างลูกกลิ้งเย็นที่ทำจากวัสดุที่มีการนำความร้อนสูง
รูปที่ 2 แสดงแผนผังของวิธีการเหล่านี้ สารหลอมที่ได้จากเตาเหนี่ยวนำจะถูกบีบออกจากหัวฉีดด้วยก๊าซที่เป็นกลาง และแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวของตัวทำความเย็นที่หมุนได้ (ตู้เย็น) ข้อแตกต่างก็คือวิธีการดับด้วยแรงเหวี่ยงและการดับดิสก์ การหลอมจะถูกทำให้เย็นลงเพียงด้านเดียว ปัญหาหลักคือการได้รับความสะอาดของพื้นผิวภายนอกในระดับที่เพียงพอซึ่งไม่ได้สัมผัสกับตู้เย็น วิธีการรีดแบบหลอมทำให้มีคุณภาพดีบนพื้นผิวทั้งสองของเทป ซึ่งมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเทปอสัณฐานที่ใช้สำหรับหัวบันทึกแบบแม่เหล็ก แต่ละวิธีมีข้อจำกัดในเรื่องขนาดของเทป เนื่องจากมีความแตกต่างทั้งในกระบวนการแข็งตัวและอุปกรณ์ที่ใช้ หากในระหว่างการชุบแข็งแบบแรงเหวี่ยง ความกว้างของแถบสูงถึง 5 มม. การรีดจะสร้างแถบที่มีความกว้าง 10 มม. ขึ้นไป วิธีการชุบแข็งด้วยจานซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่ง่ายกว่า ช่วยให้ความกว้างของแถบเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงกว้าง ขึ้นอยู่กับขนาดของถ้วยใส่ตัวอย่างที่หลอมละลาย วิธีนี้ทำให้สามารถผลิตทั้งเทปแคบที่มีความกว้าง 0.1–0.2 มม. และเทปกว้าง - สูงสุด 100 มม. และความแม่นยำของความกว้างสามารถอยู่ที่ ± 3 ไมครอน กำลังพัฒนาการติดตั้งที่มีความจุเบ้าหลอมสูงสุด 50 กก.
รูปที่ 2: - การชุบแข็งแบบแรงเหวี่ยง b - การชุบแข็งบนดิสก์; c - ละลายกลิ้ง; g - การชุบแข็งแบบแรงเหวี่ยง; d - การแข็งตัวของดาวเคราะห์
ในการติดตั้งระบบดับทั้งหมด โลหะจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วจากสถานะของเหลว โดยกระจายเป็นชั้นบางๆ เหนือพื้นผิวของตู้เย็นแบบหมุน หากองค์ประกอบของโลหะผสมคงที่ อัตราการเย็นตัวจะขึ้นอยู่กับความหนาของโลหะหลอมและลักษณะของตู้เย็น ความหนาของสารหลอมบนตู้เย็นนั้นพิจารณาจากความเร็วของการหมุนและอัตราการไหลของสารหลอมนั่นคือขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีดและแรงดันแก๊สบนสารหลอม สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งคือทางเลือกที่ถูกต้องของมุมการจ่ายโลหะที่ละลายไปยังดิสก์ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเพิ่มระยะเวลาในการสัมผัสกับโลหะกับตู้เย็นได้ อัตราการเย็นตัวยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารหลอมเหลวด้วย เช่น การนำความร้อน ความจุความร้อน ความหนืด ความหนาแน่น
สายรับ. เพื่อให้ได้ลวดอสัณฐานบาง ๆ จะใช้วิธีการดึงเส้นใยจากการหลอมหลายวิธี (รูปที่ 3)
รูปที่ 3: เอ - ดึงสารหลอมผ่านสารหล่อเย็น (การอัดขึ้นรูปหลอม) b - ดึงด้ายออกจากถังหมุน c - ดึงสิ่งที่ละลายออกมาในเส้นเลือดฝอยแก้ว 1 - ละลาย; 2 - สารหล่อเย็น; 3 - แก้ว; 4 - หัวฉีด; 5 - ขดลวด
วิธีแรก (รูปที่ 3 ก) - โลหะหลอมเหลวจะถูกดึงในท่อกลมผ่านสารละลายเกลือที่เป็นน้ำ วิธีที่สอง (รูปที่ 3, b) - กระแสของโลหะหลอมเหลวตกลงไปในของเหลวที่ยึดไว้โดยแรงเหวี่ยงบนพื้นผิวด้านในของถังหมุน: ด้ายที่แข็งตัวแล้วจะถูกคลายออกจากของเหลวที่กำลังหมุน วิธีการที่ทราบกันดีประกอบด้วยการผลิตลวดอสัณฐานโดยดึงสารที่หลอมละลายให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในเส้นเลือดฝอยแก้ว (รูปที่ 3, c) วิธีนี้เรียกว่าวิธีเทย์เลอร์ เส้นใยได้มาจากการดึงวัสดุหลอมพร้อมๆ กันด้วยหลอดแก้ว และมีเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย 2-5 ไมครอน ปัญหาหลักอยู่ที่การแยกเส้นใยออกจากกระจกที่หุ้มไว้ ซึ่งจะจำกัดองค์ประกอบของโลหะผสมที่แปรสภาพด้วยวิธีนี้โดยธรรมชาติ
การเตรียมผง. ในการผลิตผงโลหะผสมอสัณฐาน คุณสามารถใช้วิธีการและอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตผงโลหะทั่วไปได้
รูปที่ 4 แผนผังแสดงวิธีการต่างๆ ที่ทำให้ได้ผงอสัณฐานในปริมาณมาก ควรสังเกตวิธีการฉีดพ่น (รูปที่ 4 ก) ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว
รูปที่ 4: เอ - วิธีสเปรย์ (วิธีสเปรย์); b - วิธีโพรงอากาศ; c - วิธีการพ่นสารหลอมด้วยดิสก์หมุน 1 - ผง; 2 - วัตถุดิบ; 3 - หัวฉีด; 4 - สารหล่อเย็น; 5 - จานระบายความร้อน
เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถผลิตผงอสัณฐานได้โดยวิธีคาวิเทชั่น ซึ่งทำได้โดยการรีดวัสดุหลอมเป็นม้วน และโดยวิธีการพ่นโลหะหลอมด้วยจานหมุน ในวิธีการคาวิเทชั่น (รูปที่ 4, b) โลหะหลอมเหลวจะถูกบีบออกมาในช่องว่างระหว่างสองม้วน (0.2–0.5 มม.) ซึ่งทำจากกราไฟท์หรือโบรอนไนไตรด์ เป็นต้น การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้น - สารหลอมจะถูกโยนออกมาโดยลูกกลิ้งในรูปของผง ซึ่งตกลงไปบนแผ่นระบายความร้อนหรือลงในสารละลายที่เป็นน้ำหล่อเย็น การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นในช่องว่างระหว่างม้วน ซึ่งส่งผลให้ฟองก๊าซที่อยู่ในโลหะหายไป วิธีการพ่นด้วยดิสก์หมุน (รูปที่ 4, c) มีหลักการคล้ายกับวิธีที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ในการผลิตลวดเส้นเล็ก แต่ที่นี่โลหะหลอมเหลวที่เข้าสู่ของเหลวถูกพ่นเนื่องจากมีการเคลื่อนที่แบบปั่นป่วน เมื่อใช้วิธีนี้จะได้ผงในรูปของเม็ดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 ไมครอน
3. การทำเครื่องหมาย คุณสมบัติ และการใช้งานของโลหะผสมอสัณฐาน
การทำเครื่องหมายโลหะผสมอสัณฐานจะดำเนินการตามมาตรฐาน TU 14-1-4972-91 โดยใช้ระบบสัญลักษณ์ตัวอักษรและตัวเลข องค์ประกอบต่างๆ ถูกกำหนดด้วยตัวอักษรรัสเซียในลักษณะเดียวกับที่กำหนดไว้สำหรับเหล็กกล้า ตัวเลขก่อนการกำหนดตัวอักษรขององค์ประกอบจะระบุถึงปริมาณเฉลี่ยในโลหะผสม เนื้อหาของซิลิคอนและโบรอนไม่ได้ระบุไว้ในการกำหนดแบรนด์ เนื้อหาทั้งหมดเป็นองค์ประกอบที่แปรสภาพคือ 20–25% (at.)
องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอสัณฐานก็ระบุด้วยสัญลักษณ์เช่นกัน องค์ประกอบทางเคมีด้วยดัชนีดิจิทัลที่ระบุเนื้อหาขององค์ประกอบที่กำหนด (% (at.)) เช่น Fe 31 B 14 Si 4 C 2 โลหะผสมที่ผลิตในระดับอุตสาหกรรมเรียกว่า Metglas ในสหรัฐอเมริกา, Vitrovac ในเยอรมนี และ Amomet ในญี่ปุ่น มีการเพิ่มหมายเลขรหัสลงในชื่อเหล่านี้
เนื่องจากธรรมชาติของพันธะโลหะ คุณสมบัติหลายอย่างของกระจกโลหะจึงแตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติของกระจกที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งรวมถึงลักษณะการทำลายล้างที่มีความหนืด ค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง และคุณลักษณะทางแสง
ความหนาแน่นของโลหะผสมอสัณฐานนั้นน้อยกว่าความหนาแน่นของวัตถุที่เป็นผลึกที่สอดคล้องกันเพียง 1–2% แก้วเมทัลลิกมีโครงสร้างปิดแน่น แตกต่างอย่างมากจากโครงสร้างที่หลวมกว่าของแก้วอโลหะที่มีพันธะทิศทาง
โลหะอสัณฐานเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง พร้อมด้วย มีความแข็งแรงสูงมีลักษณะความเหนียวที่ดีในการบีบอัด (มากถึง 50%) และการดัดงอ ที่ อุณหภูมิห้องโลหะผสมอสัณฐานจะถูกรีดเย็นเป็นฟอยล์บาง ๆ แถบโลหะผสมอสัณฐาน Ni 49 Fe 29 P 14 B 6 A 12 ที่มีความหนา 25 ไมครอนสามารถโค้งงอรอบปลายได้โดยไม่เกิดรอยแตกขนาดเล็ก ใบมีดโกน- อย่างไรก็ตาม เมื่อยืดออก การยืดตัวสัมพัทธ์จะไม่เกิน 1–2% สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการเสียรูปของพลาสติกเกิดขึ้นในแถบเฉือนที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นแคบ ๆ (10–40 นาโนเมตร) และนอกเหนือจากแถบเหล่านี้แล้วการเสียรูปจะไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติซึ่งนำไปสู่ค่าต่ำของพลาสติกแรงดึงขนาดมหภาค ความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะผสมอสัณฐาน Fe 40 Ni 40 P 14 B 6, Fe 80 B 20, Fe 60 Cr 6 Mo 6 B 28 ตามลำดับคือ 2,400, 3,600, 4,500 MPa และโดยปกติความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงมักจะเป็น ไม่เกิน 2,500 MPa
โลหะผสมอสัณฐานมีลักษณะเฉพาะด้วยความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ชัดเจนระหว่างความแข็งและความแข็งแรง สำหรับโลหะผสมที่อิงตาม Fe, Ni และ Co นิพจน์ HV = 3.2 σ t นั้นใช้ได้ ซึ่งทำให้สามารถใช้การอ่านค่าของเครื่องทดสอบความแข็งได้อย่างแม่นยำเพียงพอเพื่อกำหนดคุณลักษณะด้านความแข็งแรง พลังงานการแตกหักและความต้านทานแรงกระแทกของโลหะผสมอสัณฐานยังสูงกว่าคุณลักษณะเหล่านี้ของวัสดุผลึกทั่วไปอย่างเหล็กกล้าและโลหะผสม และแก้วอนินทรีย์อีกด้วย ธรรมชาติของการแตกหักบ่งชี้ถึงการแตกหักแบบเหนียวของกระจกโลหะ อาจเกิดจากการให้ความร้อนแบบอะเดียแบติกซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนรูปพลาสติก
โลหะผสมโครงสร้างอสัณฐาน - AMC มีคุณสมบัติทางกลที่มีคุณค่า ประการแรก คุณลักษณะของพวกเขาคือการผสมผสานระหว่างความแข็งและความแข็งแรงสูง ความแข็ง HV สามารถเข้าถึงค่ามากกว่า 1,000 และความแข็งแกร่ง - 4,000 MPa และสูงกว่า ตัวอย่างเช่นโลหะผสม Fe 46 Cr 16 Mo 20 C 18 มีความแข็ง HV 1,150 มีความแข็งแรง 4,000 MPa; โลหะผสม Co 34 Cr 28 Mo 20 C 18 - 1,400 และ 4,100 MPa ตามลำดับ
โลหะผสมที่มีโครงสร้างอสัณฐานมีลักษณะการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นสูง - ประมาณ 2% ความเหนียวต่ำ - δ = 0.03–0.3% อย่างไรก็ตาม โลหะผสมไม่สามารถจัดเป็นวัสดุเปราะได้ เนื่องจากสามารถประทับ ตัด และรีดได้ โลหะผสมเข้ากันได้ดีกับการรีดเย็นโดยลดลง 30–50% และการดึงขึ้นรูปลดลงสูงสุด 90%
สมบัติทางกลของโลหะผสมอสัณฐานบางชนิดแสดงไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 - สมบัติทางกลของโลหะผสมอสัณฐาน
| อัลลอย | เอชวี | ซิ อิน | ซิ 0.2 | อี | E/σ นิ้ว | δ, % |
| MPa | ||||||
| เฟ 80 บี 20 | 1 100 | 3 130 | – | 169 | 54 | – |
| เฟ 78 Mo2B 20 | 1 015 | 2 600 | – | 144 | 55 | – |
| เฟ 40 พรรณี 40 พี 14 บี 6 | 640 | 1 710 | – | 144 | 84 | – |
| เฟ 80 พี 13 ค 7 | 760 | 3 040 | 2 300 | 121 | 40 | 0,03 |
| เฟ 78 ศรี 10 บี 12 | 890 | 3 300 | 2 180 | 85 | 26 | 0,3 |
| นี 75 ศรี 8 บี 17 | 860 | 2 650 | 2 160 | 103 | 39 | 0,14 |
| พรรณี 49 เฟ 29 พี 14 บี 6 อัล 2 | – | 1 960 | – | 103 | 53 | 0,02 |
| ผด 80 ศรี 20 | 325 | 1 330 | 850 | 67 | 50 | 0,11 |
| ลูกบาศ์ก 60 Zr 40 | 540 | 1 960 | 1 350 | 76 | 38 | 0,2 |
| Ti 50 Be 40 Zr 10 | 730 | 1 860 | – | 106 | 57 | – |
| Pd 77.5 ลูกบาศ์ก 6 ศรี 16.5 | 129 | 1 810 | 1 000 | 82 | 45 | 0,3 |
| ลา 80 อัล 20 * | – | 430 | – | 24 | 56 | 0,1–0,2 |
| โค 75 ศรี 15 บี 10 | 910 | 2 940 | – | 104 | 36 | – |
*ที่อุณหภูมิ - 269 °C
นอกจากคุณสมบัติทางกลที่สูงแล้ว โลหะผสมที่มีโครงสร้างอสัณฐานยังมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีอีกด้วย ความเป็นไปได้ของการใช้โลหะผสมที่มีโครงสร้างอสัณฐานถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำ (Tcryst) ของการเปลี่ยนเป็นสถานะผลึกเมื่อถูกความร้อน การมีอยู่ของอุณหภูมิที่เปราะซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการให้ความร้อนในระยะสั้นจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า Tcryst อย่างมีนัยสำคัญ และด้วย เนื่องจากวัตถุดิบที่ผลิตมีจำกัด ผลิตเฉพาะเทป ฟอยล์ และด้ายขนาดบางเท่านั้น สามารถรับช่องว่างและผลิตภัณฑ์จำนวนมากได้โดยใช้วิธีการโลหะผสมผง อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีปกติ - ผงเผาผนึก - ไม่สามารถยอมรับได้เนื่องจากความเสถียรทางความร้อนต่ำของวัสดุอสัณฐาน จากการทดลอง ตัวอย่างจากผงอสัณฐานจะถูกเตรียมโดยการกดด้วยการระเบิด
อายุการใช้งานของโลหะผสมอสัณฐานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการทำงาน ความต้านทานความร้อนของโลหะผสมอสัณฐานต่ำ อย่างไรก็ตาม มีวัสดุที่มี Tcryst มากกว่า 725 °C โดยเฉพาะอย่างยิ่ง รวมถึงโลหะผสม Ti 40 Ni 40 Si 20 ที่มีคุณสมบัติเชิงกลสูง: HV 1070, σ in = 3,450 MPa และความแข็งแรงจำเพาะ σ in /(ρg) = 58 กม. (ρ - ความหนาแน่น; g - ความเร่งการตกอย่างอิสระ ) .
เส้นด้าย AMC ที่มีความแข็งแรงสูงสามารถใช้ในวัสดุคอมโพสิตได้ และเทปสามารถใช้เป็นขดลวดเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับภาชนะรับความดัน
โลหะผสมอสัณฐานเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มสำหรับการผลิตองค์ประกอบยืดหยุ่น โลหะผสม Ti 40 Be 40 Zr 10 ซึ่งมีความต้านทานการคลายตัวและการสำรองพลังงานยืดหยุ่นสูงสมควรได้รับความสนใจ แรงที่มีประสิทธิภาพของสปริงที่ทำจากโลหะผสมนี้มีลำดับความสำคัญที่เหนือกว่าสปริงที่ทำจากโลหะโพลีคริสตัลไลน์ทั่วไป
การไม่มีขอบเขตของเกรน ความแข็งสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมอสัณฐาน ทำให้สามารถผลิตเครื่องมือขอบบางคุณภาพสูง เช่น ใบมีดโกน จากสิ่งเหล่านี้ได้
การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชั้นผิวของผลิตภัณฑ์โดยการประมวลผลด้วยเลเซอร์ (เพื่อเพิ่มความแข็ง) สามารถแข่งขันกับวิธีการชุบแข็งพื้นผิวแบบดั้งเดิมได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการนี้ เพิ่มความแข็งพื้นผิวของโลหะผสมผลึกเดี่ยว Ni 60 Nb 40 ตามลำดับความสำคัญ (HV 1,050) และได้รับความแข็งที่ HV 1,200 บนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์เหล็กหล่อที่มีองค์ประกอบ: 3.20% C ; 2.60% ศรี; 0.64% Mn, 0.06% อาร์
โลหะผสมอสัณฐานแม่เหล็กอ่อนและแม่เหล็กแข็ง - โลหะผสมแม่เหล็กอ่อนอสัณฐานใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ โดย องค์ประกอบทางเคมีโลหะผสมแบ่งออกเป็นสามระบบ: มีธาตุเหล็ก, เหล็ก-นิกเกิล, เหล็ก-โคบอลต์ มีการพัฒนาองค์ประกอบของวัสดุโลหะอสัณฐานจำนวนมาก แต่โลหะผสมในช่วงที่จำกัดนั้นถูกผลิตขึ้นในชุดทดลองและชุดนำร่อง
AMS ที่ใช้ธาตุเหล็กโดดเด่นด้วยการเหนี่ยวนำความอิ่มตัวสูง (1.5–1.8 T) ด้วยเหตุนี้จึงเป็นอันดับสองรองจากเหล็กไฟฟ้าและโลหะผสมของเหล็กโคบอลต์ การใช้ AMS ในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังมีแนวโน้มที่ดี อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงในเทคโนโลยีการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้า (การพันเทปบนขดลวดหม้อแปลง การหลอมในสนามแม่เหล็กและในสภาพแวดล้อมเฉื่อย เงื่อนไขพิเศษสำหรับการปิดผนึกและการชุบแกน) กลุ่ม AMS นี้ประกอบด้วยโลหะผสม: Metglas 2605 (Fe 80 B 20), Ahomet (Fe 78 Si 10 B 12), Ahomet (Fe 82 Si 8 B 10), Ahomet (Fe 81 B 13 Si 4 C 2), Metglas 26055C ( เฟ 81 B 13 ศรี 13.5 C 1.5), 9ZhSR-A ฯลฯ
AMS เหล็ก-นิกเกิลมีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง ในแง่ของการเหนี่ยวนำความอิ่มตัว พวกมันเทียบได้กับโลหะผสมแม่เหล็กและเฟอร์ไรต์ พวกมันมีแรงบีบบังคับต่ำและมีรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสูงของลูปฮิสเทรีซิส AMC ใช้สำหรับการผลิตหม้อแปลงและอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำงานที่ความถี่สูงซึ่งทำให้สามารถลดขนาดของผลิตภัณฑ์ได้ กลุ่ม AMS นี้ประกอบด้วยโลหะผสม: Metglas 2826 (Fe 40 Ni 40 P 14 B 6), Metglas 2826 MB (Fe 40 Ni 38 Mo 4 B 19), Ahomet (Fe 32 Ni 16 Si 18 B 14), N25-A, 10NSR ฯลฯ
โลหะผสมอสัณฐานของเหล็ก-โคบอลต์ที่สามารถซึมผ่านได้สูงสามารถทดแทนเพอร์มัลลอยเหนี่ยวนำสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเหนือกว่าคุณสมบัติและความสามารถในการผลิตบางประการ เทปที่ทำจากโลหะผสมโคบอลต์อสัณฐานถูกนำมาใช้ในแกนของหม้อแปลงความถี่สูงขนาดเล็กเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ โดยเฉพาะสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟสำรองและเครื่องขยายสัญญาณแบบแม่เหล็ก ใช้ในเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า ระบบโทรคมนาคม และเป็นเซ็นเซอร์ (รวมถึงประเภทฟลักซ์เกต) สำหรับหน้าจอแม่เหล็กและเซ็นเซอร์ที่ไวต่ออุณหภูมิ รวมถึงตัวแปลงแม่เหล็กแบบมอดูเลตที่มีความไวสูง
โลหะผสมใช้สำหรับหัวแม่เหล็กที่ใช้สำหรับบันทึกและทำซ้ำข้อมูล เนื่องจากความต้านทานต่อการเสียดสีที่เพิ่มขึ้นและคุณสมบัติทางแม่เหล็กสูงในสนามความเข้มต่ำ โลหะผสมที่มีโคบอลต์จึงเหนือกว่าวัสดุแม่เหล็กอ่อนที่แต่ก่อนใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ในด้านพารามิเตอร์หลายประการ AMS กลุ่มนี้ประกอบด้วยโลหะผสม: Ahomet (Fe 5 Co 70 Si 10 B 15), Ahomet (Fe 5 Co 60 Cr 9 Si 5 B 15), K83-A, K25-A, 24KSR, 71KNSR, 45NPR-A เป็นต้น .
เมื่อใช้วิธีการสปัตเตอร์แบบแคโทด จะได้ฟิล์มอสัณฐานของโลหะผสมแม่เหล็กแข็ง SmCo 5 ที่มีพลังงานแม่เหล็ก 120 kT·A/m ซึ่งสามารถนำมาใช้สำหรับการผลิตแม่เหล็กถาวรขนาดเล็กเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ
โลหะผสมอสัณฐาน Invar AMC ที่ใช้ธาตุเหล็กบางชนิด (93ZhKhR-A, 96ZhR-A) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น α ต่ำในช่วงอุณหภูมิบางช่วง< 10 -6 (°С) -1 . При комнатной температуре их свойства близки к свойствам поликристаллического сплава 36Н. Они сохраняют низкое значение α вплоть до температуры 250–300 °С, в то время как сплав 36Н - до 100 °С.
โลหะผสมอสัณฐานต้านทาน มีความต้านทานไฟฟ้าสูง ไมโครไวร์ในฉนวนแก้วทำจากพวกมัน AMS (ระบบ Ni–Si–B) เปรียบเทียบคุณสมบัติได้ดีกับโลหะผสมที่เป็นผลึก มีค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนของความต้านทานไฟฟ้าต่ำกว่าลำดับความสำคัญและมีความต้านทานไฟฟ้ามากกว่า 1.5 เท่า โลหะผสมเป็นแบบพาราแมกเนติก ทนต่อการกัดกร่อน มีการพึ่งพาอุณหภูมิเชิงเส้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าและค่อนข้าง อุณหภูมิสูงการตกผลึก การไม่มีแอนไอโซโทรปีของสนามแม่เหล็กรวมกับความต้านทานไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูง จะช่วยลดการสูญเสียกระแสไหลวน โดยเฉพาะที่ความถี่สูง การสูญเสียแกนที่ทำจากโลหะผสมอสัณฐาน Fe 81 B 13 Si 4 C 2 ที่พัฒนาในญี่ปุ่นคือ 0.06 วัตต์/กก. ซึ่งต่ำกว่าการสูญเสียในแผ่นเหล็กหม้อแปลงแบบเกรนประมาณยี่สิบเท่า ประหยัดเนื่องจากการลดการสูญเสียพลังงานฮิสเทรีซิสเมื่อใช้โลหะผสม Fe 83 B 15 Si 2 แทนเหล็กหม้อแปลงมูลค่า 300 ล้านเหรียญสหรัฐต่อปีในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว สามารถใช้ไม่เพียงแต่สำหรับการผลิตตัวต้านทานที่มีความแม่นยำเท่านั้น แต่ยังใช้กับสเตรนเกจเมื่อทำการวัดการเสียรูปและการเคลื่อนที่ในระดับไมโคร เป็นต้น โลหะผสมของกลุ่มนี้ประกอบด้วย: Ni 68 Si l5 B l7, Ni 68 Si 10 B 22, Ni 67 Si 4 B 29 , Ni 67 Si 7 B 26, Ni 68 Si l2 B 20, Cu 77 Ag 8 P 15, Cu 79 Ag 6 P 15, Cu 50 Ag 6 P 14 ฯลฯ
พื้นที่ที่น่าหวังในการประยุกต์ใช้ AMS การผสมผสานระหว่างความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอ และคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อนบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ พื้นที่ต่างๆการใช้งาน ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้แว่นตาดังกล่าวเป็นตัวเหนี่ยวนำในอุปกรณ์แยกแม่เหล็กได้ สินค้าที่ทอจากเทปถูกนำมาใช้เป็นฉากกั้นแม่เหล็ก ข้อดีของวัสดุเหล่านี้คือสามารถตัดและโค้งงอเป็นรูปทรงที่ต้องการได้โดยไม่กระทบต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็ก
เป็นที่ทราบกันว่าใช้โลหะผสมอสัณฐานเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกริยาเคมี- ตัวอย่างเช่น โลหะผสม Pd–Rb ที่เป็นอสัณฐานกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาการสลายตัวของ NaCl (aq) ให้เป็น NaOH และ Cl 2 และโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กจะให้ผลผลิตที่สูงกว่า (ประมาณ 80%) เมื่อเทียบกับผงเหล็ก (ประมาณ 15%) ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ 4H 2 + 2CO = C 2 H 4 + 2 H 2 O
เนื่องจากแก้วเป็นของเหลวที่มีความเย็นยิ่งยวดสูง การตกผลึกเมื่อถูกความร้อนมักจะเกิดขึ้นพร้อมกับนิวเคลียสที่รุนแรง ส่งผลให้ได้โลหะเนื้อละเอียดที่เป็นเนื้อเดียวกัน เฟสผลึกดังกล่าวไม่สามารถหาได้จากวิธีการประมวลผลแบบเดิมๆ นี่เป็นการเปิดโอกาสในการรับการบัดกรีพิเศษในรูปแบบของแถบบาง ๆ เทปนี้โค้งงอได้ง่ายและสามารถตัดและประทับตราเพื่อให้ได้โครงร่างที่เหมาะสมที่สุด สิ่งสำคัญมากสำหรับการบัดกรีคือเทปมีองค์ประกอบเป็นเนื้อเดียวกันและให้การสัมผัสที่เชื่อถือได้ในทุกจุดของผลิตภัณฑ์ที่ถูกบัดกรี บัดกรีมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง ใช้ในเทคโนโลยีการบินและอวกาศ
ในอนาคต เป็นไปได้ที่จะได้สายเคเบิลตัวนำยิ่งยวดโดยการตกผลึกของเฟสอสัณฐานเริ่มต้น
โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลอสัณฐานที่มีโครเมียมมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงผิดปกติในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหลากหลายประเภท
รูปที่ 5 แสดงอัตราการกัดกร่อนของตัวอย่างผลึกของเหล็กโครเมียมและโลหะผสมอสัณฐาน Fe 80-x Cr x P 13 C 7 ซึ่งพิจารณาจากการสูญเสียน้ำหนักของตัวอย่างที่เก็บอยู่ในสารละลาย NaCl เข้มข้น ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมที่มีปริมาณโครเมียมสูงกว่า 8% (at.) นั้นมีลำดับความสำคัญสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมคลาสสิกหลายระดับ
รูปที่ 5 ผลของปริมาณโครเมียมต่ออัตราการกัดกร่อนของโลหะผสม Fe 80-x Cr x P 13 C 7 ที่เป็นอสัณฐาน (1) และผลึก Fe-Cr (2) และ NaCl ที่อุณหภูมิ 30 °C
โลหะผสมอสัณฐานที่ไม่มีโครเมียมจะกัดกร่อนได้เร็วกว่าเหล็กที่เป็นผลึก อย่างไรก็ตาม (เมื่อปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้น) อัตราการกัดกร่อนของโลหะผสมอสัณฐานจะลดลงอย่างรวดเร็ว และที่ปริมาณ 8% (at) Cr จะไม่ถูกตรวจพบโดยเครื่องชั่งระดับไมโครอีกต่อไป หลังจากสัมผัสเป็นเวลา 168 ชั่วโมง
โลหะผสมอสัณฐานไม่อยู่ภายใต้การกัดกร่อนแบบรูพรุน แม้แต่ในกรณีของโพลาไรซ์ขั้วบวกในกรดไฮโดรคลอริก
ความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูงเกิดจากการก่อตัวของฟิล์มพาสซีฟบนพื้นผิวที่มีคุณสมบัติในการป้องกันสูง มีความสม่ำเสมอในระดับสูงและการก่อตัวที่รวดเร็ว นอกจากโครเมียมแล้ว การแนะนำฟอสฟอรัสยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ฟิล์มของเหล็กผลึกโครเมียมสูงจะมีไมโครพอร์อยู่เสมอ ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปจะเปลี่ยนเป็นช่องของการกัดกร่อน บนโลหะผสมอสัณฐานที่มีโครเมียมและฟอสฟอรัสจำนวนหนึ่งซึ่งเป็นฟิล์มที่ทำให้เกิดความร้อน ระดับสูงความสม่ำเสมอสามารถเกิดขึ้นได้แม้ใน 1 n สารละลายเอชซีแอล การก่อตัวของฟิล์มทู่ที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นรับประกันได้ด้วยความสม่ำเสมอทางเคมีและโครงสร้างของเฟสอสัณฐาน ปราศจากข้อบกพร่องของผลึก (การตกตะกอนของเฟสที่มากเกินไป การก่อตัวของการแยกตัว และขอบเขตของเกรน)
โลหะผสม Fe 45 Cr 25 Mo 10 P 13 C 7 ผ่านไปได้แม้ในสารละลายเข้มข้นเช่น 12 N สารละลาย HCl ที่อุณหภูมิ 60 °C แทบไม่เป็นสนิม โลหะผสมนี้เหนือกว่าโลหะแทนทาลัมในด้านความต้านทานการกัดกร่อน
โลหะอสัณฐานมักถูกเรียกว่าวัสดุแห่งอนาคตเนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัวซึ่งไม่พบในโลหะผลึกธรรมดา (ตารางที่ 2)
ตารางที่ 2 - สมบัติและพื้นที่หลักในการใช้วัสดุโลหะอสัณฐาน
| คุณสมบัติ | แอปพลิเคชัน | องค์ประกอบของโลหะผสม |
| มีความแข็งแรงสูงมีความเหนียวสูง | ลวด, วัสดุเสริมแรง, สปริง, เครื่องมือตัด | Fe75Si10B15 |
| ทนต่อการกัดกร่อนสูง | วัสดุอิเล็กโทรด, ตัวกรองสำหรับการทำงานในสารละลายกรด, น้ำทะเล,น้ำเสีย | Fe45Cr25Mo10P13C7 |
| ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัวสูง การสูญเสียต่ำ | แกนหม้อแปลง คอนเวอร์เตอร์ โช้ค | Fe81B13Si4C2 |
| การซึมผ่านของแม่เหล็กสูง แรงบีบบังคับต่ำ | หัวและหน้าจอแม่เหล็ก แมกนีโตมิเตอร์ อุปกรณ์ส่งสัญญาณ | Fe5Co70Si10B15 |
| ความคงตัวของโมดูลัสยืดหยุ่นและสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น | Invar และวัสดุชั้นยอด | Fe83B17 |
การกระจายตัวของโลหะอสัณฐานในวงกว้างถูกขัดขวางด้วยต้นทุนที่สูง ความเสถียรทางความร้อนที่ค่อนข้างต่ำ ตลอดจนเทป สายไฟ และเม็ดเล็กๆ ที่ได้มีขนาดเล็ก นอกจากนี้ การใช้โลหะผสมอสัณฐานในโครงสร้างยังมีจำกัด เนื่องจากมีความสามารถในการเชื่อมต่ำ
V S Suchkov, A N Imatov
สถาบันสารพัดช่างกามาสเตท
นาเบเรจเนีย เชลนี่
แนวโน้มการใช้วัสดุอสัณฐาน
การพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้เกิดความต้องการในการค้นหาและพัฒนาวัสดุโลหะใหม่ๆ ที่ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่สูงขึ้นเท่านั้น คุณสมบัติทางเคมีแต่ยังรวมไปถึงคุณสมบัติที่มีลักษณะแตกต่างกันออกไปซึ่งไม่สามารถทำได้โดยใช้วัสดุแบบดั้งเดิม โลหะผสมอสัณฐานเป็นวัสดุประเภทใหม่
โลหะผสมอสัณฐานเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อน สิ่งเหล่านี้ยังเป็นวัสดุที่อ่อนนุ่มด้วยแม่เหล็กและมีฮิสเทรีซีส คุณสมบัติทางแม่เหล็กซึ่งเป็นระดับปกติสำหรับวัสดุแม่เหล็กอ่อนที่เป็นผลึกที่ดีที่สุด (เปอร์มัลลอย, เซนดัส) เหล่านี้เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติ invar; เหล่านี้เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นพิเศษ (elinvar) และคุณสมบัติทางกลแม่เหล็ก (วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ทางแม่เหล็กสูงและค่าสัมประสิทธิ์เพียโซแมกเนติก) เหล่านี้เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าพิเศษด้วย
คุณสามารถใช้โลหะผสมแม่เหล็กอ่อนอสัณฐานในขนาดใหญ่ได้:
การปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์โดยใช้โลหะผสมอสัณฐานที่มีลักษณะสมรรถนะสูงกว่าวัสดุผลึกแบบดั้งเดิม
การทดแทนวัสดุผลึกที่ใช้โลหะที่หายากด้วยโลหะผสมอสัณฐานซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบที่เข้าถึงได้ง่ายกว่าหรือมีองค์ประกอบที่หายากในปริมาณที่น้อยกว่า
การเปลี่ยนผ่านจากเทคโนโลยีแบบหลายขั้นตอน ที่ใช้แรงงานเข้มข้น และใช้พลังงานมากแบบดั้งเดิม เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมาเป็น วัสดุใหม่- และเทคโนโลยีประหยัดพลังงานสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์โดยการหลอมแข็งซึ่งส่วนใหญ่มีคุณสมบัติเป็นเทคโนโลยีที่ปราศจากขยะและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
วิธีการหลักในการผลิตผงอสัณฐานนั้นขึ้นอยู่กับการชุบแข็งอย่างรวดเร็วจากการหลอมละลายซึ่งจำแนกตามตำแหน่งของแผงระบายความร้อน:
วิธีการสร้างวัสดุของเหลวเมื่อสัมผัสกับแผ่นระบายความร้อน วิธีการนี้มีข้อได้เปรียบตรงที่ผลิตภัณฑ์จะถูกสร้างขึ้นตามลำดับทีละหยด (วิธีการทำให้เป็นละออง) การแข็งตัวของสเปรย์สามารถเกิดขึ้นได้หลายขั้นตอน และประวัติความร้อนของพื้นที่เฉพาะของตัวอย่างอาจค่อนข้างซับซ้อน
วิธีการส่งสารหลอมไปยังแผงระบายความร้อนอย่างต่อเนื่อง สม่ำเสมอ โดยไม่ต้องบด (เทลงบนพื้นผิวที่เย็น)
วิธีการ (ซึ่งรวมถึงกระบวนการเชื่อมทั้งหมด) ที่เกี่ยวข้องกับการหลอมเหลวเฉพาะที่อย่างรวดเร็วและการแข็งตัวอย่างรวดเร็วตามมา โดยที่ยังคงสัมผัสกับแผ่นระบายความร้อนอย่างต่อเนื่อง (โดยปกติจะเป็นส่วนที่ยังไม่ละลายของวัสดุชนิดเดียวกัน) ตัวระบายความร้อนเย็นมักเป็นโลหะแข็งที่มีค่าการนำความร้อนสูง (เช่น ทองแดง) ในระหว่างการฉีดพ่น เมื่อการทำความเย็นและการแข็งตัวของหยดเกิดขึ้นในกระบวนการบินอย่างอิสระผ่านตัวกลางที่เป็นก๊าซ และเมื่ออัดเส้นใยที่หลอมละลายเป็นตัวกลางในการทำความเย็นด้วยของเหลว ก๊าซหรือของเหลวจะทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน
สำหรับแต่ละวัสดุ สามารถสร้างแผนภาพรูปตัว C ของการเริ่มต้นของการตกผลึกได้ มันขึ้นอยู่กับการคำนวณการพึ่งพาเวลา ที, ซึ่งจำเป็นสำหรับการตกผลึกของเศษส่วนที่กำหนดของปริมาตรหลอมละลาย เอ็กซ์กับปริมาณอุณหภูมิร่างกายต่ำ Δ ต = (ตม- ต) . แผนภาพนี้เรียกว่า TTT – แผนภาพ ( ตัวอักษรเริ่มต้น คำภาษาอังกฤษ: การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ-เวลา-เวลา) แสดงอัตราการทำความเย็นที่สำคัญ ร.ต. รูปร่างเฉพาะของเส้นโค้ง TTT ถูกกำหนดโดยการซ้อนทับของปัจจัย 2 ประการที่กระทำในทิศทางตรงกันข้าม กล่าวคือ การเพิ่มขึ้น แรงผลักดันกระบวนการตกผลึกด้วยการเพิ่มความเย็นยิ่งยวดและลดการเคลื่อนที่ของการแพร่กระจายของอะตอม ประการแรก เมื่อเพิ่มความเย็นยิ่งยวด เวลาในการเริ่มตกผลึก ทีลดลงที่อุณหภูมิหนึ่ง เทนเนสซีมันถึงค่าต่ำสุดแล้ว ทีเอ็น- ด้วยการทำให้ของเหลวเย็นลงเป็นพิเศษ เวลาเริ่มตกผลึกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจะถูกกำหนดโดยการเพิ่มขึ้นของความหนืดของของเหลวเป็นหลัก
ร.ต = (ตม- เทนเนสซี)/ ทีเอ็น
https://pandia.ru/text/77/508/images/image002_184.gif" width="294" height="301 src=">
โครงการ การพึ่งพาอุณหภูมิปริมาตรอิสระในของเหลวโดยไม่มีการเปลี่ยนไปสู่สถานะอสัณฐาน (1) และในกรณีที่เปลี่ยนเป็นสถานะอสัณฐานที่ ทีจี(2). แสดงเฉพาะการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรอิสระ โดยไม่คำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนที่เกิดจากความไม่ลงรอยกันของการสั่นสะเทือนของอะตอม: โว– ปริมาตรจำเพาะของของเหลวเย็นยิ่งยวดที่ศูนย์สัมบูรณ์
อุณหภูมิ; Δ วี- ปริมาตรอิสระส่วนเกิน (“แช่แข็ง”) ในเฟสอสัณฐาน
ปริมาณฟรี เมื่อพิจารณาจากปริมาตรอิสระ ประการแรก เราสามารถหมายถึงความแตกต่างระหว่างปริมาตรของการหลอมเหลวได้ วีที่อุณหภูมิที่เลือก ตและปริมาตรของมัน โวที่ศูนย์สัมบูรณ์ ประการที่สอง คำจำกัดความของปริมาตรอิสระสามารถกำหนดได้ดังนี้ ปริมาตรอิสระคือความแตกต่างระหว่างปริมาตรของการหลอมละลาย วีที่อุณหภูมิที่เลือกและปริมาตรรวมของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบ โดยปกติแล้วจะเป็นไปตามคำจำกัดความแรก ตามทฤษฎีของเหลว "รู" รากฐานทางกายภาพซึ่งกำหนดโดย J. Frenkel ของเหลวนั้นเป็นระบบที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่ต่อเนื่องซึ่งมีไมโครพอร์สมดุล (“ รู”) ที่มีปริมาตรเฉลี่ย ν ชม.และจำนวนนั้น นการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ปริมาตรรวมของรูขุมขนเหล่านี้ น" ν ชม.และกำหนดปริมาตรอิสระ Δ วีฉ. - หากสิ่งที่หลอมละลายสูญเสียความสามารถในการก่อตัว ปริมาณที่เพียงพอ micropores (ปริมาตรอิสระ Δ Vfถึงค่าต่ำ) จากนั้นจะมีความหนืดหลอมละลาย η ดังนั้นมันจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเกิดขึ้น
จากการศึกษาวิธีการเหล่านี้ ได้มีการพัฒนาวิธีการผลิตผงอสัณฐานในพลาสมาแบบปล่อยประจุไฟฟ้า