Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Czy szkło może być wytrzymalsze od stali? Jak pokazują badania, tak, jeśli jest to „szkło metaliczne" (inaczej mówiąc: metal amorficzny). Niełatwo jest takie szkło otrzymać, ale jego parametry kuszą przełomem w technologii materiałowej.

Tradycyjne, znane nam szkło różni się od większości materiałów tym, że posiada strukturę amorficzną: to znaczy w postaci stałej nie formuje kryształów, lecz jego cząstki są rozmieszczone bezładnie, podobnie jak w cieczy (dlatego nazywa się je czasem, z pewną przesadą, „zestaloną cieczą"). Taka struktura materiału posiada wiele zalet, ale ma też wielką wadę: kruchość.

Wzmacnianie szkła pozwala tę wadę częściowo zniwelować, ale bardziej obiecujące wydaje się podejście odwrotne: nadanie metalom struktury amorficznej, podobnej do szkła. Jest to bardzo trudne, jako że metale stygnąc formują regularne struktury. Jedynym znanym sposobem na „oszukanie" metalu jest tak szybkie jego schłodzenie, aby nie zdążył takiej regularnej struktury uformować.

Nad nową generacją takich materiałów pracuje zespół złożony z naukowców trzech amerykańskich placówek: U.S. Department of Energy, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) oraz California Institute of Technology (CalTech).

Metaliczne szkło jest wyjątkowo wytrzymałe, niestety dziedziczy główną wadę amorficznej struktury: kruchość. W materiałach krystalicznych to właśnie struktura powstrzymuje pęknięcia przed powiększaniem się, w materiałach amorficznych niewielkie pęknięcie rozszerza się i powoduje rozpad całości. Metaliczne szkło stworzone głównie przez Mariosa Demetriou to nanostop wielu metali z domieszką palladu. Materiał ten posiada wyjątkową właściwość zmiany swojej struktury w miejscu pęknięcia lub rysy - początkowo jest amorficzna, lecz w miejscu powstającego uszkodzenia tworzą się mikroskopijne kryształy powstrzymujące pęknięcie przed rozszerzaniem się. Kluczem był taki dobór składu, aby energia wymagana do zmiany struktury amorficznej w krystaliczną była mniejsza niż potrzebna do rozszerzenia się uszkodzenia. Krystaliczne elementy przybierają formę „dendrytów", nie likwidując tym samym struktury amorficznej. Co ciekawe, najnowsza wersja materiału potrafi zmieniać fazę z amorficzną na krystaliczną również w wyniku zginania, zapobiegając pęknięciu również w takich sytuacjach.

Ponieważ badania trwają, naukowcy spodziewają się osiągnięcia jeszcze bardziej wytrzymałych materiałów. Problemem też nadal jest rozmiar osiąganych elementów - ponieważ ich produkcja wymaga wciąż bardzo szybkiego schładzania, bardzo ogranicza to możliwości. Stop złożony z palladu, krzemu, fosforu i germanu pozwala na stworzenie próbek o średnicy nie przekraczającej milimetra. Dodanie do stopu srebra pozwoliło osiągnąć przełomowy rozmiar sześciu milimetrów, co obrazuje skalę problemu. Domieszkowanie na na celu „zdezorientowanie" stopu, który „nie wiedząc" jaką ma właściwie przyjąć strukturę, łatwiej przyjmuje postać amorficzną.

Share this post


Link to post
Share on other sites

w sumie to nie do konca lapie po co bawic sie w ta strukture amorficzna, skoro w razie czego i tak sie ona zmieni w krystaliczna, ktora wychodzi an to, ze jest wytrzymalsza... przeciez ten proces nie moze zajsc spowrotem - czyli co, wychodzi na to, ze po uszkodzeniu material jednak traci swoje pozytywne wlasciwosci (bo po cos ta struktura amorficzna jest - a po przemianie raczej sie sama nie odtworzy?), czy struktura krystaliczna jest jednak lepsza? jesli pierwsza opcja, to czy nie oznacza to, ze po uszkodzeniu taki material jest tak czy siak do wymiany (przywodzi mi to na mysl np peknieta, zalutowana blache - jako tymczasowe rozwiazanie to ma sens, ale i tak predzej czy pozniej trzeba wymienic) - a jesli druga, to czy nie lepiej od razu robic forme krystaliczna? ludzie potrafia produkowac juz calkiem spore sztuczne diamenty (w porownaniu do tego metalowego szkla przynajmniej), nie lepiej nad nimi sie skupic?

 

p.s. w ostatnim zdaniu jest literowka, 'na' zamiast 'ma' ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Taki metal i jego produkcję to Kurek i Kamiński w Sondzie pokazywali 20lat temu.

 

w sumie to nie do konca lapie po co bawic sie w ta strukture amorficzna 

Blachy głęboko tłoczne, blachy transformatorowe.

Share this post


Link to post
Share on other sites

@waldi888231200

wyobrażasz sobie cenę tagiego trafo ?  ;)

 

dla mnie produkcja takiego czegoś miała by sens w np. takim przypadku: twardość, odporność na ścieranie, wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie, ścinanie czy skręcanie jest kilkukrotnie wyższa niż metalu "zwykłego", a w przypadku przekroczenia wytrzymałości - przy pęknięciu pojawia się struktura krystaliczna powstrzymujaca rozpad (jak w szkle) - dająca czas na wymiane uszkodzonej części...

tak mi tylko chodzi po głowie...

ale te koszty..

Share this post


Link to post
Share on other sites

moje pierwsze skojarzenie, to kuloodporne szyby:) Ciekawe, czy można do tego zastosować te metale? Obecnie kuloodporne szkło, np. w autach, to ogromny ciężar. Może metal uzyskał by wystarczające parametry już przy znacznie niższej masie? Co do ceny, to nie ma co jeszcze dyskutować, bo to przecież tylko badania, a nie wdrażanie do produkcji...

Share this post


Link to post
Share on other sites
  @waldi888231200

wyobrażasz sobie cenę tagiego trafo ?  [img alt=;)]http://kopalniawiedzy.pl/forum/Smileys/default/wink.gif[/img][/size] 

Są dwa rodzaje zastosowań ogólnodostępne (tanie gówno bez parametrów) i profesjonalne (miałem na myśli to drugie). Otrzymywanie jest proste , nalezy stal błyskawicznie schłodzić zanim narosną ziarna (kryształy) w materiale.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tolo - wyjaśniam Ci: Szkła metaliczne nie są przezroczyste, więc szyb kuloodpornych z nich nie wykonasz. To, że nazywane są szkłami wynika tylko stąd, że ich struktura nie jest krystaliczna lecz amorficzna, tak jak struktura zwykłego szkła. Są one z reguły znacznie wytrzymalsze od stopów krystalicznych o tym samym składzie. Co do ceny - jeśli w skład wzmiankowanego materiału wchodzi bardzo drogi pallad, to cena pozostanie wysoka, chyba, że uda się pallad zastąpić jakimś tańszym pierwiastkiem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


×
×
  • Create New...