производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

8.7. Аморфные сплавы

Металлы и сплавы в аморфном состоянии, т.е. металлические стекла, впервые были получены в 1959—1960 гг. Они существенно отличаются от сплавов того же состава, имеющих традиционное кристаллическое строение. Металлические стекла различного состава обладают высокими механическими, магнитными, антикоррозионными свойствами.

Аморфная структура, которая представляет единое зерно, образуется при сверхвысоких скоростях охлаждения — 106 К/с и выше, благодаря чему достигается очень большая степень переохлаждения, при которой параметры кристаллизации ЧЦ и СК равны нулю (скорость охлаждения при получении отливок традиционными методами около 1 К/с).

Существует ряд методов получения таких скоростей:

  • Высокоскоростное ионно-плазменное и термическое распыления материала с последующей конденсацией паров на охлаждаемую жидким азотом подложку. Скорость охлаждения около 1013 К/с.
  • Оплавление тонких поверхностных слоев деталей лазерным лучом, при этом высокая скорость охлаждения обеспечивается быстрым отводом тепла в глубокие слои металла. Скорость охлаждения 107...109 К/с.
  • Закалка из жидкого состояния. Скорость охлаждения 106... 1010К/с.
  • Закалка из жидкого состояния — основной метод получения металлических стекол. Схема установки для получения металлического стекла в виде ленты приведена на рис. 8.4. Установка состоит из трех вакуумных камер 1. В верхней камере осуществляется расплавление металла плазменной горелкой 6, в средней расположен медный диск 3, нижняя является вакуумным резервуаром. Водоохлаждаемый медный тигель 4 расположен на стенке, разделяющей верхнюю и среднюю камеры. После помещения металла 5 в тигель откачивают воздух для создания вакуума с давлением 10-4 Па, затем в верхнюю и среднюю камеры подают аргон под давлением (5...8)-104 Па. После расплавления материала давление в средней камере сбрасывается до 104 Па с помощью дроссельного клапана 2. Под действием разности давления расплав поступает в среднюю камеру и попадает на вращающийся медный диск. При непрерывной подаче жидкого металла образуется лента с аморфной структурой.

    Рис. 8.4. Схема установки для получения металлов в аморфном состоянии (металлического стекла): 1— вакуумные камеры; 2 — дроссельный клапан; 3 — медный диск; 4 — медный тигель; 5 — металл; 6 — плазменная горелка

    Аморфная структура металлических стекол нестабильна, она стремится перейти в более равновесную форму, т.е. кристаллическую. Это происходит при нагреве выше температуры кристаллизации Ткр:

    Ткр=( 0,4…0,65) Тпл

    где Тпл — температура плавления

    Применение этих материалов ограничено температурой. Свои свойства они сохраняют лишь ниже Ткр. Кроме того, сортамент их выпуска ограничен, в основном это тонкая фольга, ленты, нити, так как при больших сечениях невозможно добиться сверхвысоких скоростей охлаждения. Основная область применения — микроэлектроника и радиоэлектроника, где используется фольга и необходимо нанесение тонких пленок аморфных металлов на полупроводниковые или изолирующие подложки. Однако такое применение аморфных металлических сплавов определяется не только и не столько технологическими соображениями, сколько их свойствами. Металлические стекла обладают особыми электрическими и магнитными свойствами. Так, удельное электросопротивление сплава Ni80Si7B80 в 1,5 раза больше, чем у нихрома (традиционный сплав с высоким сопротивлением).

    Железокобальтовые сплавы обладают высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, что необходимо для магнитомягких материалов. Коэрцитивная сила тем меньше, чем крупнее зерно, а структура аморфных сплавов подобна единому зерну. Они могут заменить традиционные пермаллои — сплавы, содержащие от 45 до 83 % Ni.

    Для аморфных сплавов, в состав которых входят железо, хром и кобальт, характерно сочетание высоких величин твердости и прочности (табл. 8.1).

    Маркировка аморфных сплавов отличается от принятой для сталей и сплавов. Они обозначаются аналогично химическим соединениям. Цифры показывают содержание элемента в атомных процентах, например Fe80B80.

    Таблица 8.1.

    Использование аморфных сплавов для изготовления нагруженных деталей, к сожалению, ограничено производимым сортаментом. Нити используют для армирования композиционных материалов (см. гл. 13), ленты — для намотки при изготовлении сосудов высокого давления. Из ленты также изготавливаются упругие элементы.

    Достижение весьма высокой твердости реальных деталей можно реализовать путем аморфизации поверхностных слоев лазерной обработкой. Так, лазерная обработка чугунной детали (3,2 % С, 2,6 % Si, 0,64% Мn, 0,06% Р) позволила получить твердость поверхности, равную 1200 HV. Такая весьма высокая твердость достигается, например при азотировании сталей, содержащих алюминий.

    С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

    Контакты

    ООО НПП "Укринтех":
    г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

    Для почты:
    а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

    ООО НПП "Укринтех"
    +38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
    +38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

    "ЦНИ Лаборатория"
    +38 (098) 262-48-92

    Компания

    Производство и поставка
    испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

    Сервисный центр
    Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

    Центр независимых исследований
    Аккредитованная испытательная лаборатория.