Formarea și propagarea benzilor de forfecare pe suprafața unei probe de sticlă metalică (Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2)

Sub scanare microscop electronic Structura în trepte a benzii de forfecare este clar vizibilă.

De-a lungul marginilor fisurilor se formează benzi de forfecare similare, ceea ce duce la distrugerea vârfului fisurii și împiedică creșterea ulterioară a acestuia.

Datorită structurii lor amorfe, sticlele metalice pot fi la fel de puternice ca oțelul și ductile ca materialele polimerice, sunt capabile să conducă electricitateși au rezistență ridicată la coroziune. Astfel de materiale ar putea fi utilizate pe scară largă în fabricarea implanturilor medicale și a diferitelor dispozitive electronice, dacă nu pentru o proprietate neplăcută: fragilitatea. Geamurile metalice tind să fie casante și să reziste în mod neuniform la sarcinile de oboseală, ceea ce pune sub semnul întrebării fiabilitatea lor. Utilizarea metalelor amorfe multicomponente (compozite) rezolvă această problemă; cu toate acestea, este încă relevantă pentru sticlele metalice monolitice.

Ca parte a unui nou studiu, realizat împreună de oamenii de știință de la Berkeley Lab și de la Institutul de Tehnologie din California, s-a găsit o modalitate de a crește rezistența la oboseală a ochelarilor metalici în vrac. Sticla metalica voluminoasa pe baza de paladiu, supusa la incarcare la oboseala, a functionat la fel de bine ca cele mai bune sticle metalice compozite. Rezistența sa la oboseală este comparabilă cu cea a metalelor și aliajelor structurale policristaline utilizate în mod obișnuit, cum ar fi oțelul, aluminiul și titanul.

Sub sarcină, pe suprafața sticlei metalice de paladiu se formează o bandă de forfecare, adică o zonă locală de deformare semnificativă, care capătă o formă în trepte. În același timp, aceleași benzi de forfecare apar de-a lungul marginilor fisurilor care separă „treptele”, ceea ce tociește vârfurile fisurilor și împiedică propagarea lor ulterioară.

Paladiul se caracterizează printr-un raport ridicat de volum și module de forfecare, care ascunde fragilitatea inerentă materialelor sticloase, deoarece formarea benzilor de forfecare „multinivel” care împiedică creșterea ulterioară a fisurilor este mai favorabilă din punct de vedere energetic decât formarea de fisuri mari care duc la rapid. eșecul eșantionului. Împreună cu mare

Lume criză economică nu se oprește activ evoluții inovatoareîn domeniul cercetării spațiale. Sticla metalică „cu proprietăți ciudate”, inventată pentru prima dată în 1960 de Paul Duwetz, pare să fi găsit în sfârșit o aplicație demnă. Compoziția sa actualizată este planificată pentru a fi utilizată la crearea roboților de cercetare spațială. Portalul OKNA MEDIA vorbește despre noul material și despre proiectul NASA privind robotizarea spațială.

Când Paul Duwetz a turnat un compus fierbinte pe bază de metal topit în 1960 și a observat proprietățile acestuia în timpul răcirii rapide, nu i-ar fi putut trece prin minte că această invenție neobișnuită nu numai că ar inspira cinematograful futurist, ci ar deveni și o bază reală pentru noi programe spațiale. Inițial, compoziția obținută de Duwetz a fost extrem de fragilă și fragilă. A fost numit ultra-rapid congelat, deoarece a fost produs cu fluctuații bruște de temperatură și turnarea simultană a compoziției pe un cilindru de cupru care se rotește rapid. Răcirea a avut loc cu o viteză de 10.000.000 K/s.

Amorfozitatea ca proprietate principală determinată imediat material nou. Denumirea „sticlă metalică în vrac” a apărut în anii 1970 pentru a se referi la noile aliaje macroscopice de paladiu cu un volum de 1 mm și o structură tridimensională. Acest nume a fost dat deoarece aliajul era doar fundamental metalic, iar proprietatea sa cheie era fluiditatea sau vitrificarea, așa cum o numeau experimentatorii. De fapt, sticla metalică este o structură „sticlă-metal” în două faze, în care un compozit pe bază de metal sau compuși ai diferitelor metale se transformă continuu într-o stare sticloasă la răcire și suferă o transformare inversă într-un metal solidificat la încălzirea ulterioară la o viteză suficient de mare a procesului de încălzire.

o fotografie: diferite variante suprafețe metalice din sticlă - compoziție după întărire

Ulterior, această capacitate de metamorfoză a aliajului i-a determinat pe artiști, scenariști și regizorul filmului de cult despre Terminator să creeze imaginea roboților ucigași auto-generați din sticlă metalică care curge. in orice caz uz practic compoziția a fost până acum extrem de îngustă și a fost în principal în domeniul microforjarii. Până de curând, argumentele potrivit cărora sticla metalică în vrac ar putea fi folosită în industria spațială erau de natură exclusiv „presumată”.

Sticla metalica: aplicare practica - Space

Până în prezent, NASA este prima organizație în care sticla metalică în vrac, sau BMG, va deveni membru al unui program spațial la scară largă pentru robotizarea universului. Principala dificultate atunci când lucrați cu sticla metalică constă în rețetă: compoziția rămâne fragilă, dacă nu găsiți o proporție filigrană între metalele care participă la aliaj. De asemenea, cristalizarea ajută la prevenirea formării fisurilor cu ajutorul unor substanțe speciale, care, prin formarea rețelelor cristaline, fixează benzile de alunecare în interiorul aliajului și împiedică „ruperea acestuia”. Până în prezent, experimentele cu sticla metalică au făcut posibilă utilizarea acesteia în sisteme microelectromecanice (MEMS), în producția de implanturi și instrumente chirurgicale.

Compresa nu poate fi întinsă: proprietăți uimitoarebmg

Alături de fragilitatea - o problemă pe care creatorii roboților spațiali trebuie să o rezolve și să o rezolve - sticla metalică are o flexibilitate aproape supranaturală, performanțe anticorozive ridicate și chiar proprietăți de auto-vindecare după îndepărtarea sarcinii aplicate - aproape ca într-un film. O „slăbiciune” interesantă a BMG este instabilitatea acestuia la diferite tipuri de întindere. Cu toate acestea, la schimbarea grosimii la indicator< 10 нм образцы становятся гораздо более устойчивыми к деформациям, чем при толщине < 1 мм, что также называется «странным свойством» металлического стекла. Пока ученые работают с трехмерными микромоделями из металлического стекла и бдумывают пути снижения себестоимости использования состава для его широкого применения в производстве и промышленности, американское космическое агентство заявило о создании роботов-исследователей на основе BMG.

Terminator în spațiu real


foto: în ciuda faptului că este fantastic, filmul a reflectat principalele proprietăți ale BMG - se topește ușor și se întărește rapid și ferm

Spre deosebire de prototipul cinematografic jucăuș, designurile NASA vizează exclusiv programele pașnice de explorare a spațiului. Stabilitatea și „comportarea bună” a specimenelor BMG sub compresie permite ca aliajul să fie folosit pentru a crea roboți care vizează lucrul cu obiecte foarte reci. Acest lucru este important pentru funcționarea roverelor spațiale Curiosity, care nu pot funcționa cu lubrifiere fără încălzire, iar procesul de încălzire pe acest moment a devenit prea costisitoare.

Sticla metalică vă permite să proiectați un fel de carcasă de protecție care va proteja mașinile de temperaturile scăzute și va reduce semnificativ consumul de energie pentru încălzire. Flexibilitatea sticlei metalice îi permite să curgă în jurul oricărei forme și suprafețe atunci când este încălzită și, prin urmare, funcțiile sale de protecție pot fi utilizate pentru aproape orice produs de orice formă. Utilizarea substanțelor pentru cristalizarea compoziției și randomizarea atomilor din aliaj îi mărește proprietățile protectoare și îl face insensibil la sarcini. Unul dintre dezavantaje este încă o greutate mare a aliajului și structura finită din acesta.

Sticla metalică în Rusia și cooperare cu NASA

În Rusia, materialul inovator de înaltă tehnologie BMG va începe să fie dezvoltat la Universitatea NUST MISIS pe baza laboratorului Advanced Energy Efficient Materials. Sub conducerea lui Akihisa Inoue, profesor la Universitatea Tohoku (Japonia), care este un expert mondial recunoscut în domeniul științei materialelor și sticlei metalice, va fi dezvoltată o sticlă metalică avansată, care, conform oamenilor de știință, va depăși oțelul în putere. Este foarte posibil ca în viitor oamenii de știință ruși și americani să creeze un program spațial comun, în care va fi implicat BMG.

Astăzi, în ciuda sancțiunilor economice și a complexității peisajului politic ruso-american, cooperarea dintre SUA și Rusia în explorarea spațiului continuă. Unul dintre experimentele interesante va fi un program la sol pentru a studia o persoană în timpul unei lungi izolări pentru a pregăti astronauții pentru a rămâne pe stații extraterestre, de exemplu, pe Marte sau pe Lună, cu participarea Institutului de Probleme Biomedicale. Academia RusăȘtiințe.

Programul a fost descris în detaliu într-un interviu acordat uneia dintre agențiile de presă ruse pe 6 decembrie de către directorul Programului de Științe Umane de la NASA, William Palosky.

Programul Martian si Metallic Glass

Programul este conceput pentru a construi un experiment de izolare de două săptămâni, cu participarea specialiștilor ruși și americani, care va ajuta la studiul și determinarea capacităților corpului uman în condiții de ședere simulată în spațiu pe baza modulului rus Mars-500. Proiectul va fi implementat în 2017-2018. Specialiștii IBMP (Institutul de Probleme Biomedicale) vor deveni participanți la experimente în sistemele de izolare ale NASA. De asemenea, prevede participarea unui astronaut din Japonia la proiect.

Spre deosebire de filmul The Martian, experimentul se va desfășura în grupuri de patru până la șase persoane și pe Pământ. William Palosky a spus că ambele părți, atât rusă, cât și americană, sunt în egală măsură interesate de consolidarea și extinderea cooperării în explorarea spațiului. Declarațiile preliminare ale noului președinte al SUA cu privire la dezvoltarea cooperării dintre țările noastre în sectorul spațial arată, de asemenea, interes și inspiră optimism.

Este posibil ca în viitor noi roboți din sticlă metalică în vrac să contribuie la munca echipajelor internaționale aflate pe orbită și în stațiile din afara Pământului.


foto: structuri amorfe și cristaline în compoziția BMG în centrul proprietăților sale „schimbabile” - rezistență și fluiditateÎn ciuda perioadei lungi de timp - mai mult de 50 de ani de la data descoperirii - proprietățile sticlei metalice și structura bifazică sticlă-cristal nu au fost încă studiate și reprezintă un teritoriu imens pentru experimente și descoperiri tehnologice revoluționare cu scopul de aplicare în diverse domenii. activitate umana– de la electronică și medicină la roboți spațiali. O nouă creștere a interesului pentru sticla metalică în timpul nostru este în concordanță cu căutarea utilizării unui aliaj cu adăugarea de polimeri la compozit și cu comercializarea maximă a acestuia.

Chiar la începutul acestui eseu, am aflat că atunci când conditii normale solidificarea unui metal lichid, atomii săi formează o rețea cristalină de un tip sau altul. Periodicitatea strictă a unui sistem de ioni se numește „ordine pe distanță lungă”. De exemplu, cu repetarea repetată în spațiu a acelei combinații de ioni, este reprodusă o rețea cubică centrată pe corp. În prezența ordinului pe distanță lungă, putem indica cu exactitate coordonatele oricărui ion dacă îi cunoaștem numărul de serie în raport cu un ion inițial ales arbitrar. Toate pozițiile ionilor, toate distanțele interatomice sunt clar definite.

Revenind la sistemul de atomi, vom numi o astfel de situație „ordine pe distanță scurtă”. Se pot indica destul de precis coordonatele și numărul de atomi care înconjoară un anumit atom, dar nu se mai pot face predicții mai îndepărtate. Dar în natură există o altă categorie de substanțe, care se numesc amorfe. Când sunt răcite, când energia vibrațiilor termice a atomilor devine atât de scăzută încât aceștia nu mai pot călători liber, aceste substanțe păstrează structura lichidului. Aici putem vorbi doar despre ordinea pe distanță scurtă în aranjarea atomilor. Mișcarea „mulțimii” pare să se diminueze treptat, oamenii se împing din ce în ce mai puțin energic și, în cele din urmă, îngheață în locurile lor aleatorii, legănându-se ușor dintr-o parte în alta.

Sticla obișnuită, rășina, ceara, asfaltul sunt exemple de materiale amorfe în mod natural care nu au structura cristalină corectă. Astfel de materiale, atunci când sunt încălzite și răcite, își schimbă doar vâscozitatea, dar nu există modificări fundamentale în aranjarea reciprocă a atomilor lor constitutivi.

În corpurile cristaline, astfel de modificări ale proprietăților în timpul încălzirii apar mult mai brusc, iar topirea în sine - în metalele pure - are loc la o temperatură strict definită, astfel încât punctul de topire al unui metal este unul dintre elementele fundamentale ale acestuia. caracteristici fizice(constant). Dacă presiunea exterioară nu se schimbă și metalul este bine curățat de impurități, atunci prin apariția primei picături în timpul încălzirii, se poate determina temperatura cu o precizie de zecimi de grad.

Se pune întrebarea: este posibilă „înghețarea” structurii atomice care este caracteristică unui lichid dintr-un aliaj metalic, este posibil să se priveze metalul de ordinea pe distanță lungă în stare solidă. La urma urmei, atunci ne putem aștepta la o schimbare semnificativă a tuturor acelor proprietăți care sunt determinate de structura corectă a cristalelor.

În principiu, metoda prin care se poate rezolva o astfel de problemă este clară - trebuie să încercăm să creștem brusc viteza de răcire a metalului lichid pentru a coborî rapid în intervalul de temperatură în care atomii nu-și mai pot schimba vecinii. Calculele și experimentele au arătat că este într-adevăr posibil să se suprima procesul de cristalizare, dar aceasta necesită viteze de răcire de ordinul milioanelor de grade pe secundă. Una dintre metodele dezvoltate constă în pulverizarea micilor picături de metal lichid pe o suprafață bine lustruită a unui disc de cupru rece care se rotește rapid. O picătură pe suprafața discului este unsă cu un strat foarte subțire (câțiva micrometri), iar conductivitatea termică bună a cuprului asigură o rată mare de îndepărtare a căldurii.

În prezent, producția industrială a zeci de aliaje în stare amorfă a fost deja stabilită. S-a dovedit că aliajele de metale de tranziție și nobile cu metaloizi (nemetale, carbon, bor, fosfor etc.) sunt cele mai ușor de amorfizat și există aliaje în care cristalizarea poate fi suprimată la o viteză de răcire de ordinul a mii și chiar și sute de grade pe secundă.

Ce proprietăți ale aliajelor amorfe sunt deosebit de valoroase pentru tehnologie? După cum era de așteptat, metalele amorfe diferă în multe privințe de omologii lor cristalini. Deși modulele elastice în timpul amorfizării scad cu o medie de 30 (forțele de legătură interatomică scad), rezistența și duritatea cresc brusc. Absența dislocării duce la faptul că sticlele metalice sunt mai rezistente decât cele mai bune oțeluri aliate. Duritatea ridicată determină rezistența lor excelentă la uzură. Adevărat, plasticitatea aliajelor amorfe este scăzută, ceea ce ar putea fi chiar de așteptat, deoarece „purtătorii” plasticității sunt dislocații. Cu toate acestea, paharele metalice nu sunt la fel de fragile ca sticla obișnuită. Ele pot fi, de exemplu, rulate la temperatura camerei.

Un alt avantaj major al aliajelor metalice amorfe este rezistența lor la coroziune excepțional de mare. În multe medii foarte agresive (apă de mare, acizi), sticlele metalice nu se corodează deloc. De exemplu, viteza de coroziune a unui aliaj amorf care conține fier, nichel și crom în soluție de acid clorhidric practic egal cu zero. Pentru comparație, putem spune că rata de coroziune a aliajului „clasic” rezistent la coroziune de fier cu nichel și crom (celebrul oțel inoxidabil, numit „oțel inoxidabil”) în același mediu depășește 10 mm/an. Motivul principal pentru o rezistență atât de mare la coroziune a aliajelor amorfe, aparent, este că, neavând rețea cristalină, acestea sunt, de asemenea, lipsite de „defecte” caracteristice ale cristalelor - dislocații și, cel mai important, granițele dintre granule. Densitatea mare de împachetare a atomilor dintr-un cristal în apropierea acestor „defecte” scade atât de brusc încât „agenții inamici” pătrund cu ușurință în metalul de-a lungul lor. Este important ca structura fără defecte a aliajului amorf să fie transferată pe filmul subțire de oxid care se formează pe suprafața sa în etapele inițiale ale procesului de coroziune și să protejeze în continuare metalul de contactul direct cu „agresorul”.

Foarte interesantă a părut și combinarea unor proprietăți fizice ale aliajelor amorfe, în special cele magnetice și electrice. S-a dovedit că aliajele pe bază de metale feromagnetice (fier, nichel) în stare amorfă sunt și ele feromagnetice.

Dacă ne întoarcem la miezurile transformatoarelor, se va vedea că înlocuirea oțelului convențional pentru transformatoare cu un aliaj amorf va asigura economii uriașe de energie. În SUA, se estimează că pierderile prin curenți turbionari sunt reduse cu un factor de 4. Combinația neobișnuită de proprietăți magnetice și electrice ale sticlelor metalice le permite să fie utilizate cu mare efect pentru alte convertoare de curent, senzori, miezuri și diferite tipuri de relee.

Numărul de componente din aliaje crește odată cu cerințele. Aliajele cu o duzină sau mai multe componente nu mai sunt neobișnuite. Compoziția lor este o artă grozavă, deoarece componentele trebuie să funcționeze în armonie și armonie. Nu degeaba metalurgii îi numesc pe creatorii de noi aliaje compozitori.

A produce astfel de compoziții în industrie este adesea mai dificil decât să compun. Componentele au puncte de topire diferite, Proprietăți chimice, densitate. Dacă în timpul topirii este încă posibil să se controleze multe procese folosind vid sau atmosfere protectoare, fluxuri, împărțind topitura în etape, atunci în timpul cristalizării este posibilă influențarea cursului evenimentelor numai prin modul de răcire. Aici componentele își arată caracterul. Unii se încăpățânează să nu se dizolve în masa totală a aliajului și să iasă în evidență în straturi, alții absorb cu nerăbdare toate impuritățile și impuritățile, formând compuși persistenti și nocivi, alții se cristalizează în boabe prea mari sau prea mici, încălcând omogenitatea structurală a aliaj. Și cu cât mai multe componente, cu atât mai multe astfel de probleme.

Pentru a scăpa de dificultățile asociate cu cristalizarea, este posibil să se facă metal dintr-un amestec de particule, granule sau fibre, prin presarea și sudarea lor într-o masă continuă. Așa a apărut tehnologia metalelor compozite și apoi metalurgia pulberilor. Aceasta a fost prima încercare de a începe o revoluție în metalurgie, dar a avut succes doar parțial.

Metalurgia pulberilor și compozitele ocupă un domeniu important, dar destul de limitat, în producția de produse metalice. Aceasta este, în primul rând, producția de aliaje dure pentru unelte, apoi fabricarea de produse din metale refractare - wolfram, molibden și altele, a căror topire este asociată cu dificultăți tehnice și, în sfârșit, producția de piese cu o substanță specială. structura - poroasă, fibroasă, solzoasă.

Tehnologia pulberilor este limitată, în primul rând, de costul de producție, care este încă de zece ori mai mare decât produsele obținute prin metodele metalurgice tradiționale. În plus, deși difuzia componentelor are loc în timpul sinterizării și apar unele reacții chimice, compozitele au în continuare proprietățile unui amestec și nu ale unui aliaj.

A doua încercare a avut loc relativ recent, când o nouă știință - fizica metalelor - a descoperit că rezistența teoretică a metalului este cu un ordin și jumătate până la două ordine de mărime mai mare decât cea reală. S-a dovedit că rezistența scăzută a metalului se datorează defectelor rețelei cristaline. Numărul de defecte dintr-un metal poate fi proporțional cu numărul de atomi; prin urmare, densitatea sau concentrația de defecte pe unitatea de volum este utilizată în calcule. Dacă această valoare este aproape de zero, ceea ce corespunde unui cristal ideal, atunci puterea unui astfel de cristal este apropiată de cea teoretică. Odată cu creșterea concentrației de defecte, rezistența scade mai întâi rapid, apoi începe să crească din nou, dar mult mai lent. Minimul corespunde de obicei rezistenței reale a metalului gol. Impuritățile, aditivii de aliere, deformarea cresc concentrația defectelor și măresc rezistența materialului.

Sarcina a fost de a obține monocristale metalice fără defecte și suficient de mari. Cu toate acestea, nu a fost rezolvată până acum. Adevărat, a fost posibil să crească cristale subțiri, de câteva zeci de microni și până la un centimetru și jumătate lungime, aproape fără defecte ale unor metale. Puterea lor s-a dovedit cu adevărat a fi de multe ori mai mare decât de obicei. Compozitele de înaltă rezistență au fost chiar făcute din astfel de „muștați”. Dar lucrurile nu au mers încă dincolo de laboratoare: rata de creștere a „mustăților” s-a dovedit a fi prea scăzută și, prin urmare, prețul a fost prea mare.

A treia încercare de a revoluționa metalurgia se face astăzi.

În urmă cu un sfert de secol, experimentele privind răcirea rapidă a topiturii de metal, care au fost efectuate pentru a obține o structură submicroscopică a metalului, au descoperit că în unele cazuri nu există deloc rețea cristalină în metal, iar aranjamentul. a atomilor este caracteristic unui corp amorf, lipsit de structură. Aceasta nu a fost o surpriză: corpuri amorfe solide - paharele sunt obținute prin suprarăcirea unei topituri lichide. Adevărat, o viteză de răcire foarte scăzută este suficientă pentru formarea de ochelari obișnuiți. Pentru metale, însă, pentru a determina cristalizarea, sunt necesare viteze enorme de răcire - milioane de grade pe secundă. Această viteză a fost atinsă atunci când porțiuni din metalul topit au fost aruncate în apă - s-au obținut particule cu o structură amorfă, sticloasă.

Altceva a fost neașteptat: metalul amorf are proprietăți complet diferite, nu similare cu cele ale metalului cristalin. Nu, un metal rămâne un metal, cu toate proprietățile sale caracteristice - strălucire, conductivitate electrică etc. Dar devine de câteva ori mai puternic, rezistența la coroziune crește, caracteristicile electromagnetice se schimbă și chiar una dintre cele mai stabile constante - modulul de elasticitate. Dar principalul avantaj al noului material constă în faptul că toate componentele necesare sunt perfect conectate și coexistă în el. Cu o răcire ultra-rapidă, aliajul se solidifică înainte ca componentele antagoniste să aibă timp să-și manifeste antagonismul.

Aliajele amorfe sunt numite sticle metalice. Interesul pentru ele crește rapid. Acum sarcina este nu numai de a obține aliaje cu proprietăți noi, ci și de a crea tehnologia lor industrială. Și există încă o mulțime de probleme nerezolvate. Primul dintre metalul primit. sticla era un aliaj de Au--Si . Apoi a fost posibil să se obțină în stare amorfă nu numai aliaje, ci și unele metale pure - de la Ge, Te și Bi până la pronunțate Al, V, Cr, Fe, Ni și altele. Acest lucru a necesitat viteze de răcire fantastice - până la 10 10 K/s. Cu toate acestea, starea amorfă a metalului a rămas instabilă - când a fost încălzit, a început cristalizarea. A fost necesar să se găsească aliaje cu viteze și temperaturi de răcire rezonabile, cu o structură amorfă stabilă.

Pe baza acestor concepte teoretice, metalurgiștii acumulează aliaje amorfe, obținând rezultate practice excelente. Există deja sticle metalice a căror viteză critică este de numai 100–200 K/s, iar temperatura de tranziție sticloasă este de câteva ori mai mică decât punctul de topire al componentului principal. Astfel, de exemplu, sunt aliajul dublu Pd80Si20, aliajele Ni80P20, Fe80B20, Au81Si19 și multe altele cu un adaos de douăzeci la sută de siliciu. Este ușor de observat că conținutul total de metaloizi din toate aceste aliaje este de aproximativ 20%. Ce proprietăți ale ochelarilor metalici sunt deosebit de valoroase pentru tehnologia modernă?

În primul rând, cercetătorii au fost interesați de proprietățile feromagnetice ale aliajelor pe bază de fier, nichel și cobalt. Metalurgia pregătește pentru industrie sute de mii de tone de oțeluri electrice speciale și aliaje sub formă de tablă subțire. Dintre acestea, 95% sunt fier blindat, dinam și oțeluri de transformare. Din fișă sunt recrutate miezurile motoarelor și generatoarelor electrice, transformatoarelor și circuitelor magnetice. Materialele pentru miezurile mașinilor electrice sunt numite magnetice moale. Ele trebuie să aibă permeabilitate magnetică ridicată, inducție de saturație ridicată și rezistivitate electrică semnificativă. Acest lucru este extrem de important pentru a reduce histerezisul și pierderile de curenți turbionari și pentru a îmbunătăți eficiența. mașini electrice.

Transformatoarele și alte oțeluri electrice sunt un aliaj de fier și siliciu. Mai mult, mai mult de 4% din siliciu nu poate fi adăugat, dar chiar și în același timp, metalul se dovedește a fi fragil, se rulează prost și își pierde cu ușurință proprietățile magnetice moi atât de necesare. Ca urmare, pierderile în miezuri ajung de obicei la 0,3-1%, iar eficiența scade. Adevărat, există și materiale magnetice mai moi. Acestea sunt permaloys - aliaje pe bază de fier și nichel, care sunt utilizate în capete de bandă și alte instrumente de precizie. Cu toate acestea, sunt de zece ori mai scumpe decât oțelul și, de asemenea, își pierd cu ușurință proprietățile în timpul procesării sau supraîncălzirii. Și proprietățile magnetice moi ale ochelarilor metalici s-au dovedit a fi la nivelul permaloyurilor cele mai bune mărci, in plus, aceste proprietati sunt mai rezistente si mai stabile.

Deoarece costul preconizat al sticlelor metalice industriale este chiar mai mic decât cel al oțelului electric, utilizarea noului material promite beneficii enorme. În țara noastră se produc anual aproximativ 1.275 de miliarde de kilowați-oră de energie electrică. În drumul său către consumator, curentul electric trece de cel puțin patru ori prin dispozitive electrice - generatoare, transformatoare, motoare electrice. Și sunt pierderi peste tot. Dacă sunt înjumătățiți doar în nuclee, aceasta va echivala cu o economie de 20 de miliarde de kWh. Iar unele mărci de ochelari metalici reduc pierderile nu de 2, ci de 3-4 ori. Deci interesul pentru materiale noi este de înțeles și justificat. La aceasta mai trebuie adaugat ca, datorita conductibilitatii electrice mai scazute decat a otelurilor, sticlele metalice elimina partial sau complet necesitatea izolarii placilor din pachetele de miez. Și asta înseamnă o reducere a dimensiunii și o creștere a eficienței. mașini electrice.

Proprietățile mecanice ale sticlelor metalice nu sunt mai puțin atractive. Un metal amorf este în medie de 5-7 ori mai puternic decât omologul său cristalin. De exemplu, aliajul Fe80B20 are o rezistență la tracțiune de 370 kgf / mm 2 - de zece ori mai puternic decât fierul, de două ori mai puternic decât cel mai bun oțel aliat.

Dezavantajele sticlelor metalice, precum și a tuturor paharelor în general, includ plasticitatea lor scăzută, precum și o scădere caracteristică a rezistenței odată cu creșterea ratei de încărcare. Și totuși există motive pentru a considera aliajele amorfe ca pahare din plastic: pot fi tăiate și tăiate în benzi în ștampile, în benzi și sârmă, pot fi îndoite și țesute, așa că nu este greu să ne imaginăm ochiuri metalice amorfe țesute în loc de armare. în plăci de beton armat, cele mai rezistente compozite fibroase, frânghii și multe alte produse, unde rezistența unică a sticlelor metalice va economisi mii de tone de metal.

aluminiu sârmă de oțel(KAS-1A), sârmă de nichel-tungsten (VKN-1).

Materiale compozite cu matrice nemetalica. Neme-

matricea de talc este materiale polimerice, carbon și ceramice. Ca polimeri se folosesc matrici epoxidice, fenol-formaldehidă și poliamidă. Întăritorii sunt fibrele de sticlă, carbon, bor, organice, anorganice (muștați de oxizi, boruri, carburi, nitruri); fire metalice; particule dispersate. În funcție de tipul de întăritor, compozitele polimerice sunt împărțite în fibre de sticlă, carbon, bor și organo.

LA materiale stratificate (vezi orez. 8.3, c) fibrele, firele după impregnarea cu un liant sunt așezate în planuri, care sunt asamblate în plăci. Prin modificarea modului de stivuire a fibrelor se obține un CM izotrop sau anizotrop.

Fibra de sticla- Acesta este un compozit din rășină sintetică și fibră de sticlă (componentă de întărire). Fibrele de sticlă neorientate au fibre scurte, iar fibrele de sticlă orientate au fibre lungi. Acest lucru conferă fibrei de sticlă rezistență ridicată.

Carbofibrele (fibre de carbon) constau dintr-o matrice - un liant polimeric și un întăritor - fibre de carbon (fibre de carbon). Liantul este un polimer sintetic (fibră de carbon polimerică) sau fibră de carbon cu o matrice de carbon - carbon pirolitic (cocs).

Fibrele de bor constau dintr-un liant polimeric și un întăritor - fibre de bor.

Au rezistență ridicată (mai mare decât fibrele de carbon) și duritate, conductivitate termică și electrică, rezistență chimică ridicată și rezistență la oboseală. Sunt superioare metalului ca rezistență la vibrații.

Fibre organice constau dintr-un liant polimeric și agenți de întărire - fibre sintetice. Au rezistență și rigiditate specifică ridicate, sunt stabile în medii agresive și sunt insensibile la deteriorare.

LA În inginerie minieră, materialele compozite sunt utilizate pentru fabricarea pieselor de frecare și antifricțiune, unelte de foraj (biți de coroană), piese de transport, combine de recoltat, electrozi, contacte electrice.

8.4. sticla metalica

sticla metalica(aliaje amorfe, metale sticloase, metglasses) sunt aliaje metalice in stare sticloasa obtinute dupa racirea topiturii la viteze mari (< 106 К/с). Металлические стекла – это «замороженные» расплавы, т.е. метастабильные системы и поэтому они кристаллизуются при нагревании до температуры около 0,5 Tпл . Образуют металлические стекла переходные металлы (Fe, Mn, Cr, Co, Ni), благородные и поливалентные неметаллы (C, B, N, Si, P, Ge), которые являются стеклообразующими.

Geamurile metalice sunt monofazate, nu prezintă defecte structurale (locuri libere, luxații). Au rezistență ridicată, ductilitate ridicată,

SECȚIUNEA III. ȘTIINȚA MATERIALELOR METALELOR ȘI ALIEILOR NEFEROSE

Capitolul 8

rezistență ridicată la coroziune. Unii dintre ei sunt feromagneți sau absorb sunetul slab.

Sticlele metalice moi magnetice sunt obținute pe baza de Fe, Co, Ni cu adăugarea a 15-20% din elemente amorfe - B, C, Si, P (de exemplu, Fe81 Si3 5B13 C2 cu o valoare mare a inducției magnetice) . Aliajul amorf Co66 Fe4 (Mo, Si, B)30 are proprietăți mecanice ridicate.

Aliajele amorfe stabile au o rezistență ridicată la coroziune. De exemplu, paharele metalice pe bază de Fe și Ni cu 3–5% Cr.

Utilizarea sticlelor metalice determină proprietățile lor magnetice și de coroziune.

Controlați întrebările și sarcinile

1. Dați exemple de clase de aliaje antifricțiune.

2. Dați exemple de mărci de babbits din plumb și staniu.

3. Ce structură determină proprietățile antifricțiune ale babbits?

4. Care este scopul babbits de aliaj de cupru?

5. Dați exemple de clase de aliaje pe bază de zinc.

6. Ce materiale se numesc cermet?

7. Descrieți cermetul poros și proprietățile acestuia.

8. Enumerați avantajele și dezavantajele cermeturilor.

9. Ce proces se numește sinterizare?

10. Numiți tipurile de cermet structural, proprietățile lor, scopul.

11. Dați caracteristicile metalo-ceramice pentru scule. Care este scopul ei?

12. Care sunt tipurile de cermet motiv special cu proprietăți speciale și cum se obțin?

13. Ce materiale se numesc compozit?

14. Care sunt componentele materialelor compozite?

15. Cum sunt clasificate materialele compozite?

16. Descrieți compozite cu matrice metalică dispersate intarit cu ioni si cu un intaritor fibros.

17. Dați o caracteristică a materialelor compozite cu matrice nemetalic.

18. Ce materiale se numesc ochelari metalici? Descrieți proprietățile și tipurile lor.

19. Numiți tipurile de protecție a metalelor împotriva coroziunii și descrieți-le.

SECȚIUNEA IV. ŞTIINŢA MATERIALELOR NEMETALICE

MATERIALE

Capitolul 9 Materiale minerale afânate, dispersate și piatră

9.1. materiale din piatră naturală

Mineralele anorganice sunt elemente chimice și compuși (oxizi, compuși ai elementelor fără oxigen) care nu au proprietăți metalice. Aceste materiale au rezistență chimică, incombustibilitate, duritate, rezistență la căldură, stabilitate a proprietăților. Dezavantajele lor sunt fragilitatea ridicată, rezistența scăzută la schimbările de temperatură, întinderea și îndoirea.

Materiale din piatră naturală (PCM) - Materiale de construcție,

obţinute din roci prin prelucrare mecanică (zdrobire, topire, despicare etc.), după care structura şi proprietăţile rocii se păstrează aproape în totalitate (Tabelul 9.1).

În funcție de natura tratamentului de suprafață, PCM este împărțit în următoarele tipuri:

pietre naturale de construcție(produse din piatră) - materiale de pereți tăiate și pietre de fațare,arhitectural si constructiiproduse (trepte, glafuri), materiale rutiere (pietre de așezare, pietre laterale), produse pentru structuri hidraulice, căptușire suporturi de poduri, produse tehnice(plăci de marmură, plăci de calibrare, arbori de granit pentru echipamentele de fabricare a hârtiei),decorative și artistice produse;

materiale de piatră brută- moloz si pietre de bolovani, piatra sparta, pietris, nisip.

Motivele distrugerii PCM sunt înghețarea apei în pori și fisuri; schimbări frecvente de temperatură și umiditate; coroziunea chimica sub actiunea gazelor (oxigen, hidrogen etc.) si a substantelor dizolvate in apa subterana si de mare.

Tabelul 9.1

Clasificarea PCM după metoda de fabricație

* Proces de dare la o piatră naturală a formei necesare și a furnizării exterioare.

Pentru a proteja materialele din piatră de distrugere, se folosesc următoarele metode:

protecția constructivă conferă produselor o formă care facilitează scurgerea apei și o suprafață netedă lustruită a placajului;

fizice si chimice protecția este impregnarea stratului de suprafață cu compuși de etanșare, aplicarea de compuși hidrofobi (repeli la apă), filmogenă materiale polimerice(transparente și colorate).

Pietre naturale de constructii (NCS) . aceasta material de construcții din roci după tăierea lor cu păstrarea structurii și proprietăților. După densitatea lor, ele sunt împărțite în plămânii (densitate mai mică de 1.800 kg/m³) și greu.

Puterea este o proprietate de consum a PSK. Se folosește sensul său

zuetsya în marcaj și evaluat prin rezistența la compresiune σcom, MPa, probe în stare uscată la aer.

Proprietățile consumatorului includ, de asemenea, abraziunea și uzura. Pentru trotuar, podelele folosesc roci solide fine și cu granulație medie.

Rezistența la apă a PSK este evaluată prin coeficientul de înmuiere Krm (pentru structuri hidraulice, Krm este de cel puțin 0,8; pentru pereții exteriori - cel puțin 0,6).

Rezistența la îngheț este evaluată prin numărul de cicluri de îngheț și dezgheț alternativ: F10, F15, ..., F500. Depinde de compoziție, structură și

SECȚIUNEA IV. ŞTIINŢA MATERIALELOR MATERIALELOR NEMETALICE

Capitolul 9

umiditate PSK. Rezistență ridicată la îngheț în pietre dense, cu o structură cu granulație uniformă și structuri joase în straturi.

Rezistența la foc depinde de compoziția și structura pietrei. La temperaturi ridicate, unele roci (gips, calcar) se pot descompune, în timp ce altele (granit) se pot crăpa.

După scopul lor, PSK este împărțit în: perete, parament, profilat, drum.

Pentru a da textura suprafeței se folosesc următoarele tipuri de prelucrare PSK: șoc, abraziv, termic.

Pietrele de perete sunt obținute din tufuri și calcare dense, poroase. Cerințe generale la perete pietre: soliditate; densitate de la 900 la 2.200 kg/m3; σco = 5–15 MPa pentru calcare dense și σco = 5–40 MPa pentru tuf; Krm = 0,6–0,7; rezistență la îngheț - nu mai mică de F15; aspect decorativ. Pietrele naturale fin poroase nu sunt furniruite. Pietrele de perete pentru așezarea pereților (tip I) și pereți despărțitori (tip II) sunt produse în clasele 4, 7, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300 și 400 (marca) numerele corespund

valoarea σco ).

Blocurile de perete au dimensiuni liniare normalizate cu toleranțe< 10 мм. Каждый камень заменяет в кладке от 8 до 12 кирпичей, а их масса – не выше 40 кг. Один из возможных вариантов размеров стеновых камней – 390×190×188, а крупные стеновые блоки для механизирован-

noah întindere - 300 × 800 × 900.

Pietrele tăiate și ciobite din calcar, dolomit, tuf sunt folosite pentru așezarea culeelor ​​de poduri, fortificarea versanților.

Pietre de față- sunt roci de culoare și model frumos (decorativ) cu rezistența necesară la îngheț (cel puțin F15), rezistență (σco cel puțin 5 MPa), soliditate. Blocurile mari sunt obținute din blocuri de piatră naturală după tăiere, urmate de prelucrare mecanică.

Pietrele de față pot fi din roci magmatice, sedimentare și metamorfice. Clasificarea rezistenței este următoarea: puternic (σco > 80 MPa); rezistență medie (σco = 40–80 MPa); rezistență scăzută

(σco< 40 МПа).

După durabilitate, se disting 4 clase: foarte durabil (începutul distrugerii după 650 de ani); durabil (200–250 de ani); relativ longevivă (75–120 de ani); de scurtă durată (20–75 ani). Prin decorativitate, se disting pietrele foarte decorative, decorative, slab decorative și nedecorative.

În funcție de scopul lor, pietrele de față sunt împărțite în:

pe căptușeala structurilor hidraulice (granit, roci magmatice cu rezistență și duritate ridicate);

plăci pentru placarea exterioară a clădirilor (calcar, dolomite, gresie, tuf); placarea pereților de metrou este cel mai adesea din marmură;

plăci de soclu (din roci rezistente).

SECȚIUNEA IV. ŞTIINŢA MATERIALELOR MATERIALELOR NEMETALICE

Capitolul 9

Textura suprafeței frontale a plăcilor de față poate fi oglindită (lustruită), lustruită (lustruită cu pulbere), lustruită cu o unealtă abrazivă și tăiată.

Materiale din piatră de drum obţinute din roci magmatice şi sedimentare care nu sunt alterate.

Materialele din piatră pentru drumuri sunt împărțite în următoarele tipuri:

pietre laterale sub forma unei grinzi lungi 70–200 cm din roci magmatice solide (diabază, bazalt, granit); sunt realizate drepte și curbate, înalte (până la 40 cm) și joase (până la 30 cm);

pietre de pavaj sub formă de bare pentru asfaltarea drumurilor din granulație fină și medie

roci magmatice solide puternice (σco nu mai puțin de 100 MPa) (bazalt, granit, diabază etc.); pietrele de pavaj pot fi BV mare (până la 160 mm înălțime), BS mediu (130 mm), BN scăzut (100 mm);

ciobite și pietruite în formă de prismă cu mai multe fațete (ciobite) sau ovale (pietrică) din diabază, bazalt, granit;

plăci de pavaj sub formă de plăci dreptunghiulare de munte stratificat

Materiale din piatră brută . Acest grup include bu-

pietre tovy și bolovani, piatră zdrobită, pietriș și nisip.

Piatra de grohotiș - fragmente mari de roci, care sunt obținute prin exploatarea explozivă a calcarului, dolomitei, gresie. Tipurile sale în formă: rupte, așternute, fulgioase (lățimea este de trei sau mai multe ori grosimea). Din buta se ridică structuri hidraulice, zidărie de fundație, se obține piatră zdrobită.

Pietrișul este un material afanat sub formă de boabe rotunjite cu dimensiunea de 1–10 mm, care se obține prin distrugerea naturală (degradarea) rocilor sedimentare. Impurități în pietriș - praf, argilă, dacă este prezent nisip (25-40%), atunci materialul se numește amestec nisip-pietriș. Proprietățile pietrișului depind de rocă și sunt reglementate cerinte tehnice standardele.

Rezistența boabelor de pietriș ar trebui să asigure că rezistența betonului este cu 20-50% mai mare decât cea specificată. După gradul de rezistență la îngheț, se disting pietrișul F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300. Această caracteristică este importantă dacă pietrișul este utilizat pentru fabricarea structurilor din beton pentru condiții climatice dure. Pietrișul natural este folosit și pentru prepararea betonului armat și nearmat ca agregat grosier. Pietrișul este utilizat pentru beton de până la 300, cerințele pentru acesta sunt date în GOST 8268-82.

Piatra naturala zdrobita obţinute prin zdrobirea pietrelor în bucăţi

5–70 mm în dimensiune din roci rezistente la îngheț cu σco = 120–200 MPa. Piatra sparta se obtine din granit, diabaza, roci magmatice, din roci sedimentare (calcar, dolomita). Piatra naturală zdrobită se numește gruss. Piatra zdrobită are adesea o formă în unghi ascuțit, iar cea mai bună formă este un cub sau un tetraedru. Piatra zdrobită este mai curată decât pietrișul.

Sticlă metalică formată dintr-un aliaj (Zr 1-x Ti x) a1 ETM a2 (Cu 1- Ni y) b1 LTM b2 Be c care conține cel puțin 50% din faza amorfă, unde ETM este un metal de tranziție timpuriu selectat din grup care conțin vanadiu, niobiu, hafniu și crom, procentul atomic de crom nedepășind 0,2 a1; LTM - metal de tranziție târziu selectat din grupul care conține fier, cobalt, mangan, ruteniu, argint și paladiu; x și y sunt fracții atomice, valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 1; valoarea lui y este în intervalul de la 0 la 1; valoarea lui a2 nu depășește 0,4a1; valoarea (a1+ a2) este în intervalul 30 - 75; valoarea lui (b1+b2) este în intervalul de la 5 la 62, valoarea lui b2 nu depășește 25, valoarea lui c este în intervalul de la 2 la 47, iar aliajul are o viteză de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea de mai puţin de 10 3 K/s. Efectul tehnic al implementării invenţiei este de a creşte rezistenţa sticlei metalice la cristalizare. 6 w.p., 34 w.p. f-ly, 3 tab., 5 ill.

Invenția se referă la aliaje metalice amorfe, denumite în mod obișnuit sticle metalice, care sunt formate prin solidificarea topiturii în timpul răcirii aliajului la o temperatură sub temperatura sa de tranziție vitroasă, înainte de a avea loc o nucleare și cristalizare omogenă semnificativă. În ultimii ani, a existat un interes considerabil pentru aliajele metalice care sunt amorfe sau sticloase la temperaturi scăzute. Metalele și aliajele obișnuite cristalizează atunci când faza lor lichidă este răcită. Cu toate acestea, s-a descoperit că anumite metale și aliaje, atunci când sunt răcite suficient de rapid, pot exista în stare suprarăcită și pot rămâne la temperatura camerei sub formă de lichid sau sticlă extrem de vâscos. De obicei, aceasta necesită viteze de răcire de ordinul 104 până la 106 K/s. Pentru a realiza astfel viteze mari la răcire, un strat foarte subțire (de exemplu, mai puțin de 100 µm grosime) sau mici picături de metal sunt aduse în contact cu un substrat conducător care este menținut la temperatura camerei. Dimensiunea mică a unei substanțe amorfe este o consecință a necesității de a îndepărta căldura la o viteză suficient de mare pentru a suprima cristalizarea. Astfel, aliajele amorfe dezvoltate anterior erau disponibile numai sub formă de benzi sau filme subțiri sau sub formă de pulberi. Astfel de benzi, filme sau pulberi pot fi realizate prin răcirea rapidă a unei topituri pe un substrat răcit rotativ, prin turnarea unui film subțire pe un substrat rece care se mișcă sub un ansamblu de duză sau prin picături de „răcire prin stropire” între substraturile răcite. S-au depus eforturi considerabile pentru a găsi aliaje amorfe care sunt mai rezistente la cristalizare, astfel încât să poată fi utilizate viteze de răcire mai puțin critice. Dacă cristalizarea ar putea fi suprimată la viteze de răcire mai mici, atunci s-ar putea obține mostre mai groase de aliaje amorfe. Când se formează aliaje metalice amorfe, trebuie întotdeauna să se confrunte cu tendința greu de îndepărtat a unei topituri suprarăcite de a cristaliza. Cristalizarea are loc datorită nucleării și creșterii cristalelor. În general, un lichid suprarăcit se cristalizează rapid. Pentru a obține un aliaj dur amorf, este necesară topirea materiei prime și răcirea lichidului de la temperatura de topire Tm la o temperatură sub temperatura de tranziție vitroasă Tg, ocolind cristalizarea. în fig. 1 este o diagramă schematică care arată temperatura în funcție de timp pe o scară logaritmică. Sunt indicate temperatura de topire Tm şi temperatura de tranziţie vitroasă Tg. Curba reprezentativă „a” prezentată arată debutul cristalizării în funcție de timp și temperatură. Pentru a obține o substanță amorfă solidă, aliajul trebuie răcit de la o temperatură peste temperatura de topire la temperatura de tranziție vitroasă fără a traversa partea proeminentă a curbei de cristalizare. Curba de cristalizare „a” de mai sus arată schematic debutul cristalizării unor aliaje obţinute anterior din care s-au format sticle metalice. De obicei, aceasta a necesitat viteze de răcire mai mari de 105 K/s, de obicei de ordinul a 106 K/s. A doua curbă "b" din FIG. 1 este o curbă de cristalizare pentru paharele metalice dezvoltate ulterior. Ratele de răcire necesare pentru formarea aliajelor amorfe au fost reduse cu unul, două și chiar trei ordine de mărime, ceea ce este destul de semnificativ. A treia curbă de cristalizare „c” indică schematic cantitatea de îmbunătăţiri suplimentare care devin posibile atunci când se utilizează prezenta invenţie. Partea proeminentă a curbei de cristalizare este deplasată cu două sau mai multe ordine de mărime către timpi mai lungi. Devin posibile viteze de răcire mai mici de 102 K/s şi, de preferinţă, mai mici de 103 K/s. Aliajele amorfe au fost produse la viteze de răcire de până la 2 sau 3 K/s. Formarea unui aliaj amorf este doar o parte a problemei. Este de dorit să se poată obține componente de produse de formă complexă și obiecte tridimensionale cu dimensiuni suficient de mari din materiale amorfe. Pentru a obține un aliaj amorf sau o pulbere amorfă liată și a le forma într-un obiect tridimensional cu o bună integritate mecanică, este necesar ca aliajul să poată fi deformat. Aliajele amorfe suferă deformații omogene semnificative sub acțiunea unei sarcini aplicate numai atunci când sunt încălzite la o temperatură apropiată sau peste temperatura de tranziție vitroasă. Din nou, trebuie subliniat că cristalizarea rapidă are loc de obicei în acest interval de temperatură. Astfel, după cum se arată în FIG. 1, dacă un solid amorf odată format este reîncălzit peste temperatura de tranziție sticloasă, poate fi un timp foarte scurt înainte ca aliajul să traverseze curba de cristalizare. Pentru primele aliaje amorfe obținute, curba de cristalizare „a” se încrucișează în milisecunde, iar formarea mecanică peste temperatura de tranziție sticloasă este practic imposibilă. Chiar și pentru aliajele îmbunătățite, timpul în care poate fi efectuată prelucrarea este încă de ordinul fracțiunilor de secundă sau a câteva secunde. Smochin. 2 este o diagramă schematică a temperaturii și vâscozității pe o scară logaritmică pentru aliajele amorfe sub formă de lichide suprarăcite, variind de la temperatura de topire la temperatura de tranziție sticloasă. Temperatura de tranziție sticloasă este în general considerată a fi temperatura la care vâscozitatea aliajului este de ordinul a 10 12 P. Un aliaj lichid, pe de altă parte, poate avea o vâscozitate mai mică de 1 P (apa la temperatura camerei). are o vâscozitate de aproximativ 1 cP). După cum se poate vedea din reprezentarea schematică din fig. 2, vâscozitatea unui aliaj amorf scade lent la temperaturi scăzute, apoi se schimbă rapid peste temperatura de tranziție sticloasă. O creștere a temperaturii de numai 5 o C poate duce la o scădere a vâscozității cu un ordin de mărime. Pentru ca deformațiile oțelului să fie posibile la sarcini aplicate reduse, este de dorit să se reducă vâscozitatea aliajului amorf la o valoare de cel mult 10 5 P. Aceasta înseamnă că este necesară încălzirea substanței cu mult peste tranziția sticloasă. temperatura. Timpul de prelucrare al aliajului amorf (adică timpul care trece de la momentul încălzirii deasupra temperaturii de tranziție sticloasă până la momentul traversării curbei de cristalizare din Fig. 1) este de preferință de ordinul a câteva secunde sau mai mult, deci că există suficient timp pentru a se încălzi, a lua măsurile necesare, a lucra și a răci aliajul înainte de a avea loc o cristalizare vizibilă. Astfel, pentru a da o bună capacitate de remodelare, este necesar ca curba de cristalizare să fie deplasată spre dreapta, adică. spre vremurile mari. Rezistența sticlei metalice la cristalizare poate fi legată de viteza de răcire necesară pentru a forma sticla atunci când este răcită din aliaj. Este un indicator al stabilității fazei amorfe atunci când este încălzită în timpul procesării peste temperatura de tranziție sticloasă. Este de dorit ca viteza de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea să fie în intervalul de la 1 la 103 K/s sau chiar mai mică. Pe măsură ce viteza critică de răcire scade, rămâne mai mult timp pentru procesare și pot fi obținute mostre cu o secțiune transversală mai mare. Mai mult, astfel de aliaje pot fi încălzite la o temperatură semnificativ mai mare decât temperatura de tranziție sticloasă, în timp ce în timpul suficient pentru prelucrare în condiții industriale, nu se observă cristalizarea. Astfel, prezenta invenţie, în conformitate cu varianta sa preferată de realizare, revendică o clasă de aliaje care formează sticlă metalică atunci când este răcită sub temperatura de tranziţie vitroasă la o viteză de răcire mai mică de 102 K/s. Aceste aliaje conțin beriliu în intervalul de la 2 la 4 at.% sau un interval mai îngust, în funcție de celelalte elemente care alcătuiesc aliajul și de viteza critică de răcire necesară și cel puțin două metale de tranziție. Metalele de tranziție sunt cel puțin un metal de tranziție timpurie care se află în aliaj într-o cantitate de 30 până la 75 at.% și cel puțin un metal de tranziție târzie, care este în aliaj într-o cantitate de 5 până la 62 at.%. , în funcție de ce elemente alcătuiesc aliajul. Metalele de tranziție timpurii includ elemente din Grupele 3, 4, 5 și 6 ale Tabelului Periodic, inclusiv lantanidele și actinidele. Metalele de tranziție târzie includ elemente din grupele 7, 8, 9, 10 și 11 din Tabelul Periodic. Un grup preferat de sticle metalice are formula (Zr 1-x Ti x) a)Cu 1-y Ni y) b , Be c , unde x şi y sunt fracţii atomice; a, b și c reprezintă procente atomice. În această formulă, valorile lui a, b și c depind parțial de proporțiile de zirconiu și titan. Astfel, dacă x este între 0 și 0,15, atunci a este între 30 și 75%, b este între 5 și 62%, iar c este între 6 și 47%. Dacă x este între 0,15 și 0,4, atunci a este între 30 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 2 și 47%. Când valoarea lui x este în intervalul de la 0,4 la 0,6, valoarea lui a este în intervalul de la 35 la 75%, valoarea lui b este în intervalul de la 5 la 62% și valoarea este în intervalul de 2 până la 47%. Când valoarea x este în intervalul de la 0,6 la 0,8, valoarea a este în intervalul de la 35 la 75%, valoarea b este în intervalul de la 5 la 62% și valoarea c este în intervalul de la 2 la 42%. Când x este între 0,8 și 1, a este între 35 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 2 și 30%, cu restricția ca valoarea lui 3c să nu depășească (100-b) atunci când valoarea lui b se situează între 10 și 49%. În plus, fragmentul (Zr 1-x Ti x) poate conține, de asemenea, un metal suplimentar selectat din grupul care include de la 0 la 25% hafniu, de la 0 la 20% niobiu, de la 0 la 15% itriu, de la 0 la 10% crom. , de la 0 până la 20% vanadiu, 0 până la 5% molibden, 0 până la 5% tantal, 0 până la 50 tungsten și 0 până la 5% lantan, lantanide, actiniu și actinide. Fragmentul (Cu 1-y Ni y) poate conține, de asemenea, un metal suplimentar selectat din grupul constând din 0 până la 25% fier, 0 până la 25% cobalt, 0 până la 15% mangan și 0 până la 5% alte metale din grupuri. 7 - 11. Fragmentul de beriliu poate conţine, de asemenea, un metal suplimentar selectat din grupul care include până la 15% aluminiu, în timp ce conţinutul de beriliu este de cel puţin 6%, până la 5% siliciu şi până la 5% bor. Conținutul altor elemente nu trebuie să depășească două procente atomice. Acestea și alte caracteristici ale prezentei invenții vor deveni evidente din următoarea descriere detaliată, care este explicată prin următoarele desene, unde în Fig. 1 prezintă schematic curbele de cristalizare pentru aliajele care sunt sticle amorfe sau metalice; în fig. 2 este o reprezentare schematică a vâscozității unui aliaj de sticlă amorfă; în fig. 3 este o diagramă de stare a unui sistem cvasi-trei componente care prezintă regiunea de tranziţie sticloasă din aliajele prezentei invenţii; în fig. 4 este o diagramă de fază a unui sistem cvasi-trei componente care arată regiunea de tranziție sticloasă pentru un grup preferat de aliaje care formează sticlă care conține titan, cupru, nichel și beriliu; în fig. 5 este o diagramă de fază a unui sistem cvasi-trei componente care arată regiunea de tranziție sticloasă pentru un grup preferat de aliaje care formează sticlă care conține titan, zirconiu, cupru, nichel și beriliu. Descriere detaliata inventii

În contextul prezentei invenţii, sticla metalică se referă la o substanţă care conţine cel puţin 50% în volum dintr-o fază sticloasă sau amorfă. Capacitatea de a forma sticla poate fi constatată folosind o metodă de răcire prin pulverizare cu o viteză de răcire de ordinul a 106 K/s. Cel mai adesea, substanța utilizată în prezenta invenție conține aproape 100% fază amorfă. Pentru aliajele adecvate pentru fabricarea pieselor mai mari de 1 µm, sunt preferate viteze de răcire mai mici de 103 K/s. Pentru a evita cristalizarea, vitezele de răcire ar trebui să fie de la 1 la 100 K/s sau mai puțin. Aliajele potrivite pentru formarea sticlei pot fi identificate prin capacitatea lor de a forma straturi de cel puțin 1 mm grosime atunci când sunt răcite. O astfel de viteză de răcire poate fi realizată folosind o gamă largă de tehnici, cum ar fi pulverizarea aliajelor de răcire într-o matriță de cupru răcită pentru a forma plăci, benzi sau piese cu o suprafață dezvoltată din substanțe amorfe cu dimensiuni de la 1 la 10 mm sau mai mult, sau pulverizare. racirea intr-un recipient.din siliciu sau sticla pentru a obtine tije cu un diametru aproximativ de 15 mm sau mai mult. Pentru răcire pot fi folosite aliaje sticloase metode convenționale cum ar fi răcirea prin pulverizare pentru a forma folii subțiri, răcirea rapidă a topiturii într-o moară cu role simple sau duble, răcirea topiturii cu apă sau formarea cu curgere plană pentru a forma foi. Deoarece pot fi utilizate viteze de răcire scăzute, iar faza amorfă este stabilă după răcire, pot fi utilizate alte metode mai economice pentru a face piese cu o suprafață dezvoltată sau eșantioane mari care pot fi deformate pentru a obține piese cu o suprafață dezvoltată, cum ar fi turnarea barelor. sau lingouri, turnare într-o matriță, presare a pulberii metalice etc. Un aliaj amorf sub formă de pulbere solidificată rapid poate fi obținut și prin procesul de atomizare, în care lichidul este spart în picături. Atomizarea cu jet și atomizarea cu gaze sunt exemple. Dacă picăturile de lichid vin în contact cu un substrat electric conductiv rece, având o conductivitate termică ridicată, sau cad într-un lichid inert, atunci se pot obține substanțe granulare cu dimensiuni de particule de până la 1 mm care conțin cel puțin 50% din faza amorfă. Prepararea acestor substanţe se realizează în mod avantajos în atmosferă inertă sau sub vid, deoarece multe dintre aceste substanţe sunt foarte reactive. În conformitate cu prezenta invenţie, au fost identificate un număr de aliaje noi pentru formarea sticlei. Gama de compoziții de aliaj adecvate pentru obținerea de substanțe sticloase sau amorfe poate fi stabilită în mai multe moduri. Unele compoziţii formează sticle metalice la viteze de răcire relativ mari, în timp ce compoziţiile preferate formează sticle metalice la viteze de răcire relativ scăzute. Deşi intervalele de compoziţii de aliaje sunt determinate în conformitate cu diagramele de stare ale unui sistem cu trei componente sau cvasi trei componente, cum ar fi diagramele prezentate în FIG. 3-5, limitele existenței unui aliaj pot varia oarecum pe măsură ce sunt introduse noi materiale. Limitele includ aliaje care formează sticlă metalică atunci când sunt răcite de la punctul de topire la o temperatură sub temperatura de tranziție vitroasă la o rată mai mică de aproximativ 10 6 K/s, de preferință mai mică de 10 3 K/s, și adesea la viteze semnificativ mai mici. , cel mai preferabil la o rată mai mică de 100 K/Cu. În general, aliajele acceptabile pentru formarea sticlei conțin cel puțin un metal de tranziție timpurie, cel puțin un metal de tranziție târzie și beriliu. O bună tranziție sticloasă poate fi observată pentru unele aliaje ternare de beriliu. Cu toate acestea, tranziția sticloasă este și mai bună, de exemplu. Tranziția sticloasă la viteze critice scăzute de răcire pentru a evita cristalizarea poate avea loc în aliajele cuaternare care conțin cel puțin trei metale de tranziție. Rate critice chiar mai mici sunt observate pentru aliajele cu cinci componente, în special pentru cele care conțin cel puțin două metale de tranziție timpurie și cel puțin două metale de tranziție târzie. proprietate comună o gamă largă de sticle metalice este aceea că aliajele conţin de la 2 la 47 at.% beriliu. (Dacă nu se specifică altfel, procentele prezentate aici sunt procente atomice). Conținutul de beriliu este de preferință de la aproximativ 0 până la 35%, în funcție de celelalte metale prezente în aliaj. O gamă largă de conținut de beriliu (de la 6 la 47% este ilustrată de diagrama de fază a unui sistem cu trei componente sau cvasi-trei componente prezentate în Fig. 3 pentru o compoziție de sticlă în care zirconiul este un metal de tranziție timpurie și/sau zirconiu care conține o cantitate relativ mică de titan, în special 5% Al doilea vârf al diagramei de stare a sistemului cu trei componente prezentat în Fig. 3 este un metal de tranziție timpurie (ETM) sau un amestec de metale de tranziție timpurie. În conformitate cu în prezenta invenție, metalul de tranziție timpurie include grupele de metal 3, 4, 5 și 6 din Tabelul periodic, inclusiv lantenide și actinide. Denumirea anterioară pentru aceste grupe conform clasificării Uniunii Internaționale de Chimie Pură și Aplicată a fost IIIA, IVA, VA și VIA.Conținutul de metal de tranziție timpuriu este de la 30 la 75 at.%.Conținutul de metal de tranziție timpurie este în principal de la 40 până la 67%. metal de tranziție târzie (LTM) sau amestec de metale de tranziție târzie. În conformitate cu prezenta invenție, metalul de tranziție târzie include grupele de metal 7, 8, 9, 10 și 11 din Tabelul periodic, incluzând lantanide și actinide. Desemnarea acceptată anterior pentru aceste grupe conform clasificării Uniunii Internaționale de Chimie Pură și Aplicată a fost VIIA, VIIIA și IB. Obțineți aliaje sticloase, în care conținutul de metal de tranziție târzie în aliaje cu trei componente sau mai complexe este de la 5 la 62 at.%. Conținutul de metal de tranziție târzie este de preferință de la 10 la 48%. Multe compoziții de aliaje cu trei componente cu cel puțin un metal de tranziție timpurie și cel puțin un metal de tranziție târzie, conținutul de beriliu în care este de la 2 la 47% at., formează ochelari buni când este răcit la o viteză de răcire acceptabilă. Conținutul de metal tranzițional timpuriu este de 30 până la 75%, iar conținutul de metal de tranziție târzie este de 5 până la 62%. în fig. 3, diagrama de stare a sistemului ternar arată o figură hexagonală mai mică care denotă limitele compozițiilor de aliaje preferate pentru care viteza de răcire în timpul formării sticlei este mai mică de 10 3 K/s, iar multe dintre acestea au viteze critice de răcire mai mici de 100. K/s. În această diagramă de fază ternară, ETM denotă metalele de tranziție timpurii de mai sus și LTM desemnează metalele de tranziție târzii. Diagrama poate fi considerată cvasi-ternară, deoarece multe dintre compozițiile de formare a sticlei includ cel puțin trei metale de tranziție și pot fi cuaternare sau mai complexe. Aria hexagonului mai mare, așa cum se arată în FIG. 3, indică regiunea de formare a sticlei pentru un aliaj care are o viteză critică de răcire puțin mai mare. Aceste zone sunt limitate de intervale de compoziție pentru aliajele având formula

(Zr 1-x Ti x) a1 ETM a2 (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c . În formula de mai sus, x și y sunt fracții atomice, iar a1, a2, b1, b2 și c sunt procente atomice. ETM reprezintă cel puțin un metal suplimentar de tranziție timpurie. LTM reprezintă cel puțin un metal de tranziție târzie suplimentar. În exemplul prezentat, cantitatea unui alt metal de tranziție timpurie este de la 0 la 0,4 din cantitatea totală de zirconiu și titan, iar valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 0,15. Conținutul total al metalului de tranziție timpurie, inclusiv zirconiu și/sau titan, variază de la 30 la 70 at.%. Conținutul total de metal de tranziție târzie, inclusiv cupru și nichel, variază de la 5 la 62%. Cantitatea de beriliu este de la 6 la 47%. În hexagonul cu suprafață mai mică prezentat în Fig. 3, există aliaje cu viteze critice scăzute de răcire. Astfel de aliaje conțin cel puțin un metal de tranziție timpurie, cel puțin un metal de tranziție târzie și 10 până la 35% beriliu. Conținutul total de metal de tranziție timpurie este de 40 până la 67%, iar conținutul total de metal de tranziție târzie este de 10 până la 48%. Dacă compoziția aliajului conține cupru și nichel ca singure metale de tranziție târzii, conținutul de nichel ar trebui de preferință limitat. Astfel, dacă b2 este 0 (adică, dacă nu există un alt metal de tranziție târzie) și un metal de tranziție timpuriu este prezent în plus față de zirconiu și/sau titan, atunci proporțiile de nichel și cupru ar trebui să fie de preferință aproximativ egale. Acest lucru este de dorit deoarece alte metale de tranziție timpurii sunt puțin solubile în cupru, iar adăugarea de nichel promovează solubilitatea elementelor precum vanadiu, niobiu și altele asemenea. Dacă conținutul celuilalt metal de tranziție timpurie este scăzut sau dacă zirconiul și titanul sunt singurele metale de tranziție timpurie, atunci conținutul de nichel al compoziției este de preferință de aproximativ 5 până la 15%. Acest lucru poate fi determinat dintr-o formulă stoechiometrică în care b.y este între 5 și 15. Cercetările anterioare au fost pe aliaje cu două sau trei componente care formează sticlă metalică la viteze de răcire relativ mari. S-a demonstrat că aliajele cu patru componente, cinci componente și mai complexe care conțin cel puțin trei metale de tranziție și beriliu formează sticle metalice la viteze critice de răcire mult mai mici decât se credea posibil. De asemenea, s-a arătat că, la un conținut adecvat de beriliu, aliajele ternare care conțin cel puțin un metal de tranziție timpurie și cel puțin un metal de tranziție târzie formează sticle metalice la viteze critice de răcire mai mici decât aliajele preparate anterior. Pe lângă metalele de tranziție menționate mai sus, sticlele metalice pot conține până la 20 at.% aluminiu, în timp ce conținutul de beriliu rămâne peste șase procente, până la două procente atomice de siliciu și până la cinci procente atomice de bor, iar în unele aliaje până la până la cinci procente atomice alte elemente, cum ar fi bismut, magneziu, germaniu, fosfor, carbon, oxigen etc. Proporția altor elemente din aliajul de formare a sticlei este, de preferință, mai mică de 2%. Proporțiile preferate ale celorlalte elemente sunt 0 până la 15% aluminiu, 0 până la 2% bor și 0 până la 2% siliciu. Pentru a asigura viteze de răcire scăzute și relativ perioadă lungă de timp procesare, conținutul de beriliu din paharele metalice de mai sus ar trebui să fie de preferință de cel puțin 10%. Metalele de tranziție timpurii sunt selectate din grupul constând din zirconiu, hafniu, titan, vanadiu, niobiu, crom, ytriu, neodim, gadoliniu și alte elemente de pământuri rare, molibden, tantal și wolfram, în ordinea descrescătoare a preferinței. Metalele târzii de tranziție sunt selectate din grupul constând din nichel, cupru, fier, cobalt, mangan, ruteniu, argint și paladiu în ordinea descrescătoare a preferinței. Grupa cea mai preferată sunt metalele de tranziție timpurii, cum ar fi zirconiu, hafniu, titan, niobiu și crom (până la 20% zirconiu și titan în total) și metale de tranziție târzie, cum ar fi nichel, cupru, fier, cobalt și mangan. Cele mai scăzute viteze critice de răcire sunt observate pentru aliajele care conțin metale de tranziție timpurii selectate din grupul constând din zirconiu, hafniu și titan și metale de tranziție târzie selectate din grupul care include nichel, cupru, fier și cobalt. Un grup preferat de sticle metalice are formula (Zr 1-x Ti x) a (Cu 1-y Ni y) b Be c unde x și y sunt fracții atomice și „a”, „b” și „c” sunt atomice procente . În această compoziție, x este între 0 și 1, iar valoarea lui y este între 0 și 1. Valorile lui a, b și c depind într-o oarecare măsură de valoarea lui x. Când x este între 0 și 0,15, atunci a este între 30 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 6 și 47%. Dacă x este între 0,15% și 0,4%, atunci a este între 30% și 75%, b este între 5% și 62% și c este între 2 și 47%. Când x este între 0,4 și 0,6, a este între 35 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 2 și 42%. Când x este între 0,6 și 0,8, a este între 35 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 2 și 47%. Când x este între 0,8 și 1, a este între 35 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 2 și 30%, cu restricția ca valoarea lui 3c să nu depășească (100-b) atunci când valoarea lui b se situează între 10 și 49%. în fig. 4 și 5 prezintă regiunile de tranziție sticloasă pentru două compoziții exemplificative în sistemul (Zr, Ti)(Cu, Ni)Be. De exemplu, în FIG. Figura 4 prezintă diagrama de stare pentru un sistem cvasi-trei componente, unde x = 1, i.e. sistem titan-beriliu, în care cel de-al treilea vârf al diagramelor de stare ale sistemului cu trei componente este format din cupru și nichel. Zona mare din fig. 4 limitează regiunea de tranziție sticloasă, așa cum este indicat numeric mai sus, pentru sistemul Ti(Cu,Ni)Be. Compozițiile din regiunea mai mare formează sticle atunci când sunt răcite de la temperatura de topire la sub temperatura de tranziție vitroasă. Aliajele preferate sunt indicate prin două zone mai mici. Aliajele a căror compoziție se încadrează în acest interval au cele mai scăzute viteze critice de răcire. Similar în FIG. 5 prezintă un hexagon mai mare corespunzător compozițiilor în care x = 0,5. Sticlele metalice sunt formate din aliaje de răcire a căror compoziție se află în zona unui hexagon. În plus, fragmentul (Zr1-x Tix) din aceste compoziții poate conține un metal selectat din grupul care include până la 25% hafniu, până la 20% niobiu, până la 15% ytriu, până la 10% crom, până la 20% vanadiu, iar aceste valori sunt date pentru întreaga compoziție a aliajului, și nu doar pentru un fragment (Zr 1-x Ti x). Cu alte cuvinte, aceste metale de tranziție timpurii pot înlocui zirconiul și/sau titanul, în timp ce fragmentul este reținut așa cum s-a descris mai devreme, iar conținutul elementului de înlocuire este dat ca procent din întregul aliaj. În circumstanțe adecvate, până la 10% dintr-un metal selectat din grupul constând din molibden, tantal, wolfram, lantan, lantanide, actiniu și actinide pot fi de asemenea incluse. Dacă se dorește un aliaj dens, se poate include tantal sau uraniu, de exemplu. Fragmentul (Cu 1-y Ni y) poate conține și un metal suplimentar selectat din grupul care include până la 25% fier, până la 25% cobalt și până la 15% mangan, iar aceste valori sunt date pentru întreaga compoziție. al aliajului, și nu doar pentru fragment (Cu 1-y Ni y). Pot fi incluse până la 10% din alte metale din grupele 7 până la 11, dar sunt prea scumpe pentru aliajele destinate producției industriale. Unele dintre metalele prețioase pot fi adăugate pentru a oferi proprietăți anticorozive, deși rezistența la coroziune a sticlelor metalice este în general bună în comparație cu rezistența la coroziune a acelorași aliaje sub formă cristalină. Fragmentul de beriliu poate conține, de asemenea, un metal suplimentar selectat din grupul care include până la 15% aluminiu, în timp ce conținutul de beriliu este de cel puțin 0%, siliciu până la 5% și bor până la 5% din compoziția întregului aliaj, conținutul preferat de beriliu din aliaj este de cel puțin 10 at. %. În general, 5 până la 10% din orice metal de tranziție este permis în aliajul sticlos. De asemenea, trebuie remarcat faptul că aliajul sticlos poate rezista la prezența unor cantități semnificative de substanțe care pot fi considerate incidentale sau impurități. De exemplu, o cantitate semnificativă de oxigen se poate dizolva în sticlă metalică fără o schimbare vizibilă a curbei de cristalizare. Alte elemente incidente cum ar fi germaniu, fosfor, carbon, azot sau oxigen pot fi prezente în mai puțin de aproximativ cinci atomi la sută total și, de preferință, mai puțin de aproximativ un atom la sută total. O cantitate mică de metale alcaline este, de asemenea, acceptabilă, metale alcalino-pământoase sau metale grele. Exista căi diferite pentru a exprima o compoziție bună pentru aliajele care formează sticla. Acestea includ formule pentru compuși în care proporțiile diferitelor elemente sunt exprimate în formă algebrică. Proporțiile sunt interdependente deoarece proporțiile mari ale unor elemente care favorizează cu ușurință reținerea fazei sticloase pot depăși influența altor elemente care sunt capabile să promoveze cristalizarea. Prezența altor elemente decât metalele de tranziție și beriliu poate avea, de asemenea, o influență importantă. Credem că oxigenul într-o cantitate care depășește solubilitatea oxigenului din aliajul dur este capabil să promoveze cristalizarea. Credem că acesta este motivul pentru care aliajele deosebit de bune care formează sticla includ cantități semnificative de zirconiu, titan sau hafniu (hafniul este destul de interschimbabil cu zirconiul). Zirconiul, titanul și hafniul în stare solidă dizolvă bine oxigenul. Beriliul industrial conține sau interacționează cu o cantitate semnificativă de oxigen. În absența zirconiului, titanului sau hafniului, oxigenul poate forma oxizi insolubili, care sunt centre de cristalizare eterogenă. Aceasta rezultă din testele efectuate pe unele aliaje ternare care nu conțin zirconiu, titan sau hafniu. Aspect probele obținute prin pulverizare la răcire, care nu formează solide amorfe, sugerează prezența fazelor de oxid precipitat. Unele elemente incluse în compoziție în proporții mici pot afecta proprietățile sticlei. Cromul, fierul și vanadiul măresc rezistența. Totuşi, conţinutul de crom nu trebuie să fie mai mare de aproximativ 20% şi de preferinţă mai mic de 15% din cantitatea totală de zirconiu, hafniu sau titan. Pentru aliajele care conțin zirconiu, hafniu și titan, se preferă în general ca fracția atomică de titan din fragmentul de aliaj timpuriu care conține metal de tranziție să fie mai mică de 0,7. Nu toate metalele de tranziție timpurie sunt la fel de dorite ca compoziție. Cele mai preferate metale de tranziție timpurie sunt zirconiul și titanul. Vanadiul, niobiul și hafniul sunt următoarele în ordinea preferinței pentru metalele de tranziție timpurii. Următoarea ordine de preferință este ytriul și cromul, cromul fiind limitat așa cum sa menționat anterior. În cantităţi limitate, lantanul, actiniul şi lantanidele şi actinidele pot fi de asemenea incluse. Ultimele metale de tranziție timpurii preferate sunt molibdenul, tantalul și wolfram, deși în unele cazuri pot fi de dorit. De exemplu, wolfram și tantalul pot fi utile în paharele metalice cu densități relativ mari. Dintre metalele târzii de tranziție, cuprul și nichelul sunt cele mai preferate. În unele compoziții, prezența fierului este deosebit de dorită. Următoarea serie de preferințe printre metalele târzii de tranziție sunt cobaltul și manganul. Unele compoziții ar trebui, de preferință, să nu conțină argint. Siliciul, germaniul, borul și aluminiul pot fi considerate componente ale fragmentului de beriliu al aliajului și oricare dintre ele poate fi inclus în compoziția sa. Dacă este prezent aluminiu, conținutul de beriliu trebuie să fie de cel puțin 6%. Conținutul de aluminiu ar trebui să fie de preferință mai mic de 20% și chiar mai preferabil mai mic de 15%. Cele mai preferate compoziții conțin un amestec de cupru și nichel în proporții aproximativ egale. Astfel, o compoziţie preferată conţine zirconiu şi/sau titan, beriliu şi un amestec de cupru şi nichel, cu cantitatea de cupru, de exemplu, variind de la 35 la 65% din cantitatea totală de cupru şi nichel. Următoarele sunt expresii pentru formulele compozițiilor care formează sticla de diferite dimensiuni și compoziții. Astfel de aliaje pot fi obținute sub formă de sticlă metalică care conține cel puțin 50% fază amorfă prin răcirea aliajului de la o temperatură peste punctul de topire, trecând temperatura de tranziție vitroasă la o viteză suficientă pentru a evita formarea a mai mult de 50% din faza cristalină. În fiecare dintre formulele de mai jos, x și y reprezintă fracții atomice. Indicele a, a1, b, b1, c etc. indică procentul atomic. Aliajele exemplificatoare pentru formarea sticlei au formula

(Zr 1-x Ti x) al ETM a2 (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c

Acolo unde metalele de tranziție timpurii includ Y, Nb, Hf și Cr,

În același timp, conținutul de crom al acestora nu este mai mare de 20%. Metalele târzii de tranziție sunt predominant Fe, Co, Mn, Ru, Ag și/sau Pd. Cantitatea de alt metal de tranziție timpurie este de până la 40% din cantitatea de fragment (Zr 1-x Ti x). Când x este între 0 și 0,15, (a1+a2) este de la 30 la 75%, (b1+b2) este de la 5 la 62%, b2 este de la 0 la 25% și c variază de la 6 la 47%. Când x este în intervalul de la 0,15 la 0,4, (a1+a2) este de la 30 la 75%, b2 este de la 0 la 25% și c este de la 2 la 47%,

În mod avantajos, valoarea lui (a1+a2) este de la 40% la 67%, valoarea lui (b1+b2) este de la 10% la 40%, valoarea lui b2 este de la 0% la 25%, iar valoarea lui c este de la 10% la 35%. Când valoarea lui x este mai mare de 0,4, cantitatea de celălalt metal de tranziție timpurie poate fi de până la 40% din cantitatea de zirconiu și fragment de titan. Atunci, când valoarea lui x este între 0,4 și 0,6, valoarea lui (a1+a2) este între 35% și 75%, valoarea lui (b1+b2) este între 5% și 62%, valoarea lui b2 este între 0 și 25 %, iar valoarea lui c este de la 2 la 47 %. Când x este între 0,6 și 0,8, (a1+a2) este de la 35 la 75%, (b1+b2) este de la 5 la 62%, b2 este de la 0 la 25% și valoarea lui c este de la 2 la 42%. Când x este între 0,8 și 1, (a1+a2) este de la 35 la 75%, (b1+b2) este de la 5 la 62%, b2 este de la 0 la 25% și c este de la 2 la 30%. În aceste aliaje, există o limitare că, pentru o valoare x de 0,8 la 1, valoarea lui 3c nu depășește (100-b1-b2) atunci când valoarea (b1+b2) este de la 10 la 49%. De preferință, când x este în intervalul de la 0,4 la 0,6, (a1+a2) este de la 40 la 67%, (b1+b2) este de la 10 la 48%, b2 este de la 0 la 25% și valoarea lui c este de la 10 la 35%. Când x este între 0,6 și 0,8, (a1+a2) este de la 40 la 67%, (b1+b2) este de la 10 la 48%, b2 este de la 0 la 25% și valoarea lui c este de la 10 la 30%. Când x este între 0,8 și 1 sau (a1+a2) este între 38 și 55%, (b1+b2) este între 35 și 60%, b2 este între 0 și 25% și c este între 2 și 15% sau ( a1+a2) este de la 65 la 75%, (b1+b2) este de la 5 la 15%, b2 este de la 0 la 25% și c este de la 17 la douăzeci%. Compoziţia de formare a sticlei este de preferinţă un aliaj ZrTiCuNiBe având formula

(Zr 1-x Ti x) a (Cu 1-y Ni y) Be c ,

Unde valoarea lui y este între 0 și 1,

Și valoarea lui x este în intervalul de la 0 la 0,4. Când x este între 0 și 0,15, atunci a este între 30 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 6 și 47%. Dacă x este între 0,15 și 0,4, atunci a este între 30 și 75%, b este între 5 și 62% și c este între 2 și 47%. De preferinţă, a este în intervalul de la 40 la 67%, b este în intervalul de la 10 la 35% şi c este în intervalul de la 10 la 35%. De exemplu, o compoziție bună pentru formarea sticlei este Zr 34 Ti 11 Cu 32,5 Ni 10 Be 12,5 . Dacă vă abateți ușor de la limitele de mai sus, atunci pot fi obținute aliaje echivalente pentru formarea sticlei. Când valoarea lui x în formula de mai sus este în intervalul de la 0,4 la 0,6, valoarea lui a este în intervalul de la 35 la 75%, valoarea lui b este în intervalul de la 5 la 62% și valoarea lui c este în intervalul de la 2 la 47%. Când x este în intervalul de la 0,6 la 0,8, a este în intervalul de la 35 la 75%, b este în intervalul de la 5 la 62% și c este în intervalul de la 2 la 42%. Când x este în intervalul de la 0,8 la 1, a este în intervalul de la 35 la 75%, b este în intervalul de la 5 la 62% și c este în intervalul de la 2 la 30%, cu limitarea că valoarea lui 3c nu depășește (100-b) când valoarea lui b se află între 10 și 49%. De preferinţă, când x este în intervalul de la 0,4 la 0,6, a este de la 40 la 67%, b este de la 10 la 48%, c este de la 10 la 35%. Când x este în intervalul de la 0,6 la 0,8, a este de la 40 la 67%, b este de la 10 la 48% și c este de la 10 la 30%. Când valoarea lui x este între 0,8 și 1, sau valoarea lui a este între 38 și 55%, valoarea lui b este între 35 și 60%, iar valoarea lui c este între 2 și 15%, sau valoarea lui a este între 65 și 75%, valoarea lui b este de la 5 la 15%, iar valoarea lui c este de la 17 la 27%. În gama cea mai preferată de compoziții, fragmentul (Zr 1-x Ti x) poate include până la 15% hafniu, până la 15% niobiu, până la 10% ytriu, până la 7% crom, până la 10% vanadiu, până la 5% molibden, tantal sau wolfram, până la 5% lantan, lantanide, actiniu și actinide. Fragmentul (Cu 1-y Ni y) poate include, de asemenea, până la 15% fier, până la 10% cobalt, până la 10% mangan, până la 5% alt metal din grupele 7 până la 11. Fragmentul de beriliu poate include, de asemenea, până la 15% aluminiu, până la 5% siliciu și până la 5% bor. Conținutul total de elemente aleatorii este de preferință mai mic de 1 at.%. Unele dintre aliajele care formează sticla pot fi exprimate prin formula

((Zr, Hf, Ti) x ETM 1-x) a (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c ,

Acolo unde fracția atomică a titanului din fragment ((Hf, Zr, Ti)ETM) este mai mică de 0,7, iar valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1, valoarea lui a se află în intervalul de la 30 la 75 %, valoarea lui (b1 + b2) se află în intervalul de la 5 la 57%, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 45%. De preferință, valoarea lui a este în intervalul de la 40 la 67%, valoarea lui (b1 + b2) este în intervalul de la 40 la 67%, valoarea lui (b1 + b2) este în intervalul de la 10 la 48 %, iar valoarea lui c este în intervalul de la 10 până la 35%. În caz contrar, formula poate fi exprimată ca

((Zr, Hf, Ti) x ETM 1-x) a) Cu b1 Ni b2 LTM b3 Be c ,

Unde valoarea lui x este cuprinsă între 0,5 și 0,8. Dacă ETM înseamnă ytriu, neodim, gadoliniu și alte elemente de pământuri rare, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 30 la 75%, valoarea lui (b1 + b2 + b3) se află în intervalul de la 6 la 50%, valoarea lui b3 se află în intervalul de la 0 la 25%, valoarea lui b1 se află în intervalul de la 0 la 50%, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 45%. Dacă ETM înseamnă crom, tantal, molibden sau wolfram, atunci valoarea lui se află în intervalul de la 30 la 60%, valoarea lui (b1 + b2 + b3) se află în intervalul de la 10 la 50%, valoarea lui b3 se află în intervalul de la 0 la 25%, valoarea lui b1 se află în intervalul de la 0 la x(b1 + b2 + b3)/2, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 45%. Dacă ETM este selectat din grupul format din vanadiu și niobiu, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 30 la 65%, valoarea lui (b1 + b2 + b3) se află în intervalul de la 10 la 50%, valoarea a lui b3 se află în intervalul de la 10 la 25%, valoarea lui b1 se află în intervalul de la 0 la x (b1 + b2 + b3)/2, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 45%. De preferință, când ETM reprezintă ytriu, neodim, gadoliniu și alte elemente de pământuri rare, valoarea lui a este în intervalul de la 40 la 67%, valoarea lui (b1 + b2 + b3) este în intervalul de la 10 la 38% , valoarea lui b3 este în intervalul de la 0 la 25%, valoarea lui b1 se află în intervalul de la 0 la 38%, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 35%. Dacă ETM înseamnă crom, tantal, molibden sau wolfram, atunci valoarea lui se află în intervalul de la 35 la 50%, valoarea lui (b1 + b2 + b3) se află în intervalul de la 15 la 35%, valoarea lui b3 se află în intervalul de la 0 la 25%, valoarea lui b1 se află în intervalul de la 0 la x(b1 + b2 + b3)/2, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 15 la 35%. Dacă ETM reprezintă vanadiu și niobiu, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 35 la 55%, valoarea lui (b1 + b2 + b3) se află în intervalul de la 15 la 35%, valoarea lui b3 se află în intervalul de la 0 la 25%, valoarea lui 1 se află în intervalul de la 0 la x(b1 + b2 + b3)/2, iar valoarea lui c se află în intervalul de la 15 la 35%. în fig. 4 și 5 prezintă hexagoane cu suprafață puțin mai mică care reprezintă compozițiile preferate pentru formarea sticlei, de ex. compoziții în care x = 1 și respectiv x = 0,5. Aceste regiuni sunt hexagoane mai mici pe diagrama de stare a unui sistem cvasi-trei componente. Trebuie remarcat că în FIG. 4 prezintă două hexagoane cu suprafaţă relativ mai mică pentru compoziţiile preferate de aliaje pentru formarea sticlei. Pentru ambele intervale preferate de existenţă a compoziţiei, se observă viteze critice de răcire foarte scăzute. De exemplu, o compoziție de formare a sticlei foarte bună are formula aproximativă

(Zr 0,75 Ni 0,25) 55 (Cu 0,36 Ni 0,64) 22,5 Be 22,5 . O probă din acest material a fost răcită într-un tub de silice topită cu diametrul de 15 mm, care a fost scufundat în apă și s-a obținut un lingou complet amorf. Viteza de răcire de la temperatura de topire, ocolind temperatura de tranziție sticloasă, este estimată la aproximativ două până la trei grade pe secundă. Printre diferitele combinații de materiale care se încadrează în acest interval pot fi amestecuri neobișnuite de metale care nu formează cel puțin 50% din faza sticloasă la viteze de răcire mai mici de aproximativ 106 K/s. Combinațiile adecvate pot fi identificate cu ușurință prin simpla topire folosind o metodă adecvată de încălzire, răcire cu un spray și verificarea amorfei probei. Compoziţiile preferate sunt intensificate cu uşurinţă la viteze critice scăzute de răcire. Natura amorfă a sticlelor metalice poate fi constatată cu ușurință printr-o serie de metode binecunoscute. Modelele de difracție cu raze X ale eșantioanelor complet amorfe arată maxime ample de împrăștiere difuză. Dacă substanța cristalină este prezentă împreună cu faza sticloasă, atunci se pot observa vârfuri de difracție Bragg relativ ascuțite corespunzătoare substanței cristaline. Intensitățile relative corespunzătoare vârfurilor Bragg ascuțite pot fi comparate cu intensitățile corespunzătoare maximelor difuze și poate fi estimat conținutul fazei amorfe. Conținutul fazei amorfe poate fi estimat și prin analiză termică diferențială. Entalpia de încălzire a probei pentru a iniția cristalizarea fazei amorfe este comparată cu entalpia de cristalizare a unei substanțe complet sticloase. Raportul acestor valori determină fracția molară a substanței sticloase din proba originală. Microscopia electronică cu transmisie poate fi folosită și pentru a determina fracția unei substanțe sticloase. În microscopia electronică, o substanță sticloasă prezintă un contrast redus și poate fi identificată prin lipsa relativă a acesteia trasaturi caracteristice imagine. Substanța cristalină are un contrast mult mai mare și este ușor de distins. Difracția electrodului poate fi apoi utilizată pentru a confirma prezența fazei detectate. Fracția de volum a materialului amorf dintr-o probă poate fi estimată prin analiza imaginilor observate folosind microscopia electronică cu transmisie. Sticlele metalice formate din aliajele prezentei invenţii prezintă de obicei o ductilitate semnificativă la încovoiere. Folia obţinută prin răcire prin pulverizare prezintă o ductilitate la încovoiere în intervalul de la 90° la 180°. În domeniul de formulare preferat, benzile complet amorfe de 1 mm grosime prezintă ductilitate la încovoiere și pot fi, de asemenea, laminate la aproximativ 1/3 din grosimea inițială fără fisurare macroscopică. Astfel de eșantioane laminate pot fi încă îndoite la un unghi de 90 o . Aliajele amorfe ale prezentei invenţii au duritate mare. Valorile ridicate ale durității Vickers indică rezistență ridicată. Deoarece multe dintre aliajele preferate au o densitate relativ scăzută de 5 până la 7 g/cm3, aliajele au un raport mare rezistenţă la greutate. Cu toate acestea, dacă este necesară o densitate mai mare, atunci compozițiile pot include metale grele precum wolfram, tantal sau uraniu. De exemplu, sticla metalică de înaltă densitate poate fi realizată dintr-un aliaj cu compoziția generală (TaWHf)NiBe. Este de dorit ca compoziţiile preferate să conţină o cantitate semnificativă de vanadiu şi crom, deoarece în acest caz aliajele prezintă o rezistenţă mai mare decât aliajele care nu conţin vanadiu şi crom. Exemple. Tabelul de mai jos. 1 aliaje care pot fi turnate în benzi de 1 mm grosime care conțin mai mult de 50% fază amorfă. În tabel. 1 pentru multe aliaje sunt prezentate și proprietățile acestora, inclusiv temperatura de tranziție vitroasă Tg, exprimată în grade Celsius. Coloana etichetată Tx oferă temperatura la care începe cristalizarea când un aliaj amorf este încălzit peste temperatura de tranziție sticloasă. Metoda de măsurare utilizată este diferențială analiza tehnica. O probă de aliaj amorf este încălzită peste temperatura de tranziție sticloasă cu o viteză de 20°C pe minut. Se înregistrează temperatura la care modificarea entalpiei indică debutul cristalizării. Probele sunt încălzite într-o atmosferă de gaz inert, cu toate acestea, puritatea acestuia corespunde cu cea a unui gaz inert industrial și conține puțin oxigen. Ca urmare, suprafața probelor este ușor acidificată. Am arătat că există o temperatură mai mare la care proba are o suprafață curată, astfel încât se observă o nucleare mai degrabă omogenă decât eterogenă. Astfel, probabilitatea de cristalizare omogenă poate fi de fapt mai mare decât cea găsită în aceste teste pentru probele care nu conțin oxizi la suprafață. Coloana marcată T indică diferența dintre temperatura de cristalizare și temperatura de tranziție sticloasă, ambele fiind determinate prin analiză termică diferențială. În general, valorile mai mari ale T indică o viteză critică de răcire mai mică pentru formarea unui aliaj amorf. De asemenea, indică faptul că există cantitate mare timpul de prelucrare a unui aliaj amorf la o temperatură peste temperatura de tranziție vitroasă. O valoare T mai mare de 100°C indică un aliaj deosebit de bun pentru formarea sticlei. Ultima coloană a tabelului. 1, notat cu Hv, arată duritatea Vickers a compoziției amorfe. În general, valorile mai mari de duritate indică o rezistență mai mare a sticlei metalice. În tabelul următor. 2 prezintă un număr de compoziţii găsite a fi amorfe atunci când sunt turnate ca un strat de 5 mm grosime. În tabel. 3 prezintă un număr de compoziţii găsite a conţine mai mult de 50% fază amorfă, şi în mod tipic 100% fază amorfă, atunci când sunt răcite prin pulverizare pentru a forma o folie de aproximativ 30 de microni grosime. Aici sunt luate în considerare o serie de clase și exemple de compoziții de aliaje de formare a sticlei cu viteze critice scăzute de răcire. Se va aprecia de către specialiştii în domeniu că limitele de tranziţie sticloasă prezentate sunt aproximative, iar compoziţiile care se încadrează uşor în afara acestor limite exacte pot fi formatori de sticlă buni, iar compoziţiile care se încadrează aproximativ în aceste limite pot să nu fie formatori de sticlă la viteze de răcire. mai puțin de 1000 K/s. Astfel, în scopul revendicărilor specificate în revendicări, prezenta invenţie poate fi realizată cu unele abateri de la compoziţiile exacte date ale compoziţiilor.

REVENDICARE

Beriliu - Odihnă

2. Sticlă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că este formată dintr-un aliaj care conţine suplimentar cel puţin un metal de tranziţie selectat din grupul conţinând ETM şi LTM în următorul raport de componente:

(Zr 1-x Ti x) a1 ETM a2 (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c1 ,

Unde ETM este un metal de tranziție timpuriu selectat din grupul care conține vanadiu, niobiu, hafniu și crom, iar procentul atomic de crom nu depășește 0,2 a1;

LTM - metal de tranziție târziu selectat din grupul care conține fier, cobalt, mangan, ruteniu, argint și paladiu;

X și y sunt fracții atomice;

A1, a2, b1, b2 și c sunt procente atomice;

Valoarea lui x este cuprinsă între 0 și 1; valoarea lui y se află în intervalul de la 0 la 1; valoarea lui a2 nu depășește 0,4a1; valoarea (a1+a2) este în intervalul 30 - 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 3. Sticlă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui b1 + b2 se află în intervalul de la 10 la 49, atunci 3c nu depășește (100-b1- b2). 4. Sticlă de la punctul 2 sau 3, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 0,15, atunci valoarea (a1+a2) se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 47. 5. Sticlă conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,15 la 0,4, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 6. Sticlă conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,4 la 0,6, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 7. Sticlă conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,6 la 0,8, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 42. 8. Sticlă conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 30. 9. Sticla conform oricăruia dintre paragrafele. 2 - 8, caracterizată prin aceea că valoarea (a1+a2) se află în intervalul de la 40 la 67; valoarea (b1+b2) este în intervalul de la 10 la 48; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c este în intervalul de la 10 la 35. 10. O sticlă metalică formată dintr-un aliaj care conține beriliu, caracterizată prin aceea că aliajul are o viteză de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea mai mică de 10 3 K/s și se formează dintr-un aliaj care conține în plus cel puțin un metal selectat din grupul care conține zirconiu, titan și hafniu și cel puțin un metal de tranziție selectat din grupul care conține ETM și LTM în următorul raport de componente:

((Zr, Hf, Ti) x)ETM 1-x a (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c ,

X și y sunt fracții atomice;

În acest caz, fracția atomică a titanului din fragment ((Hf, Zr, Ti)ETM) este mai mică de 0,7, valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1; valoarea unui se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea (b1+b2) este în intervalul de la 5 la 57; valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 45. 11. Sticlă conform revendicării 10, caracterizată prin aceea că valoarea lui a se află în intervalul de la 40 la 67; valoarea (b1+b2) este în intervalul de la 10 la 48, valoarea lui c este în intervalul de la 10 la 35. de la o temperatură peste temperatura de topire la o temperatură sub temperatura de tranziție vitroasă la o viteză care împiedică formarea a mai mult de 50% din faza cristalină, caracterizată prin aceea că aliajul are o viteză de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea mai mică de 10 3 K/s și se realizează un aliaj care conține suplimentar cel puțin un metal selectat din grupul care conține titan și zirconiu și cel puțin un metal selectat din grupul care conține cupru și nichel, în următorul raport de componente, la %:

Cel puțin un metal selectat din grupul care conține zirconiu și titan - 30 - 75

Cel puțin un metal selectat din grupul care conține cupru și nichel - 5 - 62

Beriliu - Odihnă

13. Metoda conform p. 12, caracterizată prin aceea că se realizează un aliaj care conține suplimentar cel puțin un metal tranzițional selectat din grupul care conține ETM și LTM în următorul raport de componente:

(Zr 1-x Ti x) a1 ETM a2 (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c ,

unde x și y sunt fracții atomice;

A1, a2, b1, b2 și c sunt procente atomice;

ETM - un metal de tranziție timpuriu selectat din grupul care conține vanadiu, niobiu, hafniu și crom, iar procentul atomic de crom nu depășește 0,2a1;

LTM - metal de tranziție târziu selectat din grupul care conține fier, cobalt, mangan, ruteniu, argint și paladiu; valoarea x este cuprinsă între 0 și 1; valoarea lui y se află în intervalul de la 0 la 1; valoarea lui a2 nu depășește 0,4a1; valoarea (a1+a2) este în intervalul 30 - 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 14. Metodă conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui b1+b2 se află în intervalul de la 10 la 49, atunci valoarea lui 3c nu depășește ( 100-b1-b2). 15. Metoda conform p. 13 sau 14, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 0,15, atunci valoarea (a1+a2) se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 47. 16. Metodă conform revendicării 13 sau 14, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,15 la 0,4, atunci valoarea (a1+a2) se află în intervalul 30 până la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 17. Metodă conform revendicării 13 sau 14, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,4 la 0,6, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 18. Metodă conform revendicării 13 sau 14, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,6 la 0,8, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 42. 19. Metodă conform revendicării 13 sau 14, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1, atunci valoarea (a1 + a2) se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea (b1+b2) se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 30. 20. Metoda conform oricăruia dintre paragrafele. 13 - 19, caracterizată prin aceea că valoarea (a1+a2) se află în intervalul de la 40 la 67; valoarea (b1+b2) este în intervalul de la 10 la 48; valoarea lui b2 nu depășește 25; valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 35. 21. O metodă de producere a sticlei metalice care conține cel puțin 50% dintr-o fază amorfă, inclusiv fabricarea unui aliaj care conține beriliu și a cel puțin un metal din grupul care conține hafniu, zirconiu și titan și răcirea temperaturii acestuia peste temperatura de topire la o temperatură sub temperatura de tranziție sticloasă la o rată care împiedică formarea a mai mult de 50% din faza cristalină, caracterizată prin aceea că aliajul are o viteză de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea de mai puțin de 10 3 K/s și se produce un aliaj care include suplimentar cel puțin un metal de tranziție selectat din grupul care conține ETM și LTM în următorul raport de componente:

((Zr, Hf, Ti) x)ETM 1-x) a (Cu 1-y Ni y) b1 LTM b2 Be c ,

Unde ETM este un metal de tranziție timpuriu selectat din grupul care conține vanadiu, niobiu, ytriu, neodim, gadoliniu și alte REM, crom, molibden, tantal și wolfram;

LTM - metal de tranziție târziu selectat din grupul care conține nichel, cupru, fier, cobalt, mangan, ruteniu, argint și paladiu;

X și y sunt fracții atomice;

A, b1, b2 și c sunt procente atomice,

Fracția atomică a titanului din fragment ((Hf, Zr, Ti)ETM) este mai mică de 0,7; valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1; valoarea unui se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea (b1+b2) este în intervalul de la 5 la 57; valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 45. 22. Metoda conform p. 21, caracterizată prin aceea că valoarea lui a se află în intervalul de la 40 la 67; valoarea (b1+b2) este în intervalul de la 10 la 48; valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 35. 23. O sticlă metalică formată dintr-un aliaj care conține beriliu, caracterizată prin aceea că aliajul are o viteză de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea mai mică de 10 3 K/s și sticla este format dintr-un aliaj care conține suplimentar cel puțin un metal selectat din grupul care conține titan și zirconiu și cel puțin un metal selectat din grupul care conține cupru și nichel, în următorul raport de componente:

(Zr 1-x Ti x) a (Cu 1-y Ni y)) b Be c ,

unde x și y sunt fracții atomice;

A, b și c sunt procente atomice,

Valoarea lui y se află în intervalul de la 0 la 1 și unde valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 1; valoarea unui se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 24. Sticlă conform revendicării 23, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui b se află în intervalul de la 10 la 49, atunci 3c nu depășește (100-b). 25. Sticlă de la punctul 23 sau 24, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 0,15, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 47. 26. Sticlă conform revendicării 23 sau 24, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,15 la 0,4, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 27. Sticlă conform revendicării 23 sau 24, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,4 la 0,6, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 28. Sticlă conform revendicării 23 sau 24, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,6 la 0,8, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 42. 29. Sticlă conform revendicării 23 sau 24, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 35 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 30. 30. Sticla conform oricăruia dintre paragrafele. 23 - 29, caracterizate prin aceea că valoarea lui a se află în intervalul de la 40 la 67; valoarea lui b se află în intervalul de la 10 la 48; valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 35. 31. Sticla conform oricăruia dintre paragrafele. 23 - 30, caracterizată prin aceea că fragmentul (Zr1-x Tix) conţine suplimentar un metal selectat din grupul care include at. %: hafniu - până la 25, niobiu - până la 20, ytriu - până la 15, crom - până la 10, vanadiu - până la 20, molibden - până la 5, tantal - până la 5, wolfram - până la 5, și lantan, lantanide, actiniu și actinide - până la 5; fragmentul (Cu 1-y Ni y) conține suplimentar un metal selectat din grupul care include at.%: fier - până la 25, cobalt - până la 25, mangan - până la 15, metale din grupele VII-XI - până la 5, iar fragmentul de beriliu conține în plus un metal selectat din grupul care include, la %: aluminiu - până la 15 cu o valoare de c egală cu cel puțin 6, siliciu - nu mai mult de 5 și bor - nu mai mult de 5. 32. O metodă de producere a sticlei metalice care conține cel puțin 50% din faza amorfă, inclusiv fabricarea unui aliaj care conține beriliu și răcirea acestuia de la o temperatură peste temperatura de topire la o temperatură sub temperatura de tranziție vitroasă la o viteză care împiedică formarea a mai mult de 50% din faza cristalină, caracterizată prin aceea că aliajul are o viteză de răcire necesară pentru a suprima cristalizarea, mai mică de 10 3 K/s, se realizează un aliaj care conține suplimentar cel puțin un metal selectat din grupul care conține titan și zirconiu și cel puțin un metal selectat din grupul care conține cupru și nichel, cu următorul raport al componentelor, la. %:

(Zr 1-x Ti x) a (Cu 1-y Ni y) b Be c ,

unde x și y sunt fracții atomice;

A, b și c sunt procente atomice,

Valoarea lui y se află în intervalul de la 0 la 1 și unde valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 1; valoarea unui se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 33. Metodă conform revendicării 32, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui b se află în intervalul de la 10 la 49, atunci 3c nu depășește (100-b). 34. Metoda conform p. 32 sau 33, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0 la 0,15, atunci valoarea lui a se află în intervalul de la 30 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 6 la 47. 35. Metoda conform p. 32 sau 33, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,15 la 0,4, atunci valoarea lui a se află în interval de la 30 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 36. Metoda conform p. 32 sau 33, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,4 la 0,6, atunci valoarea lui a se află în interval de la 35 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 47. 37. Metoda conform p. 32 sau 33, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,6 la 0,8, atunci valoarea lui a se află în interval de la 35 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 42. 38. Metoda conform p. 32 sau 33, caracterizată prin aceea că, dacă valoarea lui x se află în intervalul de la 0,8 la 1, atunci valoarea lui a se află în interval de la 35 la 75; valoarea lui b se află în intervalul de la 5 la 62; valoarea lui c se află în intervalul de la 2 la 30. 39. Metoda conform oricăruia dintre paragrafele. 32 - 38, caracterizat prin aceea că valoarea lui a se află în intervalul de la 40 la 67; valoarea lui b se află în intervalul de la 10 la 48; valoarea lui c se află în intervalul de la 10 la 35. 40. Metoda conform oricăruia dintre paragrafele. 32 - 39, caracterizată prin aceea că fragmentul (Zr 1-x Tix) conţine suplimentar un metal selectat din grupul care include at. %: hafniu - până la 25, niobiu - până la 20, ytriu - până la 15, crom - până la 10, vanadiu - până la 2, molibden - până la 5, tantal - până la 5, wolfram - până la 5 și lantan, lantanide, actiniu și actinide - până la 5; fragmentul (Cu 1-y Ni y) conține în plus un metal selectat din grupul care include, în %: fier - până la 25, cobalt - până la 25, mangan - până la 15, metale din grupele VII-XI - până la la 5 și beriliu, fragmentul conține în plus un metal selectat din grupul care include, la %: aluminiu - până la 15 cu o valoare de c egală cu cel puțin 6, siliciu - nu mai mult de 5 și bor - nu mai mult de 5 Prioritate pe puncte.