ניתוח של מהירויות של משקפיים מתכתיים חדשים

שם מקור: The Promise of Amorphous Metals

במשך עשרות שנים, המרדף של חומרים מבניים מתקדמים התמקד בהתגברות על הסחר בין כוח ונוקשות.ממת קריסטל יכולה להיות חזקה אך לעתים קרובות מתפתלת, בעוד ⁇ קשיחות עלולות להיות בעלת עוצמה גבוהה. Enter משקפיים מתכתיים - הידוע גם כסגסוגת amorphous - ולכן מציע שילוב ייחודי של לחץ כבד, לחץ גמיש (כ-2%, מתכות גבישיות גדולות), והתנגדות מעולה שלהם לפירוק אווירי, על ידי הגבלת זמן קצר של אטומי, עם זאת, עם זאת, על ידי לחץ דם מהיר של לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם גבוה יותר, על ידי לחץ דם מגנטי, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם מגנטי, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם נמוך יותר, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם מגנטי, על ידי לחץ דם מגנטי נמוך יותר, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה, על ידי לחץ דם גבוה יותר, על ידי לחץ דם גבוה יותר, על ידי לחץ דם גבוה יותר, על ידי לחץ דם מגנטי מוגבל על ידי לחץ דם גבוה

מה הופך משקפיים מתכתיים למיוחדים?

[המשקפיים המטליקים מיוצרים על ידי קירור מלוטש סגסוגת בשיעורים מעל 105-106 K /s, עקיפה של nucleation גבישי.תהליך זה מנעול את האטומים במצב לא מסודר, מכוסה -106 עד כה למבנה של זכוכית החלון, אך עם חיבור מתכתי דם מהירים (FLT:0isotropic PropertiesFLT:1 (שלעתים קרובות) ומחסור בצורות פלסטיק סגסוגת (FLT) הן מרשימות, כלומר, כלומר, לעתים קרובות, כלומר, הן ממתכת (מפרקות) הן ממערכות פלסטיק (מפרקות) הן 1.5GIRSTSTSTSTST) הן מרשימות) הן מרשימות של מערכות סגסוגת, כלומר, כלומר, לעומת 1.5GIRST) הן שטחיות, כלומר, הן מרשימות של סגסוגת פלסטיק (FLT2, כלומר, לעומת זאת, לעומת זאת, כלומר, במקום סגסוגת של מערכות סגסוגת פלסטיק (FLT) ו-FLT2, כלומר, כלומר, הן תכונות סגסוגת פלסטיק מתקדמות יותר מרשימות) של מערכות סגסוגת, במקום, במקום, הן מרשימות) של סגסוגת, הן (FLT:0isotropicrephed) סגסוגת פלסטיק (FLT: 0is

הזכוכית המתכתית הראשונה הוסתזזנה בשנת 1960 על ידי דוואץ ועמיתיו ב Caltech, באמצעות סגסוגת זהב-silicon. מאז, החוקרים פיתחו משפחה עצומה של יצירות, כולל משקפיים מתכתיים גדולים (BMGs) עם קוטרים קריטיים מעל כמה ס"מ, כגון אלה המבוססים על zirconium, platladium, ופלטינה BMGs פתחו את הדלת ליישומים מעשיים, אבל הביצועים הקשים שלהם יש להבין באופן שיטתית כי יש צורך מהנדס.

תכונות עיקריות של משקפיים מתכתיים

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)Large גמישות הגבלת מתח: FLT:1 -2%, לעומת 0.2% עבור מתכות גבישיות טיפוסיות.
• (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) התנגדות של סופריאור קורוזיה (Kerrosion ResistanceFIRLT:1) בשל ההומוגניות הכימית וחוסר גבולות דגנים.
• עיבוד:0 (Near-net-shape עיבוד: ההרחבה 1) ניתן ליצור על ידי thermoplastic שנוצר באזור נוזלי סופר-קוטב.

למרות היתרונות האלה, משקפיים מתכתיים רבים להראות FLT:0 מוגבל Tenile ductilityFLT:1 בטמפרטורת החדר, עם געגועים לכישלון לעתים קרובות פחות מ-0.5-2%.הערות הזו קשורה קשר אינטימי לקשידות השבירה שלהם.האתגר, אז, הוא לפתח יצירות מתכתיות ומיקרו-מבנה (כולל מורכב) כי במקביל להשיג כוח גבוה ונוקשות - שילוב נדיר בטבע.

יסודות של Fracture Toughness

(החזקות של ה-Factture (FLT:0)KFLT1c) מדמה את היכולת של חומר להתנגד לצמיחת סדק קטסטרופלית; היא מוגדרת כגורם אינטנסיבי ללחץ שבו סדק טרום-existing מתחיל להפיץ.עבור חומרים גמישים MPte, FLT:2KFLT 3:1c שונה מנכס מתכתי למשקפיים, אשר לעתים קרובות מופיעים כ-Digitalicivedicivedivedivedives (R) כגון: 2JFtec 2JFte)

המבנה amorphous משפיע על סדקים והתעצמות בדרכים נפרדות ממתכות גבישיות.In Crystals, סדק טיפים בוטה באמצעות פליטה פירוק הפליטה ופלסטיקה, סופג אנרגיה. במשקפיים מתכתיים, עיוות פלסטי מתרכז לתוך “FLT:0shear להקות סגסוגת FLT:1 ; לכן להקה Shear היא שטח דק (10–100 nm) של צריח מתכתי אינטנסיבי, שווה ערך לכדי תשואות מהירות, אם זה יכול להיות חזק, אם כי אם כי הוא חזק, אם כי הוא חזק יותר, אם זה יכול להיות חזק, אם כי הוא חזק, אם כי הוא חזק, אם זה יכול להיות שבר, אם זה יכול להיות חזק יותר, אם זה יכול להיות חזק יותר, אם כי הוא חזק, אם זה יכול להיות חזק יותר, 000 - להקות סטרדבן, אם כי הוא חזק, אם כי הוא חזק, 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - הוא חזק, 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 -

Shear Bands: The Key to Toughness

שזאר מאגד הוא מנגנון עיוות הדומיננטי.כאשר זכוכית מתכתית מלחיצה, סידורים אטומיים מקומיים (STZs) percolate כדי ליצור להקה של Shear.The propagation and stop של להקות אלה לקבוע התנהגות שבר. גורמים שמקדמים מספר רב של שוד ודיכוי של פס חד-שר-קרקעי אחד-השר-המלטו-היפרו-פרעריץ'י יגבירועקשות:

• (FLT:0) חינם נפח: ההרחבה של נפח אטומי עודף משמש אתרים עבור הפעלה STZ. נפח חינם גבוה יותר יכול לקדם דיפרזה Shear מלהקות אבל גם יכול להאיץ את הנזק אם יתר על המידה.
• (ב) המדינה:0) ,100 (Stress state:FLT:1) ,הרכבת של טריאקסיאלית מפחיתה את גודל אזור הפלסטיק, המוביל לשבירה; תנאי לחץ מטוסים מאפשרים אזורי פלסטיק גדולים יותר וקשות גבוהה יותר.
• (ב) ראטארורה:0) ,(R) , טמפרטורות רינג מגבירות את הניידות האטומית, מעודדות יותר עיגולים נרחבים ובוטים, ובכך מגבירות את הקשידות.
• (FLT:0) ההטרוגניות ההטרוגניות: ⁇ 1) הכירו את ההקדמה הדוכסית (המכונה יצירת כוס מתכתית מורכבת) יכול להפלק או לעצור להקות Shear, עלייה משמעותית בנוקשות.

פריצת דרך יסודית הגיעה כאשר חוקרים מצאו כי כמה משקפיים מתכתיים מונוליטיים (Single-phase) יכולים להציג באופן מפתיע קשיחות רבה של שבר גבוה.לדוגמה, BMG מבוסס פלטינה (Pt57.5Cu14.7 Ni5.3P22.5) הוכיחו את ה-FLT:0JREFLT:11c בסביבות 107 kJ/m2, בהתאמה ל-FLT2KLT2FRP3: 3, 000) לאסטרטגיות גדולות יותר מאשר ל-0.4A (מ-D) תגליות חזקות יותר מאשר ל-D.

שיטות לניתוח Fracture Toughness

מדידה מדויקת של קשיחות שבר במשקפיים מתכתיים דורש הכנה של דגימות קפדניות ותשומת לב גיאומטריה, במיוחד בגלל המיומנות המוגבלת שלהם ורגישות נוטריון Common סטנדרטי כוללים:

מבחן יחיד-Edge Notched Beam (SENB)

(הופנה מהדף קרמיקה מהירה, מבחן SENB משמש נרחב למשקפיים מתכתיים. a מלבנית עם מטמון חד (מעודכן על ידי עייפות או על ידי דחיסה מבוקרת) טעון בשלוש נקודות או ארבע נקודות bending. a מלבניה עקומת עומס מוקלטת, ו FLT:0KFalph1c מחושב באמצעות שיא ואורך, בתנאי לחץ גדול יותר, בתנאי לחץ על פני השטח, או קשה, או קשה, יש צורך, כלומר, יש צורך באפקטים, או יותר, או יותר, כלומר, כך, יש צורך באפקטים, או יותר, או בתנאי פחמן, או יותר, כך, כך, כך, כך, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך, כך גם כן, כך גם כן, יש צורך באפקטים גדולים יותר, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך גם כן, כך

2.קומפקטי Tension (CT) ו- Disk-Shaped Compact Tension (DCT) Specimensensensens

אלה מורכבים יותר אך מאפשרים בדיקות של כרכים גדולים יותר. Fatigue pre-cracking הוא סטנדרטי.העקבי ניכוי העומס ניתחו כדי לקבוע את FLT:0JigFLT:11c באמצעות שיטת הנורמליזציה.

3.הטבעה Toughness

עבור דגימות קטנות או במהירות סקר יצירות רבות, קידוד ויקירים יכול לשמש. a חד Indenter יוצר רושם פלסטי עם סדקים מתפתל מן הפינות. אורך סדק ועומס indentation מניב קשיחות ניכרת. עם זאת, שיטה זו היא חצי-empirical ועשויה להטריד יתר על המידה עבור משקפיים עקב היעדר של משטח חד-כי ושדה הדומה הוא כלי שימושי.

4.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.

בדיקה פוסט-זיכרון של משטחים שברים באמצעות סריקת מיקרוסקופיות אלקטרוניות (SEM) חושפת תכונות אופייניות כגון תבניות ורידים (הצביעות על כשל דוקטרי עם חוסר יציבות דמוי נוזלי) ואזורי מראה חלק (כריזוטריסטים של כישלון בירות) אנרגיה-דיספרסיבי X-ray-spectroscopy (EDS) יכולים להעריך אפקטים של אלקטרו-רזולוציה גבוהה (D) ו- microcopyscopyscopyscopyscopyscopyscopyscopyscopy (מפרקרטי) קרוב ל-mCR).

טכניקות מתקדמות כגון:0 synchrotron X-ray tomographyFLT:1 במהלך טעינה מאפשרות כעת ויזואליזציה 3D של קידוד ואבולוציה של הלהקה בזמן אמת, מתן תובנה חסרת תקדים [2].

התקדמות אחרונה ב- Enhancing Fracture Toughness

בעשור האחרון, התקדמות משמעותית נעשתה בעיצוב משקפיים מתכתיים עם קשיחות יוצאת דופן של שבר.שלוש אסטרטגיות שולטות:

כוונון מבוסס על ה-Rioציו של פומפסון

מחקר של Lewandowski ועמיתים לעבודה ביסס מתאם בין יחסו של Poisson ( ⁇ ) לבין קשיחות השבעה של משקפיים מתכתיים. עניבה > 0.4 נוטה להיות דוקטרי וקשה, בעוד אלה עם ⁇ < 0.33 הם רזים.זה חוק אמפירי הוביל את הפיתוח של ⁇ חדשות, כגון גבוה דיונון PMG מבוסס על ידי BMG, אם כי מוקדם יותר, הוא יכול להגביר את הגדלה של שינוי ה-Pird) או יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לדוגמה, עלות גבוהה יותר, כלומר, עלות גבוהה יותר, עלות גבוהה יותר, הוא יכול להגדיל את ה-Pulut, היא יכול להגדיל את עלות, עלות גבוהה יותר, כלומר, עלות גבוהה יותר, עלות גבוהה יותר, עלות, עלות, עלות גבוהה יותר, עלות, עלות, עלות גבוהה יותר, כלומר, עלות גבוהה יותר, עלות גבוהה יותר, היא יכול להגדיל את הפחתת מדדים, עלות גבוהה יותר, עלות גבוהה יותר, היא יכול להגדיל את העלות של שפעת arulus.

עיצוב מיקרו-מבנה: Metallic Glass Composites

אחת הדרכים היעילות ביותר להגביר את קשיחות השבירה היא להציג שלב שני - או גבישי דוקטרי או חלקיקים קרמיקה - לתוך ממטריקס הזכוכית. אלה מורכבים, לעתים קרובות נקרא FLT:0bulkk מקרפלקסים מתכתיים (BMGC) FLT 1 מורכב, ניצול הרעיון של קשיחות "architured" (Rict) בשלב הקריסטלי (R) ו-DJFte) הוא סגסוגת DR) DLC (R) β-J) β-R.

טיפול תרופתי

אנליז מתחת לטמפרטורת המעבר של הזכוכית (הרפיה הרסנית) מקטין את נפח חופשי, מגלם את הזכוכית. ולהיפך, שיקום מחדש - על ידי תהליכים כגון עיוות פלסטיק חמור (למשל, קר, מגלגל גבוה בלחץ גבוה) או הגדלת אופניים בכזוה - אינטרוגנית עודף נפח חינם, קידום ריבוי של להקות וגידול מחקרים קשיחות.

התקדמות בולטת נוספת היא גילוי של (FLT:0) "שיפור ההתעלות על ידי התגבש מבוקר"הראה"הראה" (Nanocrystallites (5–20 nm) מפוזר במריצה החמקמקה יכול לשמש מכשולים להפצת להקה של Shear, כמו מרוכבים.עם זאת, התגבשות מוגזמת חייב להיות נמנע, כמו גבישים גדולים להוביל להתגלמות.

השלכות על יישומים עתידיים

היכולת מהנדס קשיחות שבורה במשקפיים מתכתיים מרחיבה את הפוטנציאל שלהם מעבר לאזורי נישה (למשל, ראשי מועדון גולף, תיקי טלפון סלולרי, וקוויקס אלקטרוניים) לתפקידים מבניים תובעניים:

• [01:0] מרחב והגנה: [FLT] 1 משקל אור, גבוה, ודרדרים עמידים, מעיינות ופאנלים שריון.
• (FLT:0)Bioרפואי: FLT:1 משקפי מתכת לא עולים (למשל, Mg- Zr-based) עבור ברגים עצם, סטנטים וכלי ניתוח, עם קשיחות מספיק כדי למנוע כשלון מתפתל.
• (FLT:0Microelectromechanical Systems (MEMS)FLT) 1 ומיקרו-גיל: כוח תשואה גבוה וזן אלסטי להפוך אותם אידיאליים עבור רכיבים זעירים, מאוד מתוחים.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : 1 (FLT:1) , החל על ידי תרסיס תרמי או sputtering, ציפוי זכוכית מתכתי קשיח יכול להגן על להבים טורבינות וכלי חיתוך.

כל יישום דורש איזון מסוים של קשיחות ונכסים אחרים.לדוגמה, שתלים ביו-רפואיים דורשים שילוב של קשיחות גבוהה, עמידות קורוזיה, והתאמה ביולוגית - אתגר שחוקרים נפגשים על ידי סגסוגת עם אלמנטים לא רעילים כמו Ti, Nb, Ta, Zr.

אתגרים הייצור הנוכחיים כוללים את הגודל המוגבל של BMGs (עובי הליהוק קריטי) ואת העלות הגבוהה של אלמנטים מסוימים ⁇ .עם זאת, התקדמות מתמשכת בשיטות עיבוד, כגון ייצור תוספים (דלקת לייזר סלקטיבית) ויצר תרמופלסט, מבטיח לייצר חלקים גדולים, נטו-אפ עם תכונות אחידות [5].

שם הסרטון: The Road Ahead

קשיחות חלל היא הנכס העיקרי שיקבע אם מעבר משקפיים מתכתיים ממעבדות לדינמיקה הנדסית אמינה.הבנה כי דינמיקה של להקה, יחסו של פומפסון, נפח חופשי, ומיקרו-מבנה של הטרוגניות למשולת בחומרים הנדסיים אמינים, הובילה לפיתוח של יצירות ורכיבים מולקולריים, אשר מתחרים על ⁇ הקריסטלים הטובים ביותר.

על ידי ניתוח שיטתי ושיפור קשיחות השבירה, אנחנו לא רק לשפר פרמטר; אנו פותחים את מלוא הפוטנציאל של מעמד מהפכני של חומרים.

עוד ועוד קריאה

[1] שווררס, ג'., וג'ונסון, W.L. (2004), דוש גדול בזכוכית מתכתית (FLT:0 פיזיקלי Review LettersureFLT:1, 93 (25, 255506).

[2] Hufnagel, T. C., Schuh, C. A., & Falk, M. L. (2016) Deformation of Metal Glass: התפתחויות אחרונות בתיאוריה, סימולציות וניסויים.FLT:0 Acta MaterialsiaFLT:1, 109, 375-393.

[3] הייז, C. C., קים, C. P., & Johnson, W. L. (2000). Micro Structure מבוקרת תבנית של צמח ופלסטיקה מוגברת של משקפי מתכת המכילים בשלב דוקטרל שלב dendrite פיזור.

[4] קטוב, ס.נ.ד. (2015): התחדשות של משקפיים מתכתיים על ידי זנים תרמיים שאינם פיגפין.

[5] פאולי, S., et al. (2013) עיבוד משקפיים מתכתיים על ידי לייזר סלקטיבית התכה:0 (Materials TodayFLT:1, 16 (1-2), 37-41.