Giriş: Amorphous Metals'in Sözlüğü

On yıllardır, gelişmiş yapısal malzemelerin peşinde, yüksek güç, elastik bir limit (yaklaşık 2, fazla kristal) ve mükemmel korozyon direnci nedeniyle, katıl yüzeylerden elde edilen sert kuvvetle elde edilebilir. Metalik gözlükler - ayrıca metalik yüzeylerde benzersiz bir kombinasyon olarak da bilinir.

Metalik Gözlükleri Benzersiz Nedir?

Metal bardaklar, camlı pencerelerin yapısına göre ısınıyor, ancak metalik bağlarla ortaya çıkıyor.Dönetici özellikleri[Döneticileri değiştir] ve kusurların -kirleyici sistemler, kablolamaları -kirleyicileri - geleneksel deformasyonlar ile ilgili olarak, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde (örneğin, yüksek çözünürlükte) yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bazı yönlerden (örneğin, yüksek çözünürlükte) bir şekilde, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylere sahip.

İlk metalik cam 1960 yılında Caltech'te Duwez ve meslektaşları tarafından sentezlendi, altın- ⁇ alaşımı kullanarak. o zamandan beri, araştırmacılar metalik gözlükler (BMGs) dahil olmak üzere büyük bir kompozisyon ailesi geliştirdiler.

Gözlüklerin Anahtar Özellikleri

  • [0] Yüksek verim gücü:[Dönetici:[Dönetici:0) Genellikle 2-3 kez, kristal alaşımlardan daha güçlü.
  • [FONT=0)Large elastik güç sınırı: -% 2, tipik kristal metaller için% 0.2 ile kıyasla.
  • [FONT:0)Excellent aşınma direnci[[DÜT:1) ve yüksek sertlik.
  • [0]Superior korozyon direnci[[Dönetici ve tahıl sınırları eksikliği nedeniyle).
  • [FONT:0]Near-net-shape işleme: süper soğutmalı sıvı bölgede termoplastik form ile oluşturulabilir.

Bu avantajların aksine, birçok metalik gözlük sergilemektedir:0) sınırlı çekme makinesi (örneğin, oda sıcaklığında,% 0,5-2'den daha az başarısızlık için elongasyon elde etmek için, bu brittleness, kırık sertliği ile yakından bağlantılıdır.

Fracture Zorlukların Temelleri

Fracture sertliği ([Dönetici:0)K) bir malzemenin büyümeye direnme yeteneğini ölçmektedir.Bu, çatlakların yakınında bazı plastikleri gösterir, elastik-plastik kırıklık parametrelerinin ortaya çıkmasının nedeni ile doğrusal elastik malzemeler için, FLT:2.K).

Bir morför yapısı, kristal metallerden farklı şekillerde çatlakları kırıyor ve yayılmayı etkiler. kristallerde, yoğun hear basıncı ve plastikliği kullanarak, enerjiyi absorbe ediyor. Metal bardaklarda plastik deformasyon sürekli olarak konsantre olabilir; eğer o sert bir kırılmaya kadar ağırlanırsa, sert bir kırar bandın arasında sert bir kırılma alanıdır.

Shear Bands: Zorluklara Anahtar

Shear banding, metalik bir camın vurgulandığı zaman, yerel atom arka düzenleri (STZs) bir hear grubu oluşturmak için. Bu grubun propagandası ve tutuklaması, birden çok şerif bandı teşvik eden ve baskı yapan Faktörlerin kırık davranışını tespit eder:

  • [Üye Olmayanlar İçin Tıklayınız: [DÜye Olmayanlar İçindekiler Atom hacmi STZ aktivasyon için siteler olarak hizmet eder. Yüksek ücretsiz hacim, diffüz hear bandingi teşvik edebilir, ancak aşırı hasarları hızlandırabilir.
  • [FONT:0]Stress durumu:[Dönetici 1] Tri aksiyel kısıtlama plastik bölge boyutunu azaltır, sert kırılmaya yol açar; uçak stresi koşulları daha büyük plastik bölgeleri ve daha sertliğe izin verir.
  • [FONT:0]Temperature: [Dönetici:[Dönüşük: 0,0] Raising sıcaklık atomik hareketliliği artırır, daha geniş bir yığın bandı teşvik eder ve sertleşir, böylece sertliği arttırır. Bazı BMGs, soğutmaya girişen bir geçiş göstermektedir.
  • [FONT:0)Compositional heterojenlik:[Döneticileri tanıtarak (bir metalik cam kompozitini bilgilendir) sertliği veya tutuklamayı zorlaştırabilir.

Araştırmacılar bazı monolithic (single-fay) metal bardaklarının şaşırtıcı derecede yüksek kırık sertliği sergileyebildiğinde bir Plaz- bazlı BMG (Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5) göstermiştir. [FONTD: 0,0J) ve o kadar çok kırıklıklı tasarıma karşılık gelen YOT:2).

Analyating Fracture Zorness için Yöntemler

Metalik gözlüklerdeki kırık sertliğinin doğru ölçümü, özellikle sınırlı kanallarından ve hassasiyetinden dolayı geometriye dikkatli örnek hazırlığı ve dikkat gerektirir: Ortak standart testler şunlardır:

1. Tek-Edge Notched Beam (SENB) Test

Parlak seramikler için öncül, SENB testi metalik gözlükler için yaygın olarak kullanılır. keskin bir ön-köksüz (küresel olarak veya kontrollü sıkıştırma ile) üç nokta veya dört katlı bükme için yük-yerli eğim kaydedilir ve [[Düzükler) olarak kaydedilir.

2. Compact Gerç (CT) ve Disk-Shaped Compact Gerç (DCT) Specimens

Bunlar daha karmaşıktır, ancak daha büyük hacimlerin testine izin verilir. Fatigue pre-cracking standarttır. yük-tament izi, 03.03.2012'yi belirlemek için analiz edilir.J).

3. Âyet-i İmkansızlık

Küçük örnekler veya hızlı bir şekilde birçok kompozisyonlar için Vickers indentation kullanılabilir. keskin bir pre-crack ve retorik stres alanı nedeniyle metalik gözlükler için keskin bir şekilde sertlik sağlar.

4. [[0)In-Situ[[Dönetici: 1 ) Fractography ve Electron Microscopy

Lazer elektron mikroskobu kullanılarak kırık yüzeylerin post-mortem muayenesi (SEM) ve özelliklere ait desenler (örneğin, düklenen bir menajer dengesizliğe) ve pürüzsüz ayna bölgeleri (kıtılışmanlık) ile sayısal özellikler ortaya çıkarabilir.

Gelişmiş teknikler:0)synchrotron X-ray tomografi[DDD ultrason yayılımı ve hear grubu gerçek zamanlı olarak, benzersiz bir anlayış sağlar [2].

Enhancing Fracture Zorness

Son on yılda, olağanüstü kırılma sertliği ile metalik gözlükler tasarlamakta önemli ilerlemeler yapılmıştır. Üç strateji hükmedmiştir:

Kompozisyon Poisson'un Oranına Göre

Lewandowski ve iş arkadaşları Poisson'un oranı ( ⁇ ) ve metal gözlüklerin kırıklığı ile ilgili olarak bir korelasyon kurdular. ⁇ > 0.4, yüksek Poisson'nun oranını artırırken, daha önce bahsedilen yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan bazı metaller de yüksek oranda arttırılabilir.

Mikroyapısal Tasarım: Metalik Cam Kompozitleri

Bu kompozitlerden biri, sık sık sık sık kullanılan Zr bazlı BMG kompozitleri (BMGC) [Döneticileri” sertliği ile geliştirilen “arıklık” sertliği fikrine sahip olmak, 100 inçlik bir yanarlık ve plastik deformasyona yol açıyor.

Termomechanical Treatments

Cam geçiş sıcaklığının altında annelik yapmak (yapısal sağlık) ücretsiz hacmi azaltır, camı teşvik eder. Tersine, gençleştirici (örneğin, azot ve su gibi) bazı BMG'lerin kırıklığını artırabilir - bu umut verici bir düşük maliyetli rotadır.

Bir başka önemli ilerleme, morför band propagasyona engel olarak hizmet edebilir, ancak aşırı kristalleşmeden kaçınılmalıdır.[Melekttures 5-20 nm) bir morförde dağılır, oar band propagasyona engel olarak hizmet edebilir, çok fazla kompozitleştirme kaçınılmalıdır.

Future Applications için Implications

Metalik gözlüklerdeki mühendislik sertliğini mühendise verme yeteneği, niş alanların ötesindeki potansiyellerini genişletmektedir (örneğin, golf kulübü kafaları, cep telefonu vakaları ve elektronik kaplamalar) yapısal roller talep etmeye devam eder:

  • [FONT:0]Aerospace ve savunma: [Dönetici: Hafif, yüksek güçlü ve korozyona dayanıklı bağlantıcılar, ilkbaharlar ve zırh paneller.
  • [FONT:0]Biomedical:[Dönetici:[Dönetici: 0) Bio uyumlu metal gözlükler (örneğin, Mg- ve Zr-based) kemik vidaları, stentler ve cerrahi cihazlar için, sertliği zorlaştırmak için yeterli.
  • [FONT:0)Mikromekanik sistemler (MEMS)[FONTT: 1) ve mikrogearlar: Yüksek verim gücü ve elastik sular onları küçük, son derece stresli bileşenler için ideal hale getirir.
  • [FONT:0) Wear kaplamaları: [Dön sprey veya sputtering tarafından Uygulanan, sert metal cam kaplamalar, türbin bıçaklarını ve kesme araçlarını koruyabilir.

Her uygulama, sertliğin ve diğer özelliklerin belirli bir dengesi gerektirir. Örneğin, biyomedikal implantlar yüksek sertlik, korozyon direnci ve biyokompatlanabilirlik kombinasyonu gerektirir - araştırmacılar Ti, Nb, Ta ve Zr gibi toksik olmayan elementlerle buluşur.

Mevcut üretim sorunları BMG'lerin sınırlı boyutunu (könemli döküm kalınlığı) ve bazı alaşım elemanlarının yüksek maliyeti içerir. Ancak, ek üretim (biyönleyici lazer siyonun erimesi) ve termoplastik form oluşturma gibi, büyük, net-shape parçaları üniforma özellikleri ile üretmek için vaat eder [5].

Sonuç: The Road Ahead

Sertlik, metalik camların laboratuvardaki eğriliklerden güvenilir mühendislik materyallerine geçiş olup olmadığını belirleyecek olan önemli özelliktir.Orup dinamiklerinin, Poisson'nun oranı, ücretsiz hacmi ve mikroyapısal heterojenliğin yönetimi zorlanmanın, en iyi kristal alaşımların ve optiklerin geliştirilmesine yol açtığını anlamak, bir kez daha fazla sayıdaki deneyselleştirici ve optik öğrenme mekanizmasına izin vermek, son derece güvenli bir şekilde, son derece güvenli bir şekilde, son derece güvenli bir şekilde, çalışma için gerekli olan temelleri ve mikroyapısal heterojenliği kontrol etmek.

Sistemli olarak analiz ve kırık sertliği artırmakla, sadece bir parametre geliştiriyoruz; devrimci bir materyal sınıfının tam potansiyelinin kilidini açıyoruz.

Referanslar ve Daha Fazla Okuma

[1] Schroers, J., & Johnson, W. L. (2004). Ductile toplu metal cam.ETHFLT:0)Physical Review Letters[D:0)[0, 93(25), 255506.]

[2] Hufnagel, T. C., Schuh, C. A., & Falk, M. L. (2016). Metalik gözlüklerin Deformasyonları: Teorideki son gelişmeler, simülasyonlar ve deneyler.]. [0Acta Materialia, 109, 375-393.]

[3] Hays, C. C., Kim, C. P., & Johnson, W. L. (2000). Mikroyapı, oar grubu kalıbının oluşumuna ve situ'nun bulunduğu metal camların plastikliğini kontrol etti.]

[4] "B. V., et al. (2015). Metalik camların yüzeysel olmayan ısıtılması. [FONTT:0) ^ ([Dönetici: 9, 10485.)

[5] Pauly, S., et al. (2013). Mekanik lazer söndürücüsü ile metalik gözlükler.Üyetim:0)Mallar Bugün [Dönemler: 16(1-2), 37-41.İLFLT:2).