TIINA I INGINERIA MATERIALELORCURS 11 AN I IA

CAP. 11 MATERIALE METALICE AMORFEMetalele amorfe sunt materiale metalice care au o structur cristalin dezordonat (non-cristaline). ntr-un cristal, structura atomic se prezint ordonat, ca n figura 1. Datorit faptului c sticla se solidific fr cristalizare, reine o structur dezordonat reminiscent din starea de lichid (figura 2). Fig. 1Fig. 2

11.1 TEORII ASUPRA STRII LICHIDE A MATERIALELOR NEMETALICEUn aliaj amorf are o structura caracterizata printr-o ordine in aranjamentul spaial al particulelor constitutive manifestata pe scurta distanta. Ordinea la scurta distanta este specifica si lichidelor, de acea aliajele amorfe pot fi considerate ca lichide subrcite, in care aranjamentul geometric al particulelor din starea lichida se pstreaz si in starea solida. Pentru sticlele metalice s-au propus mai multe modele structurale, doua dintre ele au gsit cea mai larga accepie: - modelele microcristaline; - modelele structurale cu distribuie ntmpltoare continua. Modelele structurale microcristaline considera ca structura solidului amorf este o asamblarede mici cristale cu diametrul sub 20, separate prin discontinuiti analoge limitelor de grunte. Modelele structurale cu distribuie ntmpltoare, dimpotriv, nu presupun existenta unei ordini cristaline la scara orict de mica.

11.2 PROCESUL DE OBINERE A STICLEI METALICE Virtual, orice lichid poate fi transformat n sticl dac este rcit suficient de rapid ca s se evite cristalizarea. Problema care se pune este ct de rapid trebuie s fie rcirea? Anumite sticle (ca de exemplu sticla obinuit) se pot forma i la rciri foarte lente. De exemplu oglinda de 5000 mm a telescopului de la Observatorul Palomar care cntrete 20 de tone a fost rcit pe o perioad de 8 luni fr s cristalizeze. https://jshare.johnshopkins.edu/thufnag1/Public_html/metallicglassFig. 4

PROCESUL DE OBINERE A STICLEI METALICE Datorit unitii structurale format din atomi individuali n majoritatea aliajelor este relativ simplu pentru cristale s se formeze i s creasc. Ca i rezultat, sticlele metalice timpurii (descoperite la Caltech la sfritul anilor 50) necesitau rciri foarte rapide n jurul a 1 milion de grade Celsius pe secund pentru a evita cristalizarea. Dei pare dificil nu este aa de greu de realizat n zilele noastre. Figura 5 prezint un dispozitiv de obinere a sticlei metalice. Fig. 5https://jshare.johnshopkins.edu/thufnag1/Public_html/metallicglass

FIRE MAGNETICE AMORFE I NANOCRISTALINE OBINUTE PRIN RCIRE RAPID DIN TOPITUR N STRAT DE AP N ROTAIE

PROCESUL DE OBINERE A STICLEI METALICE

PROCESUL DE OBINERE A STICLEI METALICE

ASPECTUL UNUI OEL OBINUIT I A UNEI STICLE METALICE

11.3 PROPRIETILE I APLICAIILE MATERIALELOR METALICE AMORFEProprietatile fizice, mecanice si chimice ale sticlelor metalice reprezinta caracteristici unice, pe care nicio alta clasa de substante cunoscute nu le poseda. Absenta cristalinitatii conduce la valori ridicate ale rezistentei la rupere in sticlele metalice, usurinta de magnetizare, atenuare extrem de redusa a undelor acustice si o rezistivitate electrica apreciabila. Omogenitatea structurala si compozitionala, conduce la o mare rezistenta la coroziune electrochimica specifica sticlelor metalice. Avand legaturi interatomice de tip metalic, sticlele metalice prezinta proprietati care le diferentiaza net de sticlele clasice nemetalice cum sunt: ductilitatea care le asigura posibilitatea de a fi prelucrate prin deformare plastica si o comportare nefragila la rupere, conductivitatea electrica si termica, proprietati optice specifice ( opacitate si luciu metalic ).Rezistenta la rupere. Caracteristica Rm in sticlele metalice se apropie de rezistenta teoretica, probabil datorita absentei periodicitatii de translatie. Unele sticle metalice pe baza de Fe au Rm=350 daN/mm2 depasind otelurile de inalta rezistenta. Fluajul. Se manifest la temperaturi ridicate n sticlele metalice implicnd vscoziti de ordinul a 1016 Ns/m2.Rezistena la oboseal. Este mai sczut dect n cazul materialelor metalice cristaline.

APLICAIILE MATERIALELOR METALICE AMORFEMetalele amorfe (sticlele metalice) prezint un comportament unic de nmuiere fiind din ce n ce mai exploatate pentru formarea termoplastic a sticlelor metalice. Sticlele metalice pot fi modelate pe o scar care variaz de la dimensiuni de ordinul a 10nm pn la civa mm. Se sugereaz posibilitatea rezolvrii problemei reproducerii nanoimprint-urilor unde nano-matrie extremm de scumpe din silicon se rup foarte uor. Nano-matriele obinute din sticle metalice sunt uor de fabricat i sunt mult mai durabile dect cele din silicon. Ti40Cu36Pd14Zr10 considerat a fi noncarcinogenic, este de aproape 3 ori mai puternic dect titaniumul, iar modulul lui de elasticitate este aproape ca cel al oaselor. Are o mare rezisten la uzur i nu produce pulbere abraziv. Aliajul nu sufer contracii la rcire. Mg60Zn35Ca5, se rcete rapid pentru a atinge structura amorf, este un biomaterial pentru implantul n oase al uruburilor, plinturilor sau tijelor care s fixeze fractura. Spre deosebire de tradiionalele dispozitive din oel sau titan, acest material se dizolv n organism la o rat de 1 mm/lun fiind nlocuit de esut osos. Aceast vitez de absorbie se poate varia prin modificarea coninutului de Zn. Alte aplicaii ale sticlelor metalice pot fi: crose de golf, rachete de tenis, bte de baseball, carcase de tablouri electrice, aplicaii medicale, aplicaii n aeronautic etc.

APLICAIILE MATERIALELOR METALICE AMORFE