Аморфні метали та сплави

Аморфні метали та сплави - це один із видів нових конструкційних матеріялів. Їх отримують у разі дуже швидкого охолодження розплавів. Швидкість охолодження в основному становить 10 в третій ступені до 1О¹⁰ °С/с. Таких великих швидкостей охолодження досягають у розплавах, товщина шарів яких не перевищує десятки мікрометрів. У разі більших товщин розплавів отримати аморфні метали та сплави неможливо, оскільки відведення теплоти з середини на зовні спричинить нагрівання аморфних шарів, унаслідок чого формуються кристали. Тому аморфні метали і сплави виробляють у вигляді фольги, тонких стрічок та дроту.

Аморфні метали і сплави - це метастабільні матеріли. У разі нагрівання вони легко перетворюються у кристалові. Чим вища темпе-ратура нагрівання аморфних металів, тим швидше вони перебудовуються в кристалеві. Проте за кімнатної температури навіть найменш стабільні аморфні метали за теоретичними розрахунками можуть пролежати до 200000 р.

Оскільки аморфні метали та сплави не мають кристалевої будови, то вони не мають комірок, дефектів, меж кристалітів тощо. Саме тому аморфні метали і сплави корозієстійкіші, ніж однакові за хімічним складом кристалеві сплави. Так, аморфний сплав, який складається із заліза, нікелю та хрому, не руйнується в розчині соляної кислоти, тоді як нержавіюча сталь такого самого складу в такому самому розчині руйнується зі швидкістю 10 мкм за рік. З аморфних металів і сплавів можна виготовляти фільтри, деталі кабелів, які працюють у морській воді. Їх можна використовувати для виготовлення медичної апаратури тощо.

Аморфні метали та сплави мають добрі механічні властивості. Велика міцність зумовлює їх використання для формування шин, виготовлення трубок, у яких протікають речовини під високим тиском тощо.

Оскільки аморфні метали мають велику твердість, зносостійкість і коррозієстійкість, з них виготовляють леза різальних інструментів.

На відміну від металів, що мають форму кристалів аморфні метали практично не наклепуються в разі деформації в процесі вальцювання, штампування, волочіння за температури 20°С, а тому вироби після виготовлення не потребують відпалювання.

Ведуться пошуки промислових способів виробництва аморфних сплавів, перетворення їх на вироби та отримання на їх основі композиційних матеріалів з унікальними властивостями.

Уже впроваджено в промислове виробництво спосіб захисту виробів від корозії аморфізацією їх приповерхневих шарів. Для цього приповехневі шари виробів нагрівають потужними електронними або йонними пучками і швидко охолоджують. Унаслідок таких дій приповерхневі шари стають аморфними.

Питання 2. Класифікація металів і сплавів Класифікація металів

Метали класифікують за такими ознаками, як колір, фізичні та хімічні властивості, характер залягання в земній корі, ступінь чистоти тощо.

1. За кольором метали поділяють на чорні та кольорові.

Чорні метали мають темно-сірий колір, схильні до поліморфних перетворень. До чорних металів належить залізо. На сьогодні його використовують найбільше.

Кольорові метали найчастіше мають червоний, жовтий і білий кольори. Вони дуже пластичні, деякі з них мають відносно низькі температури плавлення.

2. За фізичними та хімічними властивостями, а також характе­ром залягання в земній корі кольорові метали поділяють на:

• легкі (алюміній, берилій, титан, літій, натрій, калій тощо);

• важкі (мідь, кобальт, нікель, свинець, цинк, кадмій, стибій, ртуть);

• благородні (золото, срібло, платина та платиноїди);

• трудноплавкі (вольфрам, молібден, ніобій, тантал, ванадій, хром тощо);

• розсіяні (галій, індій, талій);

• рідкісноземельні (ітрій, скандій, лантан і всі лантаноїди);

• радіоактивні (технецій, францій, уран тощо).

3. За ступенем чистоти метали поділяють на технічно чисті (містять до 0,1-0,5% домішок), хімічно чисті (містять до 0,01-0,1% домішок) і надчисті. Дуже чисті метали використовують у ракетній техніці, надзвуковій авіації, а також у хімічній промисловості та медицині. Проте чисті метали не завжди задовольняли вимоги техніки, а тому людство здавна використовує сплави.