Les ingénieurs ont créé du verre métallique solide et résilient

Obtenu à l'aide d'une image au microscope électronique à transmission de différents niveaux de cristallisation d'un métal amorphe Les

ingénieurs de l'Université de Californie du Sud ont obtenu un nouveau type de verre métallique , caractérisé par une élasticité accrue. Le matériau combine, semble-t-il, des propriétés incompatibles - dureté, résistance et élasticité. Le matériau, qui a reçu le nom technologique SAM2X5-630, a la résistance aux chocs la plus élevée de tous les verres métalliques connus.

Les verres métalliques, ou métaux amorphes, sont une classe de solides métalliques à structure amorphe. Contrairement aux métaux avec leur structure cristalline, ceux des métaux amorphes sont similaires à la structure atomique des masses fondues en surfusion.


Une boule de nouveau verre métallique saute vers la gauche, vers la droite - en acier ordinaire.Le

matériau est capable de résister à de forts impacts, alors qu'il ne s'effrite pas et ne se casse pas, mais reprend sa forme d'origine. Le potentiel de son utilisation est presque illimité - des exercices et des gilets pare-balles aux implants pour renforcer les os et protéger les satellites spatiaux.

Typiquement, les métaux amorphes sont obtenus par chauffage à 630 ° C, puis refroidissement très rapide (de l'ordre du degré par seconde). Le matériau SAM2X5-630 a été obtenu en chauffant une composition de poudre à base de fer (Fe _49,7 Cr _17,7 Mn _1,9 Mo _7,4 W _1,6 B _15,2 C _3,8 Si _2,4 ).

Les propriétés uniques du métal proviennent d'une combinaison réussie de la température de chauffage et de la vitesse de refroidissement - ce sont les conditions que la composition obtenue a rencontrées qui conduisent à la formation de foyers locaux d'une structure cristalline faiblement exprimée. D'autres conditions de chauffage ou de refroidissement produisent des métaux complètement amorphes avec une disposition aléatoire des atomes.

"Il n'a presque pas de structure interne, et en cela il ressemble à du verre, mais il y a des régions avec cristallisation", explique Veronica Eliasson, professeure adjointe à l'École d'ingénierie de l'Université de Viterbi et auteur principal de l'ouvrage. "Nous ne savons toujours pas pourquoi un petit nombre de zones cristallisées dans les verres métalliques conduisent à de si fortes différences dans les réactions aux chocs."

La limite élastique dynamique de Hugoniot (l'impact maximal que le matériau résiste sans déformation irréversible) a été déterminée pour SAM2X5-630 dans la région de 12 GPa. Pour l'acier inoxydable, ce chiffre est de 0,2 GPa, pour le carbure de tungstène (utilisé pour créer des outils solides et des noyaux de balles perforantes) - 4,5 GPa, pour les diamants - jusqu'à 60 GPa.

L'étude des métaux amorphes a commencé en 1960 au California Institute of Technology - un groupe de scientifiques a obtenu le premier verre métallique Au ₇₅ Si ₂₅ . Depuis lors, de nombreux matériaux similaires aux propriétés intéressantes ont été obtenus, mais jusqu'à présent, la portée de leur application pratique ne peut pas être qualifiée de large en raison de leur coût élevé.

Par exemple, reçu récemment au JaponLe Ti ₄₀ Cu ₃₆ Pd ₁₄ Zr ₁₀ est non cancérigène, trois fois plus résistant que le titane, s'use un peu, ne forme pas une poudre avec friction et, en module d'élasticité longitudinale, il coïncide pratiquement avec les os humains - en potentiel, il peut être utilisé comme un excellent remplacement artificiel des articulations.

Source: https://habr.com/ru/post/fr392699/