Os engenheiros criaram vidro metálico sólido e resiliente

Obtidos usando uma imagem de microscópio eletrônico de transmissão de diferentes níveis de cristalização de um metal amorfo. Os

engenheiros da Universidade do Sul da Califórnia obtiveram um novo tipo de vidro metálico , caracterizado pelo aumento da elasticidade. Parece que o material combina propriedades incompatíveis - dureza, resistência e elasticidade. O material, que recebeu o nome tecnológico SAM2X5-630, possui a maior resistência ao impacto de todos os vidros metálicos conhecidos.

Vidros metálicos, ou metais amorfos, são uma classe de sólidos metálicos com uma estrutura amorfa. Ao contrário dos metais com sua estrutura cristalina, os metais amorfos são semelhantes à estrutura atômica dos fundidos super-resfriados.


Uma bola de vidro novo de metal pula para a esquerda, para a direita - em aço comum.O

material é capaz de suportar fortes impactos, enquanto não desmorona e não quebra, mas retorna à sua forma original. O potencial para seu uso é quase ilimitado - de exercícios e armaduras a implantes para fortalecer ossos e proteger satélites espaciais.

Normalmente, os metais amorfos são obtidos por aquecimento a 630 ° C e, em seguida, resfriamento muito rápido (da ordem de um grau por segundo). O material SAM2X5-630 foi obtido por aquecimento de uma composição em pó à base de ferro (Fe _49,7 Cr _17,7 Mn _1,9 Mo _7,4 W _1,6 B _15,2 C _3,8 Si _2,4 ).

As propriedades únicas do metal provêm de uma combinação bem-sucedida da temperatura de aquecimento e da taxa de resfriamento - essas são as condições experimentadas pela composição obtida que levam à formação de focos locais de uma estrutura cristalina fracamente expressa. Outras condições de aquecimento ou resfriamento resultam em metais completamente amorfos com um arranjo aleatório de átomos.

"Ele quase não possui estrutura interna e, nesse aspecto, lembra o vidro, mas há regiões com cristalização", diz Veronica Eliasson, professora assistente da Escola de Engenharia da Universidade de Viterbi e principal autor. "Ainda não temos ideia de por que um pequeno número de áreas cristalizadas em vidros de metal leva a diferenças tão fortes nas reações de choque".

O limite elástico dinâmico de Hugoniot (o impacto máximo que o material suporta sem deformação irreversível) foi determinado para o SAM2X5-630 na região de 12 GPa. Para aço inoxidável, esse número é de 0,2 GPa, para carboneto de tungstênio (usado para criar ferramentas sólidas e núcleos de balas perfuradoras) - 4,5 GPa, para diamantes - até 60 GPa.

O estudo de metais amorfos começou em 1960 no Instituto de Tecnologia da Califórnia - um grupo de cientistas obteve o primeiro vidro de metal Au ₇₅ Si ₂₅ . Desde então, muitos materiais semelhantes com propriedades interessantes foram obtidos, mas até agora o escopo de sua aplicação prática não pode ser chamado de amplo por causa de seu alto custo.

Por exemplo, recebido recentemente no JapãoO Ti ₄₀ Cu ₃₆ Pd ₁₄ Zr ₁₀ é não carcinogênico, três vezes mais forte que o titânio, desgasta um pouco, não forma pó com atrito e, em módulo de elasticidade longitudinal, praticamente coincide com os ossos humanos - em potencial, pode ser usado como um excelente substituto artificial da articulação.

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