Amorf materiallar: ularning xossalari, zamonaviy texnologiyada qo'llanilishi, ishlab chiqarish usullari. Amorf metall qotishmalari Amorf qotishmalarni olish usullari

Atomlar va molekulalarning nisbiy joylashishiga asoslanib, materiallar kristall yoki amorf bo'lishi mumkin. Kristalli va amorf moddalarning teng bo'lmagan tuzilishi ularning xossalaridagi farqni ham belgilaydi. Kristallanishning sarflanmagan ichki energiyasiga ega bo'lgan amorf moddalar bir xil tarkibdagi kristall moddalarga qaraganda kimyoviy jihatdan faolroqdir (masalan, kremniyning amorf shakllari: kristall kvartsga nisbatan pemza, tripolit, diatomitlar).

Amorf va kristall moddalarning sezilarli farqi shundaki, kristalli moddalar qizdirilganda (doimiy bosimda) ma'lum bir erish nuqtasiga ega. Va amorflar yumshab, asta-sekin suyuq holatga aylanadi. Amorf moddalarning kuchi, qoida tariqasida, kristalli moddalarga qaraganda past, shuning uchun kuchaygan materiallarni olish uchun kristallanish, masalan, shisha-kristalli material - shisha-keramika ishlab chiqarishda maxsus amalga oshiriladi.

Bir xil tarkibdagi kristall materiallarda, agar ular turli xil kristalli shakllarda hosil bo'lsa, modifikatsiyalar (polimorfizm hodisasi) deb ataladigan turli xil xususiyatlarni kuzatish mumkin. Masalan, kvartsning polimorf o'zgarishlari hajmning o'zgarishi bilan birga keladi. Kristall panjarani o'zgartirish orqali materialning xususiyatlarini o'zgartirish metallarni issiqlik bilan ishlov berishda (qattiqlashtirish yoki chiniqtirish) qo'llaniladi.

-materiallar tarkibi va tuzilishining ularning xossalariga ta'siri. Qurilish materiallari konstruksiyalarining turlari.

Qurilish materiallarining xususiyatlari ko'p jihatdan ularning tuzilishining o'ziga xos xususiyatlariga va materialdan iborat bo'lgan moddalarning xususiyatlariga bog'liq. O'z navbatida, materialning tuzilishi quyidagilarga bog'liq: tabiiy materiallar uchun - ularning kelib chiqishi va shakllanish shartlariga, sun'iy bo'lganlar uchun - materialni ishlab chiqarish va qayta ishlash texnologiyasiga bog'liq. Shuning uchun qurilish materiallari kursini o'rganayotganda, quruvchi birinchi navbatda ushbu bog'liqlikni tushunishi kerak. Shu bilan birga, texnologiya va materiallarni qayta ishlash ularning hosil bo'lgan materialning tuzilishi va xususiyatlariga ta'siri nuqtai nazaridan ko'rib chiqilishi kerak.

Qurilish materiallari kimyoviy, mineral va fazali kompozitsiyalar bilan tavsiflanadi.

Kimyoviy tarkibiga ko'ra barcha qurilish materiallari quyidagilarga bo'linadi: organik (yog'och, bitum, plastmassa va boshqalar), mineral (beton, tsement, g'isht, tabiiy tosh va boshqalar) va metallar (po'lat, cho'yan, alyuminiy). Ushbu guruhlarning har biri o'ziga xos xususiyatlarga ega. Shunday qilib, barcha organik materiallar yonuvchan, mineral materiallar esa yong'inga chidamli; metallar elektr va issiqlikni yaxshi o'tkazadi. Kimyoviy tarkibi bizga boshqa texnik xususiyatlarni (biologik barqarorlik, chidamlilik va boshqalar) hukm qilish imkonini beradi. Ba'zi materiallarning kimyoviy tarkibi (noorganik bog'lovchilar, tosh materiallar) ko'pincha ular tarkibidagi oksidlar soni bilan ifodalanadi.

Bir-biri bilan kimyoviy bog'langan oksidlar materialning mineral tarkibini tavsiflovchi minerallarni hosil qiladi. Materialdagi minerallar va ularning miqdorini bilib, materialning xususiyatlarini baholash mumkin. Masalan, noorganik biriktiruvchi moddalarning suvli muhitda qattiqlashishi va mustahkamligini saqlab turishi ularda silikat minerallari, aluminatlar, kaltsiy ferritlarning mavjudligi bilan bog'liq bo'lib, ularning ko'p miqdori bilan qattiqlashuv jarayoni tezlashadi va mustahkamlik kuchayadi. tsement toshining miqdori ortadi.

Materialning fazaviy tarkibini tavsiflashda quyidagilar ajralib turadi: g'ovak devorlarni (materialning ramkasi) hosil qiluvchi qattiq moddalar va havo va suv bilan to'ldirilgan teshiklar. Materialning fazaviy tarkibi va uning teshiklaridagi suvning fazaviy o'tishlari ish paytida materialning barcha xususiyatlari va xatti-harakatlariga ta'sir qiladi.

Materialning xususiyatlariga uning makro va mikro tuzilishi va molekulyar-ion darajasida materialni tashkil etuvchi moddalarning ichki tuzilishi ta'sir qiladi.

Materialning makrostrukturasi yalang'och ko'zga ko'rinadigan yoki biroz kattalashtirish bilan ko'rinadigan strukturadir. Materialning mikro tuzilishi mikroskop ostida ko'rinadigan strukturadir. O'simlikning ichki tuzilishi rentgen nurlari difraksion tahlili, elektron mikroskopiya va boshqalar yordamida o'rganiladi.

Ko'p jihatdan, materialning xususiyatlari teshiklarning sonini, hajmini va tabiatini aniqlaydi. Masalan, g'ovakli shisha (ko'pikli shisha), oddiy shishadan farqli o'laroq, shaffof emas va juda engil.

Qattiq zarrachalarning shakli va hajmi ham materialning xususiyatlariga ta'sir qiladi. Shunday qilib, agar siz oddiy shisha eritmasidan yupqa tolalarni tortib olsangiz, siz engil va yumshoq shisha yünü olasiz.

Zarrachalarning shakli va hajmiga, tuzilishiga qarab, qattiq qurilish materiallarining makro tuzilishi donador (boʻsh donador yoki konglomerat), uyali (nozik gʻovak), tolali va qatlamli boʻlishi mumkin.

Bo'shashgan donali materiallar bir-biriga bog'lanmagan alohida donalardan iborat (qum, shag'al, mastik izolyatsiyasi va to'ldirish uchun kukunli materiallar va boshqalar).

Konglomerat tuzilishi, donalar bir-biriga mahkam bog'langan bo'lsa, har xil turdagi betonlarga, tabiiy va keramik materiallarning ayrim turlariga va boshqalarga xosdir.

Uyali (nozik gözenekli) struktura gaz va ko'pikli beton, uyali plastmassa va ba'zi keramik materiallarga xos bo'lgan makro va mikroporlarning mavjudligi bilan tavsiflanadi.

Elyaflar (qatlamlar) bir-biriga parallel joylashgan tolali va qatlamli materiallar tolalar (qatlamlar) bo'ylab va bo'ylab turli xil xususiyatlarga ega. Bu hodisa anizotropiya deb ataladi va bunday xususiyatlarga ega bo'lgan materiallar anizotropikdir. Tolali struktura yog'och va mineral jun mahsulotlariga xosdir, qatlamli tuzilish esa qatlamli plomba (qog'oz plastmassa, tekstolit va boshqalar) bo'lgan rulon, choyshab va plitalar materiallariga xosdir.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

E'lon qilingan http:// www. eng yaxshisi. ru/

Amorf materiallar: ularning xossalari, zamonaviy texnologiyada qo'llanilishi, ishlab chiqarish usullari

Bajarildi:

XFMM 206-guruh talabasi

Dorojkin A.P.

Tekshirildi:

Kafedra mudiri

fizik kimyo

Tomilin O.B.

Kirish

Uzoq vaqt davomida fizikada eng qiziq narsa mikrokosmos va mikrokosmosni o'rganish bo'lib tuyuldi. Aynan o'sha erda ular atrofdagi dunyoning tuzilishini tushuntiruvchi eng muhim, asosiy savollarga javob topishga harakat qilishdi. Va endi tadqiqotning uchinchi jabhasi paydo bo'ldi - qattiq moddalarni o'rganish.

Nima uchun qattiq jismlarni o'rganish juda muhim?

Albatta, bu erda insonning amaliy faoliyati katta rol o'ynaydi. Qattiq jismlar metallar va dielektriklar bo'lib, ularsiz elektrotexnikani tasavvur qilib bo'lmaydi, ular yarimo'tkazgichlar bo'lib, ular zamonaviy elektronika, magnitlar, o'ta o'tkazgichlar va strukturaviy materiallarning asosini tashkil qiladi. Xulosa qilib aytganda, fan-texnika taraqqiyoti ko‘p jihatdan qattiq jismlardan foydalanishga asoslanganligini ta’kidlash mumkin.

Ammo ularni o'rganishda masalaning nafaqat amaliy tomoni muhim ahamiyatga ega. Fan rivojining ichki mantig'i - qattiq jismlar fizikasi katta tizimlarning jamoaviy xususiyatlarining ahamiyatini tushunishga olib keldi.

Qattiq jism bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi milliardlab zarralardan iborat. Bu tizimda ma'lum bir tartibning paydo bo'lishiga va barcha mikrozarrachalarning maxsus xususiyatlariga olib keladi. Shunday qilib, elektronlarning jamoaviy xususiyatlari qattiq jismlarning elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydi va tananing issiqlikni yutish qobiliyati - issiqlik sig'imi - issiqlik harakati paytida atomlarning kollektiv tebranishlarining tabiatiga bog'liq. Kollektiv xususiyatlar qattiq jismlarning barcha asosiy xatti-harakatlarini tushuntiradi.

Qattiq jismlarning tuzilishi xilma-xildir. Biroq, ularni ikkita katta sinfga bo'lish mumkin: kristallar va amorf qattiq moddalar.

1. Amorf jismlarning umumiy tavsifi

Hamma qattiq jismlar ham kristall emas. Ko'p amorf jismlar mavjud.

Amorf jismlar atomlarning joylashishida qat'iy tartibga ega emas. Faqat eng yaqin qo'shni atomlar qandaydir tartibda joylashtirilgan. Ammo amorf jismlardagi kristallarga xos bo'lgan bir xil struktura elementining barcha yo'nalishlarida qat'iy yo'nalish mavjud emas.

Ko'pincha bir xil moddani ham kristall, ham amorf holatda topish mumkin. Masalan, kvarts SiO2 kristall yoki amorf shaklda (kremniy oksidi) bo'lishi mumkin. Kvarsning kristall shakli sxematik ravishda muntazam olti burchakli panjara sifatida ifodalanishi mumkin. Kvarsning amorf tuzilishi ham panjara ko'rinishiga ega, ammo tartibsiz shaklga ega. Olti burchaklar bilan bir qatorda beshburchaklar va etti burchaklar mavjud.

1959 yilda ingliz fizigi D. Bernal qiziqarli tajribalar o'tkazdi: u bir xil o'lchamdagi ko'plab kichik plastilin sharlarini olib, ularni bo'r kukuniga aylantirdi va ularni katta sharchaga bosdi. Natijada, to'plar deformatsiyalanib, ko'pburchaklarga aylandi. Ma'lum bo'lishicha, bu holda asosan beshburchak yuzlar shakllangan va ko'pburchaklar o'rtacha 13,3 yuzga ega. Demak, amorf moddalarda, albatta, qandaydir tartib bor.

Amorf jismlarga shisha, smola, rozin, qandli konfet va boshqalar kiradi.Amorf moddalar kristall moddalardan farqli ravishda izotrop, ya'ni mexanik, optik, elektr va boshqa xossalari yo'nalishga bog'liq emas. Amorf jismlar qattiq erish nuqtasiga ega emas: erish ma'lum bir harorat oralig'ida sodir bo'ladi. Amorf moddaning qattiq holatdan suyuq holatga o'tishi xossalarning keskin o'zgarishi bilan birga kelmaydi. Amorf holatning fizik modeli hali yaratilmagan.

Amorf qattiq moddalar kristall qattiq moddalar va suyuqliklar o'rtasida oraliq joyni egallaydi. Ularning atomlari yoki molekulalari nisbiy tartibda joylashtirilgan. Qattiq jismlarning (kristall va amorf) tuzilishini tushunish kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan materiallarni yaratishga imkon beradi.

Tashqi ta'sirlar ta'sirida amorf jismlar qattiq jismlar kabi elastiklik va suyuqlik kabi suyuqlik xususiyatini namoyon qiladi. Shunday qilib, qisqa muddatli ta'sirlar (ta'sirlar) ostida ular qattiq jismlar kabi harakat qiladilar va kuchli ta'sir ostida bo'laklarga bo'linadi. Ammo juda uzoq vaqt ta'sir qilish bilan amorf jismlar oqadi. Keling, silliq yuzada yotadigan qatron bo'lagiga ergashaylik. Asta-sekin qatron uning ustiga tarqaladi va qatronning harorati qanchalik baland bo'lsa, bu tezroq sodir bo'ladi.

Past haroratlarda amorf jismlar o'z xususiyatlariga ko'ra qattiq jismlarga o'xshaydi. Ular deyarli hech qanday suyuqlikka ega emas, lekin harorat ko'tarilishi bilan ular asta-sekin yumshaydi va ularning xususiyatlari suyuqliklarning xususiyatlariga yaqinlashadi. Buning sababi shundaki, harorat oshishi bilan atomlarning bir pozitsiyadan ikkinchisiga sakrashi asta-sekin tez-tez uchraydi. Amorf jismlar, kristall jismlardan farqli o'laroq, o'ziga xos tana haroratiga ega emas.

Suyuq modda sovutilganda u har doim ham kristallanmaydi. muayyan sharoitlarda muvozanatsiz qattiq amorf (shisha) holat hosil bo'lishi mumkin. Shishasimon holatda oddiy moddalar (uglerod, fosfor, mishyak, oltingugurt, selen), oksidlar (masalan, bor, kremniy, fosfor), galogenidlar, xalkogenidlar, ko'plab organik polimerlar bo'lishi mumkin.Bu holatda modda barqaror bo'lishi mumkin. uzoq vaqt davomida, masalan, ba'zi vulqon ko'zoynaklari millionlab yillardir. Shishasimon amorf holatdagi moddaning fizik-kimyoviy xossalari kristall moddaning xossalaridan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Masalan, shishasimon germaniy dioksidi kimyoviy jihatdan kristalliga qaraganda faolroq. Suyuq va qattiq amorf holat xossalaridagi farqlar zarrachalarning issiqlik harakatining tabiati bilan belgilanadi: amorf holatda zarralar faqat tebranish va aylanish harakatlariga qodir, lekin modda ichida harakatlana olmaydi.

Mexanik yuklar yoki harorat o'zgarishi ta'sirida amorf jismlar kristallanishi mumkin. Amorf holatdagi moddalarning reaktivligi kristall holatga qaraganda ancha yuqori. Amorf (yunoncha "amorfos" - shaklsiz) holatining asosiy xususiyati - atom yoki molekulyar panjaraning yo'qligi, ya'ni kristall holatga xos bo'lgan strukturaning uch o'lchovli davriyligi.

Amorf holatda faqat qattiq holatda bo'lishi mumkin bo'lgan moddalar mavjud. Bu tartibsiz birliklar ketma-ketligiga ega polimerlarga tegishli.

2. Amorf metall qotishmalari

Amorf metall qotishmalari (metall oynalar) metall qattiq moddalar bo'lib, ularda atomlarning joylashishida uzoq masofali tartib yo'q. Bu ularga oddiy kristall metallardan bir qator muhim farqlarni beradi.

Amorf qotishmalar birinchi marta 1960 yilda P.Dyuves tomonidan olingan, ammo ularning keng ko'lamli tadqiqotlari va sanoatda qo'llanilishi o'n yil o'tgach - 1968 yilda yigiruv usuli ixtiro qilinganidan keyin boshlandi. Hozirgi vaqtda bir necha yuz amorflashtiruvchi qotishma tizimlari ma'lum, metall oynalarning tuzilishi va xususiyatlari etarlicha batafsil o'rganilgan va ularni sanoatda qo'llash doirasi kengaymoqda.

2.1 Amorf qotishmalarni olish usullari

Amorf strukturani olish uchun suyuq metallning o'ta yuqori sovutish tezligi turli yo'llar bilan amalga oshirilishi mumkin. Ularning umumiy tomoni shundaki, kamida 106 daraja / s sovutish tezligini ta'minlash zarurati. Sovuq plastinka ustiga tomchini katapult qilish, gaz yoki suyuqlik bilan purkash, tomchi yoki oqimni santrifüj qilish, asosiy metall massasi bilan tez issiqlikni olib tashlaydigan lazer yordamida metall yuzaning yupqa plyonkasini eritishning ma'lum usullari mavjud. , gazsimon muhitdan o'ta tez sovutish va hokazo. Ushbu usullardan foydalanish turli xil kenglikdagi va qalinlikdagi lenta, sim va kukunlarni olish imkonini beradi.

Amorf lentani sanoat ishlab chiqarishning eng samarali usullari aylanuvchi barabanlarning tashqi (diskni o'chirish) yoki ichki (markazdan qochma) yuzalarida suyuq metall oqimini sovutish yoki issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan materiallardan tayyorlangan sovuq rollarda eritishdir.

1-rasm. Eritmadan qattiqlashtirib yupqa tasma hosil qilish usullari: a) markazdan qochiruvchi qattiqlashuv; b) diskda qattiqlashish; c) eritilgan prokat; d) markazdan qochiruvchi qattiqlashuv; e) sayyoralarning qattiqlashishi

1-rasmda ushbu usullarning sxematik diagrammalari ko'rsatilgan. Induksion pechda olingan eritma neytral gaz bilan nozuldan siqib chiqariladi va aylanadigan sovutilgan korpus (muzlatgich) yuzasi bilan aloqa qilganda qotib qoladi. Farqi shundaki, markazdan qochma va diskni o'chirish usullarida eritma faqat bir tomondan sovutiladi.

Asosiy muammo - muzlatgich bilan aloqa qilmaydigan tashqi yuzaning etarli darajada tozaligini olish. Eritma prokat usuli lentaning ikkala yuzasida ham yaxshi sifat hosil qiladi, bu ayniqsa magnit yozish boshlari uchun ishlatiladigan amorf lentalar uchun muhimdir. Har bir usul lentalarning o'lchamlari bo'yicha o'ziga xos cheklovlarga ega, chunki qattiqlashuv jarayonida ham, usullarning apparat dizaynida ham farqlar mavjud. Agar markazdan qochma qotish paytida chiziq kengligi 5 mm gacha bo'lsa, u holda prokat 10 mm yoki undan ortiq kenglikdagi chiziqlar hosil qiladi.

Oddiyroq asbob-uskunalarni talab qiladigan diskni qattiqlashtirish usuli, erituvchi tigellarning o'lchamiga qarab, chiziq kengligini keng diapazonda o'zgartirishga imkon beradi. Ushbu usul kengligi 0,1-0,2 mm bo'lgan tor lentalarni va keng - 100 mm gacha ishlab chiqarishga imkon beradi va kenglikni saqlashning aniqligi ± 3 mikron bo'lishi mumkin. Maksimal tigel sig'imi 50 kg gacha bo'lgan qurilmalar ishlab chiqilmoqda.Suyuq holatdan qattiqlashadigan barcha qurilmalarda metall tez qotib qoladi, aylanuvchi muzlatgich yuzasiga yupqa qatlamda tarqaladi. Agar qotishma tarkibi doimiy bo'lsa, sovutish tezligi eritmaning qalinligi va muzlatgichning xususiyatlariga bog'liq. Sovutgichdagi eritmaning qalinligi uning aylanish tezligi va eritmaning oqim tezligi bilan belgilanadi, ya'ni nozulning diametriga va eritmadagi gaz bosimiga bog'liq. Eritmani diskka etkazib berish burchagini to'g'ri tanlash katta ahamiyatga ega, bu metallning muzlatgich bilan aloqa qilish muddatini oshirishga imkon beradi. Sovutish tezligi, shuningdek, eritmaning o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq: issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik sig'imi, yopishqoqlik, zichlik.

Yupqa amorf simni olish uchun eritmadan tolalarni tortib olishning turli usullari qo'llaniladi.

2-rasm Eritmadan qotib qolgan yupqa simni ishlab chiqarish usullari: a) eritmani sovutish suyuqligidan o'tkazish (eritma ekstruziyasi); b) aylanuvchi barabandan ipni tortib olish; v) shisha kapillyardagi eritmani tortib olish; 1 - eritish; 2 - sovutish suvi; 3 - shisha; 4 -- ko'krak; 5 - o'rash simi

Birinchi usulda (2-rasm, a) eritilgan metall yumaloq nayda tuzlarning suvli eritmasi orqali tortiladi.

Ikkinchisida (2-rasm, b) eritilgan metall oqimi aylanadigan barabanning ichki yuzasida markazdan qochma kuch bilan ushlab turilgan suyuqlikka tushadi: keyin qotib qolgan ip aylanadigan suyuqlikdan ochiladi. Ma'lum bo'lgan usul, eritmani shisha kapillyarga iloji boricha tezroq tortib, amorf simni olishdan iborat (2-rasm, s).

Bu usul Teylor usuli deb ham ataladi. Elyaf shisha naycha bilan bir vaqtning o'zida eritmani tortib olish orqali olinadi va tolaning diametri 2-5 mikron. Bu erda asosiy qiyinchilik tolani uni qoplagan shishadan ajratishdir, bu tabiiy ravishda bu usul bilan amorflangan qotishmalarning tarkibini cheklaydi.

2.2 Mexanik xossalari

Shuni ta'kidlash kerakki, amorf qotishmalarning mexanik xususiyatlarining birinchi xususiyati ularning juda yuqori quvvatidir. Ma'lumki, nazariy kuch, ya'ni sinish tekisligidagi barcha atomlararo bog'lanishlarni uzish uchun zarur bo'lgan kuchlanish 1~10E? (E - Young moduli). Haqiqiy metallarning kuchi ikki-uch daraja pastroq - faqat mo'ylovlarning (mo'ylovlarning) kuchi nazariyaga yaqinlashadi.

Amorf qotishmalar uchun nazariy kuchga yaqin 0,040,05Ey?… qiymatlari ham xosdir. Bu, birinchidan, kristallarga nisbatan elastik modullarning pastligi, ikkinchidan, deformatsiya va sinishning o'ziga xos mexanizmlari bilan bog'liq. Amorf qotishmalarning Puasson nisbati odatda 0,4 ga yaqin - bu kristalli metallar (0,3) va suyuqliklar (0,5) o'rtasidagi oraliq qiymatdir. Amorf qotishmalarning juda kutilmagan xususiyati ularning plastik oqimdan o'tish qobiliyatidir. Kristallarda, ma'lumki, plastik xatti-harakatlar dislokatsiyalar harakati bilan ta'minlanadi. Ammo translatsiya simmetriyasi bo'lmagan tanada klassik ma'noda dislokatsiyalar mumkin emas va amorf moddalar mutlaqo mo'rt bo'lishini kutish mumkin. Noorganik ko'zoynaklar shunday yo'l tutadi, ammo amorf metallarda plastik deformatsiya hali ham sodir bo'ladi.

Deformatsiya qilish qobiliyati, kristallarda bo'lgani kabi, metall bog'lanishning yo'nalishli, yo'nalishsiz tabiati bilan bog'liq. Bunday holda, amorf jismlarga xos bo'lgan yuqori mustahkamlikni amalga oshirish mumkin, agar mo'rt sinish oqish nuqtasidan kamroq kuchlanishlarda bostirilgan bo'lsa. Amorf qotishmalarning plastik deformatsiyasi, hajmning har bir elementi deformatsiyalanganda va namuna bir xil deformatsiyani boshdan kechirganda bir hil bo'lishi mumkin va plastik oqim ingichka kesish chiziqlarida lokalizatsiya qilinganida bir hil bo'lishi mumkin.

Bir hil deformatsiya yuqori haroratlarda (kristallanish haroratiga yaqin) va past kuchlanishlarda (0,01Gf) sodir bo'ladi.<, где G -- модуль сдвига). При этом скорость деформации пропорциональна приложенному напряжению. Вязкость з по мере развития деформации непрерывно растёт, и с повышением температуры этот рост ускоряется по аррениусовскому закону. Степень пластической деформации при гомогенном течении практически неограничена, и при правильно подобранных условиях можно добиться эффекта сверхпластичности с деформацией в сотни процентов. По-видимому, гомогенная деформация происходит за счёт непрерывной релаксации структуры, хотя она может протекать и после предварительного отжига при более высокой температуре.

Natijada, bir hil deformatsiyadan so'ng, qotishmalar odatda keskin mo'rtlashadi. Bir hil bo'lmagan plastik oqim past haroratlarda va yuqori kuchlanishlarda sodir bo'ladi (cr0,8TT<0,02Gф>). U yuklanish tezligiga kam sezgir va amalda deformatsiyaning qattiqlashishi bilan birga kelmaydi. Bir jinsli deformatsiyadan farqli ravishda bir jinsli deformatsiya amorf strukturada tartib darajasining pasayishiga olib keladi. Bir hil bo'lmagan deformatsiya jarayonida oqim kesishma chiziqlarida to'planadi, ularning soni qotishmaning plastikligini aniqlaydi. Plastisite yuklash tartibiga qarab juda katta farq qiladi. Cho'zishda odatda kichik bo'ladi - destruktsiya 1...2% deformatsiyadan keyin sodir bo'ladi, dumaloq bo'lganda esa 50...60% deformatsiyalarga erishish mumkin, egilganda esa radius qalinligi bilan solishtirish mumkin. lenta (30...40 mikron).

Amorf qotishmalarning sinishi, an'anaviy kristalli qotishmalar kabi, mo'rt va qattiq bo'lishi mumkin. Mo'rt sinish makroskopik oqimning tashqi izlarisiz va valentlik o'qiga perpendikulyar tekisliklar bo'ylab yorilish natijasida yuzaga keladi. Egiluvchan sinish plastik deformatsiyadan keyin yoki bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi. U maksimal tangensial kuchlanishlar harakat qiladigan tekisliklar bo'ylab rivojlanadi. Amorf qotishmalarning egiluvchan sinishining o'ziga xos xususiyati sinish yuzasida ikkita zonaning mavjudligi: deyarli silliq bo'linish joylari va bir-biriga bog'langan "tomirlar" tizimi kuzatiladigan joylar - yuqori darajada lokalizatsiya qilingan plastik oqim joylarining paydo bo'lishi izlari. qalinligi ~ 0,1 mkm.

2.3 Fizik xususiyatlari

Avvalo, amorf qotishmalarning magnit xususiyatlariga to'xtalib o'tishimiz kerak. Amorf holatda, atomlarning tartibsiz joylashishiga qaramay, magnit momentlarning tartibli joylashuvi paydo bo'lishi mumkin. Shuning uchun temir, kobalt, nikel, shuningdek, ba'zi noyob tuproq metallari asosidagi ko'plab amorf qotishmalar ferromagnitdir. Ularning xatti-harakati sifat jihatidan kristalli ferromagnitlarning xatti-harakatiga o'xshaydi: ularda magnit domenlar paydo bo'ladi, magnitlanishning o'zgarishi paytida histerezis halqasi mavjud, yuqorida o'z-o'zidan magnitlanish yo'qolgan Kyuri nuqtasi mavjud va hokazo. Amorf qotishmalarda magnitlanishning teskari o'zgarishi paytida domen devorlarining harakatlanishi uchun dislokatsiyalar yoki don chegaralari kabi hech qanday to'siqlar mavjud emas, ammo mahalliy bir xillik, ichki kuchlanishlardan magnitostriktsiya va boshqalar to'siq bo'lishi mumkin. Kristallanish harorati ostida tavlanish, amorf strukturaning bo'shashishiga va ichki stresslarning pasayishiga olib keladi, odatda majburlash kuchini kamaytiradi. Biroq, ba'zi hollarda, aksincha, u domen chegaralarining barqarorlashuvi tufayli histerezis halqasining kengayishiga olib kelishi mumkin.

Uzoq muddatli tartib yo'qligi sababli amorf qotishmalarning elektr qarshiligi kristalli qotishmalarga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Bundan tashqari, ularning elektr qarshiligi harorat bilan bir oz farq qiladi. Amorf o'ta o'tkazgichlar ham mavjud.

2.4 Amorf qotishmalarni qo'llash

1. Sanoat amorf qotishmalarining 80% ga yaqini magnit xossalari uchun ishlab chiqariladi. Ular izotropik xususiyatlarni, yuqori magnit o'tkazuvchanlikni, yuqori to'yinganlik induksiyasini va past majburiy kuchni birlashtirgan yumshoq magnit materiallar sifatida ishlatiladi. Ular magnit ekranlar, magnit filtrlar va separatorlar, sensorlar, ro'yxatga olish boshlari va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Amorf qotishmalardan tayyorlangan transformator yadrolari tor histerezis halqasi tufayli juda past magnitlanishning teskari yo'qotishlari, shuningdek, yuqori elektr qarshiligi va kichik qalinligi bilan ajralib turadi, bu esa girdobli oqimlar bilan bog'liq yo'qotishlarni kamaytiradi.

Amorf materiallar kimyoviy jihatdan kristall materiallarga qaraganda faolroq bo'lsa-da, agar ular tarkibida xrom va passivlashtiruvchi plyonka hosil bo'lishiga hissa qo'shadigan boshqa elementlar bo'lsa, ular juda yuqori korroziyaga chidamliligiga ega bo'lishi va agressiv muhitda ishlatilishi mumkin; masalan, Fe45Cr25Mo10P13C7 qotishmasi chidamlilik jihatidan tantaldan ham ustundir. Amorf qotishmalar yuqori quvvatli qotishmalar sifatida ham qo'llaniladi (masalan, kompozit materiallarning tarkibiy qismi va hatto avtomobil shinalari shnuri sifatida). Ba'zi amorf qotishmalar invar va elinvar xossalarini namoyon qiladi (ya'ni ular nolga yaqin termal kengayish koeffitsientiga yoki haroratga kuchsiz bog'liq bo'lgan elastik modullarga ega) va aniq qurilmalarda qo'llanilishi mumkin. Nihoyat, amorf qotishmalar nanokristalli materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Amorf qotishmalardan foydalanish texnologik cheklovlar (hosil bo'lgan yarim tayyor mahsulotlarning kichik qalinligi, to'liq payvandlash mumkin emasligi) va xususiyatlarning past barqarorligi bilan to'sqinlik qiladi - ularning tuzilishi va xususiyatlari nafaqat qizdirilganda, balki xonada ishlash jarayonida ham sezilarli darajada o'zgaradi. harorat.

Chelyabinsk viloyatida sanoat miqyosida amorf metall qotishmalarini ishlab chiqaradigan korxona mavjud - bu "Ashinskiy metallurgiya zavodi" OAJ. U erda amorf qotishmalarni ishlab chiqarish bo'yicha birinchi ish 1984 yilda boshlangan va amorf lenta ishlab chiqarish sexi (ESPTs-1) 1989 yilda qurilgan.

Amorf lenta Ural-100 agregatlarida diametri taxminan 1000 mm va kengligi 200 mm bo'lgan aylanadigan sovutilgan baraban yuzasiga suyuq metallning tekis oqimini quyish orqali ishlab chiqariladi (1-rasm, a ga qarang). Olingan lenta kengligi 3 dan 80 mm gacha va qalinligi 20 ... 30 mikronga ega. Temir 2NSR, 9KSR, 30KSR va kobalt 71KNSR, 86KGSR, 82K3KHSR, 84KKHSR asosidagi yumshoq magnit amorf qotishmalar, shuningdek, 5BDSR tipidagi “finmet” nanokristalli qotishmasi ishlab chiqariladi. (Qotishma navlaridagi elementlarning belgilanishi qotishma po'latlar bilan bir xil.) Qotishmalar iste'molchilarga rulonlarga o'ralgan lenta ko'rinishida ham, tayyor mahsulot ko'rinishida - magnit zanjirlar shaklida etkazib beriladi. Amorf lentadan o'ralgan magnit sxemalardan tashqari, magnit ekranlar, magnit sensorlar va transformatorlarning yadrolari, qarshilik elementlari va boshqalarni tayyorlash mumkin.

Lenta issiqlik bilan ishlov berishsiz ta'minlanadi, ammo ko'pchilik qotishmalardan tayyor mahsulotlar 10 ... 60 daqiqa davomida 400 ... 460 ° C da majburiy termomagnit ishlov berishni (kamroq tez-tez, magnit maydonsiz issiqlik bilan ishlov berishni) talab qiladi. 5BDSR qotishmasini nanokristallanish bilan birga termomagnit bilan ishlov berish 520...550 °C da amalga oshiriladi. Issiqlik bilan ishlov berilmagan holda, magnit qalqonlar uchun faqat 71KNSR qotishmasi ishlatiladi. Lentaning har bir partiyasi uchun nafaqat kimyoviy tarkibi, balki termal (termomagnit) ishlov berishdan so'ng magnit xususiyatlarning butun majmuasi ham nazorat qilinadi.

Amorf elinvarlar seysmik datchiklar, bosim o'lchagich membranalari, tezlik, tezlanish va moment sensorlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi; soat mexanizmlarining buloqlari, tarozilar, terish ko'rsatkichlari va boshqa nozik prujinali qurilmalar. Germaniyada 78% nikel, bor va kremniyni o'z ichiga olgan Vitrovac-0080 brendining qotishmasi ishlab chiqilgan. Qotishma kuchlanish kuchi = 2000 MPa, Young moduli 1,5 * 105 MPa, zichligi 8 g / sm3, elektr qarshilik 0,9 Ohm * mm2 / m, 107 tsiklga asoslangan egilish chidamliligi chegarasi taxminan 800 MPa. Qotishma buloqlar, membranalar va kontaktlarni ishlab chiqarish uchun tavsiya etiladi.

Amorf materiallar yuqori bosimli quvurlarni mustahkamlashda, shinalar po'lat kordonlarini tayyorlashda va hokazolarda ishlatiladi. Kelajakda volanlarni tayyorlash uchun amorf qotishmalardan foydalanish mumkin. Bunday volanlar energiyani saqlash va elektr stansiyalarida eng yuqori yuklarni qoplash, transport vositalarining ishlashini yaxshilash va h.k. uchun ishlatilishi mumkin.

Temir asosidagi AMClar turli maqsadlar uchun yuqori chastotali transformatorlarning yadrolari, choklar va magnit kuchaytirgichlar uchun material sifatida ishlatiladi. Bu past umumiy yo'qotishlar bilan bog'liq bo'lib, ushbu sinfning eng yaxshi AMSlarida silikon elektr po'latlariga qaraganda pastroq kattalik tartibi mavjud.

Transformator yadrolarida an'anaviy kristalli Fe-Si qotishmasini, shuningdek, yuqori o'tkazuvchanlik Ni-Fe qotishmalarini almashtirish uchun yuqori magnit to'yingan Fe-Si-B qotishmalari taklif qilindi. Magnitokristalli anizotropiyaning yo'qligi, juda yuqori elektr qarshilik bilan birgalikda, ayniqsa, yuqori chastotalarda oqim yo'qotishlarini kamaytiradi. Yaponiyada ishlab chiqilgan Fe81B13Si4C2 amorf qotishmasidan tayyorlangan yadrolardagi yo'qotishlar 0,06 Vt / kg ni tashkil qiladi, ya'ni donga yo'naltirilgan transformator po'lat plitalaridagi yo'qotishlardan taxminan yigirma baravar past. Transformator po'latlari o'rniga Fe83B15Si2 qotishmasidan foydalanganda histerezis energiya yo'qotishlarini kamaytirish hisobiga tejamkorlik faqat AQShda yiliga 300 million dollarni tashkil qiladi. Metall oynalarni qo'llashning ushbu sohasi keng kelajakka ega.

Juda yuqori boshlang'ich magnit o'tkazuvchanligiga qo'shimcha ravishda, ayniqsa yuqori chastotalarda (10 kHz), shuningdek, nol magnitostriktsiya, kobalt asosidagi metall oynalar yuqori qattiqlik va yaxshi korroziya xususiyatlariga ega, shuning uchun ular magnit ro'yxatga olish boshlari uchun materiallar sifatida ishlatiladi. Yaponiyada ishlab chiqarilgan Fe5Co70Si10B15 qotishmasi yuqori mahsuldorlik va keng qo'llanilishini topdi. Rulonni qattiqlashtirish usuli qalinligi 50 mkm va kengligi 15 mm bo'lgan chiziqni ikkala yuzada ham mukammal sifatga ega (pürüzlülük ± 3 mkm) hosil qiladi. Magnit oqimining yuqori zichligi va yuqori aşınma qarshiligi tufayli ushbu lentadan tayyorlangan ro'yxatga olish boshlari ferrit boshlari va permalloy boshlariga qaraganda yaxshiroq umumiy ishlashga ega. Ushbu materiallar audio, video, kompyuter va boshqa ovoz yozish uskunalarida qo'llaniladi.

Amorf kobalt qotishmalaridan tayyorlangan lentalar kichik o'lchamli yuqori chastotali transformatorlarning yadrolarida turli maqsadlarda, xususan, ikkilamchi quvvat manbalari va magnit kuchaytirgichlar uchun ishlatiladi. Ular oqim oqish detektorlarida, telekommunikatsiya tizimlarida va sensorlar (jumladan, fluxgate turlari), magnit ekranlar va haroratga sezgir sensorlar, shuningdek, yuqori sezgir magnit konvertorlar uchun ishlatiladi. Korroziyaga chidamliligi bilan birgalikda yuqori quvvat dengiz suvi bilan aloqada ishlaydigan kabellarni ishlab chiqarish uchun amorf qotishmalarni, shuningdek, ish sharoitlari agressiv muhitga ta'sir qilish bilan bog'liq bo'lgan mahsulotlardan foydalanish imkonini beradi.

Yuqori quvvat, korroziya va aşınma qarshilik, shuningdek, yumshoq magnit xususiyatlarning kombinatsiyasi boshqa ilovalar uchun imkon yaratadi. Misol uchun, magnit ajratish qurilmalarida induktorlar sifatida bunday oynalardan foydalanish mumkin. Magnit ekran sifatida lentadan to'qilgan mahsulotlar ishlatilgan. Ushbu materiallarning afzalligi shundaki, ular magnit xususiyatlarini buzmasdan kerakli shakllarda kesilishi va egilishi mumkin.

Ko'zoynaklar yuqori darajada sovutilgan suyuqliklar bo'lgani uchun, qizdirilganda ularning kristallanishi odatda kuchli yadrolanish bilan sodir bo'ladi, natijada bir hil, juda nozik taneli metall hosil bo'ladi. Bunday kristalli fazani an'anaviy ishlov berish usullari bilan olish mumkin emas. Bu nozik chiziq shaklida maxsus lehimlarni olish imkoniyatini ochadi. Ushbu lenta osongina egilib, optimal konfiguratsiyani olish uchun kesilishi va muhrlanishi mumkin. Lehimlash uchun lenta tarkibida bir hil bo'lishi va lehimlanadigan mahsulotlarning barcha nuqtalarida ishonchli aloqani ta'minlashi juda muhimdir. Lehimlar yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Ular aviatsiya va kosmik texnologiyalarda qo'llaniladi.

Kelajakda dastlabki amorf fazani kristallash orqali supero'tkazuvchi kabellarni olish mumkin.

Kimyoviy reaktsiyalar uchun katalizator sifatida amorf qotishmalardan foydalanish ham ma'lum. Masalan, amorf Pd - Rh qotishmasi NaCl ning NaOH va C12 ga parchalanishi uchun katalizator bo'lib chiqdi va temir asosidagi qotishmalar temir kukuniga (taxminan 15%) nisbatan yuqori hosil beradi (taxminan 80%). sintez reaktsiyasi

4H2 + 2CO = C2H4 + 2H2O - (12.1)

Oddiy kristall metallarda uchramaydigan xossalarining o‘ziga xosligi tufayli amorf metallar ko‘pincha kelajak materiallari deb ataladi. Amorf metall materiallarni qo'llashning asosiy yo'nalishlari bo'yicha ma'lumotlar 12.4-jadvalda keltirilgan.

Amorf metallarning keng qo'llanilishiga yuqori narx, nisbatan past issiqlik barqarorligi, shuningdek, hosil bo'lgan lentalar, simlar va granulalarning kichik o'lchamlari to'sqinlik qiladi. Bundan tashqari, konstruksiyalarda amorf qotishmalardan foydalanish ularning past payvandlanishi tufayli cheklangan.

3. Amorf va shishasimon yarim o'tkazgichli materiallar

Yarimo'tkazgich xususiyatlarini ko'rsatadigan amorf va shishasimon moddalar. Ular qisqa muddatli tartibning mavjudligi va uzoq masofali tartibning yo'qligi bilan tavsiflanadi. Amorf moddaning maxsus turi sifatida qaralishi mumkin bo'lgan shishasimon yarim o'tkazgich material fazoviy panjara mavjudligi bilan tavsiflanadi, unda kovalent bog'langan atomlardan tashqari, ionlarning qutbli guruhlari mavjud. Bunday materiallarda atomlar va ionlar guruhlari orasidagi bog'lanish qisqa masofali kovalent van der Vaals kuchlari hisobiga amalga oshiriladi. Noorganik shishasimon yarim o'tkazgichlar elektron o'tkazuvchanlikni ko'rsatadi.

Kristalli yarim o'tkazgichlardan farqli o'laroq, shishasimon yarim o'tkazgichlar nopoklik o'tkazuvchanligiga ega emas. Shishasimon yarim o'tkazgichlardagi aralashmalar stexiometriyadan chetga chiqishga ta'sir qiladi va shu bilan ularning elektr xususiyatlarini o'zgartiradi. Ushbu yarimo'tkazgichlar qalin qatlamlarda rangli va shaffof emas. Shishasimon yarimo'tkazgichli materiallar noto'g'ri yo'naltirilgan tuzilish va to'yinmagan kimyoviy aloqalar bilan tavsiflanadi.

Tarkibi va tuzilishiga ko'ra amorf va shishasimon yarimo'tkazgichlar oksidli, xalkogenidli, organik va tetraedrallarga bo'linadi.

Oksid kislorodli ko'zoynaklar o'zgaruvchan valentlik bilan metall oksidlarini birlashtirish orqali ishlab chiqariladi, masalan, V2O5-P2O5-ZnO. Ushbu ko'zoynaklarni hosil qiluvchi metall oksidlari bir vaqtning o'zida bir xil elementning kamida ikkita turli valent holatiga ega bo'lib, ularning elektron o'tkazuvchanligini aniqlaydi. Kislorodsiz xalkogenidli oynalar davriy tizimning III, IV, V guruhlari elementlari bilan halkogenlarni (S, Se, Te) birlashtirish orqali ishlab chiqariladi. Kalkogenid shishasimon yarimo'tkazgichlar, asosan, eritmani sovutish yoki vakuumda bug'lanish yo'li bilan ishlab chiqariladi. Odatda vakillari mishyak sulfid va seleniddir. Bularga, shuningdek, turli metallarning (masalan, Ge-S, Ge-Se, As-S, As-Se, Ge-SP, Ge-As-Se) xalkogenidlarining ikki va koʻp komponentli shishasimon qotishmalari (sulfidlar, selenidlar va telluridlar) kiradi. , As -S-Se, As-Ge-Se-Te, As-Sb-S-Se, Ge-S-Se, Ge-Pb-S). Kalkogenidli ko'zoynaklar spektrning IR mintaqasida 1 dan 18 mikrongacha bo'lgan yuqori shaffoflikka ega. Murakkab xalkogenid birikmalarining amorf plyonkalari ularning fizik-kimyoviy xususiyatlarini o'zgartirish uchun katta imkoniyatlarga ega.

Si, Ge, GaAs va boshqa yarim o'tkazgich moddalarning amorf plyonkalari xossalariga ko'ra amaliy qiziqish uyg'otmaydi. Ushbu yarimo'tkazgichlarda uzoq masofali tartibning yo'qligi va mikroporlar kabi ko'plab nuqsonlarning mavjudligi ko'plab atomlarda to'yinmagan osilgan bog'lanishlarning mavjudligiga olib keladi. Buning oqibati tarmoqli bo'shlig'ida mahalliylashtirilgan davlatlarning yuqori zichligi (1020 sm-3). Amorf yarim o'tkazgichlarda elektr o'tkazuvchanligi jarayonining o'ziga xos xususiyati tufayli bunday materiallarning elektr xususiyatlarini nazorat qilish deyarli mumkin emas.

Vodorodning amorf kremniy plyonkalariga kiritilishi uning elektr xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi. Amorf kremniyda erigan vodorod osilgan bog'larni yopadi (ularni to'ydiradi), natijada Si:H deb nomlangan bunday "vodorodlangan" materialda tarmoqli bo'shlig'idagi holatlarning zichligi keskin kamayadi (1016-1017 sm-3 gacha). ). Bunday material an'anaviy donor (P, As) va qabul qiluvchi (B) aralashmalari bilan qo'shilishi mumkin, unga elektron yoki teshik tipidagi o'tkazuvchanlikni beradi va unda p-n birikmalarini yaratadi. Silikon asosida qiziqarli elektr va optik xususiyatlarga ega Si1-xCx:H, Si1-xGex:H, Si1-xNx:H, Si1-xSnx:H bir qator vodorodlangan amorf yarimo'tkazgichlar sintez qilingan.

Amorf va shishasimon yarim o'tkazgichlarning amaliy qo'llanilishi har xil. Amorf kremniy monokristalli kremniyga arzonroq muqobil sifatida, masalan, uning asosida quyosh batareyalarini ishlab chiqarishda paydo bo'ldi. Amorf kremniyning optik yutilishi kristalli kremniynikidan 20 baravar yuqori. Shuning uchun, ko'rinadigan yorug'likni sezilarli darajada singdirish uchun qimmatbaho 300 mikronli kremniy substratlar o'rniga qalinligi 0,5-1,0 mkm bo'lgan -Si: H plyonkasi etarli. Polikristalli kremniy xujayralari bilan solishtirganda, -Si: H ga asoslangan mahsulotlar past haroratlarda (300 ° C) ishlab chiqariladi.

Vodorodlangan kremniy kserografiyada fotosensitiv elementlarni, asosiy tasvir sensorlari (datchiklar), televizion quvurlarni uzatish uchun videokon nishonlarini yaratish uchun ajoyib materialdir. Vodorodlangan amorf kremniydan tayyorlangan optik sensorlar videoma'lumotni xotiraga yozib olish uchun, to'qimachilik va metallurgiya sanoatida nuqsonlarni aniqlash uchun, avtomatik ekspozitsiya va yorqinlikni boshqarish qurilmalarida qo'llaniladi.

Shishasimon yarim o'tkazgichlar fotoo'tkazgichli yarim o'tkazgichlar bo'lib, ular elektrofotografiya, axborotni qayd etish tizimlari va boshqa bir qator sohalarda qo'llaniladi. Spektrning uzun to'lqinli mintaqasida shaffofligi tufayli xalkogenidli shishasimon yarimo'tkazgichlar optik asboblarda va boshqalarda qo'llaniladi.

4. Amorf materiallarni olishning umumiy usullari

Amorf materiallarni olishning umumiy usullarini rasm shaklida tasvirlash mumkin.

amorf metall kristalli jismoniy

Xulosa

Amorf materiallarning ikki tomonlama tabiati sanoat nuqtai nazaridan yuqori baholanadi. Amorf qattiq jismlar ustida olib borilgan eksperimental va nazariy ishlar ushbu materiallarning qattiq tuzilishining paradoksal tabiatini yaxshiroq tushunishga olib keldi. Bundan tashqari, nima uchun amorf metall qotishmalariga qiziqish paydo bo'ldi? Avvalo, atomlarning joylashuvida qisqa masofali tartibga ega bo'lgan metall qotishmalari hozirgi kungacha kondensatsiyalangan moddalar fizikasida juda qiziqarli ob'ektlar bo'lganligi sababli.

Keyingi yillarda amorf metall materiallarning mexanik, elektr va magnit xossalarini o‘rganishda muhim natijalarga erishildi. Biroq, amorf tuzilmalar bo'yicha tadqiqotlarni to'liq yakunlash hali oldinda. Haqiqatga mos keladigan qisqa masofali tartibning tuzilishi masalasi aniq echimni talab qiladi. Ammo keyingi navbatda amorf tuzilmalar turadi, ularda hatto qisqa masofali tartib ham yo'q. Shunday qilib, amorf materiallarning foydali xususiyatlarini o'rganish bugungi kungacha davom etmoqda.

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

1. A. G'arbiy qattiq jismlar kimyosi, 2-qism, M.: Mir, 1988

2. Zolotuxin I.V. Amorf metall materiallarning fizik xossalari. M.: Metallurgiya, 1986. 176 b.

3. B.V.Nekrasov, Umumiy kimyo asoslari, M.: Kimyo, 1973 y.

4. Kigizlar A. Amorf va shishasimon noorganik qattiq moddalar / A. Kigizlar. - M.: Mir, 1986. - 556 b.

5. Xenni N. Qattiq jismlar kimyosi / N. Xenni. - M.: Mir, 1971. -223 b.

6. Amorf metall qotishmalari / V.V. Nemoshkalenko va boshqalar / resp. ed. V.V. Nemoshkalenko. - Kiev: Naukova Dumka, 1987. - 248 p.

7. Suzuki, K. Amorf metallar / K. Suzuki, X. Fuximori, K. Xashimoto; tomonidan tahrirlangan Ts. Masumoto. - M.: Metallurgiya, 1987. - 328 b.

8. Ryabov, A.V. Ark pechlarida po'lat eritishning zamonaviy usullari: darslik / A.V. Ryabov, I.V. Chumanov, M.V. Shishimirov. - Chelyabinsk: SUSU nashriyoti, 2007. - 188 p.

9. "Asha metallurgiya zavodi" OAJ veb-sayti: http://www.amet.ru.

10. "Vikipediya" veb-sayti: http://ru.wikipedia.org

Allbest.ru saytida e'lon qilingan

...

Shunga o'xshash hujjatlar

Polimerlar organik va noorganik, amorf va kristall moddalar sifatida. Ularning molekulalari tuzilishining xususiyatlari. “Polimer” atamasining tarixi va uning ma’nosi. Polimer birikmalarining tasnifi, ularning turlariga misollar. Kundalik hayotda va sanoatda qo'llanilishi.

taqdimot, 2010 yil 11/10 qo'shilgan


Poliuretanlarning (PU) xususiyatlarining xilma-xilligi. Poliol va izosiyanat komponentlarining o'zgarishi. Poliuretan ishlab chiqarish uchun xom ashyo: izosiyanatlar va polihidrik spirtlar. PU bo'yoqlari va laklari va oraliq mahsulotlarni sintez qilish usullari. Zamonaviy modifikatsiya usullari.

referat, 30.03.2009 yil qo'shilgan


Moddalarning gazsimon, kondensatsiyalangan, suyuq va amorf fazalari. Kristal fazalar tuzilishining tavsifi. Kristal tuzilmalarning barqarorlik chegaralari. Tananing qattiq nuqsonlari. Nuqta nuqsonlarining o'zaro ta'siri. Kristalsiz qattiq fazalarni olish usullari.

test, 2015-08-20 qo'shilgan


Nanokompozit materiallarning umumiy tavsifi: metafizik xususiyatlarini tahlil qilish, qo'llanilishining asosiy sohalari. Metamateriallarning xususiyatlarini, yaratish usullarini hisobga olish. Nanozarrachalarning fizik, elektron va fotofizik xossalari bilan tanishtirish.

referat, 27.09.2013 qo'shilgan


Butil kauchukning fizik-kimyoviy xususiyatlarini yaratish va tahlil qilish tarixi - avtomobilsozlik va kimyo sanoatida turli xil kauchuk va boshqa materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan muhim material. Suspenziyada butil kauchuk ishlab chiqarish texnologiyasi.

referat, 21.10.2010 qo'shilgan


Polimerlarga o'ziga xos xususiyatlarni berish uchun ularni jismoniy o'zgartirishning umumiy usullari. Magnitoplastlarning termogravimetrik tahlili. Kaolin asosidagi materiallarning qiyosiy tavsiflari. Issiqlik izolyatsiyalash materiallarining xususiyatlari.

maqola, 26.07.2009 yil qo'shilgan


Metalllarning fizik-kimyoviy xossalarini, ularning oddiy va murakkab moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish xususiyatlarini o'rganish. Metalllarning inson va jamiyat hayotidagi roli. Elementlarning tabiatda tarqalishi. Guruhdagi metallar xossalarining o'zgarishi qonuniyati.

taqdimot, 02/08/2013 qo'shilgan


Polimer aralashmalarining fizik-mexanik xossalarini o'rganish. Kauchuk birikmalarni qoliplashning asosiy usullarini o'rganish. Polimer materiallarni eritma va eritmada aralashtirish. Polimer aralashmalarini ishlab chiqarish uchun uskunalar. Aralash sifatini baholash.

referat, 2015-12-20 qo'shilgan


Poliolefinlarning tuzilish xususiyati. Turli agressiv muhitda poliolefinlarning qiyosiy kimyoviy qarshiligi. Poliolefinlarning kimyoviy, fizik, issiqlik, mexanik, elektr xossalarini o'rganish. Polibutilenning xususiyatlari va tuzilishi.

kurs ishi, 2012-01-14 qo'shilgan


Yoqilg'i-moylash materiallarining mohiyati va umumiy tasnifi. Yoqilg'i va moylarning xususiyatlari. Yog'larni qo'llash xususiyatlari va ko'lamini baholash. Har xil turdagi yoqilg'i-moylash materiallarini saqlash uchun maqbul sharoit. Ularni ishlab chiqarishda yangi texnologiyalarni ishlab chiqish va qo'llash.

20-asrning so'nggi yillarida fiziklar va materialshunoslarning e'tiborini kosmosda atomlarning tartibsiz joylashishi bilan ajralib turadigan kondensatsiyalangan materiyaga qaratdi. Ingliz fizigi J.Ziman tartibsizlik holatiga umumiy qiziqishni quyidagicha ifodalagan: “Kondensatsiyalangan moddaning tartibsiz fazalari – poʻlat va shisha, tuproq va suv, boshqa elementlarsiz boʻlsa-da, olov va havo – beqiyos darajada tez-tez va amaliy jihatdan topiladi. atamalar yaqinda qattiq jismlar fizikasining yagona tashvishi bo'lgan ideallashtirilgan monokristallardan kam emas.

Qattiq quyultirilgan moddalar orasida kosmosda atomlarning tartibsiz joylashuviga ega bo'lgan amorf metall qotishmalari (AMA) deb ataladigan metall oynalar alohida e'tiborga loyiqdir. Yaqin vaqtgacha "metall" tushunchasi "kristal" tushunchasi bilan bog'liq bo'lib, uning atomlari kosmosda qat'iy tartibli tarzda joylashgan. Biroq, 60-yillarning boshlarida. Ilmiy dunyoda kristalli tuzilishga ega bo'lmagan metall qotishmalari olinganligi haqidagi xabar tarqaldi. Atomlarning tasodifiy joylashuviga ega bo'lgan metallar va qotishmalar metall qotishma va noorganik oynaning tartibsiz tuzilishi o'rtasidagi o'xshashlikni hurmat qilib, amorf metall oynalar deb atala boshlandi.

Amorf metallarning kashf etilishi metallar faniga katta hissa qo'shib, ular haqidagi tushunchamizni sezilarli darajada o'zgartirdi. Ma'lum bo'lishicha, amorf metallar o'zlarining xossalari bo'yicha atomlarning tartibli joylashishi bilan ajralib turadigan metall kristallaridan keskin farq qiladi.

AMC suyuq metallning 10 4 -10 6 ° C / s gacha bo'lgan sovutish tezligida va qotishma etarli miqdorda amorfizatsiya qiluvchi elementlarni o'z ichiga olgan holda, eritmalarni tez söndürme orqali olinadi. Amorfizatorlar metall bo'lmaganlar: bor, fosfor, kremniy, uglerod. Shunga ko'ra, amorf metall qotishmalari "metall-metall" va "metall-metall" qotishmalariga bo'linadi.

"Metall - metall bo'lmagan" tizimining yumshoq magnit qotishmalari sanoatda keng qo'llaniladi. Ular ferromagnit metallar - temir, nikel, kobalt asosida, amorfizator sifatida metall bo'lmaganlarning turli kombinatsiyalaridan foydalangan holda ishlab chiqariladi.

Amorf qotishmalarning tuzilishi muzlatilgan suyuqlikning tuzilishiga o'xshaydi. Qattiqlashuv shu qadar tez sodir bo'ladiki, moddaning atomlari suyuqlik holatida egallagan pozitsiyalarida muzlashadi. Amorf struktura atomlarning joylashishida uzoq masofali tartibning yo'qligi bilan tavsiflanadi (1-rasm), buning natijasida kristalli anizotropiya mavjud emas, bloklar chegaralari, donalar va polikristalli qotishmalarga xos bo'lgan boshqa strukturaviy nuqsonlar mavjud emas.

1-rasm. Uzoq masofali (a) va qisqa masofali (b) buyurtmalar tuzilishining kompyuter modellari

Ushbu amorf strukturaning natijasi amorf metall qotishmalarining g'ayrioddiy magnit, mexanik, elektr xususiyatlari va korroziyaga chidamliligidir. Yuqori magnit yumshoqlik bilan bir qatorda (yuqori magnit induksiyaga ega bo'lgan amorf qotishmalarda elektromagnit yo'qotishlar darajasi barcha ma'lum kristalli qotishmalarga qaraganda ancha past), bu materiallar juda yuqori mexanik qattiqlik va valentlik kuchiga ega, ba'zi hollarda ular termal kengayish koeffitsientiga ega. nolga yaqin va ularning elektr qarshiligi temir va uning qotishmalari uchun qiymatidan uch-to'rt baravar yuqori. Amorf qotishmalarning ba'zilari yuqori korroziyaga chidamliligi bilan ajralib turadi.

Amorf strukturaning hosil bo'lishi bilan qattiqlashuv barcha metallar va qotishmalar uchun asosan mumkin. Amaliy qo'llash uchun odatda o'tish metallarining qotishmalari (Fe, Co, Mn, Cr, Ni va boshqalar) ishlatiladi, ularga B, C, Si, P, S kabi amorf elementlar qo'shilib, amorf struktura hosil qiladi. amorf qotishmalar odatda taxminan 80% (at.) amorf strukturani shakllantirish va barqarorlashtirish uchun qo'shilgan bir yoki bir nechta o'tish metallari va 20% metalloidlarni o'z ichiga oladi. Amorf qotishmalarning tarkibi M 80 X 20 formulasiga o'xshaydi, bu erda M bir yoki bir nechta o'tish metallari, X esa bir yoki bir nechta amorfizatorlardir. Amorf qotishmalar ma'lum, ularning tarkibi berilgan formulaga mos keladi: Fe 70 Cr 10 P 15 B 5, Fe 40 Ni 40 Si 14 B 6, Fe 80 P 13 B 7 va boshqalar. Amorfizatorlar erish nuqtasini pasaytiradi va etarli darajada ta'minlaydi. amorf faza hosil bo'lishi uchun uning harorati shisha o'tish ostida eritmaning tez sovutish. Amorf qotishmalarning termal barqarorligiga kremniy va bor ko'proq ta'sir qiladi; bor va uglerodli qotishmalar eng katta kuchga ega va korroziyaga chidamliligi xrom va fosfor kontsentratsiyasiga bog'liq.

Amorf qotishmalar termodinamik jihatdan muvozanatsiz holatda bo'ladi. Amorf tabiati tufayli metall oynalar metall bo'lmagan oynalarga xos xususiyatlarga ega: qizdirilganda ular strukturaviy bo'shashish, devitrifikatsiya va kristallanishga uchraydi. Shuning uchun amorf qotishmalardan tayyorlangan mahsulotlarning barqaror ishlashi uchun ularning harorati har bir qotishma uchun belgilangan ma'lum ish haroratidan oshmasligi kerak.

2. Amorf qotishmalarni olish usullari

Amorf strukturani olish uchun suyuq metallning o'ta yuqori sovutish tezligi turli yo'llar bilan amalga oshiriladi. Ularning umumiy tomoni shundaki, kamida 10 6 °C / s sovutish tezligini ta'minlash.

Amorf qotishmalarni olishning turli usullari mavjud: tomchini sovuq plastinkaga katapult qilish, reaktivni gaz yoki suyuqlik bilan purkash, tomchi yoki oqimni sentrifugalash, metall yuzasining yupqa plyonkasini lazer bilan eritib, massani tez issiqlik bilan olib tashlash. asosiy metalldan, gazsimon muhitdan o'ta tez sovutish va boshqalar.

Ushbu usullardan foydalanish turli qalinlikdagi lenta, sim va kukunlarni olish imkonini beradi.

Lentani qabul qilish. Amorf lentani sanoat ishlab chiqarishning eng samarali usullari aylanuvchi barabanlarning tashqi (diskni o'chirish) yoki ichki (markazdan qochma) yuzalarida suyuq metall oqimini sovutish yoki issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan materiallardan tayyorlangan sovuq rollarda eritishdir.

2-rasmda ushbu usullarning sxematik diagrammalari ko'rsatilgan. Induksion pechda olingan eritma neytral gaz bilan nozuldan siqib chiqariladi va aylanadigan sovutilgan korpus (muzlatgich) yuzasi bilan aloqa qilganda qotib qoladi. Farqi shundaki, markazdan qochma va diskni o'chirish usullarida eritma faqat bir tomondan sovutiladi. Asosiy muammo - muzlatgich bilan aloqa qilmaydigan tashqi yuzaning etarli darajada tozaligini olish. Eritma prokat usuli lentaning ikkala yuzasida ham yaxshi sifat hosil qiladi, bu ayniqsa magnit yozish boshlari uchun ishlatiladigan amorf lentalar uchun muhimdir. Har bir usul lentalarning o'lchamlari bo'yicha o'z cheklovlariga ega, chunki qattiqlashuv jarayonida ham, ishlatiladigan uskunalarda ham farqlar mavjud. Agar markazdan qochma qotish paytida chiziq kengligi 5 mm gacha bo'lsa, u holda prokat 10 mm yoki undan ortiq kenglikdagi chiziqlar hosil qiladi. Oddiyroq asbob-uskunalarni talab qiladigan diskni qattiqlashtirish usuli, erituvchi tigellarning o'lchamiga qarab, chiziq kengligini keng diapazonda o'zgartirishga imkon beradi. Ushbu usul kengligi 0,1-0,2 mm bo'lgan tor lentalarni va 100 mm gacha keng lentalarni ishlab chiqarishga imkon beradi va kengligi aniqligi ± 3 mikron bo'lishi mumkin. Maksimal tigel sig'imi 50 kg gacha bo'lgan qurilmalar ishlab chiqilmoqda.

2-rasm: a - markazdan qochirma qattiqlashuv; b - diskdagi qattiqlashuv; c - eritilgan prokat; g - markazdan qochiruvchi qattiqlashuv; d - sayyoraviy qotib qolish

Barcha söndürme qurilmalarida metall suyuq holatdan tezda qotib, aylanadigan muzlatgich yuzasiga nozik bir qatlamda tarqaladi. Agar qotishma tarkibi doimiy bo'lsa, sovutish tezligi eritmaning qalinligi va muzlatgichning xususiyatlariga bog'liq. Sovutgichdagi eritmaning qalinligi uning aylanish tezligi va eritmaning oqim tezligi bilan belgilanadi, ya'ni nozulning diametriga va eritmadagi gaz bosimiga bog'liq. Eritmani diskka etkazib berish burchagini to'g'ri tanlash katta ahamiyatga ega, bu metallning muzlatgich bilan aloqa qilish muddatini oshirishga imkon beradi. Sovutish tezligi, shuningdek, eritmaning o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq: issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik sig'imi, yopishqoqlik, zichlik.

Qabul qiluvchi sim. Yupqa amorf simni olish uchun eritmadan tolalarni tortib olishning turli usullari qo'llaniladi (3-rasm).

3-rasm: a - eritmani sovutish suyuqligi orqali chizish (eritma ekstruziyasi); b - aylanuvchi tamburdan ipni tortib olish; c - shisha kapillyardagi eritmani tortib olish; 1 - eritish; 2 - sovutish suvi; 3 - stakan; 4 - ko'krak; 5 - simli o'rash

Birinchi usul (3-rasm, a) - eritilgan metall yumaloq naychaga tuzlarning suvli eritmasi orqali tortiladi. Ikkinchi usul (3-rasm, b) - eritilgan metall oqimi aylanadigan barabanning ichki yuzasida markazdan qochma kuch bilan ushlab turilgan suyuqlikka tushadi: keyin qotib qolgan ip aylanadigan suyuqlikdan ochiladi. Ma'lum bo'lgan usul, eritmani shisha kapillyarga iloji boricha tezroq tortib, amorf simni ishlab chiqarishdan iborat (3-rasm, c). Bu usul Teylor usuli deb ataladi. Elyaf shisha naycha bilan bir vaqtning o'zida eritmani chizish orqali olinadi va tolaning diametri 2-5 mikron. Asosiy qiyinchilik tolani uni qoplaydigan shishadan ajratishda bo'lib, bu usul bilan amorflangan qotishmalarning tarkibini tabiiy ravishda cheklaydi.

Kukunlarni tayyorlash. Amorf qotishma kukunlarini ishlab chiqarish uchun siz an'anaviy metall kukunlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan usullar va uskunalardan foydalanishingiz mumkin.

4-rasmda ko'p miqdorda amorf kukunlarni olish imkonini beruvchi bir necha usullar sxematik ko'rsatilgan. Ular orasida o'zini isbotlagan püskürtme usullarini (4-rasm, a) ta'kidlash kerak.

4-rasm: a - purkash usuli (purkash usuli); b - kavitatsiya usuli; c - aylanuvchi disk bilan eritmani purkash usuli; 1 - kukun; 2 - xom ashyo; 3 - ko'krak; 4 - sovutish suvi; 5 - sovutilgan plastinka

Ma'lumki, amorf kukunlar kavitatsiya usuli bilan ishlab chiqariladi, bu eritmani rulonlarda o'rash va eritmani aylanadigan disk bilan purkash usuli bilan amalga oshiriladi. Kavitatsiya usulida (4-rasm, b) eritilgan metall, masalan, grafit yoki bor nitrididan yasalgan ikkita rulon (0,2-0,5 mm) orasidagi bo'shliqda siqib chiqariladi. Kavitatsiya paydo bo'ladi - eritma sovutilgan plastinkaga yoki sovutilgan suvli eritmaga tushadigan kukun shaklida rulolar tomonidan tashlanadi. Kavitatsiya rulonlar orasidagi bo'shliqda paydo bo'ladi, buning natijasida metallda mavjud bo'lgan gaz pufakchalari yo'qoladi. Aylanadigan disk bilan püskürtme usuli (4-rasm, s) printsipial jihatdan ilgari tasvirlangan nozik simni ishlab chiqarish usuliga o'xshaydi, lekin bu erda suyuqlikka kiradigan eritilgan metall, uning turbulent harakati tufayli püskürtülür. Ushbu usul yordamida kukun diametri taxminan 100 mikron bo'lgan granulalar shaklida olinadi.

3. Amorf qotishmalarning markalanishi, xossalari va qo‘llanilishi

Amorf qotishmalarni markalash TU 14-1-4972-91 ga muvofiq alfanumerik belgilar tizimidan foydalangan holda amalga oshiriladi. Elementlar rus alifbosi harflari bilan xuddi po'latlar uchun ko'rsatilgandek belgilanadi. Elementning harf belgisidan oldingi raqamlar uning qotishmadagi o'rtacha tarkibini ko'rsatadi. Tovar belgisida kremniy va borning tarkibi ko'rsatilmagan, ularning umumiy miqdori amorflashtiruvchi elementlar sifatida 20-25% ni tashkil qiladi (at.).

Amorf qotishmalarning kimyoviy tarkibi, shuningdek, ma'lum bir elementning (% (at.)) tarkibini ko'rsatadigan raqamli indeksli kimyoviy elementlarning belgilari bilan ko'rsatiladi, masalan, Fe 31 B 14 Si 4 C 2. Sanoat miqyosida ishlab chiqarilgan qotishmalar AQShda Metglas, Germaniyada Vitrovac va Yaponiyada Amomet deb ataladi. Ushbu nomlarga kod raqami qo'shiladi.

Bog'lanishning metall xususiyati tufayli metall oynalarning ko'pgina xususiyatlari metall bo'lmagan oynalarning xususiyatlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Bularga halokatning yopishqoqligi, yuqori elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi va optik xususiyatlar kiradi.

Amorf qotishmalarning zichligi mos keladigan kristall jismlarning zichligidan atigi 1-2% kamroq. Metall ko'zoynaklar yo'nalishli bog'lanishlari bo'lgan metall bo'lmagan ko'zoynaklarning yumshoqroq tuzilishidan juda farq qiladigan zich qadoqlangan tuzilishga ega.

Amorf metallar yuqori quvvatli materiallardir. Yuqori quvvat bilan bir qatorda ular siqilishda (50% gacha) va egilishda yaxshi egiluvchanlik bilan ajralib turadi. Xona haroratida amorf qotishmalar yupqa folga ichiga sovuq o'raladi. Amorf qotishma Ni 49 Fe 29 P 14 B 6 A 12 ning qalinligi 25 mikron bo'lgan tasmasini jilet uchi atrofida mikro yoriqlar hosil qilmasdan egilishi mumkin. Biroq, cho'zilganida, ularning nisbiy uzayishi 1-2% dan oshmaydi. Bu plastik deformatsiyaning tor (10-40 nm) lokalizatsiyalangan kesish chiziqlarida sodir bo'lishi va bu bantlardan tashqari deformatsiyaning amalda rivojlanmasligi bilan izohlanadi, bu esa makroskopik valentlik plastisiyasining past qiymatlariga olib keladi. Amorf qotishmalarning oquvchanligi Fe 40 Ni 40 P 14 B 6, Fe 80 B 20, Fe 60 Cr 6 Mo 6 B 28 mos ravishda 2400, 3600, 4500 MPa ni tashkil qiladi va odatda yuqori chidamli po'latlarning oquvchanligi. 2500 MPa dan oshmasligi kerak.

Amorf qotishmalar qattiqlik va kuch o'rtasidagi aniq chiziqli bog'liqlik bilan tavsiflanadi. Fe, Ni va Co ga asoslangan qotishmalar uchun HV = 3,2 s t ifodasi to'g'ri keladi, bu esa mustahkamlik xususiyatlarini aniqlash uchun etarlicha aniqlik bilan qattiqlik o'lchagich ko'rsatkichlaridan foydalanish imkonini beradi. Amorf qotishmalarning sinish energiyasi va ta'sir kuchi an'anaviy kristalli materiallar - po'lat va qotishmalar va undan ham ko'proq noorganik oynalarning bu xususiyatlaridan sezilarli darajada oshadi. Yoriqning tabiati metall oynalarning egiluvchan sinishidan dalolat beradi. Bu plastik deformatsiya natijasida ularning adiabatik isishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.

Amorf strukturali qotishmalar . AMClar qimmatli mexanik xususiyatlar to'plamiga ega. Avvalo, ularning xususiyati yuqori qattiqlik va kuchning kombinatsiyasi. Qattiqlik HV 1000 dan ortiq qiymatlarga erishishi mumkin va quvvat - 4000 MPa va undan yuqori. Masalan, Fe 46 Cr 16 Mo 20 C 18 qotishmasi HV 1150 qattiqligi 4000 MPa quvvatga ega; qotishma Co 34 Cr 28 Mo 20 C 18 - mos ravishda 1,400 va 4,100 MPa.

Amorf strukturali qotishmalar yuqori elastik deformatsiya bilan tavsiflanadi - taxminan 2%, past egiluvchanlik - d = 0,03-0,3%. Biroq, qotishmalarni mo'rt materiallar deb tasniflash mumkin emas, chunki ular shtamplash, kesish va o'rash mumkin. Qotishmalar 30-50% ga qisqarishi bilan sovuq haddeleme va 90% gacha qisqartirish bilan yaxshi mos keladi.

Ayrim amorf qotishmalarning mexanik xossalari 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval - Amorf metall qotishmalarining mexanik xossalari

Qotishma	HV	s in	s 0,2	E,	E/s in	δ, %
		MPa
Fe 80 B 20	1 100	3 130	–	169	54	–
Fe 78 Mo2B 20	1 015	2 600	–	144	55	–
Fe 40 Ni 40 P 14 B 6	640	1 710	–	144	84	–
Fe 80 P 13 C 7	760	3 040	2 300	121	40	0,03
Fe 78 Si 10 B 12	890	3 300	2 180	85	26	0,3
Ni 75 Si 8 B 17	860	2 650	2 160	103	39	0,14
Ni 49 Fe 29 P 14 B 6 Al 2	–	1 960	–	103	53	0,02
Pd 80 Si 20	325	1 330	850	67	50	0,11
Cu 60 Zr 40	540	1 960	1 350	76	38	0,2
Ti 50 40 Zr 10 bo'lsin	730	1 860	–	106	57	–
Pd 77,5 Cu 6 Si 16,5	129	1 810	1 000	82	45	0,3
La 80 Al 20 *	–	430	–	24	56	0,1–0,2
Co 75 Si 15 B 10	910	2 940	–	104	36	–

* - 269 °C da.

Yuqori mexanik xususiyatlar bilan bir qatorda, amorf strukturali qotishmalar yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega. Amorf strukturaviy qotishmalardan foydalanish imkoniyati ularning qizdirilganda kristall holatga o'tishning nisbatan past harorati (Tcryst), qisqa muddatli isitish vaqtida Tcrystdan sezilarli darajada past haroratlarda paydo bo'ladigan mo'rtlikning mavjudligi, shuningdek, ishlab chiqarilgan materiallar assortimenti cheklanganligi. Faqat nozik lentalar, folga va iplar ishlab chiqariladi. Massiv blankalar va mahsulotlarni chang metallurgiya usullari yordamida olish mumkin. Biroq, odatiy texnologiya - amorf materiallarning past termal barqarorligi tufayli sinterlash kukunlari blankalari qabul qilinishi mumkin emas. Eksperimental ravishda amorf kukunlardan namunalar portlovchi presslash yo'li bilan tayyorlanadi.

Amorf qotishmaning xizmat qilish muddati ish haroratiga bog'liq. Amorf qotishmalarning issiqlik qarshiligi past. Biroq, Tcrysts 725 ° C dan yuqori bo'lgan materiallar mavjud. Bular, xususan, yuqori mexanik xususiyatlarga ega Ti 40 Ni 40 Si 20 qotishmasini o'z ichiga oladi: HV 1070, s = 3,450 MPa va o'ziga xos kuch s in / (rg) = 58 km (r - zichlik; g - erkin tushish tezlashishi ) .

Yuqori quvvatli AMC iplari kompozit materiallarda ishlatilishi mumkin, lentalar esa bosimli idishlarni mustahkamlash uchun o'rash sifatida ishlatilishi mumkin.

Amorf metall qotishmalari elastik elementlarni ishlab chiqarish uchun istiqbolli materiallardir. Ti 40 Be 40 Zr 10 qotishmasi yuqori bo'shashmaslikka chidamliligi va elastik energiya zahirasi e'tiborga loyiqdir. Ushbu qotishmadan tayyorlangan buloqlarning ta'sirchan kuchi an'anaviy polikristalli metallardan tayyorlangan buloqlardan yuqori bo'lgan kattalik tartibidir.

Amorf qotishmalarning don chegaralarining yo'qligi, yuqori qattiqligi, aşınmaya bardoshliligi va korroziyaga chidamliligi ulardan yuqori sifatli ingichka qirrali asboblarni, masalan, ustara pichoqlarini ishlab chiqarish imkonini beradi.

Mahsulotlarning sirt qatlamlarini lazer bilan qayta ishlash (ularning qattiqligini oshirish uchun) amorfizatsiyasi an'anaviy sirt qotib qolish usullari bilan raqobatlasha oladi. Bu usul, xususan, bitta kristalli Ni 60 Nb 40 qotishmasining sirt qattiqligini kattalik (HV 1,050) bo'yicha oshirdi va kompozitsiyaning quyma temir mahsulotlari yuzasida HV 1,200 qattiqligiga erishdi: 3,20% C. ; 2,60% Si; 0,64% Mn, 0,06% R.

Yumshoq magnit va qattiq magnit amorf qotishmalar . Elektron mahsulotlarda amorf yumshoq magnit qotishmalar qo'llaniladi. Kimyoviy tarkibiga ko'ra qotishmalar uchta tizimga bo'linadi: temir asosli, temir va nikel, temir va kobalt. Amorf metall materiallarning ko'plab kompozitsiyalari ishlab chiqilgan, ammo cheklangan diapazondagi qotishmalar eksperimental va tajriba partiyalarida ishlab chiqariladi.

Temirga asoslangan AMS yuqori to'yinganlik induksiyasi (1,5-1,8 T) bilan tavsiflanadi. Bu jihatdan ular elektr po'latlari va temir-kobalt qotishmalaridan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Quvvat transformatorlarida AMS dan foydalanish istiqbolli. Biroq, bu transformator ishlab chiqarish texnologiyasini o'zgartirishni talab qiladi (transformator bobinlariga lenta o'rash, magnit maydon va inert muhitda tavlanish, yadrolarni muhrlash va emdirish uchun maxsus shartlar). Ushbu AMS guruhi qotishmalarni o'z ichiga oladi: Metglas 2605 (Fe 80 B 20), Amomet (Fe 78 Si 10 B 12), Amomet (Fe 82 Si 8 B 10), Amomet (Fe 81 B 13 Si 4 C 2), Metglas 26055C ( Fe 81 B 13 Si 13,5 C 1,5), 9ZhSR-A va boshqalar.

Temir-nikel AMS yuqori magnit o'tkazuvchanlikka ega; to'yinganlik induksiyasi bo'yicha ular metall magnit qotishmalari va ferritlar bilan taqqoslanadi, ular past majburlash kuchiga va histerezis halqasining yuqori to'rtburchakligiga ega. AMClar yuqori chastotalarda ishlaydigan transformatorlar va elektromagnit qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, bu esa mahsulotlarning o'lchamlarini kamaytirishga imkon beradi. Ushbu AMS guruhiga qotishmalar kiradi: Metglas 2826 (Fe 40 Ni 40 P 14 B 6), Metglas 2826 MB (Fe 40 Ni 38 Mo 4 B 19), Amomet (Fe 32 Ni 16 Si 18 B 14), N25-A, 10NSR , va boshqalar.

Yuqori o'tkazuvchan temir-kobalt amorf metall qotishmalari elektron qurilmalarda yuqori induksion permallolarni almashtirishi mumkin, ikkinchisidan ba'zi xususiyatlar va ishlab chiqarish qobiliyati bo'yicha ustundir. Amorf kobalt qotishmalaridan tayyorlangan lentalar kichik o'lchamli yuqori chastotali transformatorlarning yadrolarida turli maqsadlar uchun, xususan, ikkilamchi quvvat manbalari va magnit kuchaytirgichlar uchun ishlatiladi. Ular oqim oqish detektorlarida, telekommunikatsiya tizimlarida va sensorlar (jumladan, fluxgate turi), magnit ekranlar va haroratga sezgir sensorlar, shuningdek, yuqori sezgir modulyatsiyali magnit konvertorlar uchun ishlatiladi.

Qotishmalar ma'lumotni yozib olish va ko'paytirish uchun ishlatiladigan magnit boshlar uchun ishlatiladi. Kobalt asosidagi qotishmalarning aşınmaya bardoshliligi va past intensivlikdagi yuqori magnit xususiyatlari tufayli an'anaviy ravishda ushbu maqsadlar uchun ishlatiladigan yumshoq magnit materiallarga nisbatan bir qator parametrlar bo'yicha ustundir. Bu AMS guruhiga qotishmalar kiradi: Amomet (Fe 5 Co 70 Si 10 B 15), Amomet (Fe 5 Co 60 Cr 9 Si 5 B 15), K83-A, K25-A, 24KSR, 71KNSR, 45NPR-A va boshqalar. ..

Katodli püskürtme usuli yordamida magnit energiyasi 120 kT·A/m bo'lgan qattiq magnit qotishma SmCo 5 amorf plyonkalari olindi, ular turli maqsadlar uchun kichik o'lchamdagi doimiy magnitlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

Invar amorf qotishmalar. Ba'zi temirga asoslangan AMClar (93ZhKhR-A, 96ZhR-A) ma'lum harorat oralig'ida past chiziqli kengayish koeffitsientiga ega.< 10 -6 (°С) -1 . При комнатной температуре их свойства близки к свойствам поликристаллического сплава 36Н. Они сохраняют низкое значение α вплоть до температуры 250–300 °С, в то время как сплав 36Н - до 100 °С.

Rezistiv amorf qotishmalar yuqori elektr qarshiligiga ega. Shisha izolyatsiyasidagi mikrosimlar ulardan tayyorlanadi. AMS (Ni-Si-B tizimlari) kristalli qotishmalar bilan ijobiy xususiyatlarda solishtiriladi. Ular elektr qarshiligining kichik termal koeffitsienti va 1,5 baravar katta elektr qarshiligi tartibiga ega. Qotishmalar paramagnit, korroziyaga chidamli, emfning chiziqli haroratga bog'liqligi va nisbatan yuqori kristallanish haroratiga ega. Magnitokristalli anizotropiyaning yo'qligi, juda yuqori elektr qarshilik bilan birgalikda, ayniqsa, yuqori chastotalarda oqim yo'qotishlarini kamaytiradi. Yaponiyada ishlab chiqilgan amorf qotishma Fe 81 B 13 Si 4 C 2 dan tayyorlangan yadrolardagi yo'qotishlar 0,06 Vt / kg ni tashkil qiladi, ya'ni donga yo'naltirilgan transformator po'lat plitalaridagi yo'qotishlardan taxminan yigirma baravar past. Transformator po'latlari o'rniga Fe 83 B 15 Si 2 qotishmasidan foydalanganda histerezis energiya yo'qotishlarini kamaytirish hisobiga tejamkorlik faqat AQShda yiliga 300 million dollarni tashkil qiladi. Ulardan nafaqat nozik rezistorlar ishlab chiqarishda, balki deformatsiyalar va mikrooʻzgarishlarni oʻlchashda tenzozometrlar uchun ham qoʻllanilishi mumkin.Bu guruhning qotishmalariga quyidagilar kiradi: Ni 68 Si l5 B l7, Ni 68 Si 10 B 22, Ni 67 Si 4 B 29 , Ni 67 Si 7 B 26, Ni 68 Si l2 B 20, Cu 77 Ag 8 P 15, Cu 79 Ag 6 P 15, Cu 50 Ag 6 P 14 va boshqalar.

AMSni qo'llashning istiqbolli yo'nalishlari. Yuqori quvvat, korroziyaga va aşınmaya bardoshli, shuningdek, yumshoq magnit xususiyatlarning kombinatsiyasi turli xil ilovalarning imkoniyatlarini ko'rsatadi. Misol uchun, magnit ajratish qurilmalarida induktorlar sifatida bunday oynalardan foydalanish mumkin. Magnit ekran sifatida lentadan to'qilgan mahsulotlar ishlatilgan. Ushbu materiallarning afzalligi shundaki, ular magnit xususiyatlarini buzmasdan kerakli shakllarda kesilishi va egilishi mumkin.

Kimyoviy reaktsiyalar uchun katalizator sifatida amorf qotishmalardan foydalanish ma'lum. Masalan, amorf Pd-Rb qotishmasi NaCl (aq) ning NaOH va Cl 2 ga parchalanish reaktsiyasi uchun katalizator bo'lib chiqdi va temir asosidagi qotishmalar temir kukuniga nisbatan (taxminan 80%) yuqori hosil beradi. 15%) 4H sintez reaksiyasida 2 + 2CO = C 2 H 4 + 2 H 2 O.

Ko'zoynaklar yuqori darajada sovutilgan suyuqliklar bo'lganligi sababli, qizdirilganda ularning kristallanishi odatda kuchli yadrolanish bilan sodir bo'ladi, natijada bir hil, juda nozik taneli metall hosil bo'ladi. Bunday kristalli fazani an'anaviy ishlov berish usullari bilan olish mumkin emas. Bu nozik chiziq shaklida maxsus lehimlarni olish imkoniyatini ochadi. Ushbu lenta osongina egilib, optimal konfiguratsiyani olish uchun kesilishi va muhrlanishi mumkin. Lehimlash uchun lenta tarkibida bir hil bo'lishi va lehimlanadigan mahsulotlarning barcha nuqtalarida ishonchli aloqani ta'minlashi juda muhimdir. Lehimlar yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Ular aviatsiya va kosmik texnologiyalarda qo'llaniladi.

Kelajakda dastlabki amorf fazani kristallash orqali supero'tkazuvchi kabellarni olish mumkin.

Xrom o'z ichiga olgan amorf temir-nikel qotishmalari turli xil korroziy muhitlarda juda yuqori korroziyaga chidamliligini ta'minlaydi.

5-rasmda konsentrlangan NaCl eritmasida saqlanadigan namunalarning vazn yo'qotishidan aniqlangan xromli po'latlar va amorf Fe 80-x Cr x P 13 C 7 qotishmalarining kristalli namunalarining korroziya tezligi ko'rsatilgan. Xrom miqdori 8% (at.) dan yuqori bo'lgan qotishmalarning korroziyaga chidamliligi klassik zanglamaydigan po'latlarga qaraganda bir necha baravar yuqori.

Shakl 5. Xrom tarkibining amorf Fe 80-x Cr x P 13 C 7 qotishmasi (1) va kristalli Fe-Cr (2) va 30 ° C da NaCl korroziya tezligiga ta'siri.

Tarkibida xrom bo'lmagan amorf qotishma kristall temirga qaraganda tezroq korroziyaga uchraydi, ammo (xrom miqdori ortib borishi bilan) amorf qotishmaning korroziya darajasi keskin pasayadi va 8% (at.) Cr tarkibida mikrobalanslar endi aniqlanmaydi. 168 soat davomida ta'sir qilishdan keyin.

Amorf qotishmalar xlorid kislotada anodik qutblanish holatida ham deyarli chuqur korroziyaga duchor bo'lmaydi.

Korroziyaga nisbatan yuqori qarshilik sirtda yuqori himoya xususiyatlariga, yuqori darajadagi bir xillik va tez shakllanishga ega bo'lgan passivlashtiruvchi plyonkalarning shakllanishi bilan bog'liq. Xromdan tashqari, fosforning kiritilishi korroziyaga chidamliligini oshirishga yordam beradi. Yuqori xromli kristalli po'latlarning plyonkasi doimo mikroporlarni o'z ichiga oladi, ular vaqt o'tishi bilan korroziya cho'ntaklariga aylanadi. Muayyan miqdordagi xrom va fosforni o'z ichiga olgan amorf qotishmalarda, hatto 1 N da ham yuqori darajadagi bir xillikdagi passivlashtiruvchi plyonka hosil bo'lishi mumkin. HCl eritmasi. Bir hil passivlashtiruvchi plyonkaning hosil bo'lishi amorf fazaning kimyoviy va strukturaviy bir xilligi bilan ta'minlanadi, kristalli nuqsonlar (ortiqcha faza cho'kmalari, segregatsiya shakllanishi va don chegaralari) yo'q.

Qotishma Fe 45 Cr 25 Mo 10 P 13 C 7, hatto 12 N kabi konsentrlangan eritmada ham passivlanadi. 60 ° C da HCl eritmasi, deyarli korroziyaga uchramaydi. Ushbu qotishma korroziyaga chidamliligi bo'yicha tantal metallidan ustundir.

Oddiy kristall metallarda uchramaydigan xossalarining o‘ziga xosligi tufayli amorf metallar ko‘pincha kelajak materiallari deb ataladi (2-jadval).

2-jadval - Amorf metall materiallarning xossalari va qo'llanilishining asosiy yo'nalishlari

Mulk	Ilova	Qotishma tarkibi
Yuqori kuch, yuqori chidamlilik	Tel, mustahkamlovchi materiallar, buloqlar, kesish asboblari	Fe75Si10B15
Yuqori korroziyaga chidamlilik	Elektrod materiallari, kislota eritmalarida ishlash uchun filtrlar, dengiz suvi, chiqindi suv	Fe45Cr25Mo10P13C7
Yuqori to'yingan magnit oqim zichligi, past yo'qotishlar	Transformator yadrolari, konvertorlar, choklar	Fe81B13Si4C2
Yuqori magnit o'tkazuvchanlik, past majburiylik	Magnit boshlar va ekranlar, magnitometrlar, signalizatsiya qurilmalari	Fe5Co70Si10B15
Elastik modulning doimiyligi va chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti	Invar va elita materiallari	Fe83B17

Amorf metallarning keng tarqalishiga yuqori narx, nisbatan past termal barqarorlik, shuningdek, hosil bo'lgan lentalar, simlar va granulalarning kichik o'lchamlari to'sqinlik qiladi. Bundan tashqari, konstruksiyalarda amorf qotishmalardan foydalanish ularning past payvandlanishi tufayli cheklangan.

3.1. Amorf materiallar. Metall materiallar bir dual yoki polikristalli qotishmalardir. Chelik, quyma temir, duralumin, guruch va boshqalar. odamlar uzoq vaqtdan beri foydalanmoqdalar, lekin faqat yangi materiallar yangi ehtiyojlarni qondirishi mumkin. Materiallarning asosi ko'pincha polikristalli materiallar bilan bir xil, ammo boshqa texnologiya yordamida tayyorlangan, ular yangi xususiyatlarga ega bo'ladi. Endi biz ba'zi texnologiyalarni ko'rib chiqamiz

Gaz fazasidan amorf materialni olish uchun yotqizilgan atomning kinetik energiyasi substratdagi atomlarning bog'lanish energiyasidan oshmasligi kerak. Past harakatchan atomlar substratga tasodifiy joylashtiriladi va shuning uchun strukturasiz. Mobil atomlar harakatlanishi va energiya jihatidan qulayroq tuzilma yaratishi mumkin edi. Afzalliklari: amorf holatning saqlanishini ta'minlaydigan yuqori sovutish tezligi. Kamchiliklari: amorf qatlamning past o'sish tezligi, yuqori vakuumga bo'lgan talablar va evakuatsiya qilingan atmosfera atomlarining substratga tushishi ehtimoli. Maxsus texnologiyalar: Vakuumda termal bug'lanish Lazer yoki elektron nurlar bilan bug'lanish Plazma bug'lanishi Katodni püskürtme Plazma kimyosi, ya'ni. porlashda parchalanish gaz fazasidan tayyorlash

Amorf moddalar eritmadan cho'kma reaktsiyalari orqali olinadi. Agar shartlar juda tez o'zgarsa, u holda kristalli strukturaning tartibga solinishi uchun vaqt bo'lmasligi mumkin va u amorf bo'ladi. Usullari: bug'lanish. Cho'kmalarning qo'shilishi, masalan, qutbli erituvchiga - qutbsiz yoki qutbsiz - qutbga. Elektrolitik cho'kma. Bu erda elektrolitlar hammomiga fosfor yoki bor qo'shiladi. Ular kristall bo'lmagan metallarning shakllanishiga yordam beradi. Jelning termal parchalanishi. Eritmalardan tayyorlash.

Kristal fazadan tayyorlash 1. Eng ahamiyatsiz narsa tez qizdirish va tez sovutishdir. Yoki atomlar muvozanat holatini tark etishi mumkin bo'lgan boshqa kuchli ta'sirlar. 2. Qattiq fazali reaksiyalar. 3. Kuchli mexanik ta'sirlar, masalan, sayyora yoki tebranish tegirmonida, sirtdagi mexanik buzilish materialga chuqur tarqalishi mumkin. Masalan, dislokatsiyalar, ular juda ko'p, kristalli material haqida gapirishning ma'nosi yo'q. 4. Sirtni neytronlar bilan nurlantirish yoki ionlar bilan bombardimon qilish (masalan, ion implantatsiyasi). Shok to'lqinining ta'siri.

Eritmalardan tayyorlash Eritmalardan ko'zoynak olish uchun yuqori yopishqoqlik talab qilinadi. Yuqorida aytib o'tganimizdek, kristallanish yangi faza yadrolarining shakllanishi va o'sishi orqali sodir bo'ladi. Agar yopishqoqlik yuqori bo'lsa, molekulalar kristallarni qurish uchun ko'p vaqt talab etadi. Agar siz uni tezda sovutib qo'ysangiz, kristalli strukturaning qatorga chiqish vaqti yo'q. Silikon dioksid bilan misol SiO 2. Eritma 1722 C, shisha T 1222 C, eritmada yopishqoqlik 1 MPa.s. (Kislorod, oltingugurt, selen-xalkogenlar). Kalkogenidli ko'zoynaklar - boshqa elementlar bilan birikmalar. Tipik kompozitsiyalar: Ge S, Ge Se, As S, As Se, Ge S P, Ge As Se, Ge Se Te, As Se Te, Ge As Se Te va boshqalar. Yuqori yopishqoqlik birikmalarni amorf yoki shishasimon qiladi.

Metall ko'zoynaklar Metall oynalar ishlab chiqariladi: o'ta tez temperleme; juda tez sovutish; gaz purkash K/s; Santrifüj dispersiyasi Gazda sovutish sekin, suyuqlikda 10 5 K/s gacha, metallda - 10 8 K/s gacha. Shot bilan purkash, plazma bilan purkash, silindrni quyish, sentrifuga quyish, vannada aylanadigan silindr. Ikki rulon orasiga aylanish. Vakuum ostida kapillyarga so'rish, qobiqda sovutilgan holda matritsa orqali bosish. Lazer nurlanishi bilan payvandlash usullari, yuqori voltli uchqun, gaz razryadi, elektron nurlari yordamida - K/S gacha.

Nanomateriallar Nanofan, nanotexnologiya, nanostrukturali materiallar va ob'ektlar. Ular rivojlangan mamlakatlarda ilmiy-texnikaviy siyosatning ustuvor yo‘nalishlarini belgilaydi. Shunday qilib, AQShda Milliy nanotexnologiya tashabbusi (byudjet ~ 500 million dollar) deb nomlangan dastur mavjud. Yevropa Ittifoqi yaqinda Oltinchi Ilmiy asos dasturini qabul qildi, unda nanotexnologiya yetakchi o‘rinni egallaydi. Rossiya Federatsiyasi Sanoat va fan vazirligi va Rossiya Fanlar akademiyasida ham nano- prefiksi bilan ustuvor, ilg'or texnologiyalar ro'yxati mavjud. Hozirgi vaziyat ko'p jihatdan kompyuter inqilobidan oldingi holatga o'xshaydi, ammo nanotexnologiya inqilobining oqibatlari bundan ham kattaroq bo'ladi.

Nanotexnologiya asoslari nanos, mitti deb tarjima qilinadi Nano-ob'ektlar diapazoni - alohida atomlardan (R)

“Yuza” va “yirik” atomlarning nisbati Yupqa sirtga yaqin qatlamda (~1 nm) joylashgan atomlarning ulushi zarracha hajmi R kichrayishi bilan ortadi, chunki a ~ S/V ~ R 2 /R 3 ~ 1/ R (bu erda S - zarrachaning yuzasi, V - uning hajmi). Ma'lumki, sirt atomlari massaviy atomlardan farq qiladigan xususiyatlarga ega, chunki ular qo'shnilari bilan massaga qaraganda boshqacha tarzda bog'langan. Sirt qatlamini materiyaning yangi holati deb hisoblash mumkin.

Oldingi slayd uchun tushuntirishlar Submikron shkalasi darajasida materiyaning o'ziga xos xatti-harakatlariga misollar va nanoob'ektlarning o'ziga xosligining asosiy sabablari. 1 - xususiyatlar o'zgarishining tebranish xususiyati, 2 - xarakteristikaning to'yinganligi bilan o'sishi, 3 - xarakteristikaning maksimal bilan o'sishi. Nihoyat, agar ob'ekt bir, ikki yoki uch yo'nalishda atom shkalasiga ega bo'lsa, uning xususiyatlari xatti-harakatlardagi kvant qonunlarining namoyon bo'lishi sababli bir xil materialning ommaviy xususiyatlaridan keskin farq qilishi mumkin.

Biofiziklar bitta organik molekula asosida nanoelektron qurilma yaratdilar.Arizona shtati universitetida ular bitta organik molekuladan iborat elektron qurilma yaratdilar. Etti anilin bo'lagi zanjiri salbiy differentsial qarshilik kabi harakat qiladi. Biofiziklar ishining natijasi nanoelektronikada qo'llanilishi mumkin.

Nima va qanday olinadi Yuqori quvvatli nanokristalli va amorf materiallar, keyingi avlod mikroelektronika va optotronikaning yupqa qatlamli va geterostruktura komponentlari, yumshoq va qattiq magnit materiallar, kimyo va neft-kimyo sanoati uchun nanog'ovak materiallar, integratsiyalangan mikroelektromexanik qurilmalar, yoqilg'i xujayralari, elektr batareyalari va boshqa energiya konvertorlari, transplantatsiya uchun biomoslashuvchan to'qimalar, dorivor preparatlar.

Nanotexnologiyaning ko'zlari va barmoqlari Zond, yuqori radiusi ~10 nm bo'lgan yaxshi o'tkir igna) va uni namuna yuzasida uch o'lchamda harakatlantirishga qodir skanerlash mexanizmi. Qo'pol joylashishni aniqlash uch eksa motorli stollar yordamida amalga oshiriladi. Nozik skanerlash uch koordinatali piezo aktuatorlar yordamida amalga oshiriladi, bu igna yoki namunani angstrom fraktsiyalari aniqligi bilan x va y da o'nlab mikrometrlarga va z mikrometrlari birliklariga ko'chirishga imkon beradi.

Hozirgi vaqtda ma'lum bo'lgan usullar skanerlash tunnel mikroskopidir; unda elektr o'tkazuvchi uchi va namuna o'rtasida kichik kuchlanish (~ V) qo'llaniladi va o'rganilayotgan namuna yuzasida atomlarning xossalari va joylashishiga qarab bo'shliqdagi oqim qayd etiladi; – atom kuchi mikroskopiyasi; u nuqtadan nuqtaga ignaning sirtga tortish kuchining o'zgarishini qayd etadi. Igna ma'lum qattiqlikka ega bo'lgan va o'rganilayotgan sirt va uchining uchi o'rtasida paydo bo'ladigan kichik kuchlar ta'sirida egilish qobiliyatiga ega bo'lgan konsol nurining (konsol) oxirida joylashgan. Konsolning deformatsiyasi uning orqa yuzasiga tushgan lazer nurining egilishi yoki konsolning o'zida yuzaga keladigan piezorezistiv effekt yordamida qayd etiladi; – yaqin maydon optik mikroskopiyasi; unda prob optik to'lqin o'tkazgich (tola) bo'lib, uchida namunaga qaragan holda yorug'lik to'lqin uzunligidan kamroq diametrga torayib boradi.
Oldinda nima bor? Ushbu yo'nalishdagi birinchi qadam mikro-nano-elektromexanik tizimlarni (MEMS/NEMS) yaratishdir. Nanotiplar, nanokantileverlar va oddiygina nano o'tkazgichlar elektronika bilan bir chipda joylashgan juda sezgir va selektiv sensorlar bo'lishi mumkin. Ularga nano nasoslar qo'shilishi mumkin va natijada ~ 1 sm2 maydonga ega plastinkada joylashgan analitik kimyoviy laboratoriya bo'ladi. Kimyoviy urush agentlari, biologik qurollar, sun'iy burun va sun'iy til uchun analizatorlar allaqachon mavjud. oziq-ovqat mahsulotlarini (vinolar, pishloqlar, mevalar, sabzavotlar) sertifikatlash uchun.

Harbiy ilovalar, masalan, AQSh Mudofaa vazirligi Smart chang - aqlli changni yaratish dasturini moliyalashtirmoqda, ya'ni. Dushman hududiga sochilgan, barcha yoriqlar va aloqa kanallariga kirib borishi, o'z tarmog'ini yaratishi, tezkor ma'lumotlarni to'plash va uzatish, maxsus operatsiyalarni o'tkazish va h.k. bo'lgan katta hajmdagi mikrorobotlar oilasi.

Tibbiyot Yana gumanistik loyihalar mavjud: inson qon aylanish, limfa yoki boshqa tizimlar orqali harakatlanuvchi diagnostik, terapevt va jarroh funktsiyalarini birlashtirgan maxsus mikrorobot shifokorlarni yaratish. Bunday robotlarning barcha funktsional komponentlari va o'lchamlari taxminan 1 mm (hozirda, 2008 yil - 0,2 mm) bo'lgan namunalari allaqachon ishlab chiqarilgan va ularning o'lchamlarini mikron va submikron darajasiga qisqartirishning haqiqiy istiqboli mavjud.

Amorf strukturani olish uchun suyuq metallning o'ta yuqori sovutish tezligi turli yo'llar bilan amalga oshirilishi mumkin. Ularning umumiy tomoni shundaki, kamida 10 K/s sovutish tezligini ta'minlash zarur. Sovuq plastinka ustiga tomchini katapult qilish, gaz yoki suyuqlik bilan purkash, tomchi yoki oqimni santrifüj qilish, asosiy metall massasi bilan tez issiqlikni olib tashlaydigan lazer yordamida metall yuzaning yupqa plyonkasini eritishning ma'lum usullari mavjud. , gazsimon muhitdan o'ta tez sovutish va hokazo. Ushbu usullardan foydalanish turli xil kenglikdagi va qalinlikdagi lenta, sim va kukunlarni olish imkonini beradi.

Lentani qabul qilish.

Amorf lentani sanoat ishlab chiqarishning eng samarali usullari aylanuvchi barabanlarning tashqi (diskni o'chirish) yoki ichki (markazdan qochma) yuzalarida suyuq metall oqimini sovutish yoki issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan materiallardan tayyorlangan sovuq rollarda eritishdir.

Shaklda. 1 ushbu usullarning sxematik diagrammalarini ko'rsatadi. Induksion pechda olingan eritma neytral gaz bilan nozuldan siqib chiqariladi va aylanadigan sovutilgan korpus (muzlatgich) yuzasi bilan aloqa qilganda qotib qoladi. Farqi shundaki, diskda markazdan qochma va söndürme usullarida eritma faqat bir tomondan sovutiladi. Asosiy muammo - muzlatgich bilan aloqa qilmaydigan tashqi yuzaning etarli darajada tozaligini olishdir. Eritma prokat usuli lentaning ikkala yuzasida ham yaxshi sifat hosil qiladi, bu ayniqsa magnit yozish boshlari uchun ishlatiladigan amorf lentalar uchun muhimdir. Har bir usul lentalarning o'lchamlari bo'yicha o'ziga xos cheklovlarga ega, chunki qattiqlashuv jarayonida ham, usullarning apparat dizaynida ham farqlar mavjud.

Guruch. 1. Eritmani o'chirish yo'li bilan yupqa chiziq hosil qilish usullari:

A - markazdan qochma qattiqlashuv; b - diskdagi qattiqlashuv; V - eritilgan prokat; G - markazdan qochirma qattiqlashuv; d - diskda sayyoraviy yuklab olish

Guruch. 2 . Qattiqlashtiruvchi lentaning disk bilan aloqa qilish vaqtini oshirish uchun asboblar: A - gaz oqimlaridan foydalanish;

b - siqish kamaridan foydalanish

Agar markazdan qochma qotish paytida chiziq kengligi 5 mm gacha bo'lsa, u holda prokat 10 mm yoki undan ortiq kenglikdagi chiziqlar hosil qiladi. Oddiyroq uskunani talab qiladigan diskni qattiqlashtirish usuli, erituvchi tigellarning o'lchamiga qarab, chiziqning kengligini keng diapazonda o'zgartirishga imkon beradi. Ushbu usul kengligi 0,1-0,2 mm bo'lgan tor lentalarni va keng - 100 mm gacha ishlab chiqarishga imkon beradi va kenglikni saqlashning aniqligi ± 3 mikron bo'lishi mumkin. Maksimal tigel sig'imi 50 kg gacha bo'lgan qurilmalar ishlab chiqilmoqda.

Barcha qattiqlashtiruvchi qurilmalarda metall suyuq holatdan tezda qotib, aylanadigan muzlatgich yuzasiga nozik bir qatlamda tarqaladi. Agar qotishma tarkibi doimiy bo'lsa, sovutish tezligi eritmaning qalinligi va muzlatgichning xususiyatlariga bog'liq. Sovutgichdagi eritmaning qalinligi uning aylanish tezligi va eritmaning oqim tezligi bilan belgilanadi, ya'ni u ko'krak diametri va eritmadagi gaz bosimiga bog'liq. Eritmani diskka etkazib berish burchagini to'g'ri tanlash katta ahamiyatga ega, bu esa metallning muzlatgich bilan aloqa qilish muddatini oshirishga imkon beradi. Sovutish tezligi, shuningdek, eritmaning o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq: issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik sig'imi, yopishqoqlik, zichlik.

Qattiqlashtiruvchi metallning disk bilan aloqa qilish muddatini ko'paytirishga maxsus qurilmalar yordamida erishish mumkin: kamarni diskka bosuvchi gaz oqimlari yoki disk bilan bir xil tezlikda harakatlanadigan berilliyli mis qotishmasidan yasalgan kamar (13.34-rasm). . Shunday qilib, amorf chiziqning maksimal qalinligi qotishmaning kritik sovutish tezligiga va söndürme moslamasining imkoniyatlariga bog'liq. O'rnatishda amalga oshirilgan sovutish tezligi kritik darajadan past bo'lsa, metallning amorfizatsiyasi sodir bo'lmaydi.

Guruch. 3. Yupqa eritilgan simni ishlab chiqarish usullari:

A - eritmani sovutish suyuqligi orqali chizish (eritma ekstruziyasi); b - aylanuvchi barabandan ipni tortib olish; V - shisha kapillyarga eritmani chizish; 1 - eritish; 2 - sovutish suvi; 3 - stakan; 4 - ko'krak; 5 - o'rash simi

Qabul qiluvchi sim.

Yupqa amorf simni olish uchun eritmadan tolalarni tortib olishning turli usullari qo'llaniladi.

Birinchi usulda (3-rasm, A) Eritilgan metall tuzlarning suvli eritmasi orqali dumaloq naychaga tortiladi. Ikkinchisida (3-rasm. b) - eritilgan metall oqimi aylanadigan barabanning ichki yuzasida markazdan qochma kuch bilan ushlab turilgan suyuqlikka tushadi: keyin qotib qolgan ip aylanadigan suyuqlikdan ochiladi. Ma'lum bo'lgan usul eritmani shisha kapillyarga iloji boricha tezroq tortib, amorf simni olishdan iborat (3-rasm, V). Bu usul Teylor usuli deb ham ataladi. Elyaf shisha naycha bilan bir vaqtning o'zida eritmani tortib olish orqali olinadi va tolaning diametri 2-5 mikron. Bu erda asosiy qiyinchilik tolani uni qoplagan shishadan ajratishdir, bu tabiiy ravishda bu usul bilan amorflangan qotishmalarning tarkibini cheklaydi.

Kukunlarni tayyorlash.Amorf qotishma kukunlarini ishlab chiqarish uchun siz quyma metall kukunlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan usullar va uskunalardan foydalanishingiz mumkin.

Shaklda. 4-rasmda ko'p miqdorda amorf kukunlarni olish imkonini beruvchi bir necha usullar sxematik ko'rsatilgan. Ularning orasida birinchi bo'lib yaxshi tasdiqlangan püskürtme usullarini ta'kidlash kerak.

Ma'lumki, amorf kukunlar kavitatsiya usulida, eritmani rulonlarda o'rash va eritmani aylanadigan disk bilan purkash usuli bilan amalga oshiriladi. Kavitatsiya usulida (4-rasm, b) erigan

Guruch. 4. Amorf kukunlarni olish usullari:

A - purkash usuli (purkash usuli); b - kavitatsiya usuli; V - aylanuvchi disk bilan eritmani purkash usuli; 1 - kukun; 2 - xom ashyo: 3 - ko'krak; 4 - sovutish suvi; 5 - sovutilgan plastinka

metall, masalan, grafit yoki bor nitrididan yasalgan ikkita rulon (0,2-0,5 mm) orasidagi bo'shliqda siqib chiqariladi. Kavitatsiya paydo bo'ladi - eritma sovutilgan plastinkaga yoki sovutilgan suvli eritmaga tushadigan kukun shaklida rulolar tomonidan tashlanadi. Kavitatsiya rulonlar orasidagi bo'shliqda paydo bo'ladi, buning natijasida metallda mavjud bo'lgan gaz pufakchalari yo'qoladi. Aylanadigan disk purkash usuli (4-rasm, V) printsipial jihatdan, yupqa simni tayyorlashning ilgari tasvirlangan usuliga o'xshaydi, lekin bu erda suyuqlikka kiradigan eritilgan metall uning turbulent harakati tufayli püskürtülür. Ushbu usul yordamida kukun diametri taxminan 100 mikron bo'lgan granulalar shaklida olinadi.