Az amorf fémeket fémüvegeknek is nevezzük. Ezek egészen rendkívüli és sokoldalú anyagok. Mert bár rendkívüli szilárdsággal rendelkeznek, ugyanakkor rendkívül rugalmasak is. Ez tulajdonképpen két ellentétes tulajdonság, azonban a fémüvegek egyedülálló természete ezt lehetővé teszi. Az amorf fémek a kristályos anyagokkal ellentétben nem rendelkeznek rendezett rácsszerkezettel. Ennek oka az olvadék gyors lehűlése. Így akadályozható meg, hogy a részecskék egyenletesen rendeződjenek el a fémben. Az eredmény egy amorf, azaz nem kristályos szilárd anyag, amelyben az atomok közel rendezetlen állapotban maradnak.
Mik azok az amorf fémek?
Milyen előnyei vannak a fémüvegeknek?
Nagy keménység és szilárdság, nagy rugalmassággal kombinálva. Ez az egyedülálló kombináció számtalan előnyt eredményez az amorf alkatrészek gyártása során.
Izotrop viselkedés
Az amorf alkatrészek anyagainak tulajdonságai a tér minden irányában azonosak. Ez számos előnnyel jár az additív gyártás során, mivel az építőtérfogat optimálisan kihasználható, és az alkatrész tájolása is kedvezően megoldható.
Biológiai kompatibilitás
A 3D nyomtatással előállított amorf alkatrészek biológiailag kompatibilisek, ezért kifejezetten jól használhatók számos orvostechnikai alkalmazásban. Az amorf implantátumok a tulajdonságaik alapján egyénileg hozzáigazíthatók a beteg testfelépítéséhez.
Rugalmasság
Az amorf fémek magas folyáshatárral és közel 2%‑os rugalmas nyúlással rendelkeznek. Ez számos előnyt jelent az implantátumok, érzékelők vagy szilárdtest-csuklók gyártása során, mivel a rugózás jelentősen javul.
Könnyűszerkezet
Nagy szilárdságuknak köszönhetően az amorf fémekből készült alkatrészek vékonyabbra, anyagtakarékosabb módon alakíthatók, és könnyebbek is. Ez különösen fontos a robotika és az orvostechnika, de a repülés és űrrepülés, valamint az e-mobilitás területén is.
Használat nagyon hideg környezetben
Az amorf fémek alacsony hőmérsékleten képlékenyek, ami azt jelenti, hogy kiválóan alkalmazhatók rendkívül alacsony hőmérsékletű alkalmazásokban, és megőrzik tulajdonságaikat. Ezért ez az anyagosztály kifejezetten alkalmas a repülés és űrrepülés iparágban való felhasználásra.
Kopásállóság
Az amorf fémek nagyon kemények, így kevéssé kopnak, amiben a kerámiákhoz hasonlítanak. Ez a tulajdonság különösen fontos az erős igénybevételnek kitett alkatrészek esetében, például a szerszám- és formakészítésben vagy az életmódhoz kapcsolódó termékek területén, mint például a kiváló minőségű óráknál.
Amorf fémek – 3 kérdés az új szuperanyagról
A TRUMPF és a Heraeus AMLOY közösen kifejlesztett egy olyan eljárást, amely nagyon finom fókusszal és rendkívül kis olvadéktérfogattal dolgozik. A hőt gyorsan elvezetik. Így érhető el a másodpercenként 200 Kelvin gyorsaságú, kritikus lehűlési idő: a porágyból egy egyedileg adaptált és amorf módon megszilárdult implantátum nő ki.
Mivel a fémüvegek nem rendelkeznek kristályráccsal, teljesen másképp viselkednek, mint az egyéb fémek. Egyszerre rendkívül erősek, rendkívül rugalmasak és nagyon kopásállóak. Így az amorf fémekből készült implantátumok kiválóan ellenállnak az emberi testben fellépő hatalmas igénybevételeknek is. Ez nem csak az ütéseket vagy rázkódásokat foglalja magában. Az állkapocscsont harapás és rágás közben rendszeresen állandó terhelésnek van kitéve; egy bordaív évente körülbelül nyolcmillió légzőmozgást bír ki.
Az amorf ötvözetek rugalmassági tényezője közel áll az emberi csontokéhoz. Ez óriási előnyt jelent a gyógyulási folyamat és a korábban meggyengült testrész teherbíró képessége szempontjából. Ugyanakkor ezek az ötvözetek korrózióállóak és tanúsítottan biológiailag kompatibilisek.
Amorf fémötvözetek – 4 tulajdonság a középpontban
A Heraeus AMLOY olyan innovatív ötvözeteket fejlesztett ki, amelyek kiválóan alkalmasak többek között innovatív implantátumok gyártására. Már rendelkezésre állnak cirkóniumalapú ötvözetek, például az Amloy‑ZR01 és az Amloy‑ZR02. Utóbbi már az ISO 10993‑5 és az ISO 10993‑12 szabvány szerint biológiailag kompatibilis alapanyagként van tanúsítva. Ezenkívül a titánt olyan gyógyászati komponensek anyagaként alkalmazzák, mint a csontimplantátumok vagy a szívritmus-szabályozók. Az orvostechnikai alkalmazásra szánt titánötvözetekkel kapcsolatos jelenlegi kutatások nagyon ígéretesek. Mind a titán, mind a cirkónium amorf ötvözeteinek nagyon kedvező tulajdonságai vannak, amelyek alapján különösen előnyösek bizonyos alkalmazásokhoz.
Milyen amorf alkalmazások léteznek?
Tudjon meg még többet
Az életmódot kifejező karóráktól az orvostechnikán át a könnyűszerkezetes építésig: az amorf fémek új alkalmazási lehetőségeket nyitnak meg a legkülönbözőbb iparágak számára. Az igazi előnyt a 3D nyomtatás és a fémüvegek kombinációja jelenti. Ismerje meg!