Amorfe metalen worden ook wel metallische glazen genoemd en zijn heel bijzondere allroundtalenten. Want hoewel ze extreem vast zijn, zijn ze tegelijkertijd zeer elastisch – eigenlijk twee tegenstrijdige eigenschappen. De unieke structuur van metallische glazen maakt het mogelijk. Amorfe metalen hebben in tegenstelling tot kristallijn materiaal geen geordende roosterstructuur. Dit ontstaat door een hoge afkoelsnelheid van de gesmolten massa. Op deze manier wordt voorkomen dat de deeltjes in het metaal gelijkmatig worden gerangschikt. Het resultaat: een amorfe, dus niet kristallijne vaste stof, waarin de atomen in een vrijwel ongeordende toestand zijn gerangschikt.
Wat zijn amorfe metalen?
Welke voordelen hebben metallische glazen?
Hoge hardheid en vastheid bij tegelijkertijd hoge elasticiteit: uit deze unieke combinatie ontstaan talloze voordelen bij de productie van amorfe componenten.
Isotroop gedrag
Amorfe componenten beschikken in alle richtingen over dezelfde materiaaleigenschappen. Daardoor ontstaan veel voordelen, zoals bijvoorbeeld bij additive manufacturing, omdat het bouwvolume in combinatie met de uitlijning van de component optimaal kan worden benut.
Biocompatibiliteit
3D-geprinte amorfe componenten zijn biocompatibel en daardoor voorbestemd voor veel toepassingen in de medische techniek. Zo kunnen amorfe implantaten individueel aan de lichaamsbouw van de patiënt worden aangepast.
Elasticiteit
Amorfe metalen beschikken over een hoge rekgrens in combinatie met een elastische stretch van bijna 2%. Daardoor ontstaan veel voordelen bij de productie van implantaten, sensoren of scharnierverbindingen, omdat de vering aanzienlijk wordt verbeterd.
Lichtgewicht constructie
Door de hoge vastheid kunnen componenten uit amorfe metalen dunner, materiaalbesparender en daardoor lichter worden gemaakt. Bijzonder belangrijk is dit op het gebied van robotica of medische techniek, maar ook in de lucht- en ruimtevaart en de e-mobiliteit.
Gebruik in zeer koude omgevingen
Amorfe metalen zijn rekbaar bij lage temperatuur, d.w.z. dat ze uitstekend kunnen worden gebruikt in toepassingen met een extreem lage temperatuur en hun eigenschappen behouden. Daarom is deze materiaalklasse voorbestemd voor de lucht- en ruimtevaartbranche.
Slijtvastheid
Amorfe metalen hebben een zeer hoge hardheid en daarmee een geringe slijtage, die vergelijkbaar is met keramiek. Deze eigenschap is vooral erg belangrijk voor sterk belaste componenten in de gereedschaps- en mallenmakerij en voor lifestyle-producten zoals hoogwaardige horloges.
Amorfe metalen – 3 vragen over het nieuwe supermateriaal
TRUMPF en Heraeus AMLOY hebben samen een proces ontwikkeld dat werkt met een fijne focus en extreem klein smeltvolume. De warmte wordt snel afgevoerd. Zo wordt de kritische afkoeltijd van 200 kelvin per seconde bereikt: uit het poederbed ontstaat een individueel aangepast en amorf verstijfd implantaat.
Omdat metallische glazen niet over een kristalrooster beschikken, gedragen ze zich totaal anders dan andere metalen. Ze zijn tegelijkertijd extreem vast, zeer elastisch en uitermate slijtvast. Zo kunnen ook implantaten uit amorfe metalen de enorme druk op het menselijk lichaam uitstekend weerstaan. Dit zijn niet alleen klappen of&stoten. Het kaakbeen wordt bij het bijten en kauwen regelmatig langdurig belast, een ribbot moet per jaar ongeveer acht miljoen adembewegingen doorstaan.
Amorfe legeringen beschikken over een elasticiteitsmodulus die vergelijkbaar is met die van menselijke botten. Dit is een enorm voordeel voor het genezingsproces en de belastbaarheid van de voorheen verzwakte plaatsen in het lichaam. Tegelijkertijd zijn de legeringen corrosiebestendig en gecertificeerd biocompatibel.
Amorfe metaallegeringen – focus op 4 eigenschappen
Heraeus AMLOY heeft innovatieve legeringen ontwikkeld, die onder andere uitermate geschikt zijn voor de productie van innovatieve implantaten. Er zijn al op zirkonium gebaseerde legeringen beschikbaar, zoals Amloy-ZR01 en Amloy-ZR02. Deze laatste is al een volgens ISO 10993-5 en ISO 10993-12 biocompatibel gecertificeerd materiaal. Bovendien geldt titaan als materiaal voor medische componenten zoals botimplantaten of pacemakers. De actuele onderzoeken naar titaanlegeringen voor gebruik in de medische techniek zijn veelbelovend. Of het nu gaat om titaan of zirkonium – amorfe legeringen maken indruk door verschillende eigenschappen en vormen daarom voor specifieke toepassingen een bijzonder voordeel.
Welke amorfe toepassingen zijn er?
Meer informatie
Van een lifestyle-horloge tot medische techniek en lichtgewicht constructies: amorfe metalen openen nieuwe toepassingsmogelijkheden voor een groot aantal branches en industrieën. Een belangrijk voordeel ontstaat door 3D-printen en metallische glazen te combineren. Ontdek meer!