Аморфные металлы, или металлическое стекло, абсолютно универсальны. Несмотря на то, что они очень прочны, они также обладают высокой степенью эластичности. Именно эти два противоположных свойства делают металлическое стекло уникальным. В отличие от металлов с кристаллической решеткой аморфные металлы не имеют упорядоченной решетчатой структуры. Это обусловлено высокой скоростью охлаждения расплава. Таким образом предотвращается равномерное распределение частиц в металле. Результат: аморфное, то есть не кристаллическое твердое тело, в котором атомы остаются практически в неупорядоченном состоянии.
Что такое аморфные металлы?
В чем преимущества металлического стекла?
Твердость и прочность в сочетании с высокой степенью эластичности: эта уникальная комбинация обеспечивает множество преимуществ в производстве аморфных заготовок.
Изотропные свойства
Аморфные заготовки имеют одинаковые свойства материала во всех направлениях в пространстве. Это дает многочисленные преимущества, например в аддитивном производстве, так как позволяет оптимально использовать объем обработки и выравнивать заготовку.
Биосовместимость
Аморфные заготовки, выполненные методом 3D-печати, обладают биосовместимостью и поэтому подходят для применения в медицинском оборудовании. Так, аморфные имплантаты можно адаптировать для каждого конкретного пациента.
Эластичность
Аморфные металлы обладают высокой текучестью, связанной с упругим растяжением почти 2 %. Это дает многочисленные преимущества при производстве имплантатов, датчиков или шарниров, так как амортизация значительно улучшается.
Облегченные конструкции
Благодаря высокой прочности заготовки из аморфных металлов тоньше и легче, что позволяет экономить материал. Это особенно важно не только в робототехнике и в медицинском оборудовании, но и в авиации, космонавтике и сфере электромобильности.
Применение в очень холодных условиях окружающей среды
Аморфные металлы сохраняют пластичность при низких температурах, то есть они могут применяться в условиях экстремально низких температур и при этом сохранять свои свойства. Поэтому этот класс материалов широко используется в авиации и космонавтике.
Износостойкость
Аморфные металлы обладают очень высокой твердостью и низкой степенью износа, сравнимой с износостойкостью керамики. Это свойство имеет большое значение для компонентов, подверженных большой нагрузке, при изготовлении инструментов и пресс-форм, а также для имиджевых товаров, таких как часы премиум-класса.
Аморфные металлы: 3 вопроса о новом суперматериале
TRUMPF и Heraeus AMLOY совместно разработали метод, основанный на очень точной фокусировке и минимальном объеме расплава. Тепло быстро отводится. Так достигается критическое время охлаждения 200 К в секунду: из порошковой ванны появляется аморфный имплантат по индивидуальной спецификации.
Металлическое стекло не имеет кристаллической решетки, поэтому абсолютно не похоже на другие металлы. Оно очень прочное, эластичное и вместе с тем износостойкое. Поэтому имплантаты из аморфных металлов способны выдерживать огромную нагрузку в человеческом теле. Это не только удары или толчки. При кусании и жевании челюстная кость регулярно подвергается длительной нагрузке, реберная дуга выдерживает в год около восьми миллионов дыхательных движений.
Аморфные сплавы обладают модулем упругости, по параметрам сравнимым с человеческими костями. Это очень важно для процесса заживления и для нагрузочной способности прежде ослабленного места в организме. Вместе с тем сплавы устойчивы к коррозии и имеют сертифицированную биосовместимость.
Аморфные металлические сплавы: 4 основных свойства
Компания Heraeus AMLOY разработала инновационные сплавы, которые, кроме всего прочего, идеально подходят для производства имплантатов. Уже доступны сплавы на основе циркония, такие как Amloy-ZR01 и Amloy-ZR02. Последний является биосовместимым материалом, сертифицированным по ISO 10993-5 и ISO 10993-12. Титан — материал, используемый для медицинских компонентов, таких как костные имплантаты или кардиостимуляторы. Текущие исследования титановых сплавов показывают их большой потенциал для применения в медицинском оборудовании. Титан или цирконий — аморфные сплавы отличаются разнообразными свойствами и подходят для различных задач.
Какое применение находят аморфные материалы?
Подробнее
От имиджевых часов до медицинского оборудования и производства облегченных конструкций: аморфные металлы открывают новые возможности для применения в различных областях и сферах промышленности. Основное преимущество дает сочетание 3D-печати и металлического стекла. Узнайте подробности!