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
Как выполняется 3D-печать из аморфных металлов?
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.
Почему аморфные металлы оптимальны для изготовления имплантатов?
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.
Почему металлическое стекло отлично подходит для 3D-печати костей?
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!