Kim loại vô định hình còn được gọi là thủy tinh kim loại và là những chất toàn năng vô cùng đặc biệt. Mặc dù vô cùng cứng, vật liệu này cũng có tính đàn hồi cao. Thực sự đây là hai tính chất đối lập cấu thành đặc tính riêng biệt của thủy tinh kim loại. Ngược lại với vật liệu kết tinh, kim loại vô định hình không có cấu trúc mạng tinh thể có trật tự. Điều này bắt nguồn từ tốc độ làm mát cao cho hỗn hợp nóng chảy. Điều này ngăn cản các phân tử sắp xếp đồng đều bên trong kim loại. Kết quả: một chất rắn vô định hình, tức chất rắn không kết tinh, mà trong đó các nguyên tử vẫn ở trạng thái gần như không có trật tự.
In 3D trên kim loại vô định hình
Siêu vật liệu mới trong sản xuất bồi đắp
Cực kỳ cứng nhưng có độ đàn hồi cao: Kim loại vô định hình, còn được gọi là thủy tinh kim loại, là vật liệu siêu mới trong in 3D cho nhiều ứng dụng công nghệ cao. Các đặc tính thú vị của kim loại vô định hình chứa đựng tiềm năng to lớn cho các phần sáng tạo trong lĩnh vực công nghệ y tế, hàng không vũ trụ, rô bốt, di động điện tử hoặc trong lĩnh vực phong cách sống.*
Kim loại vô định hình là gì?
Ưu điểm của loại thủy tinh kim loại là gì?
Độ cứng và độ bền cao trong khi vẫn có độ đàn hồi cao: Sự kết hợp độc đáo này mang lại vô số lợi thế trong sản xuất các thành phần vô định hình.
Tính chất đẳng hướng
Các thành phần vô định hình có tính chất vật liệu giống nhau theo mọi hướng không gian. Điều này mang lại nhiều lợi thế, ví dụ như trong sản xuất bồi đắp, vì không gian lắp đặt có thể được sử dụng tối ưu liên quan đến sự liên kết của thành phần.
Tương thích sinh học
Các phần vô định hình được in 3D; tương thích sinh học và do đó tạo tiền đề cho nhiều ứng dụng công nghệ y tế. Bằng cách này, các mô cấy vô định hình có thể được điều chỉnh riêng cho phù hợp với vóc dáng của bệnh nhân.
Độ đàn hồi
Kim loại vô định hình có điểm chảy cao kết hợp với độ giãn dài đàn hồi gần 2%. Điều này dẫn đến nhiều lợi thế trong việc sản xuất mô cấy, hệ thống cảm biến hoặc khớp nối rắn, vì hệ thống treo được cải thiện đáng kể.
Kết cấu siêu nhẹ
Do độ bền cao, các thành phần làm bằng kim loại vô định hình có thể được làm mỏng hơn, tiết kiệm vật liệu hơn và do đó nhẹ hơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực rô bốt hoặc công nghệ y tế, cũng như trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và di động điện tử.
Sử dụng trong môi trường rất lạnh
Kim loại vô định hình dễ uốn ở nhiệt độ thấp, tức là chúng có thể được sử dụng vô cùng hiệu quả trong các ứng dụng nhiệt độ cực thấp mà vẫn giữ được các đặc tính vốn có. Do đó, lớp vật liệu này đã tạo tiền đề cho ngành hàng không vũ trụ.
Khả năng chống mài mòn
Kim loại vô định hình có độ cứng rất cao và do đó độ mài mòn thấp, có thể so sánh với gốm sứ. Đặc tính này đặc biệt quan trọng đối với các thành phần được sử dụng nhiều trong chế tạo dụng cụ và khuôn mẫu cũng như các sản phẩm phong cách sống như đồng hồ chất lượng cao.
Kim loại vô định hình - 3 câu hỏi về siêu vật liệu mới
TRUMPF và Heraeus AMLOY đã cùng nhau phát triển một quy trình hoạt động với tiêu cự vô cùng tốt và khối lượng tan chảy cực nhỏ Nhiệt lượng được tản ra nhanh chóng. Đây là cách đạt được thời gian làm mát quan trọng là 200 Kelvin mỗi giây: một que cấy vô định hình đông đặc và được điều chỉnh riêng biệt sẽ được tách ra khỏi lớp bột.
Vì thủy tinh kim loại không có mạng tinh thể, chúng hoạt động hoàn toàn khác so với các kim loại khác. Chúng cực kỳ cứng, đàn hồi cao và đồng thời chống mài mòn rất tốt. Điều này có nghĩa là ngay cả những thiết bị cấy ghép làm bằng kim loại vô định hình cũng có thể chịu được những áp lực và biến dạng rất lớn ở bên trong cơ thể con người. Điều này không chỉ bao gồm các cú đấm hoặc va chạm. Xương hàm thường xuyên phải chịu lực liên tục khi cắn, nhai; vòm cổ chân có thể chịu được khoảng tám triệu chuyển động thở mỗi năm.
Hợp kim vô định hình có mô đun đàn hồi gần giống với mô đun đàn hồi của xương người. Điều này có lợi rất lớn đối với quá trình chữa bệnh và khả năng phục hồi của vùng bị suy yếu trước đó trên cơ thể. Các hợp kim đồng thời có độ bền chống ăn mòn và được chứng nhận tương thích sinh học.
Hợp kim kim loại vô định hình - 4 đặc tính tập trung
Heraeus AMLOY đã phát triển các hợp kim sáng tạo, trong đó có hợp kim lý tưởng để sản xuất các thiết bị cấy ghép cải tiến. Các hợp kim gốc Zirconium như Amloy-ZR01 và Amloy-ZR02 có sẵn. Loại vật liệu trước đó được chứng thực tương thích sinh học theo tiêu chuẩn ISO 10993-5 và ISO 10993-12. Ngoài ra, titan còn được coi là vật liệu cho các thành phần y tế như cấy ghép xương và máy tạo nhịp tim. Nghiên cứu hiện tại về hợp kim titan để sử dụng trong công nghệ y tế là rất hứa hẹn. Cho dù titan hay zirconi - hợp kim vô định hình đều gây ấn tượng với các đặc tính khác nhau và do đó chúng đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng cụ thể.
Có những ứng dụng vô định hình nào?
Tìm hiểu thêm
Từ đồng hồ lifestyle, công nghệ y tế đến các kết cấu nhẹ: Kim loại vô định hình mở ra khả năng ứng dụng mới cho một số lượng lớn các lĩnh vực và ngành công nghiệp. Ưu điểm chính lớn nhất đến từ sự kết hợp giữa sản xuất bồi đắp và kính kim loại. Cùng tìm hiều nào!
Có những ứng dụng vô định hình nào?
Từ đồng hồ lifestyle, công nghệ y tế đến các kết cấu nhẹ: Kim loại vô định hình mở ra khả năng ứng dụng mới cho nhiều lĩnh vực và ngành công nghiệp. Bởi vì thông qua sự kết hợp giữa in 3D và thủy tinh kim loại, chúng ta có thể đạt được một điều quan trọng: Vật liệu có thể được xử lý tối ưu và tạo ra các cấu trúc tốt nhất với bề mặt nhẵn. Các ứng dụng yêu cầu khả năng chống ăn mòn và mài mòn rất cao cũng đều có thể được thực hiện một cách lý tưởng.
Kỹ thuật y tế
Với kim loại vô định hình, công nghệ y tế có được chính xác những gì đang tìm kiếm: vật liệu hoàn hảo để sản xuất dao mổ bền hoặc dụng cụ xâm lấn tối thiểu. Nhưng các kim loại vô định hình cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng đối với cơ thể con người trong tương lai – như dùng để sản xuất các thiết bị cấy ghép.
Sản phẩm lifestyle
Chất lượng cao, bề mặt chống xước có thể được đánh bóng mang lại cho các sản phẩm lifestyle "Một điều gì đó" mang tính đảm bảo. Do đó, chúng rất cần thiết cho các thiết bị điện tử tiêu dùng, đồng hồ và đồ trang sức chất lượng cao.
Các ngành công nghiệp chung
Với phương pháp bồi đắp, nhiều phần được sản xuất công nghiệp có thể được chế tạo „thành một thể hoàn chỉnh“. Điều này có nghĩa là không cần phải sản xuất riêng lẻ các phần và sau đó ghép lại với nhau.
Với những dòng máy này, bạn có thể in vô định hình – thậm chí in hàng loạt
Tìm hiểu thêm
Tại sao in 3D và kim loại vô định hình là một Dream Team thực sự: Xem ở đây để biết cách thức mà hệ thống TruPrint của TRUMPF và bột kim loại siêu tinh khiết, được tối ưu hóa đặc biệt từ Heraeus AMLOY, kết hợp hoàn hảo với nhau.
Với những dòng máy này, bạn có thể in vô định hình - thậm chí in hàng loạt
Một Dream-Team thực sự: In 3D và kim loại vô định hình. Nói cách khác: hệ thống TruPrint của TRUMPF và bột kim loại siêu tinh khiết, được tối ưu hóa đặc biệt từ Heraeus AMLOY. Bởi vì TruPrint 1000 và 2000 đặc biệt thích hợp để in kim loại vô định hình. Đường kính chùm tia nhỏ giúp đạt được chất lượng bề mặt cao nhất. Do đó, quá trình xử lý tiếp theo của các ứng dụng được đơn giản hóa hoặc thậm chí là không cần thiết. Bột kim loại thừa có thể được xử lý „trơ“ cho quá trình cấu trúc tiếp theo, nghĩa là, trong khí bảo vệ. Điều này bảo vệ vật liệu khỏi các tác động có hại như oxy, chất phản ứng nhanh với thủy tinh kim loại. Với đường kính chùm tia là 55 µm, tia laser tạo ra một vùng nóng chảy. Nhiệt được tản ra nhanh chóng và tốc độ làm mát liên tục tới 200 Kelvin mỗi giây. Kim loại không thể kết tinh theo cách này. Trong TruPrint 2000, hai tia laser 300 watt thậm chí còn chiếu sáng song song toàn bộ không gian lắp đặt. Bằng cách này, các thành phần vô định hình có thể được sản xuất hàng loạt và đạt năng suất cũng như chất lượng cao. Nhờ Condition Monitoring, Powder Bed Monitoring và Melt Pool Monitoring, các lỗi trong quá trình cũng có thể được phát hiện sớm. Một kết quả hoàn hảo.
Ask the Expert: Chuyên gia vật liệu của chúng tôi, Christian Schauer giải thích
Tìm thông tin chi tiết về kim loại vô định hình tại: www.heraeus-amloy.com
*Nguồn ảnh tiêu đề: Heraeus AMLOY
Liên hệ