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非晶合金是什么? | TRUMPF

非晶合金是什么?

非晶合金也被称为金属玻璃,是非同寻常的全能型材料。因为虽然非晶合金的强度极高,但同时又具有高弹性。实际上是两种截然相反的特性,但金属玻璃的独特性质使之成为可能。与晶体材料相反,非晶合金没有有序的晶格结构。其通过高速冷却熔体而形成。以这种方式防止金属中的粒子均匀排列。结果是:非晶态,亦即不结晶的固体,其中的原子留在几乎无序的状态。

金属玻璃具有哪些优势?

高硬度、高强度与高弹性相结合:这种独特的组合在非晶部件的制造中提供无数优势。

各向同性表现

非晶部件在所有空间方向上都具有相同的材料特性。这带来了许多优势,例如在增材制造中,与部件取向相结合,结构空间可以得到充分利用。
 

生物相容性

增材制造的非晶部件具有生物相容性,因此是许多医疗技术应用的理想之选。非晶植入物可以个性化适应患者的身体结构。

弹性

非晶合金具有高屈服强度,与近 2% 的弹性延伸率相结合。由此在植入物、探针或挠性轴承的制造中具有许多优势,因为弹性显著提升。

轻质结构

由于强度较高,由非晶合金制成的部件可以做得更薄、用料更少,因而更轻。这在机器人或医疗技术领域尤其重要,在航空航天以及电动出行领域也是如此。

在非常冷的环境下使用

非晶合金具有低温延展性,这意味着它们可以在极低温度的应用中表现出色并保持其特性。因此,这类材料非常适合用于航空航天工业。

耐磨性

非晶合金硬度非常高,因此具有与陶瓷相似的低磨耗。对于工具和模具制造中承受巨大负荷的部件以及高品质腕表等生活方式产品,这一特性尤为重要。

非晶合金——关于新型超级材料的 3 个问题

如何用非晶合金进行增材制造?

通快和 Heraeus AMLOY 共同开发了一种工艺,该工艺采用非常精细的焦点和极小的熔体体积。热量迅速散发。由此实现 200 开尔文每秒的临界冷却速度:从粉末床生长出单独调整且非晶态硬化的植入物。

非晶合金用于制造植入物有什么好处?

由于金属玻璃没有晶格,其表现与其他金属完全不同。金属玻璃非常坚固,具有高弹性,同时非常耐磨损。因此,由非晶合金制成的植入物也能承受人体内的巨大压力。压力不仅包括冲击或碰撞。啃咬和咀嚼时,颌骨经常持续承受负荷;肋弓每年要承受约八百万次呼吸运动。

为什么金属玻璃特别适用于骨骼的增材制造?

非晶合金具有与人体骨骼相近的弹性模量。这对于愈合过程和之前已衰弱的身体部位的承载能力有巨大优势。同时,非晶合金具有耐腐蚀性和经认证的生物相容性。

非晶金属合金——聚焦 4 大特性

Heraeus AMLOY 已开发出创新合金,非常适用于制造创新植入物等。锆基合金,如 Amloy-ZR01 和 Amloy-ZR02 已经投入使用。后者是已通过 ISO 10993-5 和 ISO 10993-12 标准认证的生物相容性材料。此外,钛是适合制造骨植入物或心脏起搏器等医疗部件的材料。对用于医疗技术应用的钛合金的最新研究极具发展前景。无论是钛还是锆,非晶合金因其不同特性而引人注目,因此在特定应用中非常有优势。

 
有哪些非晶应用?

从生活方式腕表到医疗技术再到轻质结构:非晶合金为众多产业和行业开辟了新的应用选择。增材制造和金属玻璃的组合带来巨大的主要优势。了解一下!

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