Все новости

Комбинация холодного проката и нагрева улучшила свойства металлических стекол

Ученые надеются, что эту технологию можно будет применять не только к тому виду стекол, который они исследовали, но и к другим, гораздо более дешевым образцам

ТАСС, 22 октября. Материаловеды разработали новую методику обработки металлических стекол, которая одновременно снижает их хрупкость и позволяет изготавливать имплантаты и защитные экраны для смартфонов на их базе. Об этом пишет пресс-служба НИТУ "МИСиС" со ссылкой на статью в Journal of Alloys and Compounds.

"Низкая пластичность – главное препятствие, которое мешает широкому использованию металлических стекол. Как правило, после нагрева и термомеханической обработки такие стекла становятся хрупкими. Мы выяснили, что этого можно избежать, если предварительно провести стекло через установку холодного проката, а затем выдерживать его при высоких температурах", – пишут исследователи.

Металлические стекла – это особые материалы, которые состоят из чистых металлов, а не из смеси из оксида кремния, кальция, натрия и других элементов, как обычное стекло. От обычных сплавов они отличаются тем, что внутри металлических стекол нет четко выраженной кристаллической решетки.

Ученые давно пытаются приспособить металлические стекла для использования в быту и промышленности, поскольку они гораздо прочнее обычного силикатного стекла, и при этом они хорошо сопротивляются коррозии и износу. Этому, однако, мешает то, что традиционные методы обработки стекла делают этот материал необычно хрупким.

Материаловеды из России, Японии и Китая под руководством профессора НИТУ "МИСиС" Дмитрия Лузгина нашли решение для этой проблемы, экспериментируя с металлическим стеклом на базе сплава циркония, меди, алюминия и железа.

Повышение прочности стекла

Если при обработке металлическое стекло сжать достаточно сильно, в нем возникнут особые зоны напряжения, которые материаловеды называют сдвиговыми полосами. Вдоль них стекло начинает кристаллизоваться, расслаиваться и раскалываться на части.

Соответственно, чем однороднее такие зоны распределены по стеклу, тем более пластичным и прочным оно будет. Профессор Лузгин и его коллеги выяснили, что этого можно добиться, если особым образом изменить состав сплава с помощью комбинации из нагрева стекла и его проката.

"Применение отжига до и после прокатки было "запрещено" канонами науки о металлических стеклах, поскольку в абсолютном большинстве случаев это приводит к повышению их хрупкости. Выбор состава сплава и системы легирования помог нам обойти эту проблему. Отжиг примерно на 100 градусов ниже температуры стеклования позволил добиться пластификации объемных образцов стекла и упрочнения их ленточных аналогов", – объяснил Лузгин.

Дальнейшие опыты показали, что этот прием не только повысил пластичность и прочность металлических стекол на базе сплава циркония, меди, алюминия и железа, но и улучшил некоторые другие их механические свойства, что в особенности было характерно для ленточных образцов этого материала.

Ученые отмечают, что исследованные ими металлические стекла относятся к одним из самых дорогих версий этих материалов, однако они уверены в том, что эту методику можно использовать и для улучшения свойств более дешевых сплавов на базе титана. Она позволит значительно упростить и удешевить процесс обработки этих стекол, что даст промышленникам возможность использовать их для изготовления защитных экранов для техники и медицинских имплантатов, подытожили исследователи.