stringtranslate.com

Аморфный металл

Образцы аморфного металла с миллиметровой шкалой

Аморфный металл (также известный как металлическое стекло , стекловидный металл или блестящий металл ) — это твердый металлический материал, обычно сплав , с неупорядоченной атомной структурой. Большинство металлов в твердом состоянии являются кристаллическими , что означает, что они имеют высокоупорядоченное расположение атомов . Аморфные металлы некристалличны и имеют стеклообразную структуру . Но в отличие от обычных стекол, таких как оконное стекло, которые обычно являются электроизоляторами , аморфные металлы обладают хорошей электропроводностью и могут демонстрировать металлический блеск.

Существует несколько способов получения аморфных металлов, включая чрезвычайно быстрое охлаждение , физическое осаждение из паровой фазы , твердофазную реакцию , ионное облучение и механическое легирование . [1] [2] Ранее небольшие партии аморфных металлов производились с помощью различных методов быстрого охлаждения, таких как ленты аморфного металла, которые производились путем распыления расплавленного металла на вращающийся металлический диск (спиннинг из расплава ). Быстрое охлаждение (порядка миллионов градусов Цельсия в секунду) слишком быстро для образования кристаллов, и материал «запирается» в стеклообразном состоянии. [3] В настоящее время произведен ряд сплавов с критическими скоростями охлаждения, достаточно низкими, чтобы обеспечить образование аморфной структуры в толстых слоях (более 1 миллиметра или 0,039 дюйма); они известны как объемные металлические стекла. Совсем недавно были произведены партии аморфной стали с прочностью в три раза большей, чем у обычных стальных сплавов. Новые технологии, такие как 3D-печать , также характеризующиеся высокой скоростью охлаждения, являются активной темой исследований для производства объемных металлических стекол. [4]

История

Первое зарегистрированное металлическое стекло было сплавом (Au 75 Si 25 ), произведенным в Калтехе В. Клементом (мл.), Вилленсом и Дувезом в 1960 году. [5] Этот и другие ранние стеклообразующие сплавы приходилось охлаждать чрезвычайно быстро (порядка одного мегакельвина в секунду, 10 6 К/с) ,  чтобы избежать кристаллизации. Важным следствием этого было то, что металлические стекла могли быть произведены только в ограниченном количестве форм (обычно ленты, фольги или проволоки), в которых одно измерение было малым, так что тепло могло отводиться достаточно быстро для достижения необходимой скорости охлаждения. В результате образцы металлического стекла (за некоторыми исключениями) были ограничены толщиной менее ста микрометров .

В 1969 году было обнаружено, что сплав 77,5% палладия , 6% меди и 16,5% кремния имеет критическую скорость охлаждения от 100 до 1000 К/с.

В 1976 году Х. Либерман и К. Грэм разработали новый метод изготовления тонких лент аморфного металла на переохлажденном быстровращающемся колесе . [6] Это был сплав железа , никеля и бора . Материал, известный как Metglas , был коммерциализирован в начале 1980-х годов и используется для силовых распределительных трансформаторов с низкими потерями ( аморфный металлический трансформатор ). Metglas-2605 состоит из 80% железа и 20% бора, имеет температуру Кюри 646 К (373 °C; 703 °F) и намагниченность насыщения при комнатной температуре 1,56 Тесла . [7]

В начале 1980-х годов из сплава 55% палладия, 22,5% свинца и 22,5% сурьмы были получены стекловидные слитки диаметром 5 мм (0,20 дюйма) путем поверхностного травления с последующими циклами нагрева-охлаждения. Используя флюс из оксида бора , достижимая толщина была увеличена до сантиметра. [ требуется разъяснение ]

В 1982 году исследование структурной релаксации аморфных металлов показало связь между удельной теплоемкостью и температурой (Fe 0,5 Ni 0,5 ) 83 P 17 . По мере нагревания материала свойства развивали отрицательную зависимость, начиная с 375 К, что было связано с изменением в расслабленных аморфных состояниях. Когда материал отжигался в течение периодов от 1 до 48 часов, свойства развивали положительную зависимость, начиная с 475 К для всех периодов отжига, поскольку индуцированная отжигом структура исчезает при этой температуре. [8] В этом исследовании аморфные сплавы продемонстрировали стеклование и область переохлажденной жидкости. В период с 1988 по 1992 год в ходе дополнительных исследований было обнаружено больше сплавов типа стекла с стеклованием и областью переохлажденной жидкости. Из этих исследований были изготовлены объемные стеклянные сплавы из La, Mg и Zr, и эти сплавы демонстрировали пластичность даже при увеличении толщины их ленты с 20 мкм до 50 мкм. Пластичность резко отличалась от прошлых аморфных металлов, которые становились хрупкими при таких толщинах. [8] [9] [10] [11]

В 1988 году было обнаружено, что сплавы лантана, алюминия и медной руды обладают высокой стеклообразующей способностью. Металлические стекла на основе алюминия, содержащие скандий, продемонстрировали рекордную механическую прочность на растяжение около 1500 МПа (220 ksi). [12]

До того, как в 1990 году были найдены новые технологии, объемные аморфные сплавы толщиной в несколько миллиметров были редки, за исключением нескольких случаев: аморфные сплавы на основе Pd формировались в стержни диаметром 2 мм (0,079 дюйма) путем закалки [13] , а сферы диаметром 10 мм (0,39 дюйма) формировались путем многократной плавки во флюсе с B2O3 и закалки [ 14 ] .

В 1990-х годах были разработаны новые сплавы, которые образуют стекла при скорости охлаждения всего лишь один кельвин в секунду. Такие скорости охлаждения могут быть достигнуты простым литьем в металлические формы. Эти «объемные» аморфные сплавы могут быть отлиты в детали толщиной до нескольких сантиметров (максимальная толщина зависит от сплава), сохраняя при этом аморфную структуру. Лучшие стеклообразующие сплавы основаны на цирконии и палладии , но известны также сплавы на основе железа , титана , меди , магния и других металлов. Многие аморфные сплавы образуются с использованием явления, называемого эффектом «смешения». Такие сплавы содержат так много различных элементов (часто четыре или более), что при охлаждении с достаточно высокой скоростью составляющие атомы просто не могут координировать себя в равновесное кристаллическое состояние, прежде чем их подвижность прекратится. Таким образом, случайное неупорядоченное состояние атомов «запирается».

В 1992 году в Калифорнийском технологическом институте был разработан коммерческий аморфный сплав Vitreloy 1 (41,2% Zr, 13,8% Ti, 12,5% Cu, 10% Ni и 22,5% Be) в рамках исследований новых аэрокосмических материалов , проводимых Министерством энергетики и НАСА . [15]

К 2000 году исследования в Университете Тохоку [16] и Калифорнийском технологическом институте дали многокомпонентные сплавы на основе лантана, магния, циркония, палладия, железа, меди и титана с критической скоростью охлаждения от 1 К/с до 100 К/с, что сопоставимо с оксидными стеклами. [ необходимо разъяснение ]

В 2004 году объемная аморфная сталь была успешно произведена двумя группами: одной в Национальной лаборатории Оук-Ридж , которая называет свой продукт «стеклянной сталью», и другой в Университете Вирджинии , которая называет свой продукт «DARVA-Glass 101». [17] [18] Продукт немагнитен при комнатной температуре и значительно прочнее обычной стали, хотя до внедрения материала в общественное или военное использование еще предстоит долгий процесс исследований и разработок. [19] [20]

В 2018 году группа из Национальной ускорительной лаборатории SLAC , Национального института стандартов и технологий (NIST) и Северо-Западного университета сообщила об использовании искусственного интеллекта для прогнозирования и оценки образцов 20 000 различных вероятных металлических стеклянных сплавов в год. Их методы обещают ускорить исследования и время выхода на рынок новых аморфных металлических сплавов. [21] [22]

Характеристики

Аморфный металл обычно является сплавом, а не чистым металлом. Сплавы содержат атомы существенно разных размеров, что приводит к низкому свободному объему (и, следовательно, к порядку большей вязкости, чем у других металлов и сплавов) в расплавленном состоянии. Вязкость препятствует атомам двигаться достаточно для образования упорядоченной решетки. Структура материала также приводит к низкой усадке при охлаждении и устойчивости к пластической деформации. Отсутствие границ зерен , слабых мест кристаллических материалов, приводит к лучшей устойчивости к износу [23] и коррозии . Аморфные металлы, хотя технически являются стеклами, также намного прочнее и менее хрупкие, чем оксидные стекла и керамика. Аморфные металлы можно разделить на две категории: либо неферромагнитные, если они состоят из Ln, Mg, Zr, Ti, Pd, Ca, Cu, Pt и Au, либо ферромагнитные сплавы, если они состоят из Fe, Co и Ni. [24]

Теплопроводность аморфных материалов ниже, чем у кристаллического металла. Поскольку образование аморфной структуры зависит от быстрого охлаждения, это ограничивает максимально достижимую толщину аморфных структур. Чтобы добиться образования аморфной структуры даже при более медленном охлаждении, сплав должен состоять из трех или более компонентов, что приводит к сложным кристаллическим единицам с более высокой потенциальной энергией и меньшей вероятностью образования. [25] Атомный радиус компонентов должен существенно различаться (более 12%), чтобы достичь высокой плотности упаковки и низкого свободного объема. Комбинация компонентов должна иметь отрицательную теплоту смешения, препятствуя зарождению кристаллов и продлевая время пребывания расплавленного металла в переохлажденном состоянии.

При изменении температуры электрическое сопротивление аморфных металлов ведет себя совсем иначе, чем у обычных металлов. В то время как сопротивление обычных металлов обычно увеличивается с температурой, следуя правилу Маттиссена , сопротивление большого числа аморфных металлов, как обнаружено, уменьшается с ростом температуры. Этот эффект можно наблюдать в аморфных металлах с высоким удельным сопротивлением от 150 до 300 микроом-сантиметров. [26] В этих металлах события рассеяния, вызывающие удельное сопротивление металла, больше не могут считаться статистически независимыми, что объясняет нарушение правила Маттиссена. Тот факт, что тепловое изменение удельного сопротивления в аморфных металлах может быть отрицательным в большом диапазоне температур и коррелировать с их абсолютными значениями удельного сопротивления, был впервые обнаружен Муиджем в 1973 году, отсюда и возник термин «правило Муиджа». [27] [28]

Сплавы бора , кремния , фосфора и других стеклообразователей с магнитными металлами ( железо , кобальт , никель ) обладают высокой магнитной восприимчивостью , низкой коэрцитивной силой и высоким электрическим сопротивлением . Обычно электропроводность металлического стекла имеет тот же низкий порядок величины, что и расплавленный металл чуть выше точки плавления. Высокое сопротивление приводит к низким потерям на вихревые токи при воздействии переменных магнитных полей, свойство, полезное, например, для магнитных сердечников трансформаторов . Их низкая коэрцитивная сила также способствует низким потерям.

Сверхпроводимость тонких пленок аморфных металлов была экспериментально открыта в начале 1950-х годов Бакелем и Хильшем. [29] Для некоторых металлических элементов критическая температура сверхпроводимости T c может быть выше в аморфном состоянии (например, при легировании), чем в кристаллическом состоянии, и в нескольких случаях T c увеличивается при увеличении структурного беспорядка. Такое поведение можно понять и рационализировать, рассмотрев влияние структурного беспорядка на электрон- фононную связь. [30]

Аморфные металлы имеют более высокий предел текучести при растяжении и более высокие пределы упругой деформации, чем поликристаллические металлические сплавы, но их пластичность и усталостная прочность ниже. [31] Аморфные сплавы обладают множеством потенциально полезных свойств. В частности, они, как правило, прочнее кристаллических сплавов аналогичного химического состава, и могут выдерживать большие обратимые («упругие») деформации, чем кристаллические сплавы. Аморфные металлы получают свою прочность непосредственно из своей некристаллической структуры, которая не имеет никаких дефектов (таких как дислокации ), которые ограничивают прочность кристаллических сплавов. Один современный аморфный металл, известный как Vitreloy , имеет предел прочности на растяжение, который почти вдвое больше, чем у высококачественного титана . Однако металлические стекла при комнатной температуре не являются пластичными и имеют тенденцию внезапно разрушаться при нагрузке на растяжение , что ограничивает применимость материала в приложениях, критичных к надежности, поскольку надвигающийся отказ не очевиден. Поэтому существует значительный интерес к производству композитов с металлической матрицей, состоящих из пластичной кристаллической металлической матрицы, содержащей дендритные частицы или волокна аморфного стеклометалла.

Возможно, наиболее полезным свойством объемных аморфных сплавов является то, что они являются настоящими стеклами, что означает, что они размягчаются и текут при нагревании. Это позволяет легко обрабатывать их, например, литьем под давлением , во многом так же, как полимеры . В результате аморфные сплавы были коммерциализированы для использования в спортивном оборудовании, [32] медицинских приборах и в качестве корпусов для электронного оборудования. [33]

Тонкие пленки аморфных металлов можно наносить методом высокоскоростного кислородного напыления в качестве защитных покрытий.

Приложения

Коммерческий

В настоящее время наиболее важное применение обусловлено особыми магнитными свойствами некоторых ферромагнитных металлических стекол. Низкие потери намагничивания используются в высокоэффективных трансформаторах ( аморфных металлических трансформаторах ) на частоте сети и некоторых высокочастотных трансформаторах. Аморфная сталь является очень хрупким материалом, что затрудняет ее пробивку в пластины двигателя. [34] Также электронное наблюдение за предметами (например, пассивные идентификационные метки контроля кражи) часто использует металлические стекла из-за этих магнитных свойств.

Коммерческий аморфный сплав Vitreloy 1 (41,2% Zr, 13,8% Ti, 12,5% Cu, 10% Ni и 22,5% Be) был разработан в Калифорнийском технологическом институте в рамках исследований новых аэрокосмических материалов , проводимых Министерством энергетики и НАСА . [15]

Металлическое стекло на основе титана, при изготовлении тонких трубок, имеет высокую прочность на разрыв 2100 МПа (300 ksi), упругое удлинение 2% и высокую коррозионную стойкость. [35] Используя эти свойства, металлическое стекло Ti–Zr–Cu–Ni–Sn использовалось для повышения чувствительности расходомера Кориолиса . Этот расходомер примерно в 28–53 раза чувствительнее обычных расходомеров, [36] что может применяться в ископаемом топливе, химической, экологической, полупроводниковой и медицинской промышленности.

Металлическое стекло на основе Zr-Al-Ni-Cu может быть сформировано в датчики давления размером от 2,2 до 5 на 4 мм (от 0,087 до 0,197 на 0,157 дюйма) для автомобильной и других отраслей промышленности, и эти датчики меньше, более чувствительны и обладают большей устойчивостью к давлению по сравнению с обычной нержавеющей сталью, изготовленной путем холодной обработки. Кроме того, этот сплав использовался для изготовления самого маленького в мире редукторного двигателя диаметром 1,5 и 9,9 мм (0,059 и 0,390 дюйма), который производился и продавался в то время. [37]

Потенциал

Аморфные металлы демонстрируют уникальное поведение размягчения выше их стеклования, и это размягчение все чаще исследуется для термопластичного формования металлических стекол. [38] Такая низкая температура размягчения позволяет разрабатывать простые методы для изготовления композитов из наночастиц (например, углеродных нанотрубок ) и объемных металлических стекол. Было показано, что металлические стекла могут быть сформированы на чрезвычайно малых масштабах длины от 10 нм до нескольких миллиметров. [39] Это может решить проблемы наноимпринтной литографии , где дорогие наноформы из кремния легко ломаются. Наноформы из металлических стекол просты в изготовлении и более долговечны, чем кремниевые формы. Превосходные электронные, термические и механические свойства объемных металлических стекол по сравнению с полимерами делают их хорошим вариантом для разработки нанокомпозитов для электронного применения, такого как устройства полевой электронной эмиссии . [40]

Ti 40 Cu 36 Pd 14 Zr 10 считается неканцерогенным, примерно в три раза прочнее титана, а его модуль упругости почти соответствует модулю упругости костей . Он обладает высокой износостойкостью и не образует абразивного порошка. Сплав не подвергается усадке при затвердевании. Можно создать поверхностную структуру, которая биологически прикрепляется путем модификации поверхности с использованием лазерных импульсов, что позволяет лучше соединяться с костью. [41]

Лазерная порошковая плавка (LPBF) успешно использовалась для обработки объемного металлического стекла (BMG) на основе Zr [42] для биомедицинских применений. BMG на основе Zr демонстрируют хорошую биосовместимость, поддерживая рост остеобластических клеток, аналогичный сплаву Ti-6Al-4V. [43] Благоприятная реакция остеобластических клеток в сочетании со способностью адаптировать свойства поверхности с помощью SLM подчеркивает перспективность BMG на основе SLM Zr, таких как AMLOY-ZR01, для применения в ортопедических имплантатах. Однако их деградация в условиях воспаления требует дальнейшего изучения. [ необходима цитата ]

Mg 60 Zn 35 Ca 5 , быстро охлажденный для достижения аморфной структуры, исследуется в Университете Лихай как биоматериал для имплантации в кости в качестве винтов, штифтов или пластин для фиксации переломов. В отличие от традиционной стали или титана, этот материал растворяется в организмах со скоростью примерно 1 миллиметр в месяц и заменяется костной тканью. Эту скорость можно регулировать, изменяя содержание цинка. [44] [45]

Массовые металлические стекла также, по-видимому, демонстрируют превосходные свойства. По словам исследователя, SAM2X5-630 имеет самую высокую зарегистрированную пластичность среди всех стальных сплавов, по сути, самый высокий порог, при котором материал может выдерживать удар без постоянной деформации. Сплав может выдерживать давление и напряжение до 12,5 ГПа (123 000 атм) без какой-либо постоянной деформации. Это самая высокая ударопрочность любого объемного металлического стекла, когда-либо зарегистрированного по состоянию на 2016 год . Это делает его привлекательным вариантом для броневого материала и других применений, требующих высокой устойчивости к напряжению. [46] [47] [48]

Аддитивное производство

Одной из проблем при синтезе металлического стекла является то, что эти методы часто производят только очень маленькие образцы из-за необходимости высоких скоростей охлаждения. Методы 3D-печати были предложены в качестве метода создания более крупных объемных образцов. Селективная лазерная плавка (SLM) является одним из примеров метода аддитивного производства, который использовался для изготовления металлических стекол на основе железа. [49] [50] Лазерная фольговая печать (LFP) является еще одним методом, при котором фольга аморфных металлов укладывается и сваривается вместе, слой за слоем. [51]

Моделирование и теория

Объемные металлические стекла были смоделированы с использованием моделирования атомного масштаба (в рамках теории функционала плотности ) аналогично сплавам с высокой энтропией . [52] [53] Это позволило сделать прогнозы относительно их поведения, стабильности и многих других свойств. Таким образом, новые объемные металлические стеклянные системы могут быть испытаны и адаптированы для определенной цели (например, замена кости или компонент авиационного двигателя ) без столь большого эмпирического поиска фазового пространства или экспериментальных проб и ошибок. Моделирование молекулярной динамики (МД) ab-initio подтвердило, что атомная структура поверхности металлического стекла Ni-Nb, наблюдаемая с помощью сканирующей туннельной микроскопии, является своего рода спектроскопией. При отрицательном приложенном смещении он визуализирует только один мягкий атом (Ni) из-за структуры электронной плотности состояний, рассчитанной с помощью моделирования МД ab-initio. [54]

Один из распространенных способов попытаться понять электронные свойства аморфных металлов — сравнить их с жидкими металлами, которые также неупорядочены и для которых существуют установленные теоретические рамки. Для простых аморфных металлов хорошие оценки могут быть получены путем полуклассического моделирования движения отдельных электронов с использованием уравнения Больцмана и аппроксимации рассеивающего потенциала как суперпозиции электронного потенциала каждого ядра в окружающем металле. Для упрощения вычислений электронные потенциалы атомных ядер могут быть усечены, чтобы получить псевдопотенциал маффин-тин. В этой теории есть два основных эффекта, которые управляют изменением сопротивления с ростом температуры. Оба основаны на индукции колебаний атомных ядер металла по мере роста температуры. Один из них заключается в том, что атомная структура становится все более размытой, поскольку точные положения атомных ядер становятся все менее и менее четко определенными. Другой — введение фононов. В то время как размывание обычно уменьшает сопротивление металла, введение фононов обычно добавляет рассеивающие участки и, следовательно, увеличивает сопротивление. Вместе они могут объяснить аномальное уменьшение сопротивления в аморфных металлах, поскольку первая часть перевешивает вторую. В отличие от обычных кристаллических металлов, фононный вклад в аморфном металле не вымораживается при низких температурах. Из-за отсутствия определенной кристаллической структуры всегда есть некоторые длины волн фононов, которые могут быть возбуждены. [55] [56] Хотя этот полуклассический подход хорошо работает для многих аморфных металлов, он обычно нарушается в более экстремальных условиях. При очень низких температурах квантовая природа электронов приводит к эффектам дальнодействующей интерференции электронов друг с другом в том, что называется «эффектами слабой локализации». [26] В очень сильно разупорядоченных металлах примеси в атомной структуре могут индуцировать связанные электронные состояния в том, что называется « локализацией Андерсона », эффективно связывая электроны и препятствуя их движению. [57]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Некоторые ученые считают стеклами только аморфные металлы, полученные быстрым охлаждением из жидкого состояния. Материаловеды обычно считают стеклом любой твердый некристаллический материал, независимо от способа его получения.
  2. ^ Оджован MI, Ли WB (2010). «Связность и стеклование в неупорядоченных оксидных системах». Журнал некристаллических твердых тел . 356 (44–49): 2534. Bibcode : 2010JNCS..356.2534O. doi : 10.1016/j.jnoncrysol.2010.05.012.
  3. ^ Luborski FE (1983). Аморфные металлические сплавы . Butterworths . стр. 3–7. ISBN 0408110309.
  4. ^ Zhang C, Ouyang D, Pauly S, Liu L (1 июля 2021 г.). «3D-печать объемных металлических стекол». Materials Science and Engineering: R: Reports . 145 : 100625. doi : 10.1016/j.mser.2021.100625. ISSN  0927-796X. S2CID  236233658.
  5. ^ Клемент В., Вилленс Р. Х., Дувез П. (1960). «Некристаллическая структура в затвердевших сплавах золота и кремния». Nature . 187 (4740): 869–870. Bibcode :1960Natur.187..869K. doi :10.1038/187869b0. S2CID  4203025.
  6. ^ Libermann H, Graham C (1976). «Производство лент из аморфных сплавов и влияние параметров аппаратуры на размеры ленты». IEEE Transactions on Magnetics . 12 (6): 921. Bibcode : 1976ITM....12..921L. doi : 10.1109/TMAG.1976.1059201.
  7. ^ Roya R, Majumdara AK (1981). «Термомагнитные и транспортные свойства метгласа 2605 SC и 2605». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 25 (1): 83–89. Bibcode : 1981JMMM...25...83R. doi : 10.1016/0304-8853(81)90150-5.
  8. ^ ab Chen HS, Inoue A, Masumoto T (июль 1985 г.). "Двухстадийное релаксационное поведение энтальпии аморфных сплавов (Fe0,5Ni0,5)83P17 и (Fe0,5Ni0,5)83B17 при отжиге". Journal of Materials Science . 20 (7): 2417–2438. Bibcode :1985JMatS..20.2417C. doi :10.1007/BF00556071. S2CID  136986230.
  9. ^ Yokoyama Y, Inoue A (2007). "Зависимость состава от тепловых и механических свойств четверных Zr-Cu-Ni-Al объемных стеклообразных сплавов". Materials Transactions . 48 (6): 1282–1287. doi : 10.2320/matertrans.MF200622 .
  10. ^ Inoue A, Zhang T (1996). «Изготовление объемного стекловидного сплава Zr55Al10Ni5Cu30 диаметром 30 мм методом литья под давлением». Materials Transactions, JIM . 37 (2): 185–187. doi : 10.2320/matertrans1989.37.185 .
  11. ^ Qin C, Zhang W, Zhang Q, Asami K, Inoue A (31 января 2011 г.). «Химические характеристики пассивных поверхностных пленок, сформированных на недавно разработанных объемных металлических стеклах Cu–Zr–Ag–Al». Journal of Materials Research . 23 (8): 2091–2098. doi :10.1557/JMR.2008.0284. S2CID  136849540.
  12. ^ Inoue A, Sobu S, Louzguine DV, Kimura H, Sasamori K (2011). "Сверхпрочные аморфные сплавы на основе Al, содержащие Sc". Journal of Materials Research . 19 (5): 1539. Bibcode : 2004JMatR..19.1539I. doi : 10.1557/JMR.2004.0206. S2CID  136853150.
  13. ^ Chen H, Turnbull D (август 1969). «Формирование, стабильность и структура стекол на основе сплава палладия и кремния». Acta Metallurgica . 17 (8): 1021–1031. doi :10.1016/0001-6160(69)90048-0.
  14. ^ Kui HW, Greer AL, Turnbull D (15 сентября 1984 г.). «Формирование объемного металлического стекла путем флюсования». Applied Physics Letters . 45 (6): 615–616. Bibcode : 1984ApPhL..45..615K. doi : 10.1063/1.95330.
  15. ^ ab Peker A, Johnson WL (25 октября 1993 г.). "Высокообрабатываемое металлическое стекло: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5" (PDF) . Applied Physics Letters . 63 (17): 2342–2344. Bibcode :1993ApPhL..63.2342P. doi :10.1063/1.110520.
  16. ^ Inoue A (2000). «Стабилизация металлических переохлажденных жидких и объемных аморфных сплавов». Acta Materialia . 48 (1): 279–306. Bibcode : 2000AcMat..48..279I. CiteSeerX 10.1.1.590.5472 . doi : 10.1016/S1359-6454(99)00300-6. 
  17. ^ «Ученые из Университета Вирджинии обнаружили, что аморфная сталь в три раза прочнее обычной стали и немагнитна». Университет Вирджинии (пресс-релиз). 2 июля 2004 г. Архивировано из оригинала 30 октября 2014 г.
  18. ^ WO 2006091875A2, Пун, Джозеф С., «Аморфные стальные композиты с улучшенными прочностными, упругими свойствами и пластичностью», опубликовано 31 августа 2006 г. 
  19. ^ "Glassy Steel". Обзор ORNL . 38 (1). 2005. Архивировано из оригинала 8 апреля 2005 года . Получено 26 декабря 2005 года .
  20. ^ Ponnambalam V, Poon SJ, Shiflet GJ (2011). "Объемные металлические стекла на основе железа с диаметром толщины более одного сантиметра". Journal of Materials Research . 19 (5): 1320. Bibcode : 2004JMatR..19.1320P. doi : 10.1557/JMR.2004.0176. S2CID  138846816.
  21. ^ «Искусственный интеллект ускоряет открытие металлического стекла». Physorg . 13 апреля 2018 г. . Получено 14 апреля 2018 г. .
  22. ^ Ren F, Ward L, Williams T, Laws KJ, Wolverton C, Hattrick-Simpers J и др. (13 апреля 2018 г.). «Ускоренное открытие металлических стекол посредством итерации машинного обучения и высокопроизводительных экспериментов». Science Advances . 4 (4): eaaq1566. Bibcode :2018SciA....4.1566R. doi :10.1126/sciadv.aaq1566. PMC 5898831 . PMID  29662953. 
  23. ^ Gloriant T (2003). «Микротвердость и абразивная износостойкость металлических стекол и наноструктурированных композитных материалов». Журнал некристаллических твердых тел . 316 (1): 96–103. Bibcode : 2003JNCS..316...96G. doi : 10.1016/s0022-3093(02)01941-5.
  24. ^ Inoue A, Takeuchi A (апрель 2011 г.). «Недавние разработки и применение изделий из объемных стекловидных сплавов». Acta Materialia . 59 (6): 2243–2267. Bibcode : 2011AcMat..59.2243I. doi : 10.1016/j.actamat.2010.11.027.
  25. ^ Suryanarayana C, Inoue A (3 июня 2011 г.). Bulk Metallic Glasses . CRC Press. ISBN 978-1-4398-5969-8.[ нужна страница ]
  26. ^ ab Gantmakher VF (декабрь 2011 г.). "Правило Mooij и слабая локализация". Письма в ЖЭТФ . 94 (8): 626–628. arXiv : 1112.0429 . Bibcode : 2011JETPL..94..626G. doi : 10.1134/S0021364011200033. ISSN  0021-3640. S2CID  119258416.
  27. ^ Mooij JH (1973). «Электрическая проводимость в концентрированных неупорядоченных сплавах переходных металлов». Physica Status Solidi A. 17 ( 2): 521–530. Bibcode :1973PSSAR..17..521M. doi :10.1002/pssa.2210170217. ISSN  1521-396X. S2CID  96960303.
  28. ↑ Чучи С., Ди Санте Д., Добросавлевич В., Фратини С. (декабрь 2018 г.). «Происхождение корреляций Mooij в неупорядоченных металлах». npj Квантовые материалы . 3 (1): 44. arXiv : 1802.00065 . Бибкод : 2018npjQM...3...44C. дои : 10.1038/s41535-018-0119-y. ISSN  2397-4648. S2CID  55811938.
  29. ^ Бакель В., Хилш Р. (1956). «Supraleitung und elektrischer Widerstand neuartiger Zinn-Wismut-Legierungen». З. Физ . 146 (1): 27–38. Бибкод : 1956ZPhy..146...27B. дои : 10.1007/BF01326000. S2CID  119405703.
  30. ^ Baggioli M, Setty C, Zaccone A (2020). «Эффективная теория сверхпроводимости в сильно связанных аморфных материалах». Physical Review B. 101 ( 21): 214502. arXiv : 2001.00404 . Bibcode : 2020PhRvB.101u4502B. doi : 10.1103/PhysRevB.101.214502. S2CID  209531947.
  31. ^ Рассел А., Ли К. Л. (2005). Структура-свойства в цветных металлах . John Wiley & Sons . стр. 92. Bibcode : 2005srnm.book.....R. ISBN 978-0-471-70853-7.
  32. ^ "Аморфный сплав превосходит сталь и титан". NASA . Получено 19 сентября 2018 г.
  33. ^ Телфорд М. (2004). «Дело в пользу объемного металлического стекла». Materials Today . 7 (3): 36–43. doi : 10.1016/S1369-7021(04)00124-5 .
  34. ^ Ning SR, Gao J, Wang YG (2010). «Обзор применения аморфных металлов с низкими потерями в двигателях». Advanced Materials Research . 129–131: 1366–1371. doi :10.4028/www.scientific.net/AMR.129-131.1366. S2CID  138234876.
  35. ^ Nishiyama N, Amiya K, Inoue A (октябрь 2007 г.). «Новые применения объемного металлического стекла для промышленных изделий». Journal of Non-Crystalline Solids . 353 (32–40): 3615–3621. Bibcode : 2007JNCS..353.3615N. doi : 10.1016/j.jnoncrysol.2007.05.170.
  36. ^ Nishiyama N, Amiya K, Inoue A (март 2007). «Последний прогресс в области объемных металлических стекол для устройств измерения деформации». Materials Science and Engineering: A . 449–451: 79–83. doi :10.1016/j.msea.2006.02.384.
  37. ^ Inoue A, Wang X, Zhang W (2008). «Разработки и применение объемных металлических стекол». Reviews on Advanced Materials Science . 18 (1): 1–9. CiteSeerX 10.1.1.455.4625 . 
  38. ^ Saotome Y, Iwazaki H (2000). "Сверхпластическая экструзия микрошестеренчатого вала 10 мкм в модуле". Microsystem Technologies . 6 (4): 126. Bibcode :2000MiTec...6..126S. doi :10.1007/s005420050180. S2CID  137549527.
  39. ^ Kumar G, Tang HX, Schroers J (2009). «Наноформование с аморфными металлами». Nature . 457 (7231): 868–872. Bibcode :2009Natur.457..868K. doi :10.1038/nature07718. PMID  19212407. S2CID  4337794.
  40. ^ Hojati-Talemi P (2011). "Высокопроизводительные объемные металлические стеклянные/углеродные нанотрубчатые композитные катоды для полевой эмиссии электронов". Applied Physics Letters . 99 (19): 194104. Bibcode : 2011ApPhL..99s4104H. doi : 10.1063/1.3659898.
  41. ^ Маруяма М (11 июня 2009 г.). «Японские университеты разрабатывают металлическое стекло на основе титана для искусственного сустава пальца». Tech-on.
  42. ^ Мараттукалам Дж. Дж., Пачеко В., Карлссон Д., Рикер Л., Линдвалл Дж., Форсберг Ф. и др. (1 мая 2020 г.). «Разработка технологических параметров селективной лазерной плавки объемного металлического стекла на основе Zr». Аддитивное производство . 33 : 101124. doi : 10.1016/j.addma.2020.101124. ISSN  2214-8604.
  43. ^ Larsson L, Marattukalam JJ, Paschalidou EM, Hjörvarsson B, Ferraz N, Persson C (19 декабря 2022 г.). «Биосовместимость металлического стекла на основе циркония, обеспечиваемая аддитивным производством». ACS Applied Bio Materials . 5 (12): 5741–5753. doi :10.1021/acsabm.2c00764. ISSN  2576-6422. PMID  36459395.
  44. ^ Brindley L (1 октября 2009 г.). «Фиксация костей растворимым стеклом». Институт физики. Архивировано из оригинала 6 октября 2009 г.
  45. ^ Zberg B, Uggowitzer P, Löffler J (27 сентября 2009 г.). «MgZnCa-стекла без клинически наблюдаемого выделения водорода для биоразлагаемых имплантатов». Nature Mater . 8 (11): 887–891. Bibcode :2009NatMa...8..887Z. doi :10.1038/nmat2542. PMID  19783982 . Получено 2 ноября 2024 г.
  46. ^ Trofimencoff T (9 мая 2016 г.). «Инженеры разрабатывают рекордную сталь». Engineering.com . Получено 24 июня 2022 г. .
  47. ^ «Рекордная сталь может быть использована для бронежилетов и щитов для спутников». Jacobs School of Engineering. Калифорнийский университет, Сан-Диего (пресс-релиз) . Получено 24 июня 2022 г.
  48. ^ Элс П. «SAM2X5-630: сталелитейная промышленность наносит ответный удар!». Writing About Cars . Архивировано из оригинала 24 октября 2021 г. . Получено 24 июня 2022 г. .
  49. ^ Pauly S, Löber L, Petters R, Stoica M, Scudino S, Kühn U и др. (1 января 2013 г.). «Обработка металлических стекол селективной лазерной плавкой». Materials Today . 16 (1–2): 37–41. doi : 10.1016/j.mattod.2013.01.018 . ISSN  1369-7021.
  50. ^ Jung HY, Choi SJ, Prashanth KG, Stoica M, Scudino S, Yi S и др. (5 декабря 2015 г.). «Изготовление объемного металлического стекла на основе железа методом селективной лазерной плавки: исследование параметров». Materials & Design . 86 : 703–708. doi :10.1016/j.matdes.2015.07.145. ISSN  0264-1275.
  51. ^ Shen Y, Li Y, Chen C, Tsai HL (5 марта 2017 г.). «3D-печать больших сложных металлических стеклянных конструкций». Материалы и дизайн . 117 : 213–222. doi : 10.1016/j.matdes.2016.12.087 . ISSN  0264-1275.
  52. ^ Кинг Д., Миддлбург С., Лю А., Тахини Х., Лампкин Г., Корти М. (январь 2014 г.). «Формирование и структура тонких пленок аморфного сплава V – Zr» (PDF) . Акта Материалия . 83 : 269–275. Бибкод : 2015AcMat..83..269K. doi :10.1016/j.actamat.2014.10.016. hdl : 10453/41214 .
  53. ^ Middleburgh S, Burr P, King D, Edwards L, Lumpkin G, Grimes R (ноябрь 2015 г.). «Структурная стабильность и поведение продуктов деления в U3Si». Journal of Nuclear Materials . 466 : 739–744. Bibcode : 2015JNuM..466..739M. doi : 10.1016/j.jnucmat.2015.04.052.
  54. ^ Белослудов Р. (2020), «Атомная структура объемного металлического стекла, определенная с помощью сканирующей туннельной микроскопии и ab-initio», Журнал сплавов и соединений, 816 , т. 816, стр. 152680, doi : 10.1016/j.jallcom.2019.152680, S2CID  210756852
  55. ^ Ziman JM (1 августа 1961 г.). «Теория электрических свойств жидких металлов. I: Одновалентные металлы». The Philosophical Magazine . 6 (68): 1013–1034. Bibcode : 1961PMag....6.1013Z. doi : 10.1080/14786436108243361. ISSN  0031-8086.
  56. ^ Nagel SR (15 августа 1977 г.). «Температурная зависимость сопротивления металлических стекол». Physical Review B. 16 ( 4): 1694–1698. Bibcode :1977PhRvB..16.1694N. doi :10.1103/PhysRevB.16.1694.
  57. ↑ Anderson PW (1 марта 1958 г.). «Отсутствие диффузии в некоторых случайных решетках». Physical Review . 109 (5): 1492–1505. Bibcode : 1958PhRv..109.1492A. doi : 10.1103/PhysRev.109.1492.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки