Испытана необычная обработка металлического стекла

Какой из двух пузырьков сделан из стекла? Правильный ответ – оба, но при этом правый – из металла (фото Yale University).

Инженеры сетуют, что пластмассы чрезвычайно технологичны, но, увы, не слишком прочны. Металлы, наоборот, прочны, но куда сильнее ограничены вшироте методов изготовления изделий. Соединить преимущества этих «двух миров» удалось исследователям из Йеля.

Ян Шрирс (Jan Schroers, на фото под заголовком) иего коллеги всерии экспериментов доказали, что возможно создание конструкционного материала итехнологии производства изделий из него, которые одновременно обеспечилибы очень высокие скорость, точность илёгкость обработки, как упластмасс, спрочностью иизносостойкостью, как улучших сортов стали.

Ещё в2009 году Ян со товарищи разработали технологию литья из металлического стекла деталей микро- инанометрового масштаба. Теперь учёные продолжили эту линию опытов иобратили пристальное внимание на так называемые объёмные металлические стекла (bulk metallic glasses— BMG) ина макроскопические изделия из них.

Всвоей новой работе Шрирс продемонстрировал, что целый ряд сплавов BMG, разработанных впоследнее время, прекрасно подходит для создания предметов методом выдувной формовки (blow molding). Команда исследователей создала несколько сложных форм для изготовления деталей, втом числе бесшовных металлических бутылок, миниатюрных резонаторов для микроэлектромеханических устройств ибиомедицинских имплантатов.

Все эти предметы учёные получали менее, чем за минуту. При этом исключалась необходимость впоследующей обработке изделия, расход материала был невелик, аточность соблюдения формы— великолепная. Собычной сталью такого эффекта добиться нельзя, не поплатившись прочностью (возникновением внутренних дефектов после обработки) идолговечностью.

Авторы опыта сравнили различные характеристики стали, алюминиевых сплавов, пластмасс иметаллических стёкол типа BMG, содержащих титан, медь, цирконий, алюминий иряд других элементов.

Оказалось, что хотя по стоимости BMG сравнимы со сталью высокого класса, они выигрывают впрочности ипритом значительно дешевле вобработке. «Выдувная формовка заменяет сразу три традиционных процесса изготовления пустотелых металлических деталей— формовку (литьё) половинок изделия, соединение частей, финишную обработку»,— поясняет пресс-релиз Йеля.

Важно, что температура формовки (без дефектов ис хорошим заполнением формы) уновых BMG оказалась примерно сопоставима саналогичным параметром для пластмасс изаметно ниже, чем, кпримеру, уалюминиевых ититановых кристаллических сплавов. (Тонкости предлагаемой технологии можно найти встатье вжурнале Materials Today.)

Любопытно, что среди авторов новой работы есть представитель американской компании Liquidmetal Technologies, занятой коммерциализацией аморфных металлических сплавов ипродающей на рынке несколько сортов таких материалов под торговой маркой Vitreloy. Можно надеяться, что разработка физиков из Йеля тоже окажется на рынке. Шрирс считает её «новой парадигмой обработки металлов» исравнивает её потенциальное влияние на общество стем, что оказало бурное развитие индустрии пластмасс вXX веке.

Попробовав получать одним итемже методом бутылочки из разных материалов, авторы эксперимента убедились, что обычные сплавы не успевают заполнить форму даже при значительном росте времени процесса. BMGже позволяют добиться желаемой формы очень быстро, сохраняя ровные стенки (иллюстрации Jan Schroers et al./Materials Today).