Сплавы с особыми физическими свойствами

3. Сплавы с особыми физическими свойствами.

Для этой группы новых материалов основным, предъявляемым к ним требованием является обеспечение определенного уровня физических свойств; механические свойства этих материалов чаще не имеют основного значения. Многие из этих сплавов являются прецизионными в смысле точности химического состава и технологии производства.

3.1.Металлические стекла.

Механические, магнитные, электрические и другие структурно-чувствительные свойства аморфных сплавов значительно отличаются от свойств кристаллических материалов. Металлические стекла, или аморфные сплавы, получают путем охлаждения расплава со скоростью, превышающей скорость кристаллизации (10⁶ – 10⁸ К/с). В этом случае зарождение и рост кристаллической фазы становится невозможным и металл после затвердевания имеет аморфное строение. В аморфных твердых телах, как и в жидкости (расплаве), сохраняется ближний порядок в расположении атомов. Высокие скорости охлаждения могут быть достигнуты различными методами, однако наиболее часто используется закалка из расплава на поверхности быстро вращающегося диска или двух дисков. Этот метод позволяет получить ленту, проволоку, гранулы, порошки.

Получение аморфной структуры принципиально возможно для всех материалов. Наиболее легко аморфное состояние достигается в сплавах Al, Pb, Sn, Cu и др. Для получения металлических стекол из Ni, Co, Fe, Mn, Cr к ним добавляют неметаллы илиполуметаллические элементы C, P, Si, B, As, S и пр. (аморфообразующие элементы).

Аморфные сплавы чаще всего отвечают формуле Ме₈₀Х₂₀ , где Ме – один или несколько переходных металлов, а Х – один или несколько неметаллов или других аморфообразующих элементов (Fe₈₀P₁₃C, Ni₈₂P₁₂ и др.). Механические, магнитные, электрические и другие структурно-чувствительные свойства аморфных сплавов значительно отличаются от свойств кристаллических материалов. Характерной особенностью аморфных сплавов является высокий предел упругости и предел текучести при почти полном отсутствии деформационного упрочнения. Так, например, аморфный сплав Fe₈₀B₂₀ имеет s_0,2 = 3600 МПа, а Fe₆₀Cr₆Mo₆B₂₈ имеет s_0,2 = 4500 МПа. Высокими механическими свойствами обладают аморфные сплавы на основе кобальта. Аморфные сплавы нередко хрупки при растяжении, но достаточно пластичны при изгибе и сжатии. Они могут подвергаться холодной прокатке. Аморфные сплавы на основе железа и содержащие не менее 3… 5% Cr обладают высокой коррозионной стойкостью. Хорошую коррозионную стойкость имеют сплавы на основе никеля. Аморфные сплавы на основе железа, кобальта и никеля с добавками 15…20% аморфообразующих элементов ( B, C, Si, P ) используют как магнитно–мягкие материалы ( материалы с узкой петлей гистерезиса, т.е. с высокими значениями магнитной индукции и низкой коэрцитивной силой ).

Магнитно–мягкие аморфные сплавы делят на две основные группы:

а) аморфные сплавы на основе железа ( например, сплав Fe₈₁Si_3.5B_13.5C₂ ) с высокими значениями магнитной индукции ( 1,60 – 1,61 Тл ) и низкой Н_с ( 32…35 мА/см );

б) аморфные сплавы на основе кобальта ( например, сплав Co₆₆Fe₄(Mo, Si, B)₃₀ ), имеющие небольшую индукцию насыщения, но высокие механические свойства (900 –1000 HU ), низкую коэрцитивную силу ( Н_с = 2 – 3 мА/см ). Вследствие очень высокого удельного электросопротивления ( r ) аморфные сплавы характеризуются низкими потерями на вихревые токи – в этом их главное достоинство. Магнитно-мягкие аморфные сплавы применяются в электротехнической и электронной промышленности ( магнитопроводы трансформаторов, сердечников, усилителей, дроссельных фильтров и т.д. ).

Сплавы с высоким содержанием кобальта идут на изготовление магнитных экранов и магнитных головок, где важно иметь материал с высоким сопротивление износу.

Область применения металлических стекол ограничена пока еще тем, что быстрое охлаждение их из жидкого состояния можно получить только в виде тонких лент ( до 60 мкм ) шириной до 200 мм или проволоки диаметром 0,5..20 мкм. Но перспективы развития и применения материалов этой группы достаточно широки.

Сайт создан в системе uCoz