Методика деформационного упрочнения метастабильных металлических материалов

Название разработки

Методика деформационного упрочнения метастабильных металлических материалов.

Назначение

Придание новых свойств металлическим стеклам.

Описание, характеристики

Металлические стекла — это сплавы аморфных металлов, которые, в отличие от обычных металлов, не обладают кристаллической структурой. В этом их преимущество и недостаток. С одной стороны, они очень прочные, упругие, устойчивы к царапинам и коррозии. С другой стороны, именно из-за отсутствия кристаллической структуры металлические стекла не обладают пластичностью. Они очень твердые, но при этом хрупкие: под критическими нагрузками не деформируются, а разрушаются.

Как «омолодить» металлические стекла, придать им пластичность, способность, подобно кристаллическому металлу, деформироваться и одновременно упрочняться, но не разрушаться под нагрузками? Термин «омоложение» означает, что металлическое стекло переводится в состояние противоположное тому, что достигается в процессе его релаксации (например, посредством низкотемпературного отжига) или «старения».

Для решения этой задачи была предложена методика «омоложения» макроскопических металлических стекол из сплава циркония, меди, никеля и алюминия. Под воздействием трехосного сжатия образцов стекла в форме цилиндра, его центральную часть перевели в состояние с более высокой энергией, характеризующееся менее плотной «упаковкой» атомов. «Омоложенную» таким образом сердцевину цилиндра извлекли и использовали для исследования механических свойств в стандартных условиях. При деформации «молодое» металлическое стекло еще больше прибавило в прочности по сравнению с изначальным образцом и приобрело пластичность, научившись распределять критические нагрузки более равномерно, деформируясь, а не разрушаясь. Методика может быть применена к металлическим стеклам различных составов и объема.

Металлические стекла называют материалом 21 века. Они могут быть востребованы во многих направлениях деятельности человека: от датчиков в шинах, и сердечников трансформаторов до гибкой электроники, и космических программ. Наиболее популярной областью в ближайшем будущем может стать портативная электроника. Например, недавно образец циркониевого металлического стекла был использован в новом поколении складных мобильных устройств Huawei. Такое металлическое стекло может пережить много циклов «сгибания-разгибания».

Преимущества перед известными аналогами

Возможность «омоложения» металлических стекол с целью придания им уникальных свойств - пластичности, способности, подобно кристаллическому металлу, деформироваться и одновременно упрочняться, но не разрушаться под нагрузками.

Область(и) применения

Электроника.

Правовая защита

Опубликована статья «Strain-hardening and suppression of shear-banding in rejuvenated bulk metallic glass», Nature 578 (2020) 559–562.

Стадия готовности к практическому использованию

Стадия НИОКР

Авторы

J. Pan, Y.P. Ivanov, W.H. Zhou, Y. Li, A.L.