Металлы и аморфные сплавы

Атомы расположены топологически беспорядочно в трехмерном пространстве, без длительной периодичности, но в пределах нескольких атомных расстояний расположение атомов все же имеет определенные правила, поэтому можно считать, что атомная структура аморфных сплавов «долгосрочный беспорядок, краткосрочный порядок». Обычно определяют, что область ближнего порядка аморфных сплавов составляет менее 1,5 нм, то есть не более 4-5 межатомного расстояния, что отличает их от нанокристаллов или микрокристаллов=ближнего порядка. можно разделить на химический ближний порядок и топологический ближний порядок. Кристаллы представляют собой типичные упорядоченные структуры, а газы, жидкости и аморфные твердые тела относятся к неупорядоченным структурам. Аморфные твердые материалы также включают такие типы, как аморфные неорганические материалы (например, стекло), аморфные полимеры и аморфные сплавы (также известные как металлическое стекло).

Способность металлов образовывать аморфные состояния всегда была сложной проблемой, расшифровкой которой занимались современные ученые. Ученые установили, что после плавления внутренние атомы металлов находятся в активном состоянии. Как только металл начнет остывать, атомы будут медленно и упорядоченно располагаться по определенной схеме кристаллического состояния по мере снижения температуры, образуя кристаллы. Если процесс охлаждения быстрый и атомы затвердевают до того, как смогут перегруппироваться, образуются аморфные сплавы. Видно, что одной из ключевых технологий получения аморфных сплавов является их быстрое охлаждение. Приготовление аморфных сплавов предполагает быстрый процесс затвердевания. Распылите высокотемпературную расплавленную сталь на высокоскоростно вращающийся охлаждающий валик. Сталь быстро остывает со скоростью миллионы градусов в секунду, снижая температуру стали с температурой 1300 градусов до температуры ниже 200 градусов всего за одну тысячную долю секунды, образуя аморфные полосы.

В развитых странах всегда строго соблюдались технологические ограничения на технологию производства аморфных сплавов. После почти 20 лет неустанных усилий китайские ученые наконец достигли технологических прорывов в приготовлении аморфных сплавов в период «девятой пятилетки», освоив основные технологии с независимыми правами интеллектуальной собственности. И были сделаны прорывы в индустриализации аморфных сплавов, образующих промышленные масштабы с годовым выпуском 4000 тонн. Он заполняет технологический пробел в металлургической промышленности Китая. Аморфные сплавы претерпели значительные изменения физических, химических и механических свойств по сравнению с кристаллическими сплавами. Возьмем, к примеру, аморфный сплав, в котором преобладает железо. Он обладает характеристиками высокой плотности магнитного потока насыщения и низкими потерями. Современная промышленность часто использует его для изготовления сердечников распределительных трансформаторов. В настоящее время Китай может производить аморфные ленты различных характеристик в соответствии с потребностями рынка, с яркостью до 220 мм. По сравнению с традиционными трансформаторами с сердечником из кремниевой стали, трансформаторы, изготовленные из этого аморфного сплава, имеют снижение потерь холостого хода на 60–80 %, что обеспечивает значительный энергосберегающий эффект. Если все существующие распределительные трансформаторы в Китае заменить трансформаторами из аморфного сплава, то ежегодно для страны можно будет сэкономить 9 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, а это означает, что с каждым годом можно будет строить электростанции на ископаемом топливе мощностью на 1 миллион киловатт меньше, 3,64 миллиона. тонн угля, а также более 9 миллионов кубических метров углекислого газа и других выбросов выхлопных газов. В этом смысле аморфные сплавы известны людям как «зеленые материалы».