Стеклянные металлы: новый сплав для импортозамещения

Металлы — твердые вещества с кристаллической структурой, то есть с определенным порядком расположения атомов в пространстве. Но есть и исключения: некоторые металлы могут иметь аморфную структуру, то есть без кристаллов. Такие металлы называются аморфными или стеклянными, потому что их атомная структура похожа на структуру обычного стекла.


Аморфные металлы обладают уникальными свойствами: они очень прочные, твердые, вязкие и коррозионностойкие. Кроме того, они имеют высокую магнитную проницаемость и низкое электрическое сопротивление. Эти качества делают их востребованными в разных отраслях промышленности: от электротехники до авиации.

Однако получить аморфный металл не так просто: для этого нужно сверхбыстро охладить расплавленный металл до твердого состояния, не дав ему кристаллизоваться. Обычно это делается методом закалки из жидкого состояния: расплавленный металл распыляется на тонкие ленты или проволоку с помощью специальных форсунок. Но такой способ позволяет получать только небольшие образцы аморфных металлов.

Исследователи из Уральского государственного педагогического университета (УрГПУ) нашли способ синтезировать аморфный сплав большего размера с заданными свойствами. Они использовали для этого сплав на основе алюминия, никеля, кобальта, меди и циркония, содержащий эти компоненты в равных долях. Эти металлы широко применяются в промышленности и придают сплаву разные характеристики: твердость, пластичность, коррозионную стойкость.

Главная особенность работы уральских ученых заключается в том, что они смогли добиться аморфного состояния сплава с помощью специально выбранных условий закалки. Оказалось, что для этого достаточно охладить сплав до комнатной температуры со скоростью около 1000 градусов в секунду. Это намного меньше, чем для других аморфных сплавов, для которых нужна скорость охлаждения порядка миллиона градусов в секунду. Благодаря этому можно получать аморфный сплав большего объема и формы.


— руководитель проекта, старший научный сотрудник УрГПУ Борис Русанов.

В ближайшее время коллектив УрГПУ планирует исследовать коррозионные свойства аморфного сплава с различным соотношением компонентов. Ученые хотят выяснить, можно ли его применять в агрессивных средах, таких как морская вода. По словам одного из авторов работы, профессора Александра Русанова, комплексное изучение сплава позволит создавать собственные критически важные комплектующие, которые заменят импортные.