Wissenschaftlern der NUST MISIS gelingt Verbesserung metallischer Gläser

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MOSKAU, 26. Oktober 2020 /PRNewswire/ -- Forschern an der National University of Science and Technology MISIS (NUST MISIS) ist es gelungen, eine einzigartige Methode zur Verarbeitung von metallischen Massengläsern zu entwickeln. Den Autoren der Studie zufolge haben sie Verarbeitungsbedingungen gefunden, die die Qualität dieses vielversprechenden Materials deutlich verbessern. Die Forschungsergebnisse wurden im Journal of Alloys and Compounds veröffentlicht.

Metallische Gläser (amorphe Metalle) sind Materialien, die im Gegensatz zu kristallinen Formen keine langreichweitige Atomanordnung haben. Das macht den Werkstoff nach Ansicht der Wissenschaftler hochfest, elastisch, korrosionsbeständig; amorphe Metalle haben darüber hinaus weitere nützliche Eigenschaften, aufgrund derer sie im Instrumentenbau, Maschinenbau, in der Medizin und in der magnetoelektrischen Technik gefragt sind.

Die Wissenschaftler der NUST MISIS erklärten, dass die Sprödigkeit des Materials eines der Hindernisse für seine weitverbreitete Verwendung ist. Die Autoren der Studie glauben, dass die neue Methode zur Bearbeitung metallischer Gläser dazu beitragen wird, dieses Problem zu beseitigen. Die Methode wurde an einer amorphen Zr-Cu-Fe-Al-Systemlegierung getestet.

„Das Glühen vor und nach dem Walzen war nach Maßgabe der Wissenschaft auf dem Gebiet metallischer Gläser ‚verboten', da dieses Walzen in der absoluten Mehrheit der Fälle zu deren Versprödung führt. Die Wahl der Legierungszusammensetzung und des Legierungssystems half uns, dieses Problem zu umgehen: Das Glühen bei etwa 100 Grad unter der Glasübergangstemperatur ermöglichte es, die Duktilisierung von Massenproben und die Aushärtung von Bandproben ohne Versprödung zu erreichen", erklärte Professor Dmitry Luzgin, der Forschungsleiter.

Nach Ansicht der Wissenschaftler wirkt sich die Art und Weise, wie sich ursprüngliche amorphe Matrix der Legierung zersetzt, auf die Eigenschaften des resultierenden Materials aus. Je nach Geometrie, Volumen oder Band der Proben werden unterschiedliche Ergebnisse erzielt.

Die Forscher erklären, dass bei Bandproben eine Härteerhöhung von 25 % erreicht wurde, die durch das Abtrennen von glasartigen Nanopartikeln der sekundären amorphen Phase von etwa 7 nm unter Beibehaltung der Plastizität bei Biegung und Kompression erreicht wird. Dies ist ein unerwartetes und ziemlich bedeutendes Ergebnis.

Die Wissenschaftler der NUST MISIS erklärten, dass die Legierung des Zr-Cu-Fe-Al-Systems aufgrund ihrer hohen Kosten nicht als Hauptstrukturmaterial verwendet werden kann; sie glauben jedoch, dass die vorgeschlagene Technologie auf andere amorphe Legierungen, insbesondere Titan, angewandt werden kann.

Durch die neue Methode wird es einfacher werden, metallischen Gläsern die erforderlichen Eigenschaften zu verleihen, so dass sich ihr Anwendungsbereich entsprechend erweitern wird. Künftig will das Forschungsteam die neue Technologie zur Herstellung von Titan und anderen hochwertigen metallischen Massengläsern nutzen.

Quelle: https://en.misis.ru/university/news/science/2020-10/7034/

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