12/01/2011 - Entwickeln Sie ein neues Metallglas mit höchster Festigkeit

Menéame

Ihre Stärke ist größer als die jedes anderen bekannten Materials. Eine Gruppe von Ingenieuren und Forschern des US-amerikanischen Department of Energy, des Lawrence Berkeley National Laboratory und des Kalifornien Institute of Technology hat eine neue Typologie von Metallglas entwickelt, die in Stärke und Widerstand gegen alle Materialien dieser Art, die bisher produziert wurden, übertrifft. Darüber hinaus werden verbesserte Versionen dieses Materials entwickelt. Auf Pablo Javier Piacente.

Dieses neue Metallglas bietet maximale Festigkeit, Stärke und Toleranz gegenüber Schäden. Bild: Robert Ritchie und Marios Demetriou. Eine neue Glasart, die stärker und robuster sein könnte als Stahl, wurde von amerikanischen Ingenieuren und Wissenschaftlern entwickelt. Diese neue Art von Metallglas toleriert erhebliche Schäden und erreicht Stärke- und Widerstandsindikatoren, die alle bekannten Materialien übersteigen. Gleichzeitig wird die Entwicklung weiter optimiert, um neue, noch widerstandsfähigere Versionen dieses Metallglass zu erhalten.

Laut Robert Ritchie, einem Fachmann für Materialwissenschaft und Forschungsführer für das Lawrence Berkeley National Laboratory, markieren die Ergebnisse den Erfolg einer neuen Strategie für die Metallglasherstellung im Rahmen eines offenen Szenarios für die Zukunft, um dieses Glas noch stärker und langlebiger zu machen.

Die große Innovation, die das neue Metallglas mit sich bringt, ist der Einbau von Palladium, einem Metall mit hoher Steifheit und hervorragenden Widerstandsbedingungen, das die innere Zerbrechlichkeit der Glasmaterialien ausgleichen kann. Die Forschung, die zu dieser Entwicklung geführt hat, wurde kürzlich in einem Artikel der Fachzeitschrift Nature Materials beschrieben.

Darüber hinaus wurde die Arbeit eines Teams von Ingenieuren und Forschern des Department of Energy, des Lawrence Berkeley National Laboratory und des California Institute of Technology in den Vereinigten Staaten durch eine Pressemitteilung des Berkeley Lab und durch einen Artikel des Fachmedien Science Daily verbreitet.

Eine der wichtigsten Bedingungen für das neue Metallglas ist, dass es auf verschiedene Stressbedingungen mit einer erheblichen Plastizität reagiert. Es wird also verdoppelt, aber nicht pleite. Robert Ritchie arbeitete zusammen mit Marios Demetriou, Launey Maximilien, Garrett Glenn, Joseph Schramm, Hofmann Douglas und William Johnson, unter anderem Forscher aus den verschiedenen beteiligten Zentren.

Eines der in früheren Forschungsarbeiten zur Entwicklung dieser Art von Metallglas noch offenen Fächer war die Ausbreitung von Rissen im Material unter unterschiedlichen Umständen. In dieser neuen Arbeit hat die Schaffung eines reinen Glasmaterials dazu beigetragen, diesen Nachteil zu überwinden.

Mit anderen Worten, die entwickelte chemische Zusammensetzung wirkt, um die Plastizität des Materials zu erhöhen und die Bildung von Rissen zu verhindern. Die Zugabe des Palladiums bietet diesem Material eine ungewöhnliche Widerstandsfähigkeit, wodurch ein optimaler Schutz vor Rissen möglich ist.

Diese Eigenschaften fördern auch eine Frakturresistenz, die mit der in den bislang widerstandsfähigsten Materialien vergleichbar ist. Die seltsame Kombination aus Härte, Widerstandsfähigkeit und Toleranz gegenüber Schäden, die in diesen neuen Metallglasscheiben erreicht werden, erstreckt sich über die Referenzbereiche, die für die heute noch widerstandsfähigsten und robuststen Materialien festgelegt sind.

Nächste Schritte

Laut Ritchie besteht die nächste Herausforderung des Forscherteams darin, diesen Ansatz auf der Grundlage der maximalen Plastizität der Metallglase zu erweitern, die durch unterschiedliche Veränderungen der Zusammensetzung eine höhere Festigkeit ermöglicht. Eine neue Mischung umfasst z. B. Silizium, Phosphor und Germanium.

Die anfänglichen Ergebnisse dieser neuen Zusammensetzung ermöglichten es, die Dicke der Glasstäbe von etwa einem Millimeter Durchmesser auf sechs Millimeter zu erhöhen. Die Größe des Metallglases ist durch die Notwendigkeit der schnellen Kühlung begrenzt, aber die Fortschritte in diesem Punkt wurden als sehr wichtig angesehen.

Das neue Metallglas wurde von Marios Demetriou in Cal Tech hergestellt, während die Charakterisierung und der Test im Berkeley Lab von der Gruppe durchgeführt wurden, die von Ritchie geleitet wurde. Diese Arbeit wurde vom US-amerikanischen Department of Energy und der National Science Foundation finanziert.

Es sei darauf hingewiesen, dass das neue Metallglas, obwohl es traditionell als exklusive Eigenschaften in Materialien betrachtet wurde, ohne dass es gleichzeitig in ähnlichen Graden dargestellt wird, mit derselben Wirksamkeit integriert wird. Auf diese Weise hat die Forschung die Grenzen der Toleranz für Schäden überschritten, die in einem strukturellen Metall möglich sein können.

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