Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2005 № 12

Однако наряду с достоинствами у стеклометаллов обнаружились и свои недостатки. Они, к примеру, довольно хрупки — если нагрузка превысит определенный предел, могут сразу рассыпаться, подобно стеклу обычному.

А нельзя ли как-то соединить достоинства обоих классов материалов, оставив за скобками недостатки? Это и удалось сделать физикам Дармштадта. Недавно они получили материал, который обладает уровнем пластической деформации при комнатной температуре до 20 % (этим редко могут похвастать и многие из обычных металлов) и в то же время полным набором преимуществ стеклометалла. При деформации, например, такой материал повышает свою прочность, а не снижает ее, как обычно. Это очень удобно, скажем, при изготовлении детали штамповкой или ковкой. Берете довольно мягкую заготовку, а из-под штампа выходит гораздо более твердая и прочная деталь.

Чтобы получить один из таких сплавов, Фалько Байер, инженер-физик факультета материаловедения, готовит расплав электротехнической меди с добавлением циркония и алюминия, а затем охлаждает его со скоростью 250 градусов в секунду.

«Если охлаждать расплав быстрее, получится стеклометалл чистой воды, — поясняет физик. — Если охлаждать чересчур медленно — образуется обычная кристаллическая структура. Так что истина, как это часто бывает, где-то посередине».

Ф. Байердоволен: все получилось как надо…

Как показали исследования шлифов под микроскопом, в таких материалах образуются микроструктры, отличающиеся по своему строению от окружающего материала. Сами размеры таких включений не превышают нескольких нанометров, но и этого уже достаточно, чтобы стеклометалл вел себя совершенно иначе.

Кристаллики не дают распространяться микротрещинам, которые обычно и приводят к разрушению материала. А пластичность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью — свойство, которое высоко ценится в современном машиностроении. Что еще очень ценно — получающиеся сплавы обладают весьма малой плотностью, то есть получаются весьма легкими. А значит, могут найти себе применение в авиации и космической отрасли.

Процесс получения новых материалов пока еще не отработан окончательно и позволяет получать лишь сравнительно небольшие образцы — прутки величиной со спичку, пластины размерами с визитную карточку. И все-таки материаловеды полагают, что отработка технологии получения новых сплавов — дело ближайших лет.

Скажем, коллектив сотрудников Окриджской национальной лаборатории (США) разработал дешевый сплав не на основе дорогих циркония и палладия, как большинство нынешних стеклометаллов, а на аморфном варианте стали, основной элемент которой составляет железо.

«Все элементы, которые мы используем в наших сплавах, дешевы», — говорит один из разработчиков, Жао Пинг Лy. И в самом деле, новые сплавы снизили цену на аморфные металлы в среднем от 220 долларов до 33 долларов за килограмм. Однако обычная сталь пока что стоит все равно дешевле. Кроме того, ученым и раньше удавалось получать аналогичные сплавы, но в очень маленьких количествах.

Дело в том, что в бруске такой стали, размеры которого превышают 4 мм, начинаются процессы кристаллизации и, соответственно, уменьшается прочность. Лу с коллегами решил эту проблему, использовав смесь из железа, хрома, марганца, молибдена, углерода, бора и лишь с небольшой добавкой (1,5 %) иттрия.

Пока, впрочем, удалось изготовить брусок аморфной стали шириной 12 мм, но ученые уверены, что это только начало. Тем более что на горизонте уже обозначились первые заказчики, готовые вложить средства для быстрейшего достижения окончательных результатов. Так, большую заинтересованность в стеклометаллах проявил автомобильный концерн «Порше», несколько крупных международных фирм, выпускающих разнообразные агрегаты, приборы и устройства для авиакосмической промышленности, и даже производители металлической кухонной посуды высшего качества. Продолжают работу с металлостеклом и наши специалисты.

Известно, например, что для записи и хранения информации используются ферромагнитные материалы. И здесь аморфные металлы могут сказать свое веское слово. В России уже получены материалы, плотность записи па которых достигает 108 бит/см 2. При этом размер области, хранящий один бит, не превышает 1 мкм 2.