6 Области применения аморфных сплавов

В настоящее время аморфные металлические сплавы – не только объекты для фундаментальных исследований, это уже новый класс промышленных материалов, предназначенных для применения в реальных приборах и устройствах современной техники.

Существующий в настоящее время сортамент аморфных сплавов в виде тонких сечений, дисперсного порошка, напыленных и осажденных пленок, относительно низкие температуры кристаллизации аморфных сплавов, редко превышающие 500-600 ˚С, и при этом высокие и стабильные в пределах устойчивости аморфного состояния служебные характеристики дают определенную направленность практическому применению этого класса материалов.

Это в первую очередь магнитные, резистивные и акустические сплавы для различных малогабаритных узлов и устройств специального назначения с низкотемпературными режимами работы.

Перспективно также применение АМ для изготовления сердечников мощных крупногабаритных трансформаторов.

Аморфные материалы также применяются для изготовления миниатюрных деталей электронных и измерительных приборов, ножевых изделий, армирующих волокон, лент, порошков в разнообразных композитах с повышенными прочностными характеристиками.

Магнитные сплавы на основе Fe, Ni и Co в виде лент толщиной до 50 мкм в целом ряде случаев могут успешно заменить традиционные кристаллические сплавы типа пермаллой, алнико, супермендер, трансформаторные стали и т.д.

Сплавы со специальными акустическими свойствами. В ультразвуковых линиях задержки обычно применяют сплавы, которые имеют высокие потери ультразвука из-за рассеивания ультразвуковых волн на границах зерен и сильного взаимодействия между акустическими и тепловыми фононами. В аморфных металлах и сплавах звуковые волны распространяются с минимальными потерями вследствие отсутствия межзеренных границ и быстрой релаксации тепловых фононов. Применение аморфных сплавов в акустических линиях задержки приводит к значительному положительному эффекту: снижению затухания звуковых волн, увеличению рабочей частоты, получению более широкой полосы пропускания и большего времени задержки, снижению температурного коэффициента скорости звука, уменьшению габаритов и веса устройства.

Перспективными материалами являются сплавы на основе: Pd-Si, Pd-Cu-Si, Pd-Ni-Si, Pd-Ag-Si, Cr-P-B-Si, Ni-Al-P-B, Fe-Al-P-C, Fe-Ni-P-B и др.

Резистивные сплавы. Аморфные металлические сплавы представляют интерес как резистивные материалы с металлическим типом проводимости. Важной рабочей характеристикой резистивных аморфных сплавов является высокое удельное электросопротивление.

В АМ, получаемых сверхбыстрым охлаждением из жидкого состояния можно получить высокий уровень резистивных свойств без дополнительной термообработки. Использование в качестве резисторов получаемых непосредственно из расплава высокоомных аморфных сплавов позволяет исключить трудоемкие технологические процессы изготовления предназначенных для этих же целей микронных профилей из кристаллических металлов и сплавов.

Максимальный уровень ρ, достигнутый на аморфных сплавах, составляет 300-360 мкОм*см (для сплавов типа Zr-Ti-Be, Zr-Ti-Be-Mn, Hf-Ni-Co-Al) при температуре перехода в кристаллическое состояние порядка 300-500˚.

Химически стойкие сплавы. Большинство металлических сплавов в аморфном состоянии характеризуется повышенной химической стойкостью в различных агрессивных средах по сравнению с кристаллическими сплавами тех же составов.

Разработан ряд сплавов, практически не корродирующих в агрессивных средах. Это сплавы на основе систем Fe-Cr-P-C, Ti-Ni-Si, Pd-Ir-Ti-P.

Конструкционные сплавы. Наиболее широкое применение высокопрочные аморфные сплавы на основе железа виде плоской ленты или проволоки с различной конфигурацией поперечного сечения находят в качестве упрочняющей арматуры в различного рода композитах. Помимо высокой прочности, немаловажным фактором для широкого применения аморфных сплавов в указанном направлении являются относительные простота и дешевизна их массового производства. Такие армированные сплавы ввиду высокой удельной прочности могут оказаться наилучшим материалом для конструкции летательных аппаратов. Из аморфных лент достаточной ширины изготавливают лезвия бытовых и медицинских режущих инструментов, а также миниатюрные детали различных приборов и устройств. Используются сплавы типа Ni-M(M-B, C, P, Si).

Аморфные припои. Используют готовые припои в виде ленты , листа, проволоки и штампованных из листа фасонных заготовок. Припои применяют для пайки деталей телескопического типа, так как высокая гибкость и пластичность аморфных лент припоев позволяет производить их укладку в кольцевые зазоры или навивать на цилиндрические детали практически сколь угодно малого диаметра. Кроме того, с помощью вырезания или холодной штамповки из аморфных лент припоев можно легко получать плоские фасонные заготовки, применяемые при стыковой пайке деталей.

Радиационно-стойкие сплавы. Аморфные сплавы системы Fe-B и Pd-Si можно рассматривать, как перспективные конструкционные материалы для атомной техники, в частности для термоядерных реакторов.