金屬玻璃又稱非晶態(tài)合金, 它既有金屬和玻璃的優(yōu)點(diǎn), 又克服了它們各自的弊病.如玻璃易碎, 沒(méi)有延展性.金屬玻璃的強(qiáng)度卻高于鋼, 硬度超過(guò)高硬工具鋼, 且具有一定的韌性和剛性, 所以, 人們贊揚(yáng)金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王.也因此金屬玻璃一直被廣泛用途,但它自身也存在著不足,如制造零件時(shí)成本高昂,而且容易留下瑕疵。
而今天中國(guó)鑄造網(wǎng)小編為大家介紹的由美國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種名為快速火花成型的新技術(shù),彌補(bǔ)了金屬玻璃的不足??焖倩鸹ǔ尚偷男录夹g(shù)該技術(shù)能低成本、快速地制造出無(wú)瑕疵、形狀各異的金屬玻璃零件。
金屬玻璃在鑄件是遇到的問(wèn)題:
1、金屬玻璃在用來(lái)制造有用的零件時(shí),必須被加熱到500攝氏度左右,達(dá)到軟化并變成濃稠的液體才能鑄造成型。但在濃稠的液態(tài)下,金屬玻璃的原子很快會(huì)自發(fā)地“各就各位”形成晶體,避免其快速結(jié)晶是制造金屬玻璃零件時(shí)面臨的主要挑戰(zhàn)。
2、以前,人們主要通過(guò)將金屬玻璃加熱到結(jié)晶相的熔點(diǎn)之上來(lái)制造金屬玻璃零件。人們將熔融的金屬玻璃投入一個(gè)鐵模具中,讓其在結(jié)晶之前冷卻。但有個(gè)問(wèn)題:鐵模具一般只能承受600攝氏度左右的溫度,因此,需要經(jīng)常替換,這就大大增加了生產(chǎn)成本。而且,在1000攝氏度高溫下,液態(tài)金屬玻璃的流動(dòng)性很強(qiáng),很容易潑濺,讓最終獲得的零件“傷痕累累”。
在這種情況下杰森團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,以極快的速度來(lái)加熱和處理金屬玻璃。他們只將固態(tài)金屬玻璃加熱到500攝氏度左右,使其達(dá)到流動(dòng)性足以讓其注入一個(gè)模具中并冷卻下來(lái)的液體狀態(tài),一切都發(fā)生在金屬玻璃結(jié)晶之前。
杰森團(tuán)隊(duì)使用電阻加熱技術(shù)來(lái)均勻且快速地加熱這種材料。他們?cè)诩s1微秒內(nèi),朝一根小金屬玻璃棒發(fā)射一束短暫而密集的電流脈沖,給其傳送1000焦耳的能量來(lái)將其加熱。該電流脈沖均勻地加熱了整個(gè)金屬玻璃,速度是以前的1000多倍。杰森表示,半微秒內(nèi),金屬玻璃就達(dá)到了合適的溫度,然后,熔融狀態(tài)下的金屬玻璃被注入模具中并冷卻,耗時(shí)僅幾微秒。
杰森團(tuán)隊(duì)使用這一新技術(shù),成功地在550攝氏度、不到40微秒內(nèi)將一個(gè)金屬玻璃棍加熱制成了一個(gè)環(huán)形物體,新環(huán)形物沒(méi)有瑕疵,也沒(méi)有被氧化。
目前這種新技術(shù)現(xiàn)已被申請(qǐng)了專利,并正在進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。