журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
РЕКОНСТРУКЦИЯ

ПРОФИЛЬ

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №9, 2002

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Необычные свойства "металлического стекла"

Американской компании Liquidmetal Technologies удалось создать сплав
без кристаллической решетки

Резервуар 100м3 РГС 100 www.gazenergohim.ru/photos/16/.

Американская компания Liquidmetal Technologies активно продвигает на рынок сплав титана, меди, никеля, циркония и бериллия, который в 1992 году разработали сотрудники Калифорнийского технологического института. Этот весьма перспективный материал вдвое прочнее титана и стали, он не подвержен коррозии, а его кромки могут иметь остроту стекла. При этом, сплав Liquidmetal отличается прекрасной технологичностью – его можно отливать, как пластмассы. О его недостатках известно только одно: при нагревании он теряет прочность. Усилиями маркетологов Liquidmetal Technologies материал уже завоевал прочные позиции на рынке клюшек для гольфа, к нему уже с интересом присматриваются производители футляров для мобильных телефонов. Ожидается, что скоро его начнут применять также для производства бейсбольных бит и медицинских скальпелей.

Нетривиальные свойства Liquidmetal объясняются его необычной структурой. Как правило, в процессе затвердевания в металле формируются зерна – маленькие кристаллы, в которых атомы упорядочены в решетку. Именно по границам между зернами происходит растрескивание металла, там же возникают и очаги коррозии. Однако в 1959 году было сделано открытие: при очень быстром охлаждении некоторых сплавов их атомы не успевают организоваться в решетку, и в затвердевшем металле они остаются неупорядоченными, как в жидкостях или в стекле. Однако охлаждать расплавленный металл достаточно быстро можно было только в случае тонких полос или напыленных покрытий. Эти полосы невозможно объединить в компактный металл: при штамповке выделяется тепло, которого оказывается достаточно для кристаллизации. Необычные магнитные свойства этого полосового материала обеспечили ему рыночную нишу в производстве противоугонных устройств; его используют также в изготовлении электрических преобразователей. Кроме того, для защиты бурильных труб от износа на них напыляют покрытия такого типа.

Почти три последующих десятилетия применение подобных сплавов этими сферами и ограничивалось. Ситуация изменилась только в 1992 году, когда Уильям Джонсон и Атакан Пекерс из Калифорнийского технологического института нашли решение проблемы охлаждения. Они создали сплав из элементов с весьма близкими свойствами – титана, меди, никеля, циркония и бериллия. Эти элементы имеют различные размеры атомов, что затрудняет их упорядочение в кристаллическую решетку даже при сравнительно медленном охлаждении расплава. Из этого сплава уже можно было получать материал толщиной 2-3 см.

Компания Liquidmetal Technologies сразу ухватилась за такую возможность, наладив сотрудничество с изобретателями и мичиганской Howmet Metal Mold для разработки подходящей технологии литья. В ходе этих исследований обнаружилось еще одно нетривиальное свойство сплава: в отличие от обычных металлов он не сокращается при отвердевании. Оказалось, что отливки из Liquidmetal соответствуют форме изложницы с точностью до 1 мкм, а это делает возможным исключение из технологического процесса стадии механической обработки. Подобная точность дает возможность методом литья производить лезвия скальпелей, которые не нуждаются в последующей заточке – они достаточно остры непосредственно после извлечения из литейной формы.

Продвигать этот материал на рынок Li-

quidmetal Technologies начала с производства головок клюшек для гольфа, поскольку у сплава обнаружилось еще одно необычное свойство: он передает мячику кинетическую энергию клюшки лучше стали и титана (по крайней мере, теоретически). Однако в сфере принадлежностей для гольфа имеет место жесточайшая конкуренция, и компания прекратила собственное производство клюшек. Вместо этого она начала поставлять свой материал традиционным производителям этих товаров. Кроме того, Liquidmetal Technologies наладила сотрудничество с компанией Rawlings в сфере производства бейсбольных бит и лыжных креплений.

Параллельно компания стремится осваивать и другие рынки. В текущем году Liquidmetal Technologies начала строительство завода в Южной Корее, который начнет свою деятельность с производства футляров для мобильных телефонов. Разумеется, идея использовать в этой сфере сверхпрочный металл довольно необычна, но простота литейной технологии сильно удешевляет производство, так что компания рассчитывает, что прочные футляры из Liquidmetal быстро приобретут популярность. Этот проект уже привлек внимание таких гигантов как Motorola и Samsung, поскольку в секторе господствует тенденция к созданию все более тонких и легких трубок, а футляры из Liquidmetal можно делать более маленькими и тонкими, чем из любых других материалов.

К тому же, есть перспективы и в других отраслях. Например, исследовательское агентство Министерства обороны США – Defense Advanced Research Projects Agency – тоже изучает возможности использования сплава Li-

quidmetal в ряде сфер. В частности, один из проектов предусматривает его применение в сердечниках бронебойных снарядов для замены обедненного урана и устранения в результате этого потенциальной опасности для здоровья людей.

Компания продолжает интенсивную научную деятельность, направленную на решение проблем, препятствующих более широкому применению материала. Одна из них – недостаточная термостойкость. Как и большинство стекол, Liquidmetal размягчается при нагревании; исходный сплав плавится менее чем при 400°С, причем, альтернативная сталь размягчается только при температурах более 1100°С. Правда, компании уже удалось разработать новые композиции с более высокой термостойкостью.

Другая важная проблема – высокая стоимость Liquidmetal. Сырье для его производства приходится приобретать по $10-15 за фунт ($20-30 тыс. за т). Практически это соответствует рыночной стоимости титана, а цена альтернативного алюминия составляет около $1350 за т. В связи с этим технологи изучают возможности создания сплавов из более дешевых материалов. Понятно, что, если удастся создать материал с подобными свойствами из сырья стоимостью порядка $2-2,5 тыс. за т, то он быстро завоюет многие рынки, в том числе в автомобильной промышленности. Однако даже при его нынешней стоимости необычные свойства Liquidmetal будут все больше привлекать к нему внимание потребителей, и популярность материала будет расти по мере апробации его характеристик в различных сферах применения.

Галина Резник

 
© агенство "Стандарт"