Liquidmetal - Liquidmetal

Не путать с жидкий металл.

Liquidmetal и Vitreloy являются коммерческими названиями ряда аморфный металл сплавы разработан Калифорнийский технологический институт (Caltech) исследовательская группа и продается Liquidmetal Technologies. Сплавы жидких металлов сочетают в себе ряд желательных свойств материала, в том числе высокую предел прочности, отлично устойчивость к коррозии, очень высоко коэффициент реституции и отличными противоизносными характеристиками, а также способность подвергаться термоформованию в процессах, аналогичных термопласты. Несмотря на название, они не являются жидкими при комнатной температуре.[1]

Liquidmetal был введен в коммерческое использование в 2003 году.[2] Он используется, помимо прочего, гольф-клубы, часы и обложки сотовые телефоны.

Сплав стал конечным результатом программы исследований аморфных металлов, проведенной в Калтехе. Это был первый из серии экспериментальных сплавов, в которых удалось получить аморфную структуру при относительно низких скоростях охлаждения.[нужна цитата ] Аморфные металлы производились и раньше, но только небольшими партиями, потому что скорость охлаждения должна была составлять миллионы градусов в секунду. Например, аморфные провода могут быть изготовлены гашение брызг поток расплавленного металла на вращающемся диске. Поскольку Vitreloy допускает такие низкие скорости охлаждения, стало возможным производство больших партий. Совсем недавно в портфель Liquidmetal был добавлен ряд дополнительных сплавов. Эти сплавы также сохраняют свою аморфную структуру после многократного повторного нагрева, что позволяет использовать их в самых разных традиционных процессах обработки.

Характеристики

Liquidmetal, созданный доктором Атаканом Пекером, содержит атомы существенно разных размеров. Они образуют плотную смесь с небольшим свободным объемом. В отличие от кристаллических металлов, здесь нет очевидной точки плавления, при которой вязкость резко падает. Vitreloy больше похож на другие очки в том, что его вязкость постепенно падает с повышением температуры. При высокой температуре он ведет себя пластично, что позволяет относительно легко контролировать механические свойства во время литья. Вязкость препятствует перемещению атомов достаточно, чтобы образовать упорядоченную решетку, поэтому материал сохраняет свои аморфные свойства даже после термического формования.

Сплавы имеют относительно низкие температуры размягчения, что позволяет отливать изделия сложной формы без необходимости отделки. Свойства материала сразу после литья намного лучше, чем у обычных металлов; Обычно литые металлы обладают худшими свойствами, чем кованые или кованые. Сплавы также податливы при низких температурах (400 ° C или 752 ° F для самого раннего состава) и могут быть формованный. Малый свободный объем также приводит к низкой усадке при охлаждении. По всем этим причинам Liquidmetal можно формовать в сложные формы с использованием процессов, аналогичных термопластам.[3] что делает Liquidmetal потенциальной заменой для многих областей применения, где обычно используются пластмассы.

Из-за их некристаллических (аморфный ) конструкции Liquidmetals тверже, чем сплавы титан или же алюминий аналогичного состава. Сплавы Liquidmetal на основе циркония и титана достигли предел текучести более 1723 МПа, что почти вдвое превышает прочность обычных кристаллических титановых сплавов (Ti6Al4V составляет ~ 830 МПа), а прочность высокопрочных сталей и некоторых высокотехнологичных массивов композитные материалы (видеть предел прочности список общих материалов). Однако первые методы литья привели к появлению микроскопических дефектов, которые были отличными местами для распространения трещин, что привело к тому, что Vitreloy был хрупким, как стекло. Несмотря на свою прочность, эти ранние партии легко разбились при ударе. Это улучшили новые методы литья, корректировка смесей сплавов и другие изменения.[нужна цитата ]

Отсутствие границ зерен способствует демонстрируемому высокому пределу текучести (и, следовательно, упругости). Во время демонстрации металлический шар, упавший на аморфную сталь, отскакивал значительно дольше, чем такой же металлический шар, упавший на кристаллическую сталь.[4]

Отсутствие границ зерен в металлическом стекле устраняет зернограничную коррозию - обычную проблему для высокопрочных сплавов, полученных методом дисперсионного твердения, и сенсибилизированных нержавеющих сталей. Поэтому жидкометаллические сплавы обычно более устойчивы к коррозии как из-за механической структуры, так и из-за элементов, используемых в их сплаве. Сочетание механической твердости, высокой эластичности и устойчивости к коррозии делает Liquidmetal износостойким.

Хотя при высоких температурах Пластическая деформация возникает легко, при комнатной температуре почти не возникает до начала катастрофический провал. Это ограничивает применимость материала в приложениях, критичных к надежности, поскольку надвигающийся отказ не очевиден. Материал также подвержен усталости металла с ростом трещин. Двухфазная композитная структура с аморфной матрицей и пластичным дендритным армированием кристаллической фазой, или композит с металлической матрицей армированные волокнами из другого материала могут уменьшить или устранить этот недостаток.[5]

Приложения

Жидкий металл находит множество применений, в том числе для носимых устройств.

Использует

Liquidmetal сочетает в себе ряд свойств, которые обычно не встречаются ни в одном материале. Это делает их полезными в самых разных приложениях.

Одно из первых коммерческих применений Liquidmetal было в клюшках для гольфа, произведенных компанией, где высокоэластичный металл использовался в частях поверхности клюшки.[6] Они были высоко оценены пользователями, но позже от продукта отказались, отчасти потому, что прототипы разбились менее чем после 40 обращений.[7] С тех пор Liquidmetal появился в другом спортивном оборудовании, в том числе в сердечниках мячи для гольфа, лыжи, бейсбол и биты для софтбола, и теннисные ракетки.[8]

Возможность литья и лепки в сочетании с высокими носить сопротивление, также привело к использованию Liquidmetal в качестве замены пластмассы в некоторых приложениях.[9] Применен на кожухе последней модели. SanDisk «Крузер Титаниум» USB-накопители а также их Санса линия вспышка -основан Мп3-плеер, и оболочки некоторых мобильные телефоны, как роскошь Vertu продукты и прочая бытовая электроника повышенной прочности.[нужна цитата ] Liquidmetal был использован в стоматологическом лазере Biolase Ilase[10] и кольцевой сканер штрих-кода Socketmobile. Liquidmetal также использовался для изготовления инструмента для выталкивания SIM-карт некоторых iPhone 3Gs сделал Apple Inc., поставляется в США. Это было сделано Apple в качестве упражнения для проверки возможности использования металла.[11] Они сохраняют поверхность без царапин дольше, чем конкурирующие материалы, но при этом имеют сложную форму. Те же качества позволяют использовать его в качестве защитных покрытий для промышленного оборудования, в том числе нефть бурильные трубы и электростанция котельные трубы.[нужна цитата ] Asus использовали Liquidmetal для флип-камеры на своих Asus ZenFone 6 (2019 г.).[12]

Он также заменяет титан в самых разных областях, от медицинских инструментов и автомобилей до военной и аэрокосмической промышленности. В военных применениях стержни из аморфных металлов заменяют обедненный уран в пенетраторы кинетической энергии.[13] Пластины Liquidmetal использовались в Солнечный ветер ион коллекторный массив в Космический зонд Genesis.[нужна цитата ]

Товарные сплавы

Диапазон цирконий под этим торговым наименованием продаются сплавы на основе. Некоторые примеры композиций перечислены ниже в молярных процентах:

  • Ранний сплав, Витрелой 1:[14]
    Zr: 41.2 Быть: 22.5 Ti: 13.8 Cu: 12.5 Ni: 10
  • Вариант, Витрелой 4 (Vit4):
    Zr: 46.75 Быть: 27.5 Ti: 8.25 Cu: 7.5 Ni: 10
  • Vitreloy 105 (Vit105):[15]
    Zr: 52.5 Ti: 5 Cu: 17.9 Ni: 14.6 Al:10
  • Более поздняя разработка (Витрелой 106а), который образует стекло при менее быстром охлаждении:
    Zr: 58.5 Cu: 15.6 Ni: 12.8 Al: 10.3 Nb: 2.8

Жидкий морфий

В Жидкий морфий это жидкий металл, один из металлические сплавы создан на Калифорнийский технологический институт, который включает цирконий, медь, алюминий, никель и серебро.[нужна цитата ]Самое главное, что по качеству производителя:

  • утверждается, что это больше прочный чем стали и титан
  • чрезвычайно устойчива к ежедневному использованию и коррозия.
  • улучшая амортизацию и предотвращая поломку при различном использовании
  • описывается как «несгибаемый» металл, более прочный, чем титан или сталь, и более устойчивый к ударам и поломкам экрана.

Turing Robotic Industries объявили в 2015 году, что они будут использовать жидкий морфий для формования единого сверхпрочного корпуса для своего мобильного телефона.[16] Позднее Тьюринг объявил о нескольких задержках выпуска продукта, в конечном итоге отменив весь продукт. Turing Robotic Industries отправила устройства на замену некоторым людям, которые сделали предварительные заказы, но этим телефонам сказали, что они не должны быть сделаны из жидкого морфия. На сегодняшний день реальных приспособлений из сплава не было.

Примечательно, что сам сплав упоминается только в публикациях, которые либо от Turing Robotic Industries, либо затем используют публикации от Turing Robotic Industries в качестве единственного источника. Это означает, что свойства сплава не подтвердили своих обещаний.

Лицензионное использование

  • Apple Inc., приобрел бессрочный, эксклюзивный лицензия на использование своей технологии в бытовой электронике.[17]
  • Группа Swatch, получила эксклюзивную лицензию на использование Liquidmetal в своих часах.[18]

Рекомендации

  1. ^ liquidmetal.com. Материал покрытия жидкого металла. Проверено 23 октября 2008 г. В архиве 31 января 2009 г. Wayback Machine
  2. ^ Херрман Дж. (17 августа 2010 г.). Giz объясняет: что такое Liquidmetal? Проверено 7 июля 2015 года.
  3. ^ Жидкий металл ведет себя как пластик, Производство, март 2003 г. В архиве 2005-12-06 на Wayback Machine
  4. ^ Официальная демонстрация вышибалы Liquidmetal Ball на YouTube
  5. ^ Футляр для объемного металлического стекла, Материалы сегодня, март 2004 г.
  6. ^ Горант, Джим (июль 1998 г.). «Жидкий гольф». Популярная механика. Архивировано из оригинал 12 декабря 2006 г.
  7. ^ Катрин Зандонелла (02.04.2005). «Металлическое стекло: капля твердого». Новый ученый нет. 2493. Архивировано с оригинал 22 октября 2012 г.. Получено 2013-06-10.
  8. ^ Драйверы - Драйвер Liquid Metal - обсуждение клюшек для гольфа Liquidmetal
  9. ^ Американский институт физики. «Когда дело доходит до образования электронов, металлическое стекло превосходит пластик». ScienceDaily. 28 ноября 2011 г. (по состоянию на 21 ноября 2015 г.).
  10. ^ «Биолаза Стоматологический Лазер ИЛАЗА®». Биолаза. 20 ноября 2018.
  11. ^ «Компания Liquidmetal создала инструмент для извлечения SIM-карты для iPhone и iPad от Apple». Appleinsider.com. 2010-08-17. Получено 2013-06-10.
  12. ^ «История дизайна Asus Zenfone 6». GSMArena.com. Получено 2019-05-18.
  13. ^ «Оборонные и тактические приложения». Liquidmetal Technologies. Архивировано из оригинал 23 марта 2013 г.. Получено 2012-05-24.
  14. ^ Деметриу, Мариос Д.; Джонсон, Уильям Л. (12 июля 2004 г.). «Характеристики сдвигового течения и кинетика кристаллизации при установившемся неизотермическом течении Витрелоя-1». Acta Materialia. 52 (12): 3403–3412. Дои:10.1016 / j.actamat.2004.03.034.
  15. ^ Моррисон, M.L .; Р.А. Бьюкенен; П.К. Закон; Б.А. Зеленый; Г.Ю. Ванга; C.T. Лю; J.A. Хортон (15 октября 2007 г.). «Усталостное поведение при четырехточечном изгибе объемного металлического стекла Vitreloy 105 на основе Zr». Материаловедение и инженерия: A. 467 (1–2): 190–197. Дои:10.1016 / j.msea.2007.05.066.
  16. ^ "ТЮРИНГ". LinkedIn. Корпорация Turing Robotic Industries. Получено 3 февраля 2016.
  17. ^ «Apple возобновляет исключительные права на сплавы Liquidmetal Technologies». MacRumors. Архивировано из оригинал 12 июля 2016 г.. Получено 18 февраля, 2017.
  18. ^ «Swatch Group подписывает эксклюзивное лицензионное соглашение с Liquidmetal Technologies». пресс-релиз. Группа Swatch. 10 марта 2011 г.. Получено 2013-06-10. Liquidmetal Technologies Inc. (OTCBB: LQMT) и Swatch Group Ltd (SIX: Uhr / Uhr N) объявили сегодня о подписании эксклюзивного лицензионного соглашения, позволяющего швейцарскому производителю использовать технологию сплава Liquidmetal во всем мире. Внутри Swatch Group технология Liquidmetal была впервые использована в 2009 году для Омега Seamaster Планета Океан, а в 2010 г. Breguet «Reveil Musical». Настоящий контракт позволит Swatch Group использовать эту технологию исключительно во всей своей линейке часов.

внешняя ссылка