Metalen glazen - materialen met de sterkte van metaal, maar vormbaar als plastic - worden ontwikkeld voor een breed scala aan toepassingen. Beheersing van de vorming van metalen glazen en hun resulterende eigenschappen in bulkvorm, echter, blijft een work-in-progress in het veld.

Onderzoekers in het lab van Jan Schroers, hoogleraar werktuigbouwkunde &materiaalkunde, een manier hebben gevonden om spanning te gebruiken om te voorkomen dat gesmolten metaal terugkeert naar zijn oorspronkelijke staat, wat resulteert in een zeer sterk en ductiel metalen glas. De studie, onder leiding van Rodrigo Miguel Ojeda Mota en Ethen Lund, afgestudeerde studenten in het lab van Schroers, werd onlangs gepubliceerd in Communicatiematerialen .

In een veelgebruikte methode voor het maken van metalen glazen, een legering wordt gesmolten en vervolgens extreem snel afgekoeld voordat de atomen de kans krijgen om zichzelf te herschikken in hun oorspronkelijke kristallijne staat. Deze wanorde van atomen geeft metalen glazen de combinatie van sterkte en taaiheid. Echter, het is een proces dat alleen werkt met zeer kleine steekproeven, waarin voldoende hoge koelsnelheden kunnen worden bereikt.

"Dus de beperking is dat je er nooit iets echt nuttigs van kunt maken, zoals een behuizing van een mobiele telefoon of een versnelling of een drijfgastank voor satelliet, ', aldus Schroers.

De onderzoekers probeerden een andere aanpak, met behulp van spanning om te voorkomen dat het materiaal terug ontspant naar zijn oorspronkelijke atomaire structuur. Na het verwarmen van de legering, in dit geval de legering Zr ₄₄ Ti ₁₁ Ni ₁₀ Cu ₁₀ Zijn ₂₅ — tot een temperatuur die ervoor zorgt dat het overgaat in glas, ze laten een klein gewicht toe om het materiaal naar beneden te trekken tijdens de afkoelfase (links). Het is in wezen een strijd tussen de neiging van het materiaal om te ontspannen tot een kristallijne atomaire structuur en de mechanische spanning die de atomen in wanorde houdt. Bij afkoeling, het materiaal bevriest als een metallisch glas. Het hele proces duurt een paar seconden.

"Door dit materiaal op hoge temperatuur te trekken, we verwijden de atomen in het metaal, "Zei Lund. "Terwijl het afkoelt, we bevriezen het in die uitzetting, en dat is de aangeslagen vloeibare toestand."

Schroers zei dat het proces hen de mogelijkheid geeft om de mechanische eigenschappen van metalen aanzienlijk te verbeteren, en gebruik ze om complexe vormen te creëren.

Ojeda zei dat de volgende stap is om het idee uit te proberen in verschillende processen. "We zijn niet geïnteresseerd in draden, maar zullen werken aan het integreren van rekductilisatie in blaasvormen, " zei hij. "Dit zou ons in staat stellen de meeste vormen te fabriceren waarvoor metalen worden gebruikt in een zeer sterk en ductiel materiaal."