एक असंगत धातु (धातु ग्लास या ग्लासी धातु के रूप में भी जाना जाता है) एक ठोस धातु सामग्री है, आमतौर पर एक मिश्र धातु, विकृत परमाणु पैमाने संरचना के साथ। अधिकांश धातुएं अपने ठोस अवस्था में क्रिस्टलीय होती हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास परमाणुओं की अत्यधिक आदेश व्यवस्था है। असंगत धातु गैर क्रिस्टलीय हैं, और एक गिलास जैसी संरचना है। लेकिन सामान्य चश्मे के विपरीत, जैसे खिड़की का गिलास, जो आमतौर पर विद्युत इंसुल्युलेटर होते हैं, असंगत धातुओं में अच्छी विद्युत चालकता होती है। ऐसे कई तरीके हैं जिनमें असंगत धातुओं का उत्पादन किया जा सकता है, जिनमें अत्यधिक तेज़ शीतलन, भौतिक वाष्प जमावट, ठोस-राज्य प्रतिक्रिया, आयन विकिरण, और यांत्रिक मिश्र धातु शामिल हैं।
अतीत में, असंगत धातुओं के छोटे बैचों को विभिन्न क्विक-कूलिंग विधियों के माध्यम से उत्पादित किया गया है। उदाहरण के लिए, एक कताई धातु डिस्क (कताई पिघलने) पर पिघला हुआ धातु sputtering द्वारा असरदार धातु रिबन का उत्पादन किया गया है। तेजी से शीतलन, लाखों डिग्री सेल्सियस एक सेकंड के क्रम में, क्रिस्टल के रूप में बनाने के लिए बहुत तेज़ है और सामग्री एक गिलास राज्य में “बंद” है। हाल ही में महत्वपूर्ण शीतलन दरों वाले कई मिश्र धातु मोटी परतों (1 मिलीमीटर से अधिक) में असंगत संरचना के गठन की अनुमति देने के लिए काफी कम हैं; इन्हें थोक धातु चश्मे (बीएमजी) के रूप में जाना जाता है। हाल ही में, पारंपरिक स्टील मिश्र धातुओं की ताकत तीन गुना के साथ असंगत स्टील के बैचों का उत्पादन किया गया है।
इतिहास
पहला रिपोर्ट किया गया धातु कांच 1 9 60 में डब्ल्यू क्लेमेंट (जूनियर), विल्सन और डुवेज़ द्वारा कैल्टेक में उत्पादित एक मिश्र धातु (एयू 75 सी 25 ) था। इस और अन्य शुरुआती ग्लास बनाने वाले मिश्र धातुओं को बहुत तेजी से ठंडा किया जाना था (आदेश पर क्रिस्टलाइजेशन से बचने के लिए प्रति सेकंड एक मेगाकेलविन, 106 के / एस)। इसका एक महत्वपूर्ण परिणाम यह था कि धातु चश्मे केवल सीमित संख्या में रूपों (आमतौर पर रिबन, फोइल या तार) में उत्पादित किए जा सकते हैं, जिसमें एक आयाम छोटा था ताकि आवश्यक शीतलन दर प्राप्त करने के लिए गर्मी को जल्दी से निकाला जा सके। नतीजतन, धातु ग्लास नमूने (कुछ अपवादों के साथ) एक सौ माइक्रोमीटर से कम की मोटाई तक ही सीमित थे।
1 9 6 9 में, 77.5% पैलेडियम, 6% तांबा, और 16.5% सिलिकॉन का मिश्र धातु 100 और 1000 के / एस के बीच महत्वपूर्ण शीतलन दर पाया गया।
1 9 76 में, एच। लिबरमैन और सी ग्राहम ने एक सुपरकोल्ड फास्ट-कताई चक्र पर असंगत धातु के पतले रिबन के निर्माण की एक नई विधि विकसित की। यह लौह, निकल, फास्फोरस और बोरॉन का मिश्र धातु था। मेटग्लास के नाम से जाना जाने वाला सामग्री 1 9 80 के दशक की शुरुआत में व्यावसायीकरण किया गया था और इसका उपयोग कम-हानि बिजली वितरण ट्रांसफार्मर (असफ़ोर धातु ट्रांसफार्मर) के लिए किया जाता है। मेटग्लास -2605 80% लौह और 20% बोरॉन से बना है, इसमें 373 डिग्री सेल्सियस का क्यूरी तापमान और 1.56 टेस्ला के कमरे का तापमान संतृप्ति चुंबकत्व है।
1 9 80 के दशक की शुरुआत में, 55 मिमी पैलेडियम के मिश्र धातु से 22 मिमी व्यास, 22.5% लीड, और 22.5% एंटीमोनी के साथ ग्लास पिंडों का उत्पादन सतह के एचिंग द्वारा हीटिंग-कूलिंग चक्र के साथ किया गया था। बोरॉन ऑक्साइड प्रवाह का उपयोग करके, प्राप्त करने योग्य मोटाई एक सेंटीमीटर तक बढ़ी थी।
टोहोकु विश्वविद्यालय और कैल्टेक में अनुसंधान ने लान्टेनम, मैग्नीशियम, ज़िर्कोनियम, पैलेडियम, लौह, तांबे और टाइटेनियम के आधार पर मल्टीकंपोनेंट मिश्र धातुएं उत्पन्न की, जिसमें 1 किलो / एस से 100 के / एस के बीच महत्वपूर्ण शीतलन दर के साथ ऑक्साइड चश्मे की तुलना में महत्वपूर्ण ठंडा दर थी।
1 9 88 में, लान्थेनम, एल्यूमीनियम और तांबा अयस्क के मिश्र धातु अत्यधिक ग्लास बनाने के लिए पाए गए थे। स्कैंडियम युक्त अल-आधारित धातु चश्मा लगभग 1500 एमपीए की रिकॉर्ड-प्रकार तन्यता यांत्रिक शक्ति का प्रदर्शन करते हैं।
1 99 0 के दशक में नए मिश्र धातु विकसित किए गए थे जो शीतलन दर पर चश्मा बनाते थे, जो प्रति सेकंड एक केल्विन के रूप में कम होते थे। इन शीतलन दरों को धातु के मोल्डों में सरल कास्टिंग द्वारा हासिल किया जा सकता है। इन “थोक” असंगत मिश्र धातुओं को एक असंगत संरचना को बनाए रखते हुए मोटाई (मिश्र धातु के आधार पर अधिकतम मोटाई) में कई सेंटीमीटर तक के हिस्सों में डाला जा सकता है। सबसे अच्छा ग्लास बनाने वाला मिश्र धातु जिक्रोनियम और पैलेडियम पर आधारित है, लेकिन लौह, टाइटेनियम, तांबा, मैग्नीशियम और अन्य धातुओं के आधार पर मिश्र धातु भी ज्ञात हैं। “असुविधा” प्रभाव नामक एक घटना का शोषण करके कई असंगत मिश्र धातुएं बनती हैं। इस तरह के मिश्र धातुओं में इतने सारे अलग-अलग तत्व होते हैं (अक्सर चार या अधिक) कि पर्याप्त तेज़ दरों पर शीतलन पर, घटक परमाणु बस गतिशीलता को रोकने से पहले समतोल क्रिस्टलीय अवस्था में समन्वय नहीं कर सकते हैं। इस तरह, परमाणुओं की यादृच्छिक विकृत स्थिति “लॉक इन” है।
1 99 2 में, वाणिज्यिक असंगत मिश्र धातु, विटोरॉय 1 (41.2% जेआर, 13.8% टीआई, 12.5% सीयू, 10% नी, और 22.5% बी), ऊर्जा विभाग और नासा के शोध के हिस्से के रूप में, कैल्टेक में विकसित किया गया था एयरोस्पेस सामग्री।अधिक संस्करणों का पालन किया।
2004 में, थोक अमोर्फ स्टील को सफलतापूर्वक दो समूहों द्वारा उत्पादित किया गया था: एक ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में, जो अपने उत्पाद को “ग्लासी स्टील” के रूप में संदर्भित करता है, और दूसरा वर्जीनिया विश्वविद्यालय में, “डार्वा-ग्लास 101” कहता है। यह उत्पाद कमरे के तापमान पर गैर-चुंबकीय है और परंपरागत स्टील की तुलना में काफी मजबूत है, हालांकि सार्वजनिक या सैन्य उपयोग में सामग्री की शुरूआत से पहले एक लंबी शोध और विकास प्रक्रिया बनी हुई है।
2018 में एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी की एक टीम, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी ने एक वर्ष में 20,000 विभिन्न संभावित धातु ग्लास मिश्र धातु के नमूने की भविष्यवाणी और मूल्यांकन करने के लिए कृत्रिम बुद्धि का उपयोग किया। उनके तरीके नए असंगत धातु मिश्र धातुओं के लिए बाजार में अनुसंधान और समय को तेज करने का वादा करते हैं।
निर्माण और उत्पादन
चश्मा क्रिस्टल संरचना के बिना ठोस सामग्री हैं। यही है, परमाणु एक जाली नहीं बनाते हैं, लेकिन पहली नज़र में यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित होते हैं: कोई दूरी नहीं है, लेकिन अधिकतर निकटतम क्रम में, इस संरचना को असंगत कहा जाता है।
सभी चश्मा की तरह, प्राकृतिक क्रिस्टलाइजेशन को रोकने से असंगत धातुएं बनाई जाती हैं। यह उदाहरण के लिए, पिघलने के तेज़ शीतलन (“क्वेंचिंग”) द्वारा किया जा सकता है ताकि क्रिस्टल व्यवस्था लेने से पहले परमाणु गतिशीलता से लूट जाए। हालांकि, यह धातुओं के लिए विशेष रूप से कठिन है, क्योंकि इसे अपने विशेष बाध्यकारी तंत्र के कारण अधिकांश मामलों में अवास्तविक रूप से उच्च शीतलन दर की आवश्यकता होती है। धातुओं के साथ जिसमें केवल एक तत्व होता है, धातु के गिलास का उत्पादन करना भी असंभव है, क्योंकि परमाणुओं की गतिशीलता कम तापमान तक इतनी अधिक है कि वे हमेशा क्रिस्टलाइज करते हैं। कम से कम दो धातुओं के केवल मिश्र धातु जो अस्थिर हैं (उदाहरण के लिए, AuIn 2 )। अधिक आम हैं केवल एक धातु Fe के असंगत मिश्र धातु – और एक तथाकथित ग्लास पूर्व -। बी बोरॉन या फॉस्फोरस, जैसे कि रचना एफ 4 बी .. तकनीकी रूप से प्रासंगिक असफ़ल धातुएं आज भी कई तत्वों के विशेष मिश्र धातु (आमतौर पर यूटक्टिक बिंदु के करीब) हैं जिनके लिए आवश्यक शीतलन दर तकनीकी रूप से प्राप्त करने योग्य है। यह पहले धातु चश्मे के लिए अभी भी 10 6 के / एस तक था। (तुलना के लिए: सिलिकेट्स के मामले में, क्रिस्टलाइजेशन को रोकने के लिए लगभग 0.1 के / एस की ठंडा दर, लेकिन अगर उन्हें धीरे-धीरे ठंडा करने की अनुमति दी जाती, तो वे भी क्रिस्टलाइज करेंगे।)
थर्मल चालकता तेजी से ठंडा करने पर एक भौतिक सीमा रखती है: इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि परिवेश का तापमान कितना तेज़ हो गया है, गर्मी को सामग्री के अंदर से बाहरी सतह तक पहुंचाया जाना चाहिए। इसका मतलब है कि आवश्यक शीतलन दर और थर्मल चालकता के आधार पर केवल एक निश्चित नमूना मोटाई हासिल की जा सकती है।घुमावदार तांबा रोलर्स (कताई पिघलने) के बीच एक विधि तेजी से ठंडा है। यह सरल और सस्ता है, लेकिन केवल पतली स्ट्रिप्स और तारों के उत्पादन की अनुमति देता है।
पतली असंगत परतें और असंगत बैंड भी रासायनिक वाष्प जमावट या स्पटर जमावट द्वारा प्राप्त की जा सकती हैं।
कुछ साल पहले, बड़े पैमाने पर धातु के चश्मा (अंग्रेजी: थोक धातु चश्मे) ज्ञात हैं, जो एक मिलीमीटर से अधिक की सामग्री मोटाई (मनमाने ढंग से चुनी गई सीमा) की अनुमति देते हैं। सामग्रियों की इस नई श्रेणी के लिए अपेक्षाएं अधिक हैं, भले ही उनका अब तक बहुत कम उपयोग किया गया हो। वे आमतौर पर पांच या अधिक अलग-अलग तत्व होते हैं, आमतौर पर तीन मौलिक रूप से विभिन्न परमाणु आकारों का प्रतिनिधित्व किया जाता है। परिणामी क्रिस्टल संरचनाएं इतनी जटिल हैं कि क्रिस्टलाइजेशन को दबाने के लिए प्रति सेकंड कुछ केल्विन की शीतलन दर भी पर्याप्त होती है। उपलब्ध मोटाई वर्तमान में एक से दो सेंटीमीटर हैं, जिससे केवल महंगे घटकों वाले मिश्र धातु (जैसे ज़िकोनियम, यत्रियम प्लैटिनम) 25 मिलीमीटर तक पहुंचते हैं। इस ब्रांड के बारे में केवल PdCuNiP आता है, जो 1 99 7 से सात सेंटीमीटर से अधिक का एकमात्र रिकॉर्ड रखता है। चूंकि 40 प्रतिशत पैलेडियम का तिल अंश है, इसलिए कीमत बहुत अधिक है।
गुण
असंगत धातु आमतौर पर शुद्ध धातु की बजाय मिश्र धातु होती है। मिश्र धातुओं में काफी अलग आकार के परमाणु होते हैं, जिससे पिघला हुआ राज्य में कम मुक्त मात्रा (और इसलिए अन्य धातुओं और मिश्र धातुओं की तुलना में उच्च चिपचिपाहट के आदेश तक) होती है। चिपचिपाहट परमाणुओं को एक आदेशित जाली बनाने के लिए पर्याप्त चलती रोकती है।शीतलन के दौरान भौतिक संरचना का भी कम संकोचन होता है, और प्लास्टिक विरूपण के प्रतिरोध होता है। अनाज की सीमाओं की अनुपस्थिति, क्रिस्टलीय पदार्थों के कमजोर धब्बे, पहनने और संक्षारण के लिए बेहतर प्रतिरोध की ओर ले जाते हैं। अनौपचारिक धातुएं, जबकि तकनीकी रूप से चश्मा, ऑक्साइड चश्मा और चीनी मिट्टी के बरतन से भी ज्यादा कठिन और कम भंगुर होते हैं।
असंगत धातु हैं
उनके क्रिस्टलीय समकक्षों से कठिन और उच्च शक्ति है। छोटे विकृतियां (≈ 1%) पूरी तरह से लोचदार हैं। यही है, अवशोषित ऊर्जा विरूपण ऊर्जा के रूप में नहीं खो जाती है, लेकिन सामग्री को वापस वसंत करते समय पूरी तरह से रिलीज़ होती है (इसलिए, उदाहरण के लिए, गोल्फ क्लब में)। हालांकि, लचीलापन की कमी उन्हें भी भंगुर बनाती है: जब सामग्री विफल हो जाती है, तो अचानक और टूटकर, धातु के साथ झुकने से नहीं।
तुलनात्मक रासायनिक संरचना की धातुओं के लिए संक्षारण प्रतिरोध आमतौर पर अधिक होता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जंग आमतौर पर धातु के एकल क्रिस्टलीय के बीच अनाज की सीमाओं पर हमला करती है, जो असंगत पदार्थों में मौजूद नहीं होती है।
चुंबकीय और गैर चुंबकीय असंगत धातुएं हैं। उनमें से कुछ हैं (अनिवार्य रूप से क्रिस्टल दोषों की कमी के कारण):
बेस्ट कमर्शियलली उपलब्ध सॉफ्ट मैग्नेटिक सामग्री: ग्लास फॉर्मर्स बोरॉन, सिलिकॉन और फास्फोरस और धातु लोहा, कोबाल्ट, और / या निकल के असंगत मिश्र धातु चुंबकीय होते हैं, आमतौर पर (यानी, कोबाल्ट के गैर-प्रभुत्व के मामले में) नरम चुंबकीय, मैं। एच। कम coercivity के साथ, और एक ही समय में है
एक उच्च विद्युत प्रतिरोध (आमतौर पर चालकता धातु है, लेकिन पिघलने बिंदु के ऊपर पिघला हुआ धातु के रूप में परिमाण के उसी क्रम के)। इससे कम विद्युत एडी वर्तमान नुकसान होता है, जो ट्रांसफार्मर की सामग्री को दिलचस्प बनाता है (नीचे देखें)।
परंपरागत धातु आमतौर पर ठोसकरण पर अचानक अनुबंध करते हैं। चूंकि एक गिलास के रूप में ठोसकरण पहला ऑर्डर चरण संक्रमण नहीं है, इसलिए यह वॉल्यूम कूद यहां नहीं होता है। जब धातु के गिलास का पिघला हुआ मोल्ड भर जाता है, तो यह इसे ठोसकरण पर रखता है। यह एक ऐसा व्यवहार है जो परिचित है, उदाहरण के लिए, पॉलिमर से और यह प्रसंस्करण में महान फायदे प्रदान करता है (उदाहरण के लिए इंजेक्शन मोल्डिंग)। इस संपत्ति में असंगत धातुओं के भविष्य के महत्व के लिए उच्चतम उम्मीदें इस प्रकार रखी जाती हैं।
असंगत सामग्री की थर्मल चालकता क्रिस्टलीय धातु की तुलना में कम है। असंगत संरचना के गठन के रूप में तेजी से ठंडा करने पर निर्भर करता है, यह असंगत संरचनाओं की अधिकतम प्राप्त मोटाई को सीमित करता है।
धीमी शीतलन के दौरान भी असंगत संरचना के गठन को प्राप्त करने के लिए, मिश्र धातु को तीन या अधिक घटकों से बनाया जाना चाहिए, जिससे जटिल क्रिस्टल इकाइयों को उच्च क्षमता वाले ऊर्जा और गठन की कम संभावना होती है।उच्च पैकिंग घनत्व और कम मुक्त मात्रा प्राप्त करने के लिए, घटकों के परमाणु त्रिज्या को काफी अलग (12% से अधिक) होना चाहिए। घटकों के संयोजन में मिश्रण की नकारात्मक गर्मी होनी चाहिए, क्रिस्टल न्यूक्लियेशन को रोकना और पिघला हुआ धातु सुपरकोल्ड राज्य में रहता है।
चुंबकीय धातुओं (लौह, कोबाल्ट, निकल) के साथ बोरॉन, सिलिकॉन, फॉस्फोरस और अन्य ग्लास फॉर्मर्स के मिश्र धातु कम चुंबकीय संवेदनशीलता के साथ उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता रखते हैं। आम तौर पर धातु के गिलास की चालकता पिघलने बिंदु से ऊपर पिघला हुआ धातु के रूप में परिमाण के समान निम्न क्रम का होता है। उच्च प्रतिरोध प्रतिरोधी चुंबकीय क्षेत्रों के अधीन होने पर एडी धाराओं द्वारा कम नुकसान की ओर जाता है, उदाहरण के लिए ट्रांसफॉर्मर चुंबकीय कोर के लिए उपयोगी संपत्ति। उनकी कम सहक्रिया भी कम नुकसान में योगदान देता है।
असंगत धातुओं में पॉलीक्रिस्टलाइन धातु मिश्र धातु की तुलना में अधिक तन्यता उपज शक्तियां और उच्च लोचदार तनाव सीमा होती है, लेकिन उनकी लचीलापन और थकान शक्ति कम होती है। असंगत मिश्र धातुओं में संभावित रूप से उपयोगी गुण होते हैं। विशेष रूप से, वे समान रासायनिक संरचना के क्रिस्टलीय मिश्र धातुओं से अधिक मजबूत होते हैं, और वे क्रिस्टलीय मिश्र धातु की तुलना में बड़े उलटा (“लोचदार”) विकृतियों को बनाए रख सकते हैं। असंगत धातुएं अपनी ताकत को सीधे अपनी गैर-क्रिस्टलीय संरचना से प्राप्त करती हैं, जिसमें किसी भी दोष (जैसे विघटन) नहीं होते हैं जो क्रिस्टलीय मिश्र धातु की शक्ति को सीमित करते हैं। एक आधुनिक असंगत धातु, जिसे विटरलॉय के नाम से जाना जाता है, में एक तन्य शक्ति है जो उच्च ग्रेड टाइटेनियम की लगभग दोगुना है। हालांकि, कमरे के तापमान पर धातु का चश्मा लचीला नहीं होता है और तनाव में लोड होने पर अचानक असफल हो जाता है, जो विश्वसनीयता-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में भौतिक उपयोगिता को सीमित करता है, क्योंकि आने वाली विफलता स्पष्ट नहीं होती है। इसलिए, मेटल मैट्रिक्स कंपोजिट्स बनाने में काफी दिलचस्पी है जिसमें एक धातु ग्लास मैट्रिक्स शामिल है जिसमें डेंडरिटिक कण या एक लचीला क्रिस्टलीय धातु के फाइबर होते हैं।
शायद थोक असंगत मिश्र धातुओं की सबसे उपयोगी संपत्ति यह है कि वे असली चश्मे हैं, जिसका अर्थ है कि वे हीटिंग पर नरम होते हैं और बहते हैं। यह आसान प्रसंस्करण के लिए अनुमति देता है, जैसे इंजेक्शन मोल्डिंग, पॉलिमर के समान ही।नतीजतन, असंगत मिश्र धातुओं को खेल उपकरण, चिकित्सा उपकरणों, और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के मामलों के रूप में उपयोग के लिए व्यावसायीकरण किया गया है।
असंगत धातुओं की पतली फिल्में उच्च वेग ऑक्सीजन ईंधन तकनीक के माध्यम से सुरक्षात्मक कोटिंग्स के रूप में जमा की जा सकती हैं।
पिघलने से उत्पादन
थर्मोडायनामिक सिद्धांत
सिलिका ग्लास के मामले में, पिघला हुआ मिश्र धातु ठोस स्थिति में ठंडा हो जाता है, केवल पिघलने वाला तापमान टी एफपर्याप्त रूप से पारित हो जाएगा कि मिश्र धातु के घटक परमाणुओं को क्रिस्टलीय संरचना के अनुसार व्यवस्थित करने का समय नहीं है । यही है, तरल को एक गति से ऊपर की गति से ठंडा किया जाना चाहिए आर सी जैसे कि टी एफ के नीचे तापमान तरल होने के बिना तरल हो जाता है।
इसके परिणामस्वरूप थर्मोडायनामिक मात्रा की भिन्नता की निरंतरता होती है जैसे कि इस चरण (निरंतर दबाव बनाए रखकर) या मोलारेनर्जी थर्मोडायनामिक कार्यों में से एक, जैसे उत्साही एच, उदाहरण के लिए, ढलान में किसी भी बदलाव के बिना बिंदु टी एफ । एक क्रिस्टलाइजेशन से इन मात्राओं के लिए असंतोष हो सकता है, और आरेख (वी, टी) या (एच, टी) पर उनकी ढलान में परिवर्तन होता है।
टी एफ के पारित होने के बाद, सामग्री एक मेटास्टेबल राज्य में है जिसे सुपरकोल्ड तरल कहा जाता है; यह अभी भी तरल है, लेकिन इसके चिपचिपाहट इसके तापमान को कम करने के साथ तेजी से बढ़ता है।
तापमान को कम करने के लिए, तरल एक असंगत ठोस में जम जाता है जहां परमाणुओं के पास एक विकृत संगठन होता है जो उनके सुपरकॉल्ड तरल में होता है।
विशिष्ट मात्रा या उत्साह के विघटन के बिना बिंदु टी जी (ग्लास संक्रमण तापमान) पर वक्र की ढलान को तोड़कर एक आरेख (वी, टी) या (एच, टी) में असंगत ठोस परिणामों के लिए सुपरकोल्ड तरल का मार्ग । यदि, निरंतर तापमान पर छोड़ा गया है, तो सुपरकोल्ड तरल अवलोकन के समय में क्रिस्टलाइज कर सकता है, यह अब असंगत ठोस का मामला नहीं है।
यह सब धातु ग्लास और सिलिका ग्लास के बीच समानता बनाता है। इन दो प्रकार की सामग्रियों के बीच मुख्य अंतर उनके प्राप्त होने के दृष्टिकोण से महत्वपूर्ण क्वेंचिंग गति आर सी है जो तरल पदार्थ की ठंडा होने पर निर्भर करता है। यदि सिलिका ग्लास के लिए, आर सी लंबे समय तक ग्लास पेस्ट को काम करने और आकार देने के लिए काफी कम है, तो धातुओं को क्रिस्टलाइज करने के लिए बहुत अधिक प्रवृत्ति होती है और एयू 80 सी 20 बाइनरी के लिए प्राप्त पहले असंगत मिश्र धातुओं को 10 6 पर एक हाइपरमरेप तापमान की आवश्यकता होती है के / एस
गंभीर क्वेंचिंग गति में यह अंतर यह है कि उपयोग की जाने वाली विधियों और इन दो सामग्रियों के लिए प्राप्त भागों मूल रूप से अलग हैं।
मिश्र धातु का विस्तार
दी गई मिश्र धातु संरचना के लिए, महत्वपूर्ण क्वेंचिंग दर आर सी सेट है; यह एक मिश्र धातु से दूसरे में भिन्न होता है। कई रचनाओं के लिए, कोई मौजूदा विधि पिघला हुआ राज्य से असंगत ठोस प्राप्त करना संभव बनाता है। हालांकि, नियमों का अनुभव अकिहिसा इनौ ने किया था जो एक असंगत ठोस बनाने की बेहतर क्षमता की जांच करने के लिए मानदंड प्रदान करता है। ये नियम कहते हैं कि:
मिश्र धातु में कई घटक होते हैं (कम से कम तीन तत्व और अक्सर पांच या अधिक);
मिश्र धातु के मुख्य तत्वों में कम से कम 12% परमाणु आकार में अंतर होना चाहिए;
घटक तत्वों के बाइनरी और टर्नरी चरण आरेखों में गहरी ईटक्टिक्स होना चाहिए, जो मिश्र धातु में धीमी परमाणु गति को इंगित करता है;
मुख्य तत्वों के बीच मिश्रण ऊर्जा नकारात्मक होना चाहिए।
ये नियम प्रवृत्तियों के प्रयोगात्मक अवलोकनों का परिणाम हैं और हालांकि सावधानी के साथ विचार किया जाना चाहिए: वास्तव में, मिश्र धातु की संरचना में मामूली परिवर्तन, इनौ के नियमों के सम्मान में बदलाव नहीं करने से असंगत ठोस पदार्थों को महत्वपूर्ण रूप से बनाने की क्षमता बदल सकती है।
एक असंगत ठोस बनाने की क्षमता का मूल्यांकन उदाहरण के लिए सुपरकोल्ड तरल क्षेत्र की तापमान सीमा के आयाम द्वारा किया जा सकता है। जैसे-जैसे यह बढ़ता है, महत्वपूर्ण क्वेंचिंग दर आर सी घट जाती है, जिससे कम गंभीर परिस्थितियों में और अधिक मोटाई के साथ कम तीव्र क्वेंचिंग के साथ एक असंगत ठोस निर्माण करना संभव हो जाता है।चूंकि क्वेंचिंग तकनीकों में सुधार करना मुश्किल होता है और क्वेंचिंग दर हमेशा नमूना में गर्मी प्रसार से ही सीमित होती है, कभी-कभी असंगत ठोस बनाने के लिए महान क्षमताओं के लिए मिश्र धातु संरचनाओं की व्यवस्थित अन्वेषण अनुसंधान का एक बहुत सक्रिय क्षेत्र है।
क्वेंचिंग विधियों
एक बार मिश्र धातु विकसित होने के बाद, क्वेंचिंग विधि उत्पादित वस्तुओं के अंतिम आकार की स्थिति में बहुत अधिक होती है: तरल बुझाने के दौरान ठोस होता है और इन नाजुक सामग्रियों की मशीनिंग मुश्किल होती है। हालांकि, असंगत सामग्री एक बार ठोस हो जाती है, अगर इसमें सुपरकोल्ड तरल का बड़ा क्षेत्र होता है, तो इन तापमान तक गर्म किया जा सकता है और फिर प्लास्टिक के गुणों को आकार देने के लिए दिलचस्प होता है।
पहिया पर बुझाना
पिघला हुआ कताई एक विधि है जो असंगत धातु मिश्र धातु की शुरुआत के बाद से उपयोग की जाती है। यह ठंडा धातु ड्रम के संपर्क से, और पतले नमूने (लगभग 10 माइक्रोन मोटी) के उत्पादन से बहुत अधिक क्वेंचिंग गति प्राप्त करना संभव बनाता है। यह एक हाइपरट्रैम्प (10 ^ 6 के / एस) देता है। इस प्रकार, लंबे रिबन को औद्योगिक तरीके से उत्पादित किया जा सकता है, यदि अगर एनीलेल्ड और लुढ़का हुआ है, तो ट्रांसफॉर्मर के लिए फेरोमैग्नेटिक कोर के रूप में एप्लिकेशन को ढूंढें।
एक ठंडा मोल्ड में डालना
यह केवल धातु के मोल्ड में तरल धातु प्रवाह को इंजेक्शन देने या देने का सवाल है जो ठंडा गर्मी का एक अच्छा कंडक्टर है, उदाहरण के लिए एक पानी शीतलन सर्किट द्वारा। इससे ठोस धातु ग्लास नमूने तैयार करना संभव हो जाता है, बशर्ते वांछित नमूना का आकार नियोजित मिश्र धातु की संरचना के साथ समझौता हो।
धातु की कांच की मशीनिंग टुकड़ों की कठिनाई को देखते हुए उनकी बड़ी नाजुकता के कारण, मोल्ड का आकार अंतिम नमूना का होगा। प्रयुक्त रूप आमतौर पर बार या प्लेट होते हैं।
पानी के साथ बुझाना
तरल को ठंडा तरल टैंक, जैसे ठंडा पानी में भी छोड़ा जा सकता है। असंगत ठोस मोती तब प्राप्त की जाती हैं।
अन्य उत्पादन विधियां
यांत्रिक विशेषताएं
कमरे के तापमान पर, धातु के चश्मे में विशेष रूप से महत्वपूर्ण लोचदार विकृतियों (2% के क्रम के) से जुड़े बहुत अधिक तोड़ने वाली ताकतों (ज़ेड-आधारित चश्मा के लिए 2 से अधिक जीपीए तक) होती है। मैक्रोस्कोपिक रूप से, वे आम तौर पर नाजुक व्यवहार (पूर्व प्लास्टिक विरूपण के बिना टूटना) दिखाते हैं, लेकिन एक स्थानीय प्लास्टिक गतिविधि की विशेषता, कतरनी बैंड की उपस्थिति को नोट करता है: इस प्रकार, विरूपण के इस तरीके को विषम मोड कहा जाता है।यह स्थानीय प्लास्टिक विरूपण क्षमता यही कारण है कि इन मिश्र धातुओं में पारंपरिक रूप से झटके और क्रैकिंग के लिए अच्छा प्रतिरोध होता है। उनके क्रिस्टलीय समकक्षों के विपरीत, असंगत धातु मिश्र धातु की plasticity दबाव के प्रति संवेदनशील है: क्रिस्टलीय धातुओं में असंगत के रूप में, plasticity कतरनी से प्रेरित है, लेकिन क्रिस्टल में isostatic दबाव प्लास्टिक के प्रभाव को असंगत में प्रभावित नहीं करता है, यह कम हो जाता है।
उच्च तापमान (टी> 0.8 टी जी) पर सामग्री विरूपण के एक सजातीय तरीके का पालन कर सकती है, जिसके लिए कतरनी बैंड पूरी तरह से गायब हो जाते हैं, और सभी सामग्री विरूपण में भाग लेती है। ग्लास इस मोड में जा सकता है वहां कर्षण में 10 000% से अधिक विकृतियां हो सकती हैं।
धातु चश्मा में प्रसार
क्रिस्टलीय सामग्रियों में प्रसार के दो मुख्य तरीके होते हैं: अंतर-मोड प्रसार, जो नेटवर्क साइटों पर परमाणुओं के लिए होता है; और अंतरालीय प्रसार, इस मामले में क्रिस्टल जाली की साइटों के बीच स्थित छोटे परमाणु जाली के परमाणुओं के बीच कूदकर माइग्रेट कर सकते हैं। असंगत पदार्थों के मामले में, क्रिस्टल जाली की अनुपस्थिति के कारण स्थिति कम स्पष्ट होती है।
प्रयोगात्मक रूप से, धातु चश्मे के संबंध में, ग्लास संक्रमण के संक्रमण के दौरान प्रसार व्यवस्था में ढलान में परिवर्तन का निरीक्षण किया जाता है, इसके परिणामस्वरूप यह विट्रीस तापमान पर प्रसार गुणांक की एक छोटी निर्भरता में होता है, गुणांक इस प्रकार से अधिक होता है supercooled तरल मूल्यों के extrapolation द्वारा भविष्यवाणी की।
संरचनात्मक विश्राम
जब तापमान टी <टीजी पर एक ग्लास बनाए रखा जाता है, तो यह संरचनात्मक विश्राम की घटना को प्रदर्शित करता है।ग्लास परमाणु पुनर्गठन से गुजरता है जो कि कल्पित तापमान टी एफ को आइसोथर्मल उपचार तापमान के करीब ले जाता है। इस प्रकार, कांच की घनत्व में वृद्धि होगी। रसेल और सोमर ने दिखाया है कि पीडी-आधारित चश्मा के मामले में, यह घनत्व भिन्नता लगभग 0.2% तक पहुंच सकती है।
ज़ेड बेस ग्रेड पर पॉजिट्रॉन लाइफटाइम (पीएएस पॉजिट्रॉन एनहिलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी) माप द्वारा इस घनत्व भिन्नता की पुष्टि की गई थी। संरचनात्मक विश्राम के बाद एक्स-रे विवर्तन प्रयोगों का पालन किया जा सकता है जो संरचनात्मक विश्राम से जुड़े दो तंत्रों के अस्तित्व को दिखाते हैं: रेडियल परमाणु आंदोलन जो ग्लास घनत्व (टोपोलॉजिकल शॉर्ट-रेंज ऑर्डरिंग या टीएसआरओ) और स्थानीय आंदोलनों को बढ़ाते हैं जो रासायनिक शॉर्ट्रेंज ऑर्डरिंग को बढ़ाते हैं (सीएसआरओ) लेकिन घनत्व अपरिवर्तित छोड़ दें।
घनत्व में वृद्धि के साथ यंग के मॉड्यूलस 21 में वृद्धि हुई है जो पीडी-आधारित असरदार रिबन के मामले में 10% तक पहुंच सकती है। डीएससी द्वारा मापा गया ग्लास संक्रमण से जुड़े उत्साह की भिन्नता में संरचनात्मक विश्राम परिणाम, घनत्व भिन्नता के लिए सीधे आनुपातिक।
विभिन्न भौतिक गुण
धातु के लेंसों में गुणों का एक असाधारण सेट होता है: संक्षारण और घर्षण प्रतिरोध, असाधारण रूप से मुलायम फेरोमैग्नेटिज्म, बहुत अधिक उपज शक्ति, स्वरूपण की संभावना, बायोकोमैपटेबिलिटीसीसी। उनके व्यावसायीकरण पिछले कुछ दशकों में रिबन के रूप में, ट्रांसफार्मर के लिए या प्रबलित कंक्रीट के सुदृढीकरण के रूप में शुरू हुए, और हाल के वर्षों में बड़े पैमाने पर चश्मे के लिए, खेल के सामान (टेनिस रैकेट, गोल्फ क्लब, बेसबॉल बल्ले) के रूप में, उच्च निष्ठा इलेक्ट्रॉनिक के लिए तत्व घटक, आदि। ये सामग्रियां महंगे हैं, वे मुख्य रूप से उच्च अतिरिक्त मूल्य (चिकित्सा, सैन्य, विलासिता …) या माइक्रो-मैकेनिक्स के क्षेत्र के साथ लक्षित क्षेत्रों के लिए लक्षित करते हैं जिसके लिए सामग्री की कीमत नगण्य हो जाती है निर्माण प्रक्रिया।
अनुप्रयोगों
वर्तमान में सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग कुछ फेरोमैग्नेटिक धातु चश्मे के विशेष चुंबकीय गुणों के कारण है। निम्न आवृत्ति हानि का उपयोग उच्च दक्षता ट्रांसफार्मर (असफ़ल धातु ट्रांसफार्मर) में लाइन आवृत्ति और कुछ उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर में किया जाता है। असंगत स्टील एक बहुत ही भंगुर सामग्री है जो मोटर टुकड़े टुकड़े में पेंच करना मुश्किल बनाता है।इलेक्ट्रॉनिक चुंबकीय निगरानी (जैसे चोरी नियंत्रण निष्क्रिय आईडी टैग) भी इन चुंबकीय गुणों के कारण धातु चश्मे का उपयोग करते हैं।
असंगत धातुएं अपने ग्लास संक्रमण के ऊपर अद्वितीय नरम व्यवहार प्रदर्शित करती हैं और धातु के चश्मे के थर्माप्लास्टिक बनाने के लिए इस नरमता को तेजी से खोजा जा रहा है। इस तरह के कम नरम तापमान नैनोकणों (जैसे कार्बन नैनोट्यूब) और बीएमजी के कंपोजिट बनाने के लिए सरल तरीकों के विकास के लिए अनुमति देता है। यह दिखाया गया है कि धातु चश्मे को 10 एनएम से कई मिलीमीटर तक के बहुत छोटे लंबाई के पैमाने पर पैटर्न किया जा सकता है।यह नैनोइप्रप्रिंट लिथोग्राफी की समस्याओं को हल कर सकता है जहां सिलिकॉन से बने महंगे नैनो-मोल्ड आसानी से टूट जाते हैं। धातु चश्मे से बने नैनो-मोल्डों को सिलिकॉन मोल्डों से बनावट और अधिक टिकाऊ बनाना आसान होता है।पॉलिमर की तुलना में बीएमजी के बेहतर इलेक्ट्रॉनिक, थर्मल और मैकेनिकल गुण उन्हें इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों जैसे फील्ड इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन उपकरणों के लिए नैनोकोमोसाइट्स विकसित करने के लिए एक अच्छा विकल्प बनाते हैं।
परंपरागत धातु चश्मा, जिसे पतली टेप के रूप में तुलनात्मक रूप से निष्पक्ष रूप से उत्पादित किया जा सकता है, 1 9 80 के दशक से मुख्य रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के अपने विशेष मुलायम चुंबकीय गुणों के कारण निम्नलिखित क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है:
सेंसर के लिए कोर के रूप में (वर्तमान ट्रांसफार्मर, एफआई स्विच)।
विशेष रूप से कम नो लोड लोड के साथ ट्रांसफॉर्मर के लिए कोर के रूप में। ये मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किया जाता है।
हार्मोनिक और ध्वनिक सुरक्षा टैग में।
ठोस धातु चश्मे में भौतिक गुणों का एक अद्वितीय संयोजन होता है लेकिन अपेक्षाकृत महंगा होता है। इसलिए वे मुख्य रूप से लक्जरी लेखों या उच्च तकनीक अनुप्रयोगों (सैन्य क्षेत्र में भी) में उपयोग किए जाते हैं, जहां उच्च मूल्य एक अधीनस्थ भूमिका निभाता है। वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध भारी धातु चश्मे अक्सर टाइटेनियम के साथ प्रतिस्पर्धा में होते हैं। पायनियर कंपनी लिक्विडेटल टेक्नोलॉजीज है, जो मुख्य रूप से ज़िर्कोनियम आधारित चश्मे प्रदान करती है। भारी धातु ग्लास के आगे वाणिज्यिक आपूर्तिकर्ता वाईकेके और उन्नत धातु प्रौद्योगिकी हैं।
टीआई 40 सीयू 36 पीडी 14 जेआर 10 गैरकार्जेनोजेनिक माना जाता है, टाइटेनियम की तुलना में लगभग तीन गुना मजबूत है, और इसके लोचदार मॉड्यूलस लगभग हड्डियों से मेल खाते हैं। यह एक उच्च पहनने का प्रतिरोध है और घर्षण पाउडर का उत्पादन नहीं करता है। मिश्र धातु ठोसकरण पर संकोच नहीं करता है। एक सतह संरचना उत्पन्न की जा सकती है जो लेजर दालों का उपयोग करके सतह संशोधन द्वारा जैविक रूप से अनुलग्ननीय है, जिससे हड्डी के साथ बेहतर जुड़ने की अनुमति मिलती है।
एमजी 60 जेएन 35 सीए 5 , अस्थिर संरचना को प्राप्त करने के लिए तेजी से ठंडा, की जांच की जा रही है, लेहघ विश्वविद्यालय में, फ्रैक्चर को ठीक करने के लिए हड्डियों, पिनों या प्लेटों के रूप में हड्डियों में प्रत्यारोपण के लिए बायोमटेरियल के रूप में जांच की जा रही है। पारंपरिक स्टील या टाइटेनियम के विपरीत, यह सामग्री लगभग 1 मिलीमीटर प्रति माह की दर से जीवों में घुलती है और इसे हड्डी के ऊतकों से बदल दिया जाता है। जस्ता की सामग्री को बदलकर इस गति को समायोजित किया जा सकता है।
एयरोस्पेस
आम तौर पर उच्च लागत और सुरक्षा प्राथमिकता के कारण इन क्षेत्रों में उच्च सामग्री की कीमतों के महत्व के साथ, धातु कांच हर जगह माना जाता है जहां इसकी अनूठी संपत्तियां भूमिका निभा सकती हैं। उत्पत्ति जांच सौर हवा कलेक्टरों के हिस्सों असंगत धातु से बने थे।
औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए सामग्री परिष्करण
पारंपरिक सामग्रियों की सतह गुणों को असंगत धातुओं (वाणिज्यिक उदाहरण: तरल पदार्थ-आर्मकोर कोटिंग) के साथ कोटिंग द्वारा कठिन, अधिक प्रतिरोधी और अधिक पहनने वाले प्रतिरोधी बनाया जा सकता है।
दवा
पहले से ही उपलब्ध हैं (विशेष रूप से नेत्रहीन) अस्थिर धातु से बने स्केलपेल, जो स्टेनलेस स्टील से बने कठोर कठोरता के कारण हैं और उनकी तीखेपन को और भी बरकरार रखते हैं। इसकी जैव-अनुकूलता, उच्च शक्ति और अपेक्षाकृत कम वजन और पहनने के प्रतिरोध के कारण, सर्जिकल प्रत्यारोपण पर विचार किया जा रहा है।
सैन्य
विशेष रूप से अमेरिकी रक्षा विभाग के कई विकास परियोजनाएं विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए असंगत धातुओं के उपयोग की जांच कर रही हैं। उदाहरण के लिए, टंगस्टन-आधारित धातु चश्मा पारंपरिक टंगस्टन मिश्र धातुओं को प्रतिस्थापित करने और कवच-छिद्रण संतुलन गोलियों में यूरेनियम को कम करने की अपेक्षा करते हैं क्योंकि उनकी उच्च कठोरता और आत्म-धारणा व्यवहार होता है। सैन्य विमानन में, असंगत धातु कोटिंग्स को एल्यूमीनियम और टाइटेनियम जैसे हल्के धातुओं की कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि कहा जाता है।
आभूषण
कुछ धातु चश्मा कीमती धातुओं (जैसे प्लैटिनम) से बने होते हैं, लेकिन इनके मुकाबले बहुत कठिन होते हैं और इसलिए खरोंच नहीं करते हैं। इसके अलावा, विशेष प्रसंस्करण विकल्प पारंपरिक धातुओं के साथ प्राप्त करने वाले आकारों के उत्पादन की अनुमति देते हैं।
खेल और अवकाश लेख
गोल्फ क्लब 1 99 8 में पहले वाणिज्यिक असंगत धातु उत्पादों में से एक थे और बड़े पैमाने पर विज्ञापन अभियानों (पीजीए टूर पेशेवर गोल्फर पॉल अज़िंगर सहित) में सामग्री लॉन्च करने के लिए कंपनी लिक्विडमेटल द्वारा उपयोग किए गए थे। गोल्फ क्लबों को असंगत धातुओं की अनोखी लोच से सभी लाभ मिलता है। विकास में (हालांकि अभी तक वाणिज्यिक नहीं है) टेनिस और बेसबॉल चमगादड़, मछली पकड़ने के उपकरण, स्की, स्नोबोर्ड, साइकिल और खेल राइफलें हैं।
उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स
धातु लेंस की चिकनी, चमकदार और खरोंच-प्रतिरोधी सतह ने विशेष मोबाइल फोन, एमपी 3 प्लेयर और यूएसबी स्टिक के मामलों का उपयोग किया है। उच्च शक्ति (टाइटेनियम से बेहतर) पतली दीवार मोटाई की अनुमति देता है, इस प्रकार कम वजन और यहां तक कि अधिक miniaturization भी। इंजेक्शन मोल्डिंग स्टेनलेस स्टील या टाइटेनियम की तुलना में डिजाइन और सस्ता प्रसंस्करण में अधिक स्वतंत्रता की अनुमति देता है जिसे जाली की आवश्यकता होती है। डेंटी मोबाइल फोन टिका है, जहां बड़ी ताकतें सबसे छोटे घटकों पर हमला करती हैं, धातु चश्मा के बेहतर यांत्रिक गुणों से लाभान्वित होती हैं।
असुरक्षित स्टील्स पर उच्च उम्मीदें रखी जाती हैं, वे बाजार के लिए तैयार हो जाएं। पहले से ही वाणिज्यिककृत धातु चश्मा के विपरीत, भौतिक लागत उन्हें कम घटकों के लिए उपयुक्त एक पूर्ण संरचनात्मक सामग्री बनाने के लिए पर्याप्त कम होगी। मौजूदा तकनीकी समस्याओं को हल किया जाना चाहिए और असंगत स्टील्स बाजार के लिए तैयार हो जाएं, विशेष रूप से, टाइटेनियम और स्टेनलेस स्टील के साथ प्रतिस्पर्धा करेंगे और उनके उच्च संक्षारण प्रतिरोध और बेहतर प्रक्रियाशीलता के साथ अंक प्राप्त करेंगे।
मॉडलिंग और सिद्धांत
थोक धातु चश्मा (बीएमजी) अब परमाणु पैमाने सिमुलेशन (घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत ढांचे के भीतर) का उपयोग करके उच्च एंट्रॉपी मिश्र धातुओं के समान तरीके से मॉडलिंग किए गए हैं। इसने भविष्यवाणियों को उनके व्यवहार, स्थिरता और कई और गुणों के बारे में बताया है। इस प्रकार, नए बीएमजी सिस्टम का परीक्षण किया जा सकता है, और अनुरूप प्रणाली; चरण स्थान और प्रयोगात्मक परीक्षण और त्रुटि की अधिक अनुभवजन्य खोज के बिना एक विशिष्ट उद्देश्य (जैसे हड्डी प्रतिस्थापन या एयरो-इंजन घटक) के लिए उपयुक्त है।