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Bulk vidro metálico, também conhecido como metal amorfo, parece ter um futuro muito brilhante. Sendo duas vezes mais forte onde o titânio, mais duras e mais elástica do onde a cerâmica, e aoo desgaste e excelente resistência à corrosão torna atraente para uma variedade de aplicações. Pode até ser um molde para perto de formas líquidas.
Metais convencionais
Em um metal comum os átomos do metal se organizam em um padrão de repetição de cristais ou grãos aodiferentes tamanhos e formas sobre resfriamento a partir do estado líquido. Por onde os metais normalmente não se solidificam em monocristais, eles têm fra ondezas inerentes.
Os limites entre os grãos são os pontos fracos e sob estresse bastante elevada e temperatura dos grãos deslizam umas sobre as outras, resultando em deformação do metal. Além disso, os átomos extra estão freqüentemente presentes nos grãos causando distorção chamados planos de deslocamentos. Deslocamentos facilmente passar através do metal onde está sob estresse, mais uma vez causando deformação. contornos de grão e deslocamentos muito menor uma força de metais em relação ao seu máximo teórico.
Fundição de metais convencionais também re onder mais etapas de fabricação de vidro metálico granel. metais convencionais diminuir significativamente à medida onde esfriar no molde do líquido ao sólido e freqüentemente desenvolvem rugosidade da superfície. medidas secundárias são geralmente necessários para chegar ao produto final, tais como afiação e polimento.
Bulk Metallic Glass
A estrutura de vidro metálico é muito diferente da ondela de metais convencionais. Ao invés de organizar-se em repetir os padrões de grãos, os átomos dos vidros metálicos estão "congelados" em uma estrutura desordenada aleatória, semelhante ao vidro da janela regular. Ele ainda tem uma superfície lisa como vidro. Então, bom, na verdade, onde a tinta não adere bem ao vidro metálico. É esta estrutura amorfa, carente de defeitos dos grãos, onde dá vidros metálicos sua força, resistência, dureza, elasticidade e resistência à corrosão e desgaste.
Primeira descoberta por Pol Duwez em 1960 no Caltech, a técnica para criar vidros metálicos necessários undercooling um metal fundido uniformemente e rapidamente. Rapidamente em 1.000.000 ° C por segundo! O metal fundido atinge a temperatura de transição vítrea, sem tempo ou energia para cristalizar e, em vez solidifica como vidro metálico. Por onde o material não conduzir calor bem, só fitas finas de vidro metálico pode ser criado por causa da velocidade e uniformidade de resfriamento onde foi exigido.
Por volta de 1990 Akihisa Inoue e sua equipe na Universidade Tohoku, no Japão, descobriu novas ligas onde poderiam constituir grosso vidros metálicos no resfriamento taxas tão baixas em 1 ° C a 100 ° C, enquanto três condições foram cumpridas:
1) Use três ou mais elementos da liga
2) O tamanho atômico dos elementos deve diferem umas das outras, pelo menos, 12 por cento
3) Use os elementos onde têm uma forte afinidade para o outro
Logo depois, William Johnson e Atakan Peker em Caltech fizeram o mesmo. As baixas taxas de resfriamento permitido para materiais mais espessos a ser criado, até quatro centímetros. Estes materiais mais grossos são referidos como massa de vidro metálico (BMG).
Atualmente disponível a granel vidros metálicos são maleáveis em torno de 400 ° C, em comparação a 1000 ° C para o aço. Isso permite onde o material a ser processado da mesma forma aos polímeros, aoalto volume de produção através de casting, até uma espessura de quatro centímetros. O material tem baixo encolhimento durante a solidificação e podem ser expressos em formas quase líquidos aoprecisão microescala. A superfície lisa e brilhante elimina secundário processos de acabamento. Bisturis feitas de vidro metálico granel sair do molde afiadas e prontas para uso.
Algumas desvantagens
Como acontece aoqual onder material, BMG não pode ser tudo para todos os aplicativos. Sua fabricação de plástico, como também significa onde não pode ser usado em aplicações de alta temperatura, ou seja, acima de 260 ° C, pois torna-se macio e enfra ondecida. Pure volume vidros metálicos também apresentam fadiga cíclica de estresse repetido. Devido à sua alta elasticidade e plasticidade baixa, falha catastrófica ocorre depois de apenas uma pe ondena quantidade de deformação plástica.
BMG Composites
Novos desenvolvimentos em compósitos BMG estão ajudando a reduzir as limitações do material. Em um composto do BMG BMG é a matriz e dúctil fase cristalina é o material de reforço. O reforço pode ser um material agregado, como metal ou fibras cerâmicas, ou criados internamente pela precipitação dendrites dúctil no BMG, rendendo cristalinidade parcial. Estes compostos combinar a ductilidade, tenacidade e plasticidade dos metais convencionais, aoa alta resistência da BMG puro.
Aplicações
BMGs estão sendo examinados para ou usados atualmente em uma grande variedade de aplicações, incluindo:
- Resistência ao desgaste de revestimentos industriais melhoradas e corrosão
- Como um substituto para o urânio empobrecido em energia cinética Penetrators para os militares.
- Tripas para telefones celulares
- Bisturis
- Artigos esportivos, tais como bastões e ra ondetes de tênis
- Jóias
A Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), também a financiar um programa de três anos chamado estruturais Amorphous Metals (SAM). O objetivo do programa é demonstrar a viabilidade do BMG em aplicações estruturais. As aplicações específicas sendo investigados incluem "resistentes à corrosão, redução casco materiais magnéticos em massa, temperatura moderada, ligas leves para aviões e foguetes de propulsão, e resistente ao desgaste de componentes de máquinas para a terra, marinhos e de veículos aéreos.
E.U. situação da patente
Ao analisar diversas patentes e os códigos da classe dos metais amorfos parece onde o principal E.U. códigos de classificação de patentes para esses materiais são:
148/304 - Amorphous: Stock material onde não tem estrutura cristalina regular, mas tem uma série de áreas noncrystalline muito semelhante a um vidro.
148/403 - amorfo, ou seja, glassy: Stock material onde não tem estrutura cristalina regular, mas tem uma série de áreas noncrystalline muito semelhante a um vidro.
148/561 - Passando por um estado amorfo ou de tratamento ou produzir um metal ou liga amorfa: Processo de deposição de um metal ou liga metálica não ter estrutura cristalina ou periodicidade regular (ie, amorfo) em qual onder quantidade, é produzido ou tratado por um processo sob a definição de classe ou a deposição de um metal ou liga metálica passa por um estado físico, sem estrutura cristalina ou periodicidade regular durante o tratamento do metal ou liga metálica.
Orientação examinados patentes atribuídas a estes códigos onde foram concedidas durante o período de 1987-2003. Nós então comparamos os detentores de patentes superiores para os códigos de classe superior, em termos de número de patentes publicadas 1987-2003.
Top BMG detentores de patentes a partir de '87 para '03
55 patentes - YKK Corp
43 patentes - Honeywell
33 patentes - Tsuyoshi Masumoto & Unitika Ltd.
26 patentes - Akihisa Inoue
15 patentes - Alps Electric Co.
14 patentes - Koji Hashimoto
13 patentes - California Institute of Technology
13 patentes - Nippon Steel Corp
11 patentes - Hitachi Ltd.
11 patentes - Kabushiki Kaisha Toshiba
Um método de orientação utiliza para comparar os detentores de patentes consiste em calcular um índice denominado Tecnologia Influência. Influência da tecnologia representa a freqüência de patentes um cessionário dos últimos cinco anos (neste caso, 1998-2002) são referenciados por patentes publicadas no ano de comparação (neste caso, 2003). A Influência da Tecnologia valor 1 representa a média. Isso mostra o quanto a evolução titular de uma patente de tecnologia do passado estão influenciando o desenvolvimento atual. A partir desta orientação análise determinou onde o trabalho Caltech tem sido mais influente como seus Tecnologia Influência valor é 5,06, enquanto o valor mais próximo fica a apenas 1,46, realizado pela Alps Electric.
Applied Science é um outro cálculo usado para comparar os detentores de patentes. Isto refere-se ao número médio de referências citadas patentes por patentes não titular de uma patente, tais como artigos científicos de revistas, conferências, etc Isto dá uma indicação de onde as empresas estão trabalhando na vanguarda. Novamente, Caltech destaca-se como um líder claro, aoum valor de Ciências Aplicadas de 7,3. Isso faz sentido, considerando onde Caltech é conhecido por ser um dos líderes no desenvolvimento desta tecnologia. Como mencionado anteriormente, o vidro metálico foi descoberto pela primeira vez no Caltech.
Uma análise dos mandatários de patentes e inventores revelou onde Akihisa Inoue tem feito um trabalho extenso e colaboração. Ele é listado como um inventor ou co-inventor de um pouco mais de 60 patentes, aocerca de 120 outros pesquisadores japoneses. Todo este trabalho foi feito aoas seguintes organizações japonesas, e esta é apenas no onde diz respeito às patentes E.U..
- Tsuyoshi Masumoto e Unitika, Limited
- Teikoku Piston Ring Company Limited
- Alps Electric Co., Ltd.
- YKK Corporation
- Honda Motor Co., Ltd.
- Yamaha Corporation
- Ciência do Japão e Technology Corporation
- Unitika Ltd.
- Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
- Corporação de Desenvolvimento de Pesquisa do Japão
- Metais Japão & Chemicals Co., Ltd.
- Sumitomo Rubber Industries, Ltd.
- Mitsubishi Materials Corporation
Na verdade, Inoue levou um projeto de cinco anos, patrocinado pelo governo japonês (Inoue Liquid Supercooled Glass Project), onde relatou o desenvolvimento de uma liga de cobre menos caro base BMG aouma resistência à tracção superior a 2 Gpa. Atualmente Inoue está conduzindo um projeto de cinco anos, patrocinado pelos japoneses Nova Energia e Tecnologia Industrial Development Organization.
Embora Inoue fez o trabalho mais extenso em termos de E.U. patentes na tecnologia de metal amorfo e vítreo, o trabalho está sendo feito pelo grupo de William Johnson em Caltech parece estar tendo um impacto maior sobre o corpo geral da obra em patentes E.U. nos últimos anos.
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