Metallid ja amorfsed sulamid

Aatomid paiknevad topoloogilises häires kolmemõõtmelises ruumis, ilma pikaajalise perioodilisuseta, kuid mitme aatomivahe vahemikus on aatomite paigutusel siiski teatud reeglid, mistõttu võib arvata, et amorfsete sulamite aatomistruktuur on "pikaajaline häire, lühiajaline kord". Üldiselt on defineeritud, et amorfsete sulamite lähijärku piirkond on väiksem kui 1,5 nm, see tähendab mitte rohkem kui 4-5 aatomivahe, mis eristab neid nanokristallidest või mikrokristallidest=lühimaa järjestus võib jagada keemiliseks lühimaajärjekorraks ja topoloogiliseks lähijärjekorraks. Kristallid on tüüpilised korrastatud struktuurid, samas kui gaasid, vedelikud ja amorfsed tahked ained kuuluvad korrastamata struktuuridesse. Amorfsed tahked materjalid hõlmavad ka selliseid tüüpe nagu amorfsed anorgaanilised materjalid (nagu klaas), amorfsed polümeerid ja amorfsed sulamid (tuntud ka kui metallklaas).

Metallide võime tekitada amorfseid olekuid on alati olnud keeruline probleem, mille dešifreerimisele on keskendunud tänapäeva teadlased. Teadlased on leidnud, et pärast sulamist on metallide sisemised aatomid aktiivses olekus. Niipea, kui metall hakkab jahtuma, asetuvad aatomid aeglaselt ja korrapäraselt vastavalt teatud kristallolekumustrile, kui temperatuur langeb, moodustades kristalle. Kui jahutusprotsess on kiire ja aatomid tahkuvad enne, kui nad saavad ümber paigutada, tekivad amorfsed sulamid. On näha, et amorfsete sulamite tootmise üks võtmetehnoloogiaid on nende kiire jahutamine. Amorfsete sulamite valmistamisel kasutatakse kiiret tahkumisprotsessi. Pihustage kõrgel temperatuuril sulatatud terast suurel kiirusel pöörlevale jahutusrullile. Teras jahtub kiiresti kiirusega miljoneid kraadisid sekundis, alandades 1300 kraadise terase temperatuuri vaid ühe tuhandiku sekundiga alla 200 kraadi, moodustades amorfseid ribasid.

Arenenud riigid on amorfsete sulamite tootmistehnoloogias alati rangelt rakendanud tehnoloogilisi piiranguid. Pärast peaaegu 20 aastat kestnud lakkamatut pingutust on Hiina teadlased "Üheksanda viie aasta plaani" perioodil saavutanud amorfsete sulamite valmistamisel lõpuks tehnoloogilise läbimurde, omandades sõltumatute intellektuaalomandi õigustega põhitehnoloogiaid. Ja läbimurdeid on tehtud amorfsete sulamite industrialiseerimisel, moodustades tööstusliku mastaabi, mille aastane toodang on 4000 tonni. See täidab Hiina metallurgiatööstuse tehnoloogilise tühimiku. Amorfsete sulamite füüsikalised, keemilised ja mehaanilised omadused on võrreldes kristalsete sulamitega oluliselt muutunud. Võtke näiteks amorfne sulam, milles domineerib raud, sellel on kõrge küllastus Magnetvoo tihedus ja väike kadu. Kaasaegne tööstus kasutab seda sageli jaotustrafo südamike tootmiseks. Praegu suudab Hiina vastavalt turu vajadustele toota erinevate spetsifikatsioonidega amorfseid ribasid heledusega kuni 220 mm. Võrreldes traditsiooniliste räniterasesüdamikutega trafodega vähendavad sellest amorfsest sulamist valmistatud trafod tühikäigukadusid 60–80%, millel on märkimisväärne energiasäästuefekt. Kui Hiinas asendada kõik olemasolevad jaotustrafod amorfse sulamist trafode vastu, saab riigil igal aastal säästa 9 miljardit kilovatt-tundi elektrienergiat, mis tähendab, et aastas saab ehitada 1 miljon kilovatti fossiilkütusel töötavat elektrijaama vähem, 3,64 miljonit. tonni kivisöe kogust saab vähendada ning rohkem kui 9 miljonit kuupmeetrit süsinikdioksiidi ja muid heitgaase. Selles mõttes tunnevad inimesed amorfseid sulameid "roheliste materjalidena".