1 فلزات آمورف

يك فلز آمورف ماده فلزي است كه ساختار اتمي نامنظم دارد. برخلاف اغلب فلزات كه كريستالي هستند و اتم ها چيدمان منظمي دارند، آلياژهاي آمورف غيركريستالي هستند. ماده اي كه در آن چنين ساختار نامنظمي مستقيماً از حالت مايع، و با سرد كردن آن به دست مي آيد. “شيشه” ناميده مي شود و از اين رو به فلزات آمورف معمولاً “فلزات شيشه اي” گفته مي شود. اما راه هاي ديگري براي توليد فلزات آمورف وجود دارد. اين راه ها شامل موارد زير است:

الف) رسوب بخار فيزيكي

ب) واكنش هاي حالت جامد

ج) پرتو افكني يوني

د) آلياژسازي مكانيكي

البته به فلزات آمورفي كه از اين روش ها توليد مي شود شيشه گفته نمي شود، هر چند مهندسين مواد، فلزات آمورف را صرف نظر از نحوه توليدشان، به عنوان يك دسته از مواد (مواد آمورف)، در نظر مي گيرند.

فلزات شيشه اي بالك ياBMG ها، فلزات آمورفي هستند كه داراي يك نرخ سرد كردن بحراني هستند كه چنانچه با آن نرخ سرد كردن، يا سرعت هاي سرد كردن بيشتر از آن، از حالت مذاب سرد شوند.

مي توانند به صورت آمورف درآيند، ضخامت هاي قابل دست يافتن در اين دسته از مواد به صورت آمورف مي تواند تا چند سانتي متر هم باشد شكل (1-4) تصوير يك آلياژ آمورف (Ni55Pd5Nb20Ti15Zr5) را در زيرTEM نشان مي دهد[2].

براي توليد فلزات شيشه اي از مذاب، سرعت سرد شدن بايد به اندازه كافي زياد باشد تا از جوانه زني و رشد فازهاي كريستالي در منطقه مايع تحت تبريد بين دماي ذوب شدن Tm و دماي انتقال شيشهTg جلوگيري شود. جديداً “اشنايدر” و “تورن بول” با به كار بردن تئوري ساده جوانه زني نشان دادند كه “دماي گذار شيشه كاهش يافته” Trg=Tg/Tm پارامتر كليدي در مشخص كردن اين مسئله است كه يك فلز در حين سرد شدن مي تواند شيشه اي شود يا خير و نتيجه گرفتند كه براي توليد فلزات شيشه اي به صورت بالك،Trg بايد تقريباً مقدار بالايي باشد.

به منظور توسعه برخي از بهترين آلياژهاي شيشه اي“جانسون” تركيبات مناسبي (Cu,Ni) را براي پايين آوردن دماي يوتكتيك در سيستم هايZr-Ti-Be افزود تا شيشه Cu-Ni-Be-Zr-Ti را به دست آورد. اين آلياژها قابليت شيشه اي شدن استثنايي و سرعت سرد شدن بحراني بسيار پايين براي شيشه‌اي شدن دارند. مثلاً در مورد آلياژ Vitreloy، سرعت سرد شدن بحراني1k/s است كه اين آلياژ را براي كاربردهاي مهندسي ويژه نموده است.