Metalle und amorphe Legierungen

Die Atome sind im dreidimensionalen Raum in topologischer Unordnung angeordnet, ohne langfristige Periodizität, aber innerhalb des Bereichs mehrerer Atomabstände unterliegt die Anordnung der Atome immer noch bestimmten Regeln, sodass davon ausgegangen werden kann, dass die Atomstruktur amorpher Legierungen vorliegt „langfristige Störung, kurzfristige Ordnung“. Es wird allgemein definiert, dass der Nahordnungsbereich amorpher Legierungen weniger als 1,5 nm beträgt, also nicht mehr als 4-5 Atomabstand, was sie von Nanokristallen oder Mikrokristallen=Nahordnung unterscheidet kann in chemische Nahordnung und topologische Nahordnung unterteilt werden. Kristalle sind typische geordnete Strukturen, während Gase, Flüssigkeiten und amorphe Feststoffe zu ungeordneten Strukturen gehören. Zu den amorphen festen Materialien gehören auch Typen wie amorphe anorganische Materialien (wie Glas), amorphe Polymere und amorphe Legierungen (auch als metallisches Glas bekannt).

Die Fähigkeit von Metallen, amorphe Zustände zu erzeugen, war schon immer ein schwieriges Problem, auf dessen Entschlüsselung sich moderne Wissenschaftler konzentriert haben. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich die inneren Atome von Metallen nach dem Schmelzen in einem aktiven Zustand befinden. Sobald das Metall abzukühlen beginnt, ordnen sich die Atome bei sinkender Temperatur langsam und geordnet nach einem bestimmten Kristallzustandsmuster an und bilden Kristalle. Wenn der Abkühlungsprozess schnell verläuft und die Atome erstarren, bevor sie sich neu anordnen können, entstehen amorphe Legierungen. Es zeigt sich, dass eine der Schlüsseltechnologien zur Herstellung amorpher Legierungen darin besteht, diese schnell abzukühlen. Bei der Herstellung amorpher Legierungen kommt es zu einem schnellen Erstarrungsprozess. Sprühen Sie geschmolzenen Hochtemperaturstahl in eine sich schnell drehende Kühlwalze. Der Stahl kühlt schnell mit einer Geschwindigkeit von Millionen Grad pro Sekunde ab, wodurch die Temperatur von 1300-Grad-Stahl in nur einer Tausendstelsekunde auf unter 200 Grad sinkt und amorphe Streifen entstehen.

Industrieländer haben schon immer strikte technologische Beschränkungen für die Herstellungstechnologie amorpher Legierungen eingeführt. Nach fast 20 Jahren unermüdlicher Bemühungen haben chinesische Wissenschaftler im Zeitraum des „Neunten Fünfjahresplans“ endlich technologische Durchbrüche bei der Herstellung amorpher Legierungen erzielt und Kerntechnologien mit unabhängigen geistigen Eigentumsrechten beherrscht. Und bei der Industrialisierung amorpher Legierungen wurden Durchbrüche erzielt, die einen industriellen Maßstab mit einer Jahresproduktion von 4000 Tonnen bilden. Es füllt eine technologische Lücke in der metallurgischen Industrie Chinas. Amorphe Legierungen haben im Vergleich zu kristallinen Legierungen erhebliche Veränderungen in den physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften erfahren. Nehmen wir als Beispiel die von Eisen dominierte amorphe Legierung. Sie weist die Eigenschaften einer hohen Sättigungsmagnetflussdichte und eines geringen Verlusts auf. Die moderne Industrie verwendet es häufig zur Herstellung von Verteiltransformatorkernen. Derzeit ist China in der Lage, je nach Marktbedarf amorphe Streifen mit unterschiedlichen Spezifikationen und einer Helligkeit von bis zu 220 mm herzustellen. Im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumstahlkerntransformatoren weisen Transformatoren aus dieser amorphen Legierung eine Reduzierung der Leerlaufverluste um 60 bis 80 % auf, was einen erheblichen Energiespareffekt mit sich bringt. Wenn alle vorhandenen Verteilungstransformatoren in China durch Transformatoren aus amorpher Legierung ersetzt werden, können für das Land jedes Jahr 9 Milliarden Kilowattstunden Strom eingespart werden, was bedeutet, dass ein 1 Million Kilowatt-Kraftwerk mit fossilen Brennstoffen jedes Jahr weniger gebaut werden kann, nämlich 3,64 Millionen Tonnen Kohle können eingespart werden, und es können mehr als 9 Millionen Kubikmeter Kohlendioxid und andere Abgasemissionen eingespart werden. In diesem Sinne werden amorphe Legierungen von Menschen als „grüne Materialien“ bezeichnet.