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अनाकार धातुएँ (धात्विक कांच)

1960
  • Pol Duwez
प्रयोगशाला का दृश्य जिसमें वैज्ञानिक ठोस अवस्था भौतिकी में अक्रिस्टलीय धातुओं के लिए पिघली हुई मिश्र धातु डाल रहा है।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

Amorphous metals, or metallic glasses, are alloys with a disordered, non-crystalline atomic structure, similar to that of common glass. This is achieved by cooling the molten मिश्र धातु at extremely high rates (e.g., [latex]10^6[/latex] K/s), preventing the atoms from organizing into a regular crystal lattice. Lacking grain boundaries, they exhibit unique properties like high strength, elasticity, and संक्षारण प्रतिरोध.

The creation of an amorphous metal requires bypassing crystallization during solidification. Every liquid, when cooled, has a thermodynamic driving force to crystallize, but this process takes time for atoms to arrange themselves. By cooling the molten alloy faster than this critical rate, the liquid’s disordered structure is ‘frozen’ into the solid state. The first amorphous alloy, Au₇₅Si₂₅, was produced by Pol Duwez’s team using a ‘gun technique’ to propel a molten droplet onto a cold copper substrate, achieving the necessary rapid quenching.

A significant challenge was the limitation to very thin ribbons or foils, as heat could not be extracted quickly enough from thicker sections. This led to the development of Bulk Metallic Glasses (BMGs). BMGs are multi-component alloys (typically 3 or more elements) with large atomic size mismatches, which frustrates the crystallization process and dramatically lowers the required critical cooling rate, allowing for the casting of parts several centimeters thick. Unlike crystalline metals that deform plastically through dislocation motion, metallic glasses deform elastically to much higher strains. Once their elastic limit is exceeded, deformation localizes into narrow regions called shear bands, often leading to catastrophic failure with little to no overall लचीलापन. This combination of extreme strength but limited toughness is a key area of ongoing research.

UNESCO Nomenclature: 2211
ठोस अवस्था भौतिकी

Type

सामग्री

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

विशिष्ट/विशेषज्ञ

शगुन

  • सिलिकेट और पॉलिमर में कांच निर्माण की समझ
  • तीव्र ठोसकरण तकनीकों का विकास (जैसे, मेल्ट स्पिनिंग, स्प्लैट क्वेंचिंग)
  • नाभिक निर्माण और क्रिस्टल वृद्धि के ऊष्मागतिकीय सिद्धांत
  • पॉलिमर में ग्लास ट्रांज़िशन तापमान की अवधारणा

आवेदन

  • कम चुंबकीय हिस्टैरेसिस हानि के कारण उच्च दक्षता वाले ट्रांसफार्मर कोर
  • गोल्फ क्लब हेड और बेसबॉल बैट जैसे उच्च श्रेणी के खेल सामान
  • उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (जैसे, स्मार्टफोन, घड़ियाँ) के आवरण
  • सटीक शल्य चिकित्सा ब्लेड और स्केलपेल
  • औद्योगिक पुर्जों के लिए घिसाव-प्रतिरोधी कोटिंग

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • जैव-अनुकूल, अवशोषक चिकित्सा स्टेंट जो समय के साथ नियंत्रित रूप से घुल जाते हैं
  • काटने के औजारों और औद्योगिक मशीनरी के लिए घिसाव-प्रतिरोधी, स्व-तीक्ष्णता वाली कोटिंग्स
  • उच्च परिशुद्धता वाले उपकरणों के लिए लगभग पूर्ण ऊर्जा प्रतिफल वाले उन्नत स्प्रिंग।
  • एयरोस्पेस और रक्षा के लिए हल्के, उच्च-शक्ति वाले संरचनात्मक घटक
  • अद्वितीय चुंबकीय गुणों का उपयोग करने वाला अगली पीढ़ी का डेटा स्टोरेज मीडिया
  • highly efficient उत्प्रेरक with unique surface electronic structures
  • उच्च भेदन क्षमता वाले कवच भेदी प्रक्षेपास्त्र
  • corrosion-proof marine hardware and विलवणीकरण plant components
  • बेहतर टिकाऊपन और प्रदर्शन वाली ईंधन सेल झिल्लियाँ
  • स्पीकर डायाफ्राम और हेडफोन ड्राइवर जैसे उच्च-गुणवत्ता वाले ऑडियो घटक
Related to: amorphous metal, metallic glass, non-crystalline, rapid cooling, bulk metallic glass, glass transition, high strength, संक्षारण प्रतिरोध, solid state physics, shear bands.

ऐतिहासिक संदर्भ

अनाकार धातुएँ (धात्विक कांच)

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(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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