Metalen en amorfe legeringen

De atomen zijn gerangschikt in topologische wanorde in een driedimensionale ruimte, zonder periodiciteit op de lange termijn, maar binnen het bereik van verschillende atoomafstanden heeft de rangschikking van atomen nog steeds bepaalde regels, dus kan worden aangenomen dat de atomaire structuur van amorfe legeringen "stoornis op lange termijn, orde op korte termijn". Algemeen wordt gedefinieerd dat het korteafstandsordegebied van amorfe legeringen kleiner is dan 1,5 nm, dat wil zeggen niet meer dan de 4-5 atoomafstand, wat hen onderscheidt van nanokristallen of microkristallen=korteafstandsorde kan worden onderverdeeld in een chemische korteafstandsorde en een topologische korteafstandsorde. Kristallen zijn typische geordende structuren, terwijl gassen, vloeistoffen en amorfe vaste stoffen tot ongeordende structuren behoren. Onder amorfe vaste materialen vallen ook soorten zoals amorfe anorganische materialen (zoals glas), amorfe polymeren en amorfe legeringen (ook bekend als metallisch glas).

Het vermogen van metalen om amorfe toestanden te produceren is altijd een moeilijk probleem geweest dat moderne wetenschappers hebben geconcentreerd op het ontcijferen ervan. Wetenschappers hebben ontdekt dat de interne atomen van metalen na het smelten in een actieve toestand verkeren. Zodra het metaal begint af te koelen, zullen de atomen zich langzaam en geordend rangschikken volgens een bepaald kristalstaatpatroon naarmate de temperatuur daalt, waardoor kristallen worden gevormd. Als het koelproces snel is en de atomen gestold zijn voordat ze zich kunnen herschikken, worden amorfe legeringen geproduceerd. Het is duidelijk dat een van de belangrijkste technologieën voor het produceren van amorfe legeringen het snel afkoelen ervan is. De bereiding van amorfe legeringen maakt gebruik van een snel stollingsproces. Spuit gesmolten staal op hoge temperatuur in een snel roterende koelrol. Het staal koelt snel af met een snelheid van miljoenen graden per seconde, waardoor de temperatuur van staal van 1300 graden in slechts een duizendste van een seconde tot onder de 200 graden wordt verlaagd, waardoor amorfe strips worden gevormd.

Ontwikkelde landen hebben altijd strikt technologische beperkingen opgelegd aan de productietechnologie van amorfe legeringen. Na bijna twintig jaar van niet-aflatende inspanningen hebben Chinese wetenschappers tijdens de periode van het "Negende Vijfjarenplan" eindelijk technologische doorbraken bereikt bij de bereiding van amorfe legeringen, waarbij ze zich kerntechnologieën met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten eigen hebben gemaakt. En er zijn doorbraken geboekt in de industrialisatie van amorfe legeringen, die een industriële schaal vormen met een jaarlijkse productie van 4000 ton. Het vult een technologische leemte in de Chinese metallurgische industrie. Amorfe legeringen hebben aanzienlijke veranderingen ondergaan in fysische, chemische en mechanische eigenschappen vergeleken met kristallijne legeringen. Neem als voorbeeld de amorfe legering die wordt gedomineerd door ijzer. Deze heeft de kenmerken van een hoge verzadiging, magnetische fluxdichtheid en weinig verlies. De moderne industrie gebruikt het vaak om distributietransformatorkernen te vervaardigen. Momenteel is China in staat amorfe strips met verschillende specificaties te produceren, afhankelijk van de marktbehoeften, met een helderheid tot 220 mm. Vergeleken met traditionele siliciumstaalkerntransformatoren hebben transformatoren gemaakt van deze amorfe legering een vermindering van 60% tot 80% in nullastverliezen, wat een aanzienlijk energiebesparend effect heeft. Als alle bestaande distributietransformatoren in China worden vervangen door transformatoren van amorfe legeringen, kan er elk jaar 9 miljard kilowattuur elektriciteit worden bespaard voor het land, wat betekent dat er elk jaar minder een elektriciteitscentrale op fossiele brandstoffen van 1 miljoen kilowatt kan worden gebouwd, 3,64 miljoen. ton steenkool kan worden verminderd en de uitstoot van kooldioxide en andere uitlaatgassen kan met meer dan 9 miljoen kubieke meter worden verminderd. In die zin staan ​​​​amorfe legeringen bij mensen bekend als "groene materialen".