Stopy amorficzne

Stopy amorficzne to duża grupa nowoczesnych materiałów metalicznych wykazujących strukturę niekrystaliczną (bezpostaciową). Materiały takie otrzymywane są za pomocą technik polegających zarówno na chłodzeniu cieczy, jak i związanych z metalurgią proszków.

Szkła metaliczne wytwarzane są poprzez szybkie chłodzenie cieczy, tzn. z szybkością pozwalającą uniknąć procesu krystalizacji. Stopy wykazujące ograniczoną zdolność do zeszklenia możliwe są do uzyskania w stanie szklistym jedynie w postaci cienkich taśm (o grubości kilkudziesięciu mikrometrów). Z kolei stopy o dużej zdolności do zeszklenia, która zależy głównie od składu chemicznego stopu, wytwarza się metodą odlewania kokilowego jako tzw. masywne szkła metaliczne (ang. BMG Bulk Metallic Glasses). Natomiast masywne stopy amorficzne to lite materiały powstałe w procesie konsolidacji amorficznych proszków wytworzonych technikami mechanicznej syntezy (amorfizacja w stanie stałym). Można także otrzymać kompozyty na osnowie w/w materiałów, albo w procesach in-situ (wygrzewanie szkieł metalicznych prowadzące do ich nanokrystalizacji), albo metodami metalurgii proszków.

Szkła metaliczne, w zależności od składu chemicznego i postaci (taśma, stop masywny), wykorzystywane są zarówno jako materiały konstrukcyjne, jak i funkcjonalne, wykorzystując ich dobre właściwości mechaniczne (wysoka wytrzymałość, twardość, odporność na ścieranie), magnetyczne (miękkie magnetyki), elektryczne (wysoka rezystywność) czy chemiczne (dobra odporność na korozję). Materiały te stosowane są w wielu gałęziach przemysłu, głównie w szeroko rozumianym przemyśle elektronicznym, transporcie, medycynie, kosmonautyce, lotnictwie, przemyśle zbrojeniowym, sporcie.

 

Oferta badawcza

  • Wytwarzanie szkieł metalicznych metodą melt-spinning i masywnych szkieł metalicznych metodą odlewania kokilowego
  • Badanie zdolności do zeszklenia metodami cieplnymi (DSC, DTA) oraz odlewniczymi
  • Badania stabilności termicznej szkieł metalicznych, proszków, spieków amorficznych i kompozytów oraz kinetyki krystalizacji szkieł metalicznych
  • Badania właściwości mechanicznych
  • Badania właściwości magnetycznych taśm, proszków, spieków amorficznych i kompozytów (pomiary statyczne i dynamiczne)
  • Pomiary ciepła właściwego w funkcji temperatury oraz pola magnetycznego
  • Pomiary przewodnictwa elektrycznego, cieplnego, efektów Halla i Seebecka
  • Synteza mechaniczna metalicznych stopów amorficznych i kompozytów na ich osnowie
  • Wytwarzanie proszków magnetycznie miękkich poprzez mielenie taśm szkieł metalicznych
    • Spiekanie proszków metodą impulsową
    • Badania struktury i mikrostruktury proszków i spieków
    • Badania gęstości i porowatości
    • Badania właściwości mechanicznych spieków amorficznych i kompozytów

 

Infrastruktura

  • Piec łukowy do wytwarzania stopów HEAT 300
  • Urządzenia do topienia łukowego i odlewania cienkich taśm oraz odlewów masywnych Edmund Buehler GmbH
  • Dyfraktometr rentgenowski Rigaku Mini Flex II
  • Kalorymetr różnicowy Perkin Elmer DSC 7
  • Kalorymetr różnicowy Perkin Elmer 8000
  • Kalorymetr DTA/DSC Setaram Labsys
  • Mikroskop świetlny Zeiss AxioVert 40 Mat
  • Cyfrowy mikroskop świetlny Keyence VHX-7000
  • Magnetometr z wibrującą próbką Lake Shore VSM 7410
  • Histerezograf do pomiarów właściwości magnetycznych w polu wolnozmiennym
  • Histerezograf do pomiarów właściwości magnetycznych do 1 MHz Walker AMH-401
  • System do Pomiarów Właściwości Fizycznych PPMS 9T firmy Quantum Design z opcjami: VSM (magnetometr), ciepło właściwe, przewodnictwo cieplne, przewodnictwo elektryczne, efekt Halla i Seebecka
  • Twardościomierze
  • Mikrotwardościomierz Hannemana
  • Urządzenie do inkludowania próbek na gorąco w żywicy przewodzącej IPA300 Remet
  • Młynki kulowe planetarne Fritsch P5 i P7 Premium Line
  • Młynek typu shaker Spex 8000D Mixer/Mill
  • Młynek magnetyczny Uni-Ball
  • Młynek cryomilling Retsch
  • Dewar na ciekły azot 50 l
  • Komora rękawicowa Glove-bag
  • Praska hydrauliczna jednoosiowa o nacisku 50 kN TestChem
  • Urządzenie do spiekania proszków metodą impulsową
  • Piknometr helowy AccuPyc II 1340
  • Analizator wielkości cząstek proszku Kamika Instruments mini 3D
  • Piece do wygrzewania stopów

 

Projektowaniem i wytwarzaniem tradycyjnych szkieł metalicznych i BMG, masywnych stopów amorficznych  i kompozytów na ich osnowie zajmują się grupy badawcze: