Используя традиционные методы, обычно требуется целый день, чтобы определить единственный металлический сплав, подходящий для изготовления BMG. Новый метод позволяет исследователям проверять около 3000 сплавов в день и одновременно определять определенные свойства, такие как температура плавления и пластичность.«Вместо того, чтобы ловить рыбу с помощью одного крючка, мы забрасываем большую сеть», — сказал Ян Шроерс, старший автор исследования, опубликованного 13 апреля в журнале Nature Materials. «Это должно резко ускорить открытие BMG и новые способы их использования».
BMG — это металлические сплавы, обычно состоящие из трех или более элементов, таких как магний, медь и иттрий (Mg-Cu-Y). Определенные комбинации элементов при нагревании и охлаждении до определенных температур с определенной скоростью приводят к получению материалов с необычной пластичностью и прочностью. Их можно использовать для изготовления твердых, прочных и бесшовных сложных форм, которые не поддаются никакому другому методу обработки металла.
«BMG, уже используемые в компонентах часов, клюшках для гольфа и других спортивных товарах, также могут найти применение в биомедицинских технологиях, таких как имплантаты и стенты, мобильные телефоны и другая бытовая электроника», — сказал Шроерс, профессор кафедры машиностроения и материаловедения. Йельская школа инженерии Прикладная наука.
Он сказал, что существует около 20 миллионов возможных сплавов BMG. На сегодняшний день произведено и охарактеризовано около 120 000 металлических стекол.По расчетам Шрёрса, при использовании стандартных методов для обработки всех возможных комбинаций потребуется около 4000 лет.
Новый метод может сократить время примерно до четырех лет.Этот метод сочетает в себе процесс, называемый формованием параллельным выдувом, с комбинаторным распылением. Формование выдуванием приводит к образованию пузырьков, похожих на пузырьки жевательной резинки, из сплавов, что указывает на их податливость. Совместное распыление используется для одновременного изготовления тысяч сплавов; легирующие элементы смешиваются в различных контролируемых соотношениях, в результате чего получаются образцы размером в тысячи миллиметров и микронной толщины.
«Вместо того чтобы надуть один пузырек на один материал, мы создаем 3000 пузырей на 3000 различных материалах», — сказал Шроерс.С 2010 года он и его исследовательская группа протестировали около 50 000 сплавов с помощью нового метода и идентифицировали три новых сплава BMG. Они ориентированы на 10 семейств сплавов.
«Идеальные BMG предлагают пластичность в процессе производства, долговечность и биосовместимость, а также доступность», — сказал Шроерс. Некоторые составные элементы могут быть дорогостоящими.