3D プリントバルク金属ガラスとタングステン、モリブデン、希土類元素との関係は何ですか?

出典: 中国タングステンオンライン

最近、華中科技大学の劉林教授のチームは、付加製造（3Dプリント）によって製造されたバルク金属ガラス（BMG）は鋳造試料に普遍的に適用できるため、サイズや形状による制限がなくなったことを明らかにしました。では、BMG と最も人気のある希土類元素であるタングステンやモリブデンとの関係は何でしょうか?

モリブデン系金属ガラスと希土類系金属ガラスは、現在最も一般的な合金システムの2つです。強度と硬度は鋼鉄よりも高く、熱安定性、靭性、剛性に優れています。磁気、バイオメディカル、3Cエレクトロニクス、自動車、航空宇宙、軍事、防衛などの分野で広く使用されています。

通常の金属ガラス複合材料の機械的特性と装甲貫通自己研磨特性をさらに向上させるために、一部の研究者は、複合材料にタングステン繊維を添加できると指摘しています。徹甲実験では、タングステン繊維複合徹甲弾の貫通能力はタングステン合金徹甲弾よりも大幅に高いことが示されました。貫通中に、タングステン合金コアの頭部にキノコ型の頭部が形成され、頭部の粒子が放射状に平らになります。一方、タングステン繊維複合コアの頭部は断熱せん断破壊を起こし、自己鋭化挙動を示し、コアの頭部に非常に薄いエッジ層を形成します。この層でのみ、金属ガラスマトリックスが粉砕され、タングステン繊維が破断し、温度が上昇し、塊が侵食されます。

さらに、AISI 1035 鋼に塗布された金属ガラスコーティングにもタングステンとモリブデンが添加されています。タングステンの役割は、コーティングの高温酸化耐性、耐摩耗性、電気化学的耐腐食性を向上させ、鋼の耐用年数を延ばすことです。

しかし、建築面積の制限と製造の難しさにより、BMG の広範な応用は長年にわたって制限されてきました。新たな 3D 印刷技術は、金属ガラスに関連する欠点を改善するための有望な手段であると思われます。現在、選択的レーザー溶融、レーザー工学ネットシャープニング、レーザーホイル印刷、溶融フィラメント製造、熱スプレー 3D 印刷、レーザー前方転写 3D 印刷などの 3D 印刷技術が BMG の製造にうまく適用されています。

研究によると、3D プリントされたバルク金属ガラスの圧縮強度は 1000 ～ 2500 MPa、可塑性は 0 ～ 5%、破壊靭性は 20 ～ 40 MPa m1/2 です。ただし、熱影響部で部分的な結晶化と構造緩和が発生するため、これらの値は同じ組成の鋳造ままの BMG の値よりも小さくなります。研究者らは、上記の欠点を補うために、ガラスに延性のある第2相を追加することで、微小亀裂の発生を効果的に抑制できると述べています。

3D プリントされた BMG は、極低温の宇宙空間で使用するための柔軟なギアやブレードとして使用できます。また、優れた耐腐食性、耐摩耗性、生体適合性を備えているため、バイオメディカルインプラントの運搬にも使用できます。さらに、優れた触媒特性を備えているため、有機汚染物質を分解することもできます。

3D プリントバルク金属ガラスとタングステン、モリブデン、希土類元素との関係は何ですか?

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