دانلود مقالات ISI درباره شیشه های فلزی + ترجمه فارسی

شیشه های فلزی (به انگلیسی: Metallic glasses)دسته‌ای از فلزات هستند که ساختار اتمی نامنظمی (آمورف) همچون ساختار شیشه‌ها دارند. اغلب فلزات دارای ساختار بلورین (ساختار اتمی منظم) در حالت جامد می‌باشند. برخلاف شیشه‌ها که از نظر هدایت الکتریکی ضعیف هستند، این فلزات هدایت الکتریکی خوبی دارند. روش‌های مختلفی برای تولید این فلزات وجود دارد که شامل سرد کردن خیلی سریع، واکنش حالت جامد، پرتوافکنی یونی و آلیاژ کاری مکانیکی می‌باشد. در گذشته مقادیر بسیار کمی از فلزات شیشه‌ای به روش سرد کردن خیلی سریع تولید شده است. در این روش متداول برای تولید فلزات شیشه‌ای فلز مذاب با نرخ چند میلیون درجه در ثانیه سرد می‌شود. سرعت بالای سرد کردن مذاب اجازه نمی‌دهد تا ساختارهای اتمی بلورین (منظم) شکل بگیرند و موجب تشکیل ساختارهای اتمی آمورف (نامنظم) می‌شود. اخیراً گروهی از آلیاژها با نرخ سرد شدن بحرانی نسبتاً پایین، به تولید فلزات شیشه‌ای با ضخامت نسبتاً بالا (بیشتر از ۱ میلی‌متر) کمک کرده‌اند که به آنها فلزات شیشه‌ای کپه‌ای می‌گویند. . فلزات مایع نام دسته‌ای از فلزات شیشه‌ای کپه‌ای است که فلز تیتانیم به عنوان فلز پایه‌ای آنها در نظر گرفته می‌شود. محققان مؤسسه فناوری کالیفرنیا (به انگلیسی: caltech) روی این فلزات تحقیقات گسترده‌ای را انجام داده‌اند. اخیراً فلزات شیشه‌ای تولید شده است که استحکام آنها سه برابر بیشتر از آلیاژهای فلزی معمولی می‌باشد. خواص مختلف شیشه فلزها فلزات شیشه‌ای معمولاً از آلیاژها به جای مواد خالص تولید می‌شوند. آلیاژها به دلیل اینکه از ذرات با اندازه‌های مختلف تشکیل شده‌اند حجم آزاد کمتری ایجاد کرده و نتیجتاً لزجت بالاتری نسبت به مواد و فلزات خالص دارند. لزجت بالا مانع از قرار گیری آسان اتم‌ها روی هم و تشکیل صفحات منظم می‌شوند. این دسته از فلزات نسبت به تغییر شکل پلاستیک، ترک خوردگی ناشی از سرمایش،خوردگی و سایش مقاوم تر از فلزات متداول و معمولی می‌باشند. هدایت گرمایی فلزات آمورف به نسبت سایر فلزات ضعیف است. برای رسیدن به ساختار آمورف در فلزات بایستی از آلیاژی استفاده کرد که حداقل از سه نوع ذره با اختلاف قطر اتمی قابل توجه (بالای ۱۲٪) تشکیل شده و واحد بلورین ساختار آن انرژی پتانسیل بالایی نیاز داشته باشد تا احتمال تشکیل آن کم شود (بلور تشکیل نشود و ساختار آمورف بماند). همچنین ویژگی‌های ذکر شده موجب کم شدن حجم آزاد اتمی و بالارفتن لزجت می‌شود. آلیاژهای بروم، سیلیکون، فسفر و دیگر اجزای تشکیل دهندهٔ شیشه به همراه آهن، کبالت و نیکل دارای خاصیت مغناطیسی و مقاومت الکتریکی بالا می‌باشند. معمولاً قابلیت هدایت فلزات شیشه‌ای هم مرتبه با فلزات مذاب بالای نقطهٔ ذوب است. فلزات آمورف استحکام کششی تسلیم و [محدوده کرنش الاستیک بالاتری نسبت به فلزات متداول دارند اما شکل پذیری و استحکام خستگی آنها پایین می‌باشد. استحکام فلزات شیشه‌ای به خاطر ساختار غیر بلورین آنها می‌باشد. عیوبی همچون نابه جایی‌ها در ساختارشان به نسبت کمتر وجود دارد. شاید بتوان گفت که یکی از خواص مهم و کاربردی فلزات شیشه‌ای کپه‌ای این است که همچون شیشه‌های عادی و متداول ذوب و جاری می‌شوند که این خاصیت برای قالب گیری تزریقی مناسب می‌باشد. 1- الاستیسیته: شیشه فلزها نمی‏توانند سیستم لغزشی بلوری فلزات چندبلوری را داشته باشند. لذا به علت عدم لغزش نابجایی‌ها، دارای تنش تسلیم بالایی هستند و در مقایسه با نوع بلوریشان به استحکام نظری نزدیک‏تر هستند. 2- چقرمگی: چقرمگی شکست، توانایی تحمل بار یک ماده قبل از شکست است. چقرمگی عاملی است که برای بررسی عملکرد قطعات مکانیکی مورد بررسی قرار می گیرد. فلزات آمورف (شیشه فلزها) دامنه تغییرات چقرمگی وسیعی دارند، برای مثال بعضی از آن‏ها چقرمگی پایینی در حد سرامیک‌های ترد دارند و بعضی نیز چقرمگی بالایی در حد فلزات مهندسی دارند. 3- سختی: سختی یک خاصیت مکانیکی است که به‏صورت مستقیم بر مقاومت به سایش ماده اثر می‏گذارد. از آنجایی‏که سختی به عنوان معیاری از تنش سیلان در نظر گرفته می‌شود، می‌توان ارتباط خطی میان آن و استحکام تسلیم ماده تعریف کرد. 4- مقاومت در برابر خستگی: عملکرد خستگی شیشه فلزها به طور گسترده مورد تحقیق قرار نگرفته است. تنها تحقیقاتی روی شیشه فلزاتی با پایه‏ی Zr انجام شده است. شیشه فلزات به خاطر استحکام بالا، شکل‏پذیری زیاد در خمش، ضریب اصطکاک پایین، سختی بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی، سایش و اکسیداسیون مورد توجه قرار دارند. در کنار این خصوصیات، شیشه فلزها به علت عدم بهره جستن از سیستم‌های لغزش بلوری نمی‏توانند تغییر شکل پلاستیک همگن داشته باشند. از این رو شیشه فلزها از طریق نوارهای برشی (Shear Bands)، که نوعی مکانیزم تغییر شکل است که در موارد خاص مفید اما باعث تردی و شکست ناگهانی ناشی از انتشار باندها می‏شود.