Метглассы – металичческие стекла – почти идеальный материал: прочные, твердые, коррозионно стойкие, как стекло, при этом упругие, как металл. Сегодня их применяют в разных областях: от магнитных материалов и медицинского инструмента, до сердечников трансформаторов, шестеренок микромоторов и спортинвентаря.

Однако до идеальности метглассам все же не хватает пластичности. Этот недостаток устраняет «омоложение» – перевод материала в более высокое энергетическое состояние, повышающее его сопротивление пластической деформации без потери прочности.

Ученые НИТУ «МИСиС» смогли с помощью криотермической обработки заморозить металлическое стекло так, что оно стало более «гибким», не потеряв своей замечательной прочности. Для этого был применен метод циклического охлаждения в жидком азоте. Полученный материал с оптимизированными свойствами может быть востребован в современном машиностроении и энергетике.

Артем Трифонов, к.ф-м.н., инженер кафедры металловедения цветных металлов НИТУ «МИСиС»:

«Мы обнаружили, что применение криотермических циклов может стимулировать «омоложение» одних стекол и релаксацию (обратный омоложению процесс) других, в зависимости от состава».

Криотермическая обработка также резко повышает способность материала сопротивляться растяжению и сжатию при упругой деформации на поверхности образцов (в тонком слое в десятки нанометров). Этот эффект, однако, исчезает после выдержки стекла при комнатной температуре. Объемный же эффект сохраняется со временем и позволяет улучшить пластичность сплава.

«Криотермическая обработка выглядит универсальным и простым методом для изменения свойств, омолаживания или релаксации металлических стекол. Важно, что она способна как улучшить, так и ухудшить пластичность – это требует тщательной подборки состава сплава, исходя из строения атомных связей в материале», – говорит Артем Трифонов.

По словам авторов, они продолжат изучать влияние такой обработки на структуру и свойства разных материалов. «Приручение» процесса позволит сделать пластичнее не только объемные металлические стекла, но и композиты типа «металлическое стекло-кристалл» (чье «омоложение» может проявляться еще сильнее из-за большей неоднородности структуры). Статья об исследовании опубликована в журнале «NPG Asia Materials».