Amorfisten metallien valmistuslaitteistot ja niiden arviointi seoksen Zr55Cu30Al10Ni5 avulla

Erno Soinila

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Makroskooppisiksi metallisiksi laseiksi (bulk metallic glass, BMG) kutsutaan metalliseoksia, jotka on pystytty jäähdyttämään yli millimetrin paksuisina koko alijäähtyneen alueen läpi lasisiirtymälämpötilaan asti ilman, että on päässyt tapahtumaan havaittavaa kiteytymistä. Jäähdytyksessä syntynyt amorfinen metalli täyttää lasin termodynaamisen määritelmän: kuumennettaessa yli lasisiirtymälämpötilan metastabiili alijäähtyneen sulan alue esiintyy ennen kiteytymistä. Amorfisten metalliseosten tuottamiseen tunnetaan monia menetelmiä. Tuotettujen amorfisten metallikappaleiden materiaaliominaisuudet ja valmistettavuus riippuvat käytetyistä valmistusmenetelmistä ja laitteistoista. Näiden valmistuslaitteistojen tutkiminen ja kehittäminen edistää sekä amorfisten metallien käytännön sovelluksia että edistää sulien ja amorfisten materiaalien perustieteitä. Tässä väitöstyössä tutkitaan eri valmistuslaitteistojen kykyjä ensin kirjallisuutta ja haastatteluja käyttäen, seuraavaksi käytännössä laitesuunnittelun ja laiterakennuksen keinoin ja lopuksi koostumuksen Zr55Cu30Al10Ni5 (at.%) amorfisia koekappaleita valmistaen eri valmistuslaitteistoja käyttäen. Tutkimustyön tulokset osoittavat, että metallisten lasien valmistusprosesseja ja valmistuslaitteistoja voidaan merkittävästi yksinkertaistaa rakentamalla yhdistetty valokaarisulatus- ja kallistusvalulaitteisto. Uudenlainen valmistuslaitteisto, jossa käytetään erittäin korkean tyhjötiiveyden edellyttämiä irto-osia mahdollistaa koko tyhjökammion kallistamisen, poistaen tarpeen käyttää kahta erillistä laitetta, yhtä seossulatukseen ja toista valamiseen. Tämä mahdollistaa korkeimman puhtauden ja parhaan mekaanisen laadun metallisten lasikappaleiden valmistuksen. Metallisesta lasista valmistettujen aihioiden jatkomuovaus suuren sivusuhteen metallisiksi lasiosiksi näytettiin toteuttamiskelpoiseksi, ilman erittäin tarkkaa prosessinhallintaa käyttäen viskoosia virtausta vetojännityksen alaisena. Erityisen muotoisten metallisten lasi-aihioiden induktiokuumennus vetojännityksen alaisena synyttää itsevakauttavan lämpömuovausprosessin metalliselle lasilangalle. Magnetronisputterointia käytettiin samaa nimellistä BMG koostumusta olevien amorfisten pinnoitteiden kiinnittämiseen lämpöherkille polymeerisubstraateille. Amorfinen pinnoite saatiin kiinnitettyä polymeerisubstraatille sopivia sputterointiparametrejä käyttäen.
    Julkaisun otsikon käännösAmorfisten metallien valmistuslaitteistot ja niiden arviointi seoksen Zr55Cu30Al10Ni5 avulla
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Hänninen, Hannu, Vastuuprofessori
    • Bossuyt, Sven, Ohjaaja
    Kustantaja
    Sähköinen ISBN978-952-60-4691-4
    TilaJulkaistu - 2012
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • amorfinen metalli
    • metallinen lasi
    • valokaarisulatus
    • induktiokuumennus
    • magnetronisputterointi

    Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Amorfisten metallien valmistuslaitteistot ja niiden arviointi seoksen Zr55Cu30Al10Ni5 avulla'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä