К разработке гибридных металлических стёкол для аэрокосмической отрасли, микромеханики и медицины приступает группа учёных НИТУ «МИСиС» (Россия) и Университета Тохоку (Япония) под научным руководством приглашённого профессора Дмитрия Лузгина.

Металлические стёкла – это металлы/сплавы без традиционной кристаллической структуры, по сути, застывшая жидкость, однородный аморфный материал, похожий на классические, «оконные», стёкла. Они получены во второй половине XX века, однако бум исследований начался в конце 90-х прошлого и начале 00-х гг. текущего века, когда были получены массивные отливки, названные объёмными металлическими стеклами.

«Металлические стёкла (метстёкла) обладают в среднем в 2 раза большими прочностью по сравнению с кристаллическими сплавами близкого химического, более высокой коррозионной стойкостью (в т.ч. по отношению к кислотам, морской воде), повышенными твердостью и износостойкостью», – говорит Дмитрий Лузгин.

Это обуславливается тем, что в металлических стёклах нет зёренной кристаллической структуры и т.н. границ зёрен, из которых состоят типичные кристаллические материалы, в частности, металлы, и которые являются точками, с которых начинаются разрушения.

У металлических стекол одна преграда к распространению. Известные на сегодня материалы этого типа обладают низкой пластичностью, особенно в виде макроскопических изделий – то есть плохо гнутся, закручиваются (плохо деформируются).

«Задача, которая стоит перед объединённой исследовательской группой, это повысить пластичность и вязкость разрушения объёмных металлических стёкол, сделав их более устойчивыми к разрушению при деформации. Наши предыдущие исследования показали, что определённых результатов можно достичь совершенствованием состава самого стекла.

Однако недавно мы обнаружили, что гораздо удобнее произвести новый класс материалов, т.н. материалы-гибриды. Это двухфазные соединения типа металлическое стекло-металлический кристалл, металлическое стекло-полимер, металлическое стекло – квазикристалл. В этом случае материал сочетает свойства и металлического стекла с его прочностью, твердостью и износостойкостью, и пластичность металлического кристалла или полимера. Если мы комбинируем металлическое стекло и полимер, то получаем дополнительно такие свойства, как меньший вес материала и, соответственно, его большую удельную прочность», – рассказывает Лузгин.

Усилия группы учёных из порядка 30 специалистов будут сконцентрированы, в первую очередь, на лёгких металлах с высокой удельной прочностью, в частности, на сплавах титана и магния, уточняет strf.ru. Они попытаются уйти от использования дорогих материалов в составе, что в конечном итоге позволит решить ещё один вопрос на пути массового внедрения металлических стёкол, это проблема их высокой стоимости. По словам, Лузгина с активизацией интереса к данному классу материалов в 90-х гг. поначалу в его составе использовались палладий, лантан, цирконий, что существенно увеличивало стоимость конечной продукции, влияя на ход исследований в области и замедляя применение данных материалов.