5. Các bƣớc thực hiện
3.3.3. Thủytinh kim loại
Đây là một loại thủy tinh mới, đƣợc làm từ titan mờ đục và zirconi thay cho silicon trong suốt, có đặc điểm cứng, bền và nhẹ hơn thép không gỉ.[5]
3.3.3.1. Cấu tạo của thủy tinh kim loại
Tất cả các loại thủy tinh, gồm kính cửa sổ, thủy tinh kim loại mờ đục đều không có cấu trúc tinh thể thống nhất. Thay vào đó, các nguyên tử sắp xếp ngẫu nhiên, một khu
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 40 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa vực có thể có nhiều nguyên tử nhƣng nơi khác lại có ít nguyên tử. Các nhóm nguyên tử này khớp với nhau, tạo ra một bề mặt cứng, rắn, nhƣng cũng mỏng manh, một vết nứt nhỏ cũng có thể mở rộng và phá vỡ toàn bộ cấu trúc. Tuy nhiên ở loại vật liệu thủy tinh kim loại này, hệ số kháng vỡ đã đƣợc nâng cao tƣơng đƣơng với thép mà lại nhẹ hơn rất nhiều nên hoàn toàn có thể thay thế thép trong công nghiệp và kĩ thuật.
3.3.3.2. Quá trình chế tạo
Để tạo ra thủy tinh kim loại bền này, trƣớc tiên, các nhà khoa học nung hợp kim gồm một nửa là titan và một nửa là zirconi ở nhiệt độ 80000C cho đến khi tan chảy. Kim loại lỏng này đƣợc làm nguội dần trong khoảng 1- 2 phút, sau đó làm nguội nhanh. Bằng cách làm nguội chậm và nhanh, các nhà khoa học đã làm cho cấu trúc tinh thể giống nhƣ cây thông Noel phát triển trên nền kim loại. Quá trính làm nguội nhanh phần kim loại còn lại duy trì cấu trúc nguyên tử của thủy tinh. Các cấu trúc tinh thể ngăn ngừa bất kỳ vết nứt nào phát triển rộng hơn 2 - 5 m. Thủy tinh tạo độ cứng cho vật liệu, trong khi các cấu trúc giống nhƣ cây thông Noel lại tạo nên độ bền và dai. Thử nghiệm tiếp theo về ứng suất đối với các mảnh kính 1 - 10cm, kết quả cho thấy chúng bền hơn bất kỳ thủy tinh kim loại nào trƣớc đây. Hệ số chịu mỏi càng lớn, vật liệu càng ít bị nứt và cứng hơn thép.[4]
3.3.3.3. Tính chất chính
Ƣu điểm chính của loại thủy tinh mới là có khả năng tạo hình. Chỉ cần đổ vào khuôn và làm lạnh chúng, là có đƣợc những đặc tính có thể so sánh với thép cƣờng độc cao. Do hợp kim làm từ titan và zirconi thay vì thép nên trọng lƣợng giảm đáng kể. Ngoài ra, nhờ có thể nung chảy chúng ở nhiệt độ thấp hơn so với thép nên quá trính sản xuất cũng dễ dàng và nhanh hơn. Do đó thủy tinh kim loại có tính ứng dụng cao trong công nghệ sản xuất máy bay, vệ tinh vũ trụ, tàu thiết bị vận tải.
3.4.Một số ứng dụng khác của vật liệu thủy tinh