المعادن والسبائك غير المتبلورة

يتم ترتيب الذرات في اضطراب طوبولوجي في الفضاء ثلاثي الأبعاد، دون دورية طويلة المدى، ولكن في نطاق عدة مسافات ذرية، لا يزال ترتيب الذرات له قواعد معينة، لذلك يمكن اعتبار أن التركيب الذري للسبائك غير المتبلورة هو "اضطراب طويل المدى، نظام قصير المدى". من المعروف بشكل عام أن منطقة الترتيب قصير المدى للسبائك غير المتبلورة أقل من 1.5 نانومتر، أي لا تزيد عن 4-5 التباعد الذري، وهو ما يميزها عن البلورات النانوية أو البلورات الدقيقة=ترتيب قصير المدى يمكن تقسيمها إلى ترتيب كيميائي قصير المدى وترتيب طوبولوجي قصير المدى. البلورات هي هياكل منظمة نموذجية، في حين تنتمي الغازات والسوائل والمواد الصلبة غير المتبلورة إلى الهياكل غير المنتظمة. تشمل المواد الصلبة غير المتبلورة أيضًا أنواعًا مثل المواد غير العضوية غير المتبلورة (مثل الزجاج)، والبوليمرات غير المتبلورة، والسبائك غير المتبلورة (المعروفة أيضًا باسم الزجاج المعدني).

لقد كانت قدرة المعادن على إنتاج حالات غير متبلورة دائمًا مشكلة صعبة ركز العلماء المعاصرون على فك رموزها. لقد وجد العلماء أنه بعد الذوبان، تكون الذرات الداخلية للمعادن في حالة نشطة. وبمجرد أن يبدأ المعدن في البرودة، فإن الذرات سوف تترتب ببطء وبشكل منظم وفقًا لنمط حالة بلورية معينة مع انخفاض درجة الحرارة، لتشكل البلورات. إذا كانت عملية التبريد سريعة وتم تجميد الذرات قبل أن تتمكن من إعادة ترتيبها، يتم إنتاج سبائك غير متبلورة. يمكن ملاحظة أن إحدى التقنيات الرئيسية لإنتاج السبائك غير المتبلورة هي كيفية تبريدها بسرعة. يعتمد تحضير السبائك غير المتبلورة على عملية تصلب سريعة. رش الفولاذ المنصهر ذو درجة الحرارة العالية في أسطوانة تبريد دوارة عالية السرعة. يبرد الفولاذ بسرعة بمعدل ملايين الدرجات في الثانية، مما يقلل درجة حرارة الفولاذ 1300 درجة إلى أقل من 200 درجة في جزء من الألف من الثانية فقط، مكونًا شرائح غير متبلورة.

لقد نفذت الدول المتقدمة دائمًا عمليات الإغلاق التكنولوجي بصرامة على تكنولوجيا تصنيع السبائك غير المتبلورة. وبعد ما يقرب من 20 عاما من الجهود المتواصلة، حقق العلماء الصينيون أخيرا اختراقات تكنولوجية في تحضير السبائك غير المتبلورة خلال فترة "الخطة الخمسية التاسعة"، وأتقنوا التقنيات الأساسية مع حقوق الملكية الفكرية المستقلة. وقد تم تحقيق اختراقات في تصنيع السبائك غير المتبلورة، مما يشكل نطاقًا صناعيًا يبلغ إنتاجه السنوي 4000 طن. إنه يسد الفجوة التكنولوجية في صناعة المعادن في الصين. شهدت السبائك غير المتبلورة تغيرات كبيرة في الخواص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية مقارنة بالسبائك البلورية. خذ على سبيل المثال السبائك غير المتبلورة التي يهيمن عليها الحديد، فهي تتميز بخصائص التشبع العالي وكثافة التدفق المغناطيسي والخسارة المنخفضة. غالبًا ما تستخدمه الصناعة الحديثة لتصنيع قلوب محولات التوزيع. في الوقت الحاضر، الصين قادرة على إنتاج شرائح غير متبلورة بمواصفات مختلفة وفقًا لاحتياجات السوق، مع سطوع يصل إلى 220 مم. بالمقارنة مع المحولات التقليدية ذات القلب الفولاذي السيليكوني، فإن المحولات المصنوعة من هذه السبائك غير المتبلورة لديها انخفاض بنسبة 60% إلى 80% في فقدان عدم التحميل، مما له تأثير كبير في توفير الطاقة. إذا تم استبدال جميع محولات التوزيع الموجودة في الصين بمحولات من السبائك غير المتبلورة، فيمكن توفير 9 مليارات كيلووات/ساعة من الكهرباء للبلاد كل عام، مما يعني أنه يمكن بناء محطة طاقة تعمل بالوقود الأحفوري بقدرة مليون كيلووات أقل كل عام، 3.64 مليون ويمكن تقليل أطنان الفحم، ويمكن تقليل أكثر من 9 ملايين متر مكعب من ثاني أكسيد الكربون وانبعاثات العوادم الأخرى. وبهذا المعنى، تُعرف السبائك غير المتبلورة باسم "المواد الخضراء" من قبل الناس.