I metalli amorfi sono chiamati anche vetri metallici e sono straordinari campioni di versatilità. Infatti, sebbene mostrino una stabilità estrema, sono allo stesso tempo anche altamente elastici. Di fatto si tratta di due proprietà contrapposte, ma è proprio questa qualità che rende così unici i vetri metallici. Contrariamente ai materiali cristallini, i metalli amorfi non hanno una struttura a reticolo ordinata. Ciò è dovuto all'elevata velocità di raffreddamento della massa fusa. Proprio per questo motivo, le particelle non riescono a disporsi in modo uniforme nel metallo. Il risultato è un corpo solido amorfo, quindi non cristallino, in cui gli atomi rimangono in uno stato pressoché disordinato.
Cosa sono i metalli amorfi?
Quali sono i vantaggi dei vetri metallici?
Durezza e stabilità elevate e allo stesso tempo elasticità elevata: questa eccezionale combinazione permette di ottenere innumerevoli vantaggi nella produzione di componenti amorfi.
Comportamento isotropo
I componenti amorfi mantengono le proprietà del materiale in tutte le direzioni. Si ottengono così molti vantaggi, come ad esempio nella produzione additiva, poiché è possibile sfruttare al meglio il volume di costruzione combinato con l'allineamento del componente.
Biocompatibilità
I componenti amorfi stampati in 3D sono biocompatibili, quindi idonei per molte applicazioni di tecnica medicale. Gli impianti amorfi possono quindi essere adattati individualmente alla corporatura del paziente.
Elasticità
I metalli amorfi hanno un alto limite di snervamento, combinato a un allungamento elastico quasi del 2%. Si ottengono così molti vantaggi nella lavorazione di impianti, sensori o giunti rigidi, poiché viene molto migliorata l'elasticità.
Materiali leggeri
L'elevata stabilità permette di dare ai componenti in metalli amorfi una struttura più sottile; il risparmio di materiale rende inoltre tale struttura più leggera. Queste caratteristiche sono particolarmente importanti nel campo della robotica o della tecnica medicale, ma anche nel settore aeronautico e aerospaziale e nell'elettromobilità.
Impiego in ambienti molto freddi
I metalli amorfi sono duttili a bassa temperatura, cioè possono essere utilizzati con risultati eccellenti in applicazioni a temperatura molto bassa, senza perdere le loro proprietà. Questa classe di materiali è dunque predestinata all'uso nel settore aeronautico e aerospaziale.
Resistenza all'usura
I metalli amorfi hanno una durezza molto alta e quindi un'abrasione ridotta, equiparabile a quella della ceramica. Questa proprietà è particolarmente importante per componenti soggetti a forti sollecitazioni nella costruzione di utensili e stampi, e anche in prodotti lifestyle come orologi di fascia alta.
Metalli amorfi: 3 domande sul nuovo super materiale
TRUMPF e Heraeus AMLOY hanno sviluppato insieme un procedimento che funziona con un fuoco molto sottile e un volume della massa fusa molto piccolo. Il calore viene dissipato velocemente. Si ottiene così il tempo di raffreddamento critico di 200 Kelvin al secondo: dal letto di polvere cresce un impianto adattato individualmente e irrigidito amorficamente.
I vetri metallici non hanno reticoli cristallini, pertanto si comportano in modo completamente diverso dagli altri metalli. Sono allo stesso tempo estremamente stabili, altamente elastici e molto resistenti all'usura. Quindi anche gli impianti costruiti con metalli amorfi sono in grado di resistere in modo eccellente alle enormi sollecitazioni a cui sono sottoposti nel corpo umano. E non si parla solo di colpi o di urti. Durante la masticazione, le ossa della mandibola sono sottoposte a un carico continuo; un arco costale resiste ogni anno a circa otto milioni di movimenti respiratori.
Le leghe amorfe hanno un modulo di elasticità molto simile a quello delle ossa umane. Ciò rappresenta un enorme vantaggio per il processo di guarigione e per la sollecitabilità del punto precedentemente indebolito del corpo. Allo stesso tempo le leghe sono resistenti alla corrosione e ne è stata certificata la biocompatibilità.
Leghe metalliche amorfe: 4 proprietà sotto i riflettori
Heraeus AMLOY ha sviluppato leghe innovative che risultano particolarmente idonee, tra l'altro, nella produzione di impianti di nuova concezione. Sono già disponibili leghe a base di zirconio ad esempio la Amloy-ZR01 e la Amloy-ZR02. Quest'ultima è già certificata secondo ISO 10993-5 e ISO 10993-12 come materiale biocompatibile. C'è anche il titanio, che è considerato un materiale idoneo per componenti medicali, come impianti ossei o pacemaker. Le attuali ricerche sulle leghe di titanio per uso nella tecnica medicale sono molto promettenti. Che si tratti di titanio o di zirconio, le leghe amorfe si contraddistinguono per diverse proprietà, pertanto rappresentano un particolare vantaggio per le rispettive applicazioni specifiche.
Quali applicazioni amorfe esistono?
Maggiori informazioni
Dall'orologio lifestyle alla tecnica medicale, fino alla costruzione leggera: i metalli amorfi aprono nuove opportunità di applicazione per svariati settori e industrie. Un grande e importante vantaggio è dato dalla combinazione di stampa 3D e vetri metallici. Scopritelo!