I materiali metallici amorfi

Owain Houghton, docente dell’Università di Cambridge, delinea i pregi dei materiali metallici amorfi nell’ambito della gioielleria


  • Owain Houghton, lecturer at Cambridge University

    Owain Houghton, lecturer at Cambridge University

I materiali metallici amorfi sono una classe di materiali relativamente nuova. Presentano una durezza almeno doppia rispetto alle leghe convenzionali, elevata elasticità, temperature di fusione inferiori, ritiro minimo durante la fusione e formabilità termoplastica. In breve, i gioielli “più duri” possono essere fusi in una forma quasi netta o lavorati come la plastica. I materiali metallici amorfi a base di oro, platino e palladio sono di notevole interesse per la gioielleria. Tuttavia, diverse leghe subiscono un'ossidazione insolitamente rapida e le condizioni per la formazione di un vetro metallico spesso sono in conflitto con i requisiti di punzonatura. Tale materiale può essere descritto come un liquido indurito e raffreddato. Ha la struttura atomica di un liquido, ma la resistenza alla deformazione di un solido; differisce quindi sostanzialmente dalle tradizionali leghe cristalline per gioielleria, dove gli atomi sono disposti in una struttura reticolare regolare che si ripete nello spazio. Sebbene sia allettante tracciare parallelismi con polimeri e vetri di ossido come la silice, anche questi hanno una struttura molto diversa; catene di atomi sono aggrovigliate insieme in tali vetri, mentre i materiali metallici non sono formati da catene o reti. Il primo materiale metallico amorfo è stato segnalato nel 1960 da Klement , che ha formato un campione parzialmente vetroso raffreddando una lega eutettica Au-Si. Il campione aveva uno spessore di 20-30 μm ed era estremamente instabile, cristallizzando a temperatura ambiente nel giro di poche ore. Negli anni successivi sono state sviluppate leghe che possono essere colate completamente vetrose a velocità di raffreddamento inferiori (e quindi in sezioni più spesse). Il concetto di materiale metallico "amorfo" (BMG) è stato successivamente definito arbitrariamente come un campione che può essere colato allo stato vetroso con dimensioni superiori a 1 mm. La capacità di formazione del vetro (GFA) è una misura della facilità con cui una lega forma un vetro. Le leghe con alto GFA hanno molte proprietà appetibili per la gioielleria. L'assenza di una struttura cristallina, invece di una serie disordinata di ammassi atomici interconnessi, significa che la deformazione plastica convenzionale, causata dal movimento di un cristallo, non può verificarsi all'interno della struttura di un BMG. La durezza risultante dei BMG allo stato grezzo supera di gran lunga le leghe convenzionali per gioielleria, oltre al fatto che i valori superano i 300 HV, rendendoli adatti sia alla gioielleria che all'orologeria.

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