Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ihatag ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Ang mga biofilm usa ka hinungdanon nga sangkap sa pag-uswag sa mga laygay nga impeksyon, labi na kung bahin sa mga medikal nga aparato.Kini nga problema naghatag usa ka dako nga hagit sa medikal nga komunidad, tungod kay ang mga sagad nga antibiotic mahimo ra makaguba sa mga biofilm sa limitado nga gidak-on.Ang pagpugong sa pagporma sa biofilm nagdala sa pag-uswag sa lainlaing mga pamaagi sa pag-coat ug bag-ong mga materyales.Kini nga mga teknik nagtumong sa pagsul-ob sa mga nawong sa paagi nga makapugong sa pagporma sa biofilm.Ang vitreous metal nga mga haluang metal, ilabina kadtong adunay sulod nga tumbaga ug titanium nga mga metal, nahimong maayo nga antimicrobial coatings.Sa parehas nga oras, ang paggamit sa teknolohiya sa bugnaw nga spray miuswag tungod kay kini usa ka angay nga pamaagi sa pagproseso sa mga materyal nga sensitibo sa temperatura.Kabahin sa tumong niini nga panukiduki mao ang paghimo ug bag-ong antibacterial film metallic glass nga gilangkuban sa Cu-Zr-Ni ternary gamit ang mechanical alloying techniques.Ang spherical powder nga naglangkob sa katapusan nga produkto gigamit ingon nga usa ka hilaw nga materyal alang sa bugnaw nga pag-spray sa stainless steel ibabaw sa ubos nga temperatura.Ang metal glass coated substrates nakahimo sa kamahinungdanon nga pagpakunhod sa biofilm formation sa labing menos 1 log kumpara sa stainless steel.
Sa tibuok kasaysayan sa tawo, ang bisan unsang katilingban nakahimo sa pagpalambo ug pagpalambo sa pagpaila sa bag-ong mga materyales aron matubag ang mga espesipikong kinahanglanon niini, nga miresulta sa dugang nga produktibidad ug ranggo sa usa ka globalisadong ekonomiya1.Kanunay kini nga gipahinungod sa abilidad sa tawo sa pagdesinyo sa mga materyales ug kagamitan sa paggama, ingon man mga disenyo sa paghimo ug pag-ila sa mga materyales aron makab-ot ang kahimsog, edukasyon, industriya, ekonomiya, kultura ug uban pang natad gikan sa usa ka nasud o rehiyon ngadto sa lain.Ang pag-uswag gisukod bisan unsa pa ang nasud o rehiyon2.Sulod sa 60 ka tuig, ang mga siyentista sa materyal naggugol ug daghang panahon sa usa ka nag-unang buluhaton: ang pagpangita sa bag-o ug abante nga mga materyales.Ang bag-o nga panukiduki naka-focus sa pagpalambo sa kalidad ug performance sa kasamtangan nga mga materyales, ingon man sa pag-synthesize ug pag-imbento sa hingpit nga bag-ong mga matang sa mga materyales.
Ang pagdugang sa mga elemento sa alloying, ang pagbag-o sa microstructure sa materyal ug ang paggamit sa thermal, mekanikal o thermomechanical nga mga pamaagi sa pagtambal nagdala sa usa ka hinungdanon nga pag-uswag sa mekanikal, kemikal ug pisikal nga mga kabtangan sa lainlaing mga materyales.Dugang pa, hangtod karon wala mailhi nga mga compound malampuson nga na-synthesize.Kining padayon nga mga paningkamot nakamugna og bag-ong pamilya sa mga innovative nga materyales nga hiniusang nailhan nga Advanced Materials2.Ang mga nanocrystals, nanoparticle, nanotubes, quantum dots, zero-dimensional, amorphous metallic glasses, ug high-entropy alloys maoy pipila lang ka pananglitan sa advanced materials nga mitungha sa kalibotan sukad sa tunga-tunga sa miaging siglo.Sa paghimo ug pag-uswag sa bag-ong mga haluang metal nga adunay gipaayo nga mga kabtangan, sa katapusan nga produkto ug sa tungatunga nga mga yugto sa paghimo niini, ang problema sa pagkawalay balanse kanunay gidugang.Isip resulta sa pagpaila sa bag-ong mga teknik sa paggama nga nagtugot sa mahinungdanong mga pagtipas gikan sa panimbang, usa ka bug-os nga bag-ong klase sa metastable nga mga haluang metal, nailhan nga metal nga mga baso, ang nadiskobrehan.
Ang iyang trabaho sa Caltech niadtong 1960 mibag-o sa konsepto sa metal nga mga haluang metal sa dihang iyang gi-synthesize ang Au-25 sa.% Si glassy alloys pinaagi sa paspas nga pagpalig-on sa mga likido sa halos usa ka milyon nga grado kada segundo.4 Ang pagkadiskobre ni Propesor Paul Duves wala lamang nagtimaan sa pagsugod sa kasaysayan sa metal nga baso (MS), apan mitultol usab sa usa ka pagbag-o sa paradigm kung giunsa ang paghunahuna sa mga tawo bahin sa mga metal nga haluang metal.Sukad sa pinakauna nga panukiduki sa pagpayunir sa synthesis sa MS alloys, halos tanang metal nga baso hingpit nga nakuha gamit ang usa sa mosunod nga mga pamaagi: (i) paspas nga solidification sa pagkatunaw o alisngaw, (ii) atomic lattice disorder, (iii) solid-state amorphization reactions tali sa purong metallic nga mga elemento ug (iv) solid phase transition sa metatable nga mga hugna.
Ang mga MG gipalahi pinaagi sa pagkawala sa long-range atomic order nga may kalabutan sa mga kristal, nga usa ka nagpaila nga kinaiya sa mga kristal.Sa modernong kalibutan, dako nga pag-uswag ang nahimo sa natad sa metal nga bildo.Kini mga bag-ong materyales nga adunay makapaikag nga mga kabtangan nga interesado dili lamang alang sa solidong pisika sa estado, apan alang usab sa metalurhiya, kemistriya sa nawong, teknolohiya, biology, ug daghang uban pang mga lugar.Kining bag-ong matang sa materyal adunay mga kabtangan nga lahi sa gahi nga mga metal, nga naghimo niini nga usa ka makapaikag nga kandidato alang sa teknolohiya nga mga aplikasyon sa lain-laing mga natad.Adunay sila pipila ka importante nga mga kabtangan: (i) taas nga mekanikal nga ductility ug kusog sa ani, (ii) taas nga magnetic permeability, (iii) ubos nga coercivity, (iv) talagsaon nga pagsukol sa corrosion, (v) independensya sa temperatura.Conductivity 6.7.
Ang mechanical alloying (MA)1,8 kay medyo bag-o nga pamaagi, unang gipaila niadtong 19839 ni Prof. KK Kok ug sa iyang mga kauban.Naghimo sila og mga amorphous nga Ni60Nb40 nga mga pulbos pinaagi sa paggaling sa usa ka sinagol nga putli nga mga elemento sa temperatura sa palibot nga duol kaayo sa temperatura sa lawak.Kasagaran, ang reaksyon sa MA gihimo tali sa diffusion bonding sa mga reactant powder sa usa ka reactor, kasagaran nga hinimo sa stainless steel, ngadto sa usa ka ball mill.10 (Fig. 1a, b).Sukad niadto, kini nga mekanikal nga gipahinabo nga solid state reaction method gigamit sa pag-andam ug bag-ong amorphous/metallic glass alloy powder gamit ang ubos (Fig. 1c) ug high energy ball mill ug rod mill11,12,13,14,15,16.Sa partikular, kini nga pamaagi gigamit sa pag-andam sa dili matunaw nga mga sistema sama sa Cu-Ta17 ingon man sa mga high melting point alloys sama sa Al-transition metal (TM, Zr, Hf, Nb ug Ta)18,19 ug Fe-W20 nga mga sistema., nga dili makuha gamit ang naandan nga pamaagi sa pagluto.Dugang pa, ang MA gikonsiderar nga usa sa labing kusgan nga nanotechnological nga mga himan alang sa industriyal nga scale nga produksiyon sa nanocrystalline ug nanocomposite powder nga mga partikulo sa metal oxides, carbides, nitride, hydride, carbon nanotubes, nanodiamonds, ingon man lapad nga pag-stabilize gamit ang top-down nga pamaagi.1 ug metatable nga mga yugto.
Ang eskematiko nga nagpakita sa pamaagi sa paghimo nga gigamit sa pag-andam sa Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 metallic glass coating niini nga pagtuon.(a) Pag-andam sa MC alloy powder nga adunay lain-laing konsentrasyon sa Ni x (x; 10, 20, 30, ug 40 at.%) gamit ang ubos nga enerhiya nga pamaagi sa paggaling sa bola.(a) Ang panugod nga materyal gikarga sa usa ka silindro sa himan uban sa mga bola nga puthaw nga himan ug (b) gitak-opan sa usa ka He atmosphere nga puno sa glove box.(c) Transparent nga modelo sa grinding vessel nga naghulagway sa paglihok sa bola atol sa paggaling.Ang kataposang produkto sa pulbos nga nakuha human sa 50 ka oras gigamit sa bugnaw nga spray coat sa SUS 304 substrate (d).
Kung bahin sa kadaghanan nga mga ibabaw nga materyal (substrates), ang engineering sa ibabaw naglambigit sa disenyo ug pagbag-o sa mga ibabaw (substrate) aron mahatagan ang piho nga pisikal, kemikal, ug teknikal nga mga kabtangan nga wala sa orihinal nga bulk nga materyal.Pipila sa mga kabtangan nga mahimong epektibo nga mapauswag pinaagi sa pagtambal sa ibabaw naglakip sa abrasion, oksihenasyon ug resistensya sa kaagnasan, coefficient of friction, bioinertness, electrical properties ug thermal insulation, sa paghingalan lang sa pipila.Ang kalidad sa nawong mahimong mapauswag pinaagi sa metalurhiko, mekanikal o kemikal nga mga pamaagi.Ingon usa ka ilado nga proseso, ang coating yano nga gihubit ingon usa o daghang mga lut-od sa materyal nga artipisyal nga gipadapat sa nawong sa usa ka bulk nga butang (substrate) nga gihimo gikan sa lain nga materyal.Busa, ang mga coating gigamit sa usa ka bahin aron makab-ot ang gitinguha nga teknikal o pangdekorasyon nga mga kabtangan, ingon man sa pagpanalipod sa mga materyales gikan sa gipaabot nga kemikal ug pisikal nga interaksyon sa palibot23.
Ang lain-laing mga pamaagi ug mga teknik mahimong gamiton sa paggamit sa angay nga protective layers gikan sa pipila ka micrometers (ubos sa 10-20 micrometers) ngadto sa labaw pa kay sa 30 micrometers o bisan pipila millimeters sa gibag-on.Sa kinatibuk-an, ang mga proseso sa coating mahimong bahinon sa duha ka mga kategorya: (i) basa nga mga pamaagi sa coating, lakip ang electroplating, electroplating, ug hot dip galvanizing, ug (ii) dry coating nga mga pamaagi, lakip ang pagsolda, hardfacing, physical vapor deposition (PVD).), chemical vapor deposition (CVD), thermal spray techniques, ug mas bag-o nga cold spray techniques 24 (Figure 1d).
Ang mga biofilm gihubit isip mga microbial nga komunidad nga dili mabalik nga gilakip sa mga ibabaw ug gilibutan sa kaugalingon nga mga extracellular polymers (EPS).Ang pagporma sa usa ka taphaw nga hingkod nga biofilm mahimong mosangput sa daghang mga pagkawala sa daghang mga industriya, lakip ang pagproseso sa pagkaon, mga sistema sa tubig, ug pag-atiman sa kahimsog.Sa mga tawo, uban sa pagporma sa biofilms, labaw pa sa 80% sa mga kaso sa microbial impeksyon (lakip na ang Enterobacteriaceae ug Staphylococci) lisud nga matambalan.Dugang pa, ang mga hamtong nga biofilms gikataho nga 1000 ka beses nga mas makasugakod sa antibiotic nga pagtambal kumpara sa planktonic bacterial cells, nga gikonsiderar nga usa ka mayor nga terapyutik nga hagit.Sa kasaysayan, ang antimicrobial surface coating nga mga materyales nga nakuha gikan sa komon nga organic compounds gigamit.Bisan kung ang ingon nga mga materyales kanunay adunay makahilo nga mga sangkap nga mahimo’g makadaot sa mga tawo,25,26 makatabang kini nga malikayan ang pagpasa sa bakterya ug pagkadaot sa materyal.
Ang kaylap nga resistensya sa bakterya sa pagtambal sa antibiotiko tungod sa pagporma sa biofilm nagdala sa panginahanglan sa paghimo og usa ka epektibo nga antimicrobial membrane nga adunay sapaw nga nawong nga mahimong magamit nga luwas27.Ang pagpalambo sa pisikal o kemikal nga anti-adhesive nga nawong diin ang mga selula sa bakterya dili makagapos ug makaporma og mga biofilm tungod sa pagkapilit mao ang unang paagi niini nga proseso27.Ang ikaduha nga teknolohiya mao ang paghimo og mga coating nga naghatod ug mga kemikal nga antimicrobial kung asa gyud sila gikinahanglan, sa konsentrado ug gipahaom nga gidaghanon.Kini makab-ot pinaagi sa pagpalambo sa talagsaon nga coating nga mga materyales sama sa graphene / germanium28, itom nga diamante29 ug ZnO30-doped diamante-sama sa carbon coatings nga makasugakod sa bakterya, usa ka teknolohiya nga nagpadako sa pagpalambo sa toxicity ug resistensya tungod sa biofilm formation.Dugang pa, ang mga coatings nga adunay mga kemikal nga germicidal nga naghatag og dugay nga proteksyon batok sa kontaminasyon sa bakterya nahimong labi ka popular.Samtang ang tanan nga tulo nga mga pamaagi makahimo sa paggamit sa antimicrobial nga kalihokan sa adunay sapaw nga mga ibabaw, ang matag usa adunay kaugalingon nga hugpong sa mga limitasyon nga kinahanglan nga tagdon kung maghimo usa ka estratehiya sa aplikasyon.
Ang mga produkto nga naa karon sa merkado gibabagan sa kakulang sa oras sa pag-analisar ug pagsulay sa mga panalipod nga patong alang sa mga biologically active nga sangkap.Giangkon sa mga kompanya nga ang ilang mga produkto maghatag sa mga tiggamit sa gitinguha nga mga aspeto sa pag-andar, bisan pa, nahimo kini nga babag sa kalampusan sa mga produkto nga karon naa sa merkado.Ang mga compound nga nakuha gikan sa pilak gigamit sa kadaghanan sa mga antimicrobial nga magamit karon sa mga konsumedor.Kini nga mga produkto gidisenyo aron mapanalipdan ang mga tiggamit gikan sa posibleng makadaot nga pagkaladlad sa mga micro-organismo.Ang nalangan nga antimicrobial nga epekto ug ang kalambigit nga pagkahilo sa mga compound nga pilak nagdugang sa presyur sa mga tigdukiduki aron makahimo og dili kaayo makadaot nga alternatibo36,37.Ang paghimo sa usa ka global nga antimicrobial coating nga molihok sa sulod ug gawas nagpabilin nga usa ka hagit.Nag-uban kini sa mga risgo sa kahimsog ug kaluwasan.Ang pagdiskubre sa usa ka ahente nga antimicrobial nga dili kaayo makadaot sa mga tawo ug ang paghunahuna kung giunsa kini ilakip sa mga substrate nga adunay sapaw nga adunay mas taas nga kinabuhi sa estante usa ka labi nga gipangita nga katuyoan38.Ang pinakabag-o nga antimicrobial ug antibiofilm nga mga materyales gidesinyo sa pagpatay sa bakterya sa duol nga range pinaagi sa direktang kontak o human sa pagpagawas sa aktibong ahente.Mahimo nila kini pinaagi sa pagpugong sa inisyal nga pagdikit sa bakterya (lakip ang pagpugong sa pagporma sa usa ka layer sa protina sa ibabaw) o pinaagi sa pagpatay sa bakterya pinaagi sa pagpanghilabot sa dingding sa selula.
Sa esensya, ang surface coating mao ang proseso sa pagpadapat sa laing layer sa nawong sa usa ka component aron mapalambo ang mga kinaiya sa nawong.Ang katuyoan sa usa ka coating sa ibabaw mao ang pagbag-o sa microstructure ug/o komposisyon sa duol sa nawong nga rehiyon sa usa ka component39.Ang mga pamaagi sa pagtabon sa nawong mahimong bahinon sa lainlaing mga pamaagi, nga gisumada sa Fig. 2a.Ang mga coating mahimong bahinon sa thermal, chemical, physical ug electrochemical nga mga kategorya depende sa pamaagi nga gigamit sa paghimo sa coating.
(a) Usa ka inset nga nagpakita sa mga nag-unang mga teknik sa paggama sa nawong, ug (b) pinili nga mga bentaha ug disbentaha sa bugnaw nga paagi sa spray.
Ang teknolohiya sa pag-spray sa bugnaw adunay daghan nga parehas sa tradisyonal nga mga pamaagi sa pag-spray sa init.Bisan pa, adunay pipila usab nga hinungdanon nga sukaranan nga mga kabtangan nga naghimo sa proseso sa bugnaw nga pag-spray ug mga materyales sa bugnaw nga spray nga labi ka talagsaon.Ang teknolohiya sa bugnaw nga spray anaa pa sa iyang pagkamasuso, apan kini adunay maayong kaugmaon.Sa pipila ka mga kaso, ang talagsaon nga mga kabtangan sa bugnaw nga pag-spray nagtanyag daghang mga benepisyo, pagbuntog sa mga limitasyon sa naandan nga mga pamaagi sa pag-spray sa thermal.Gibuntog niini ang mahinungdanong mga limitasyon sa tradisyonal nga teknolohiya sa pag-spray sa thermal, diin ang pulbos kinahanglan nga matunaw aron ma-deposito sa usa ka substrate.Dayag nga, kini nga tradisyonal nga proseso sa coating dili angay alang sa mga materyal nga sensitibo kaayo sa temperatura sama sa nanocrystals, nanoparticles, amorphous ug metallic nga baso40, 41, 42. Dugang pa, ang thermal spray coating nga mga materyales kanunay adunay taas nga lebel sa porosity ug oxides.Ang teknolohiya sa bugnaw nga spray adunay daghang mahinungdanong bentaha sa teknolohiya sa thermal spray, sama sa (i) gamay nga input sa init sa substrate, (ii) pagka-flexible sa pagpili sa substrate coating, (iii) walay pagbag-o sa hugna ug pagtubo sa lugas, (iv) taas nga kusog sa adhesive1 .39 (Fig. 2b).Dugang pa, ang bugnaw nga spray coating nga mga materyales adunay taas nga resistensya sa kaagnasan, taas nga kusog ug katig-a, taas nga conductivity sa kuryente ug taas nga density41.Bisan pa sa mga bentaha sa proseso sa pag-spray sa bugnaw, kini nga pamaagi adunay pipila nga mga kakulangan, ingon sa gipakita sa Figure 2b.Sa diha nga ang pagtabon sa puro nga seramiko nga mga pulbos sama sa Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, ug uban pa, dili magamit ang bugnaw nga paagi sa pag-spray.Sa laing bahin, ang ceramic/metal composite powders mahimong gamiton isip hilaw nga materyales para sa coatings.Ang sama nga magamit sa ubang mga pamaagi sa pag-spray sa thermal.Ang lisud nga mga ibabaw ug sulod sa tubo lisud pa nga i-spray.
Gikonsiderar nga ang karon nga trabaho gitumong sa paggamit sa metallic vitreous powders isip mga materyales sa pagsugod alang sa mga coatings, klaro nga ang naandan nga thermal spraying dili magamit alang niini nga katuyoan.Kini tungod sa kamatuoran nga ang metallic vitreous powders nag-kristal sa taas nga temperatura1.
Kadaghanan sa mga instrumento nga gigamit sa industriya sa medikal ug pagkaon gihimo gikan sa austenitic stainless steel alloys (SUS316 ug SUS304) nga adunay sulud nga chromium nga 12 hangtod 20 wt.% alang sa paghimo sa mga instrumento sa pag-opera.Gidawat sa kadaghanan nga ang paggamit sa chromium nga metal ingon usa ka elemento sa pag-alloy sa mga asero nga sinulud mahimo’g makapauswag sa resistensya sa kaagnasan sa mga sumbanan nga asero nga asero.Ang stainless steel alloys, bisan pa sa ilang taas nga resistensya sa corrosion, walay mahinungdanong antimicrobial properties38,39.Sukwahi kini sa ilang taas nga resistensya sa corrosion.Human niana, posible nga matagna ang pag-uswag sa impeksyon ug panghubag, nga nag-una tungod sa pagdikit sa bakterya ug kolonisasyon sa nawong sa mga biomaterial nga stainless steel.Mahinungdanon nga mga kalisud mahimong motumaw tungod sa mahinungdanon nga mga kalisud nga may kalabutan sa bacterial adhesion ug biofilm formation nga mga agianan, nga mahimong mosangpot sa dili maayo nga panglawas, nga mahimong adunay daghang mga sangputanan nga direkta o dili direkta nga makaapekto sa panglawas sa tawo.
Kini nga pagtuon maoy unang hugna sa proyekto nga gipondohan sa Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS), contract no.2010-550401, sa pag-imbestigar sa posibilidad sa pagprodyus og metallic glassy Cu-Zr-Ni ternary powders gamit ang MA technology (table).1) Alang sa paghimo sa SUS304 antibacterial surface protection film / coating.Ang ikaduhang hugna sa proyekto, nga magsugod sa Enero 2023, magtuon sa detalye sa galvanic corrosion nga mga kinaiya ug mekanikal nga mga kabtangan sa sistema.Ang mga detalyado nga pagsulay sa microbiological alang sa lainlaing mga klase sa bakterya himuon.
Gihisgotan niini nga artikulo ang epekto sa Zr alloy content sa glass forming ability (GFA) base sa morphological ug structural nga mga kinaiya.Dugang pa, ang mga antibacterial nga kabtangan sa powder coated metal glass/SUS304 composite gihisgutan usab.Dugang pa, ang nagpadayon nga trabaho gihimo aron imbestigahan ang posibilidad sa pagbag-o sa istruktura sa mga pulbos nga metal nga bildo nga nahitabo sa panahon sa bugnaw nga pag-spray sa supercooled nga likido nga rehiyon sa hinimo nga metallic glass nga mga sistema.Ang Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr20Ni30 nga mga metallic glass alloy gigamit isip representante nga mga pananglitan niini nga pagtuon.
Kini nga seksyon nagpresentar sa mga pagbag-o sa morphological sa mga pulbos sa elemental nga Cu, Zr ug Ni sa panahon sa low-energy ball milling.Duha ka lainlain nga sistema nga gilangkoban sa Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr40Ni10 ang gamiton isip ilustrasyon nga mga pananglitan.Ang proseso sa MA mahimong bahinon ngadto sa tulo ka managlahing yugto, ingon nga gipakita sa metallographic nga kinaiya sa powder nga nakuha sa grinding stage (Fig. 3).
Metallographic nga mga kinaiya sa mga pulbos sa mekanikal nga mga haluang metal (MA) nga nakuha human sa lain-laing mga yugto sa bola grinding.Ang field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) nga mga hulagway sa MA ug Cu50Zr40Ni10 powders nga nakuha human sa ubos nga energy ball milling alang sa 3, 12 ug 50 nga mga oras gipakita sa (a), (c) ug (e) alang sa Cu50Zr20Ni30 nga sistema, samtang sa samang MA.Ang katugbang nga mga hulagway sa sistema sa Cu50Zr40Ni10 nga gikuha human sa panahon gipakita sa (b), (d), ug (f).
Atol sa ball milling, ang epektibo nga kinetic energy nga mahimong ibalhin ngadto sa metal powder maapektuhan sa kombinasyon sa mga parameter, sama sa gipakita sa Fig. 1a.Naglakip kini sa mga pagbangga tali sa mga bola ug mga pulbos, pag-shear compression sa pulbos nga natanggong sa taliwala o taliwala sa grinding media, mga epekto gikan sa pagkahulog nga mga bola, paggunting ug pagsul-ob tungod sa pagbitad sa pulbos tali sa mga naglihok nga lawas sa usa ka ball mill, ug usa ka shock wave nga moagi sa mga nahulog nga bola nga nagpakaylap pinaagi sa loaded culture (Fig. 1a). Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадин МА (3 ч), лбокозок х частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Ang elemental nga Cu, Zr, ug Ni powders grabeng deformed tungod sa bugnaw nga welding sa sayong bahin sa MA (3 h), nga misangpot sa pagporma sa dagkong powder particles (> 1 mm ang diametro).Kining dagkong mga partikulo sa composite gihulagway pinaagi sa pagporma sa baga nga mga lut-od sa mga elemento sa alloying (Cu, Zr, Ni), ingon sa gipakita sa fig.3a,b.Ang pagtaas sa oras sa MA ngadto sa 12 h (intermediate stage) misangpot sa pagtaas sa kinetic energy sa ball mill, nga misangpot sa pagkadunot sa composite powder ngadto sa mas gagmay nga mga powder (ubos sa 200 μm), ingon sa gipakita sa Fig. 3c, siyudad.Niini nga yugto, ang gipadapat nga pwersa sa paggunting mosangpot sa pagporma sa usa ka bag-ong metal nga nawong nga adunay nipis nga Cu, Zr, Ni nga mga lut-od sa hint, sama sa gipakita sa Fig. 3c, d.Ingon usa ka sangputanan sa paggaling sa mga layer sa interface sa mga flakes, ang mga solid-phase nga reaksyon mahitabo sa pagporma sa mga bag-ong hugna.
Sa kinatumyan sa proseso sa MA (pagkahuman sa 50 h), ang flake metallography halos dili mamatikdan (Fig. 3e, f), ug ang salamin metallography naobserbahan sa pinasinaw nga nawong sa powder.Kini nagpasabut nga ang proseso sa MA nahuman ug usa ka bahin sa reaksyon ang nahimo.Ang elemento nga komposisyon sa mga rehiyon nga gipakita sa Fig.Ang 3e (I, II, III), f, v, vi) gitino gamit ang field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) inubanan sa energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).(IV).
Sa lamesa.2 elemental nga konsentrasyon sa alloying nga mga elemento gipakita isip porsyento sa kinatibuk-ang masa sa matag rehiyon nga gipili sa fig.3e, f.Ang pagtandi niini nga mga resulta sa inisyal nga nominal nga mga komposisyon sa Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr40Ni10 nga gihatag sa Table 1 nagpakita nga ang mga komposisyon niining duha ka katapusan nga mga produkto duol kaayo sa mga nominal nga komposisyon.Dugang pa, ang mga paryente nga kantidad sa mga sangkap alang sa mga rehiyon nga gilista sa Fig. 3e,f wala magsugyot nga hinungdanon nga pagkadaot o pagkalainlain sa komposisyon sa matag sample gikan sa usa ka rehiyon ngadto sa lain.Gipamatud-an kini sa kamatuoran nga walay kausaban sa komposisyon gikan sa usa ka rehiyon ngadto sa lain.Kini nagpakita sa produksyon sa uniporme nga haluang metal powders sama sa gipakita sa Table 2.
Ang FE-SEM micrographs sa Cu50(Zr50-xNix) final product powder nakuha human sa 50 MA nga mga panahon, ingon sa gipakita sa Fig. 4a-d, diin ang x mao ang 10, 20, 30 ug 40 sa.%, matag usa.Human niini nga grinding nga lakang, ang powder aggregates tungod sa van der Waals nga epekto, nga mosangpot ngadto sa pagporma sa dagkong mga aggregates nga naglangkob sa ultrafine nga mga partikulo nga adunay diametro nga 73 ngadto sa 126 nm, sama sa gipakita sa Figure 4.
Morphological nga mga kinaiya sa Cu50 (Zr50-xNix) powders nga nakuha human sa 50-oras nga MA.Alang sa mga sistema sa Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, ang FE-SEM nga mga hulagway sa mga pulbos nga nakuha human sa 50 MA gipakita sa (a), (b), (c), ug (d), matag usa.
Sa wala pa ikarga ang mga pulbos ngadto sa bugnaw nga spray feeder, sila una nga gi-sonicated sa analytical grade ethanol sulod sa 15 minutos ug dayon gipauga sa 150 ° C. sulod sa 2 ka oras.Kini nga lakang kinahanglan buhaton aron malampuson nga mabuntog ang agglomeration, nga sagad hinungdan sa daghang mga seryoso nga problema sa proseso sa coating.Pagkahuman sa proseso sa MA, dugang nga mga pagtuon ang gihimo aron masusi ang homogeneity sa mga pulbos nga haluang metal.Sa fig.Ang 5a-d nagpakita sa FE-SEM micrographs ug katugbang nga EDS nga mga hulagway sa Cu, Zr ug Ni alloying nga mga elemento sa Cu50Zr30Ni20 alloy nga gikuha human sa 50 ka oras nga M, matag usa.Kinahanglang hinumdoman nga ang mga pulbos nga haluang metal nga nakuha pagkahuman niini nga lakang managsama, tungod kay wala sila magpakita sa bisan unsang pag-usab-usab sa komposisyon lapas sa lebel sa sub-nanometer, ingon sa gipakita sa Figure 5.
Morpolohiya ug lokal nga pag-apod-apod sa mga elemento sa MG Cu50Zr30Ni20 powder nga nakuha human sa 50 MA pinaagi sa FE-SEM / Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS).(a) SEM ug X-ray EDS imaging sa (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, ug (d) Ni-Kα.
Ang X-ray diffraction patterns sa mechanically alloyed Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, ug Cu50Zr20Ni30 powders nga nakuha human sa 50-hour MA gipakita sa Fig.6a–d, matag usa.Pagkahuman niini nga yugto sa paggaling, ang tanan nga mga sample nga adunay lainlaing mga konsentrasyon sa Zr adunay amorphous nga istruktura nga adunay mga kinaiya nga halo diffusion pattern nga gipakita sa Fig. 6.
X-ray diffraction patterns sa Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), ug Cu50Zr20Ni30 (d) powder human sa MA sulod sa 50 ka oras.Ang usa ka halo-diffusion pattern naobserbahan sa tanan nga mga sample nga walay eksepsiyon, nga nagpakita sa pagporma sa usa ka amorphous nga hugna.
Ang taas nga resolusyon sa field emission transmission electron microscopy (FE-HRTEM) gigamit sa pag-obserbar sa mga pagbag-o sa istruktura ug pagsabut sa lokal nga istruktura sa mga pulbos nga resulta sa paggaling sa bola sa lain-laing mga panahon sa MA.Ang mga hulagway sa mga pulbos nga nakuha sa pamaagi sa FE-HRTEM human sa sayo (6 h) ug intermediate (18 h) nga mga yugto sa paggaling sa Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr40Ni10 nga mga pulbos gipakita sa Fig.7a, ug.Sumala sa bright-field image (BFI) sa powder nga nakuha human sa 6 h sa MA, ang powder naglangkob sa dagkong mga lugas nga adunay tin-aw nga gihubit nga mga utlanan sa fcc-Cu, hcp-Zr, ug fcc-Ni nga mga elemento, ug walay mga timailhan sa pagporma sa usa ka reaction phase, sama sa gipakita sa Fig. 7a.Dugang pa, ang usa ka correlated nga pinili nga area diffraction pattern (SADP) nga gikuha gikan sa tunga nga rehiyon (a) nagpadayag sa usa ka hait nga diffraction pattern (Fig. 7b) nga nagpakita sa presensya sa dagkong mga crystallites ug ang pagkawala sa usa ka reaktibo nga hugna.
Ang lokal nga istruktura nga mga kinaiya sa MA powder nga nakuha human sa sayo nga (6 h) ug intermediate (18 h) nga mga yugto.(a) High resolution field emission transmission electron microscopy (FE-HRTEM) ug (b) katugbang nga pinili nga area diffractogram (SADP) sa Cu50Zr30Ni20 powder human sa MA treatment sulod sa 6 ka oras.Ang FE-HRTEM nga imahe sa Cu50Zr40Ni10 nga nakuha pagkahuman sa 18-oras nga MA gipakita sa (c).
Ingon sa gipakita sa fig.7c, usa ka pagtaas sa gidugayon sa MA ngadto sa 18 h misangpot sa seryoso nga mga depekto sa lattice inubanan sa plastic deformation.Niini nga intermediate nga yugto sa proseso sa MA, lain-laing mga depekto ang makita sa powder, lakip na ang stacking faults, lattice defects, ug point defects (Fig. 7).Kini nga mga depekto maoy hinungdan sa pagkabahin sa dagkong mga lugas ubay sa mga utlanan sa lugas ngadto sa mga subgrain nga mas gamay sa 20 nm ang gidak-on (Fig. 7c).
Ang lokal nga istruktura sa Cu50Z30Ni20 powder nga gigaling alang sa 36 h MA gihulagway pinaagi sa pagporma sa ultrafine nanograins nga gisukip sa usa ka amorphous thin matrix, sama sa gipakita sa Fig. 8a.Ang usa ka lokal nga pagtuki sa EMF nagpakita nga ang mga nanocluster nga gipakita sa Fig.Ang 8a nalangkit sa wala matambalan nga Cu, Zr ug Ni powder alloys.Ang sulod sa Cu sa matrix lainlain gikan sa ~32 at.% (poor zone) ngadto sa ~74 at.% (rich zone), nga nagpaila sa pagporma sa mga heterogeneous nga mga produkto.Dugang pa, ang katugbang nga mga SADP sa mga pulbos nga nakuha human sa paggaling niini nga lakang nagpakita sa panguna ug ikaduha nga halo-diffusion nga amorphous phase nga mga singsing nga nagsapaw sa hait nga mga punto nga nalangkit niining wala matambalan nga mga elemento sa alloying, sama sa gipakita sa Fig. 8b.
Ang nanoscale nga lokal nga mga bahin sa istruktura sa Labaw sa 36 h-Cu50Zr30Ni20 nga pulbos.(a) Bright field image (BFI) ug katugbang (b) SADP sa Cu50Zr30Ni20 powder nga nakuha human sa paggaling sa 36 h MA.
Ngadto sa katapusan sa proseso sa MA (50 h), Cu50 (Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, ug 40 at.% powder, nga walay eksepsiyon, adunay labyrinthine morphology sa amorphous phase, ingon sa gipakita sa Fig.Walay point diffraction o hait nga annular patterns nga mamatikdan sa katugbang nga SADS sa matag komposisyon.Gipakita niini ang pagkawala sa wala matambalan nga kristal nga metal, apan ang pagporma sa usa ka amorphous alloy powder.Kini nga mga correlated nga SADP nga nagpakita sa halo diffusion patterns gigamit usab isip ebidensya sa pagpalambo sa amorphous nga mga hugna sa final product material.
Lokal nga istruktura sa katapusang produkto sa Cu50 MS system (Zr50-xNix).FE-HRTEM ug correlated nanobeam diffraction patterns (NBDP) sa (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, ug (d) Cu50Zr10Ni40 nakuha human sa 50 h sa MA.
Gamit ang differential scanning calorimetry, ang thermal stability sa glass transition temperature (Tg), supercooled liquid region (ΔTx) ug crystallization temperature (Tx) gitun-an depende sa content sa Ni (x) sa Cu50(Zr50-xNix) amorphous system.(DSC) nga mga kabtangan sa He gas flow.Ang DSC curves sa mga pulbos sa Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, ug Cu50Zr10Ni40 amorphous alloys nga nakuha human sa MA sa 50 h gipakita sa Fig.10a, b, e, matag usa.Samtang ang DSC curve sa amorphous Cu50Zr20Ni30 gipakita nga gilain sa Fig. 10th century Samtang, ang usa ka Cu50Zr30Ni20 sample nga gipainit sa ~ 700 ° C sa DSC gipakita sa Fig. 10g.
Ang thermal stability sa Cu50(Zr50-xNix) MG powders nga nakuha human sa MA sulod sa 50 ka oras gitino sa glass transition temperature (Tg), crystallization temperature (Tx) ug supercooled liquid region (ΔTx).Thermograms sa differential scanning calorimeter (DSC) powders sa Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), ug (e) Cu50Zr10Ni40 MG alloy powders human sa MA sulod sa 50 ka oras.Usa ka X-ray diffraction pattern (XRD) sa usa ka Cu50Zr30Ni20 sample nga gipainit sa ~ 700 ° C sa DSC gipakita sa (d).
Ingon sa gipakita sa Figure 10, ang mga kurba sa DSC alang sa tanan nga mga komposisyon nga adunay lainlaing mga konsentrasyon sa nickel (x) nagpakita sa duha ka lainlaing mga kaso, usa ka endothermic ug ang lain nga exothermic.Ang unang endothermic nga panghitabo katumbas sa Tg, ug ang ikaduha nalangkit sa Tx.Ang pinahigda nga span area nga anaa tali sa Tg ug Tx gitawag nga subcooled liquid area (ΔTx = Tx – Tg).Gipakita sa mga resulta nga ang Tg ug Tx sa sample nga Cu50Zr40Ni10 (Fig. 10a) nga gibutang sa 526 ° C ug 612 ° C nagbalhin sa sulod (x) ngadto sa 20 sa % paingon sa ubos nga temperatura nga bahin sa 482 ° C ug 563 ° C.°C uban sa pagdugang sa Ni sulod (x), sa tinagsa, ingon sa gipakita sa Figure 10b.Tungod niini, ang ΔTx Cu50Zr40Ni10 mikunhod gikan sa 86 ° С (Fig. 10a) ngadto sa 81 ° С alang sa Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b).Alang sa MC Cu50Zr40Ni10 alloy, ang pagkunhod sa mga kantidad sa Tg, Tx, ug ΔTx sa lebel sa 447 ° С, 526 ° С, ug 79 ° С naobserbahan usab (Fig. 10b).Kini nagpakita nga ang usa ka pagtaas sa Ni sulod modala ngadto sa usa ka pagkunhod sa kainit kalig-on sa MS alloy.Sa kasukwahi, ang bili sa Tg (507 °C) sa MC Cu50Zr20Ni30 alloy mas ubos kay sa MC Cu50Zr40Ni10 alloy;bisan pa niana, ang Tx niini nagpakita ug bili nga ikatandi niini (612 °C).Busa, ang ΔTx adunay mas taas nga bili (87°C) sama sa gipakita sa fig.ika-10 nga siglo
Ang Cu50(Zr50-xNix) MC system, gamit ang Cu50Zr20Ni30 MC alloy isip pananglitan, nag-kristal pinaagi sa usa ka hait nga exothermic peak ngadto sa fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, ug orthorhombic-ZrNi crystalline phases (Fig. 10c).Kini nga hugna sa transisyon gikan sa amorphous ngadto sa crystalline gipamatud-an sa X-ray diffraction analysis sa MG sample (Fig. 10d) nga gipainit sa 700 °C sa DSC.
Sa fig.Ang 11 nagpakita sa mga litrato nga gikuha sa panahon sa bugnaw nga proseso sa spray nga gihimo sa kasamtangan nga trabaho.Niini nga pagtuon, ang metal glassy powder nga mga partikulo nga gi-synthesize human sa MA sulod sa 50 ka oras (gamit ang Cu50Zr20Ni30 isip usa ka pananglitan) gigamit isip usa ka antibacterial nga hilaw nga materyal, ug ang usa ka stainless steel plate (SUS304) mao ang bugnaw nga spray coated.Ang bugnaw nga pamaagi sa spray gipili alang sa coating sa thermal spray teknolohiya serye tungod kay kini mao ang labing episyente nga pamaagi sa thermal spray teknolohiya serye diin kini mahimong gamiton alang sa metallic metastable kainit sensitibo nga mga materyales sama sa amorphous ug nanocrystalline powders.Dili subject sa phase.mga transisyon.Kini ang panguna nga hinungdan sa pagpili niini nga pamaagi.Ang proseso sa bugnaw nga pagdeposito gihimo gamit ang mga high-velocity nga mga partikulo nga nagbag-o sa kinetic nga kusog sa mga partikulo ngadto sa plastik nga deformation, deformation ug kainit sa epekto sa substrate o kaniadto nga nadeposito nga mga partikulo.
Ang mga litrato sa uma nagpakita sa bugnaw nga pamaagi sa pag-spray nga gigamit alang sa lima ka sunod-sunod nga pagpangandam sa MG/SUS 304 sa 550°C.
Ang kinetic energy sa mga partikulo, ingon man ang momentum sa matag partikulo sa panahon sa pagporma sa coating, kinahanglan nga mabag-o sa ubang mga porma sa enerhiya pinaagi sa mga mekanismo sama sa plastic deformation (panguna nga mga partikulo ug interparticle nga interaksyon sa matrix ug interaksyon sa mga partikulo), interstitial knots sa mga solido, rotation tali sa mga partikulo, deformation ug ang tanan nga limitasyon sa enerhiya sa com, kon dili ang kinetic nga pagpainit com. deformation nga enerhiya, ang resulta mao ang usa ka pagkamaunat-unat nga pagbangga, nga nagpasabot nga ang mga partikulo sa yano nga bounce off human sa epekto.Namatikdan nga 90% sa kusog nga epekto nga gigamit sa partikulo/substrat nga materyal nakabig ngadto sa lokal nga kainit 40 .Dugang pa, kung ang epekto sa stress magamit, ang taas nga plastic strain rate makab-ot sa partikulo / substrate nga kontak nga rehiyon sa mubo nga panahon41,42.
Ang plastic deformation kasagarang giisip nga usa ka proseso sa pagwagtang sa enerhiya, o hinoon, isip tinubdan sa kainit sa interfacial nga rehiyon.Bisan pa, ang pagtaas sa temperatura sa interfacial nga rehiyon kasagaran dili igo alang sa panghitabo sa interfacial melting o mahinungdanon nga pagpukaw sa mutual diffusion sa mga atomo.Wala'y publikasyon nga nahibal-an sa mga tagsulat nga nagsusi sa epekto sa mga kabtangan niining mga metallic vitreous powder sa powder adhesion ug settling nga nahitabo sa dihang naggamit sa cold spray techniques.
Ang BFI sa MG Cu50Zr20Ni30 alloy powder makita sa Fig. 12a, nga gideposito sa SUS 304 substrate (Fig. 11, 12b).Ingon sa makita gikan sa numero, ang adunay sapaw nga mga pulbos nagpabilin sa ilang orihinal nga amorphous nga istruktura tungod kay kini adunay usa ka delikado nga labirint nga istruktura nga wala’y bisan unsang kristal nga bahin o mga depekto sa lattice.Sa laing bahin, ang hulagway nagpakita sa presensya sa usa ka langyaw nga hugna, ingon nga gipakita sa mga nanoparticle nga gilakip sa MG-coated powder matrix (Fig. 12a).Ang Figure 12c nagpakita sa indexed nanobeam diffraction pattern (NBDP) nga may kalabutan sa rehiyon I (Figure 12a).Ingon sa gipakita sa fig.12c, ang NBDP nagpakita sa usa ka huyang nga halo-diffusion pattern sa amorphous nga estraktura ug nag-uban sa mga hait nga mga spot nga katumbas sa usa ka kristal nga dako nga cubic metastable nga Zr2Ni nga hugna ug usa ka tetragonal nga CuO nga hugna.Ang pagporma sa CuO mahimong ipatin-aw pinaagi sa oksihenasyon sa powder sa dihang mobalhin gikan sa nozzle sa spray gun ngadto sa SUS 304 sa open air sa usa ka supersonic flow.Sa laing bahin, ang devitrification sa metal glassy powders miresulta sa pagporma sa dagkong cubic phases human sa cold spray treatment sa 550°C sulod sa 30 min.
(a) FE-HRTEM nga hulagway sa MG powder nga gideposito sa (b) SUS 304 substrate (Figure inset).Ang indeks sa NBDP sa lingin nga simbolo nga gipakita sa (a) gipakita sa (c).
Aron masulayan kini nga potensyal nga mekanismo alang sa pagporma sa dako nga cubic Zr2Ni nanoparticle, usa ka independente nga eksperimento ang gihimo.Niini nga eksperimento, ang mga pulbos gi-spray gikan sa usa ka atomizer sa 550 ° C sa direksyon sa SUS 304 substrate;bisan pa, aron mahibal-an ang epekto sa annealing, ang mga pulbos gikuha gikan sa SUS304 strip sa labing madali (mga 60 s).).Laing serye sa mga eksperimento ang gihimo diin ang pulbos gikuha gikan sa substrate mga 180 segundos pagkahuman sa aplikasyon.
Ang mga numero 13a, b nagpakita sa Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) dark field (DFI) nga mga hulagway sa duha ka sputtered nga materyales nga gideposito sa SUS 304 substrates alang sa 60 s ug 180 s, matag usa.Ang imahe sa pulbos nga gideposito sa 60 segundos kulang sa mga detalye sa morphological, nga nagpakita sa pagkawalay bahin (Fig. 13a).Gipamatud-an usab kini sa XRD, nga nagpakita nga ang kinatibuk-ang istruktura niini nga mga pulbos amorphous, ingon nga gipakita sa lapad nga panguna ug sekondaryang diffraction peak nga gipakita sa Figure 14a.Kini nagpakita sa pagkawala sa metastable / mesophase precipitates, diin ang powder nagpabilin sa iyang orihinal nga amorphous nga istruktura.Sa kasukwahi, ang powder nga gideposito sa parehas nga temperatura (550 ° C) apan gibiyaan sa substrate alang sa 180 s nagpakita sa pagbutang sa nanosized nga mga lugas, ingon sa gipakita sa mga pana sa Fig. 13b.