Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta alang sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka updated nga browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ipakita ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Ang mga biofilm usa ka importante nga bahin sa pag-uswag sa laygay nga mga impeksyon, ilabi na kung ang medikal nga mga himan nalangkit.Kini nga problema nagpresentar sa usa ka dako nga hagit sa medikal nga komunidad, tungod kay ang standard nga mga antibiotics mahimo lamang nga makawagtang sa biofilms sa usa ka limitado nga gidak-on. maayo nga antimicrobial coatings.Sa samang higayon, ang paggamit sa bugnaw nga spray nga teknolohiya miuswag tungod kay kini usa ka angay nga pamaagi alang sa pagproseso sa temperatura-sensitive nga mga materyales.Kabahin sa katuyoan niini nga pagtuon mao ang paghimo sa usa ka nobela nga antibacterial film nga metallic nga bildo nga gilangkuban sa ternary Cu-Zr-Ni gamit ang mechanical alloying techniques. sa kamahinungdanon pagpakunhod sa biofilm formation sa labing menos 1 log itandi sa stainless steel.
Sa tibuok kasaysayan sa tawo, ang bisan unsang katilingban nakahimo sa pagdesinyo ug pagpasiugda sa pagpaila sa mga nobela nga materyales nga nakab-ot sa iyang piho nga mga kinahanglanon, nga miresulta sa pag-uswag sa performance ug ranking sa usa ka globalisadong ekonomiya1. Kanunay kini nga gipasangil sa abilidad sa tawo sa pagpalambo sa mga materyales ug mga kagamitan sa paggama ug mga disenyo alang sa mga materyales nga paggama ug kinaiya aron makab-ot ang mga ganansya sa panglawas, edukasyon, industriya, ekonomiya, kultura ug uban pang mga natad gikan sa usa ka nasud o rehiyon nga walay pagtagad sa usa ka nasud o rehiyon.2 Sulod sa 60 ka tuig, ang mga siyentista sa materyal naggugol ug dakong bahin sa ilang panahon sa pag-focus sa usa ka dakong kabalaka: ang pagpangita sa mga nobela ug pinakabag-o nga mga materyales.
Ang pagdugang sa mga elemento sa alloying, ang pagbag-o sa materyal nga microstructure, ug ang paggamit sa thermal, mechanical o thermo-mechanical nga mga pamaagi sa pagproseso nga miresulta sa mahinungdanon nga pag-uswag sa mekanikal, kemikal ug pisikal nga mga kabtangan sa nagkalain-laing lain-laing mga materyales. Ang mga tubo, quantum tuldok, zero-dimensional, amorphous metallic nga baso, ug high-entropy nga mga haluang metal maoy pipila lamang ka mga pananglitan sa mga advanced nga materyales nga gipaila-ila sa kalibutan sukad sa tunga-tunga sa milabay nga siglo.Sa diha nga ang paghimo ug pagpalambo sa bag-ong mga haluang metal nga adunay labaw nga mga kabtangan, bisan sa katapusan nga produkto o sa tunga-tunga nga mga hugna sa produksyon niini, ang problema sa dili balanse nga balanse kanunay nga gidugang. Nadiskobrehan ang lamian nga mga haluang metal, nailhan nga metallic nga baso.
Ang iyang trabaho sa Caltech sa 1960 nagdala sa usa ka rebolusyon sa konsepto sa metal nga mga sinubong sa dihang iyang gi-synthesize ang glassy Au-25 sa.% Si alloys pinaagi sa paspas nga pagpalig-on sa mga likido sa halos usa ka milyon nga degrees matag segundo 4. Ang panghitabo sa pagkadiskobre ni Propesor Pol Duwezs wala lamang nagpahibalo sa pagsugod sa kasaysayan sa metallic glasses (MG), apan naghunahuna usab mahitungod sa pag-uswag sa metal nga paradigm sa mga tawo. synthesis sa MG alloys, halos tanan nga metal nga baso gihimo sa hingpit pinaagi sa paggamit sa usa sa mosunod nga mga pamaagi;(i) paspas nga solidification sa matunaw o alisngaw, (ii) atomic disordering sa lattice, (iii) solid-estado amorphization reaksyon tali sa purong metal nga mga elemento, ug (iv) solid-estado transisyon sa metastable hugna.
Ang mga MG gipalahi sa ilang kakulang sa long-range atomic order nga may kalabutan sa mga kristal, nga usa ka defining characteristic sa mga kristal. sa lain-laing mga kaumahan.Sila adunay pipila ka importante nga mga kabtangan;(i) taas nga mekanikal nga ductility ug kalig-on sa ani, (ii) taas nga magnetic permeability, (iii) ubos nga coercivity, (iv) dili kasagaran nga pagsukol sa kaagnasan, (v) independensya sa temperatura Ang conductivity sa 6,7.
Ang mekanikal nga alloying (MA) 1,8 usa ka medyo bag-ong teknik, una nga gipaila sa 19839 ni Prof. CC Kock ug mga kauban. Nag-andam sila og amorphous Ni60Nb40 nga mga pulbos pinaagi sa paggaling sa usa ka sinagol nga putli nga mga elemento sa ambient nga temperatura nga duol kaayo sa temperatura sa lawak.Kasagaran, ang reaksyon sa MA gihimo tali sa diffusive coupling sa reactant material powders sa usa ka reactor, kasagaran ginama sa stainless steel ngadto sa ball mill 10 (Fig. 1a, b). 15, 16. Sa partikular, kini nga pamaagi gigamit sa pag-andam sa dili masagol nga mga sistema sama sa Cu-Ta17, ingon man sa taas nga pagtunaw sa mga haluang metal sama sa Al-transition metal system (TM; Zr, Hf, Nb ug Ta) 18,19 ug Fe-W20, nga dili makuha gamit ang conventional nga mga ruta sa pagpangandam. composite powder nga mga partikulo sa metal oxides, carbide, nitride, hydride, carbon nanotubes, nanodiamonds, Ingon man usab sa halapad nga stabilization pinaagi sa usa ka top-down approach 1 ug metastable nga mga yugto.
Ang eskematiko nga nagpakita sa pamaagi sa paggama nga gigamit sa pag-andam sa Cu50(Zr50−xNix) metallic glass (MG) coating/SUS 304 niini nga pagtuon.(a) Pag-andam sa MG alloy powders nga adunay lain-laing Ni concentrations x (x; 10, 20, 30 ug 40 at.%) gamit ang ubos nga enerhiya nga ball milling technique.(a) Ang galamiton sa paggiling sa bola nga adunay gamay nga enerhiya. usa ka glove box nga puno sa He atmosphere.(c) Usa ka transparent nga modelo sa grinding vessel nga nag-ilustrar sa ball motion atol sa paggaling.Ang kataposang produkto sa powder nga nakuha human sa 50 ka oras gigamit sa pag-coat sa SUS 304 substrate gamit ang cold spray method (d).
Kung bahin sa kadaghanan nga mga materyal nga ibabaw (substrates), ang engineering sa ibabaw naglakip sa disenyo ug pagbag-o sa mga ibabaw (substrates) aron mahatagan ang piho nga pisikal, kemikal ug teknikal nga mga kalidad nga wala naa sa orihinal nga bulk nga materyal. Ang pipila nga mga kabtangan nga mahimong epektibo nga mapaayo pinaagi sa mga pagtambal sa ibabaw naglakip sa resistensya sa abrasion, oksihenasyon ug resistensya sa kaagnasan, coefficient sa friction, bio-inertness, de-koryenteng mga kabtangan, ug makapauswag sa kalidad sa metal pinaagi sa pipila nga mga kabtangan sa metal, ug sa usa ka thermal nga kalidad. o kemikal nga mga teknik.Ingon sa usa ka ilado nga proseso, ang usa ka taklap yano nga gihubit ingon nga usa o daghang mga lut-od sa materyal nga artipisyal nga gideposito sa ibabaw sa usa ka kinabag nga butang (substrate) nga hinimo sa laing materyal.Busa, ang mga coating gigamit sa usa ka bahin aron makab-ot ang pipila nga 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.
Aron sa pagdeposito sa angay nga mga lut-od sa pagpanalipod sa nawong nga adunay gibag-on gikan sa pipila ka micrometers (ubos sa 10-20 micrometers) ngadto sa kapin sa 30 micrometers o bisan sa pipila ka milimetro, daghang mga pamaagi ug mga teknik ang mahimong magamit. nag-atubang , physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), thermal spray techniques ug mas bag-o nga cold spray techniques 24 (Fig. 1d).
Ang mga biofilm gihubit isip mga microbial nga komunidad nga dili na mabalik nga gilakip sa mga ibabaw ug gilibutan sa kaugalingon nga gihimo nga extracellular polymers (EPS). Ang sobra nga pagkahamtong nga biofilm formation mahimong mosangpot sa dakong kapildihan sa daghang industriyal nga sektor, lakip na ang industriya sa pagkaon, tubig, ug healthcare environment. .Dugang pa, ang mga hamtong nga biofilms gikataho nga 1000 ka pilo nga mas makasugakod sa antibiotic nga pagtambal kumpara sa planktonic bacterial cells, nga gikonsiderar nga usa ka mayor nga terapyutik nga hagit.Ang antimicrobial surface coating nga mga materyales nga nakuha gikan sa conventional organic compounds kay gigamit sa kasaysayan.Bisan ang maong mga materyales kasagaran adunay makahilo nga mga sangkap nga posibleng delikado sa paghatud sa mga tawo6,25, mahimo nga makatabang sa paglaglag sa bakterya sa mga tawo,25, ang materyal.
Ang kaylap nga pagsukol sa bakterya sa antibiotic nga mga pagtambal tungod sa biofilm formation misangpot sa panginahanglan sa pagpalambo sa usa ka epektibo nga antimicrobial membrane-coated nga nawong nga luwas nga magamit27. Ang pagpalambo sa usa ka pisikal o kemikal nga anti-adherent nga nawong diin ang mga selula sa bakterya gipugngan sa paggapos ug pagtukod sa mga biofilm tungod sa adhesion mao ang unang pamaagi niini nga proseso27. Ang ikaduha nga mga kemikal nga gikinahanglan mao ang pag-develop sa mga antimicrobial nga teknolohiya, nga gikinahanglan sa pag-debelop sa mga antimicrobial. kaayo nga konsentrado ug gipahaum nga kantidad.Kini makab-ot pinaagi sa pagpalambo sa talagsaon nga coating nga mga materyales sama sa graphene/germanium28, itom nga diamante29 ug ZnO-doped diamante-sama sa carbon coatings30 nga makasugakod sa bakterya, usa ka teknolohiya nga mopadako sa Toxicity ug resistensya nga pagpalambo tungod sa biofilm formation kay maminusan. ugh ang tanan nga tulo ka mga pamaagi makahimo sa paghimo sa antimicrobial nga mga epekto sa adunay sapaw nga mga ibabaw, ang matag usa adunay ilang kaugalingon nga hugpong sa mga limitasyon nga kinahanglan nga tagdon kung maghimo mga estratehiya sa aplikasyon.
Ang mga produkto nga anaa karon sa merkado gibabagan sa dili igo nga panahon sa pag-analisar ug pagsulay sa mga protective coatings alang sa biologically active nga mga sangkap.Giangkon sa mga kompanya nga ang ilang mga produkto maghatag sa mga tiggamit og maayo nga functional nga mga aspeto;bisan pa, kini nahimong babag sa kalampusan sa mga produkto nga anaa karon sa merkado.Ang mga compound nga nakuha gikan sa pilak gigamit sa kadaghanan sa mga antimicrobial nga terapiya nga magamit na karon sa mga konsumedor.Kini nga mga produkto gihimo aron mapanalipdan ang mga tiggamit gikan sa peligro nga mga epekto sa microorganism. Napamatud-an gihapon nga usa ka makahahadlok nga buluhaton. Kini tungod sa mga kalambigit nga peligro sa kahimsog ug kaluwasan. Ang pagdiskubre sa usa ka ahente nga antimicrobial nga dili kaayo makadaot sa mga tawo ug mahibal-an kung giunsa kini ilakip sa mga substrate nga adunay sapaw nga adunay mas taas nga estante sa kinabuhi usa ka gipangita nga katuyoan38. Ang pinakabag-o nga antimicrobial ug anti-biofilm nga mga materyales gidisenyo aron makapatay sa aktibo nga bakterya pinaagi sa kini nga direkta nga kontak o ang mga materyal nga gidesinyo sa pagpatay sa aktibo nga bakterya sa kini nga direkta nga pagkontak o pagkahuman. adhesion (lakip na ang pagsumpo sa pagporma sa usa ka layer sa protina sa ibabaw) o pinaagi sa pagpatay sa bakterya pinaagi sa pagpanghilabot sa bungbong sa selula.
Sa panguna, ang surface coating mao ang proseso sa pagbutang og laing layer sa ibabaw sa usa ka component aron mapalambo ang surface-related nga mga kalidad. Ang tumong sa surface coating mao ang pagpahaom sa microstructure ug/o komposisyon sa duol nga surface nga rehiyon sa component39. Surface coating techniques mahimong bahinon ngadto sa lain-laing mga pamaagi, nga gisumada sa Fig. .
(a) Inset nga nagpakita sa nag-unang mga teknik sa paggama nga gigamit alang sa ibabaw, ug (b) pinili nga mga bentaha ug disbentaha sa cold spray technique.
Ang teknolohiya sa bugnaw nga spray adunay daghang mga kaamgiran sa naandan nga mga pamaagi sa pag-spray sa kainit. Bisan pa, adunay pipila usab nga hinungdanon nga sukaranan nga mga kabtangan nga naghimo sa proseso sa pag-spray sa bugnaw ug mga materyales sa pag-spray sa bugnaw nga labi ka talagsaon. ngadto sa substrate.Dayag, kini nga tradisyonal nga proseso sa taklap dili angay alang sa kaayo nga sensitibo sa temperatura nga mga materyales sama sa nanocrystals, nanoparticle, amorphous ug metallic baso40, 41, 42. Dugang pa, ang thermal spray coating nga mga materyales kanunay nagpakita sa taas nga lebel sa porosity ug oxides. , (iii) pagkawala sa pagbag-o sa hugna ug pagtubo sa lugas, (iv) taas nga kusog sa bugkos1,39 (Fig.2b) .Dugang pa, ang bugnaw nga spray coating nga mga materyales adunay taas nga corrosion resistance, taas nga kalig-on ug katig-a, taas nga electrical conductivity ug taas nga densidad41. Sukwahi sa mga bentaha sa proseso sa bugnaw nga spray, aduna gihapoy pipila ka mga disadvantages sa paggamit niini nga teknik, sama sa gipakita sa Figure 2b.Sa diha nga ang pagtabon sa lunsay nga ceramic powders sama sa Al2O3, TiO2, ang bugnaw nga kamot dili mahimong gamiton. metal composite powders mahimong gamiton ingon nga hilaw nga materyales alang sa coatings.The same goes for other thermal spray methods.Complicated surfaces and interior pipe surfaces lisud pa nga i-spray.
Gihatag nga ang kasamtangan nga trabaho nagtumong sa paggamit sa metallic glassy powders isip hilaw nga coating materials, klaro nga ang conventional thermal spraying dili magamit alang niini nga katuyoan.Kini tungod kay ang metallic glassy powder nag-kristal sa taas nga temperatura1.
Kadaghanan sa mga himan nga gigamit sa industriya sa medikal ug pagkaon gihimo sa austenitic stainless steel alloys (SUS316 ug SUS304) nga adunay sulud nga chromium tali sa 12 ug 20 wt% alang sa paggama sa mga instrumento sa pag-opera. Gidawat sa kadaghanan nga ang paggamit sa chromium metal ingon usa ka elemento sa pag-alloy sa mga asero nga haluang metal makapauswag pag-ayo sa pagsukol sa corrosion bisan pa sa pag-atubang sa corrosion. ial properties38,39. Kini sukwahi sa ilang taas nga corrosion resistance.Human niini, ang pag-uswag sa impeksyon ug panghubag mahimong matagna, nga nag-una tungod sa bacterial adhesion ug kolonisasyon sa ibabaw sa stainless steel biomaterial.
Kini nga pagtuon mao ang unang hugna sa usa ka proyekto nga gipundohan sa Kuwait Foundation alang sa Advancement sa Science (KFAS), Kontrata No. 2010-550401, sa pag-imbestigar sa feasibility sa pagprodyus metallic glassy Cu-Zr-Ni ternary powders gamit ang MA teknolohiya (Table 1) alang sa produksyon sa antibacterial film coating/SUS304 sa ikaduhang hugna sa SUS304 nga proyekto, ang ikaduha nga bahin sa SUS304 nga panalipod sa Enero. Ine ang electrochemical corrosion nga mga kinaiya ug mekanikal nga mga kabtangan sa sistema sa detalye. Ang detalyado nga microbiological nga mga pagsulay ipahigayon alang sa lain-laing mga bacterial species.
Niini nga papel, ang epekto sa Zr alloying element content sa glass forming ability (GFA) gihisgutan base sa morphological ug structural nga mga kinaiya.Dugang pa, ang mga antibacterial properties sa coated metallic glass powder coating/SUS304 composite gihisgutan usab. .Isip representante nga mga panig-ingnan, ang Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr20Ni30 nga metallic glass alloys gigamit niini nga pagtuon.
Niini nga seksyon, ang mga pagbag-o sa morphological sa elemental nga Cu, Zr ug Ni powders sa ubos nga energy ball milling gipresentar.Ingon sa mga pananglitan nga ilustrasyon, duha ka lain-laing mga sistema nga naglangkob sa Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr40Ni10 ang gamiton isip representatibo nga mga pananglitan.
Metallographic nga mga kinaiya sa mechanical alloy (MA) powders nga nakuha human sa lain-laing mga yugto sa ball milling time.Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) nga mga larawan sa MA ug Cu50Zr40Ni10 powders nga nakuha human sa ubos nga enerhiya nga ball milling nga mga panahon sa 3, 12 ug 50 h gipakita sa (a), (c) ug (e) alang sa Cu50Zr40Zr nga sistema sa sama nga Cu50Zr2,2 Ang sistema sa Ni10 nga gikuha pagkahuman sa oras gipakita sa (b), (d) ug (f).
Atol sa ball milling, ang epektibong kinetic energy nga mahimong mabalhin ngadto sa metal powder maapektuhan sa kombinasyon sa mga parameter, sama sa gipakita sa Fig. 1a. Kini naglakip sa mga banggaay tali sa mga bola ug mga powder, compressive shearing sa powder nga natanggong sa taliwala o tali sa grinding media, impact sa nangahulog nga mga bola, shear ug wear tungod sa powder drag tali sa paglihok sa bola milling media pinaagi sa Falling ball loads nga mikaylap pinaagi sa Falling ball loads. Ang mga pulbos sa Zr, ug Ni grabe nga nadaot tungod sa bugnaw nga welding sa sayong bahin sa MA (3 h), nga miresulta sa dagkong mga partikulo sa powder (> 1 mm ang diyametro).Kini nga dagkong mga partikulo sa composite gihulagway pinaagi sa pagporma sa baga nga mga lut-od sa mga elemento sa alloying (Cu, Zr, Ni), sama sa gipakita sa Fig. 3a,b.Pagdugang sa MA nga oras sa usa ka yugto sa enerhiya sa kiliran sa 12 h (nga miresulta sa intermediate nga oras sa 12 ka oras) nga miresulta sa kiliran sa enerhiya sa kiliran sa kiliran. pagkadunot sa composite powder ngadto sa mas pino nga mga pulbos (ubos sa 200 µm), ingon sa gipakita sa Fig. 3c, d.Niini nga yugto, ang gipadapat nga shear force modala ngadto sa pagporma sa usa ka bag-o nga metal nawong uban sa lino nga fino nga Cu, Zr, Ni hint layers, ingon sa gipakita sa Fig. 3c,d.Ingon sa usa ka resulta sa layer refinement sa mga solid nga bahin sa mga reaksyon mahitabo.
Sa kinapungkayan sa proseso sa MA (pagkahuman sa 50 h), ang flaky metallography gamay ra nga makita (Fig. 3e, f), apan ang gipasinaw nga nawong sa powder nagpakita sa salamin metallography. Kini nagpasabot nga ang proseso sa MA nahuman na ug ang pagmugna sa usa ka reaksyon nga hugna nahitabo. -SEM) inubanan sa energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
Sa Talaan 2, ang mga elemento nga konsentrasyon sa mga elemento sa alloying gipakita ingon usa ka porsyento sa kinatibuk-ang gibug-aton sa matag rehiyon nga gipili sa Fig. 3e, f. Kung itandi kini nga mga sangputanan sa mga nagsugod nga nominal nga komposisyon sa Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr40Ni10 nga gilista sa Talaan 1, makita nga ang mga komposisyon sa kini nga duha nga mga katapusan nga produkto wala’y parehas nga kantidad sa mga komposisyon sa rehiyon. ed sa Fig. 3e, f wala magpasabot sa usa ka mahinungdanon nga pagkadaut o pag-usab-usab sa komposisyon sa matag sample gikan sa usa ka rehiyon ngadto sa lain. Kini gipamatud-an sa kamatuoran nga walay kausaban sa komposisyon gikan sa usa ka rehiyon ngadto sa lain. Kini nagpunting sa produksyon sa homogenous alloy powders, ingon sa gipakita sa Table 2.
FE-SEM micrographs sa katapusan nga produkto Cu50(Zr50−xNix) powder nakuha human sa 50 MA nga mga panahon, sama sa gipakita sa Fig. 4a-d, diin x mao ang 10, 20, 30 ug 40 sa.%, sa tinagsa. 73 hangtod 126 nm, ingon sa gipakita sa Figure 4.
Morphological nga mga kinaiya sa Cu50 (Zr50−xNix) powders nga nakuha human sa MA nga oras sa 50 h.Alang sa Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 nga mga sistema, ang FE-SEM nga mga hulagway sa mga powders nga nakuha human sa 50 MA nga mga panahon, (c) (b).
Sa wala pa i-load ang mga pulbos ngadto sa usa ka 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 nga himoon aron malampuson nga mabuntog ang agglomeration nga kasagaran hinungdan sa daghang mahinungdanong mga problema sa tibuok proseso sa coating. Human makompleto ang proseso sa MA, dugang nga mga kinaiya ang gihimo aron masusi ang homogeneity-Figure nga pulbos. micrographs ug ang katugbang nga mga hulagway sa EDS sa Cu, Zr ug Ni alloying elements sa Cu50Zr30Ni20 alloy nga nakuha human sa 50 h sa M nga oras, matag usa.Kinahanglan nga matikdan nga ang mga pulbos nga haluang metal nga gihimo human niini nga lakang mao ang homogenous tungod kay wala kini magpakita sa bisan unsa nga pag-usab-usab sa komposisyon lapas sa lebel sa sub-nanometer, sama sa gipakita sa Figure 5.
Morphology ug lokal nga elemental distribution sa MG Cu50Zr30Ni20 powder nga nakuha human sa 50 MA nga mga panahon pinaagi sa FE-SEM / energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).(a) SEM ug X-ray EDS mapping sa (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα ug (d) Ni-Kα nga mga hulagway.
Ang XRD patterns sa mechanically alloyed Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr20Ni30 powders nga nakuha human sa MA nga oras sa 50 h gipakita sa Fig. 6a-d, sa tinagsa. Human niini nga yugto sa paggaling, ang tanan nga mga sample nga adunay lain-laing mga Zr .
XRD patterns sa (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ug (d) Cu50Zr20Ni30 powders human sa MA nga oras sa 50 h.Ang tanan nga mga sample nga walay eksepsiyon nagpakita sa usa ka halo diffusion pattern, nga nagpasabot sa pagporma sa usa ka amorphous phase.
Ang field emission high-resolution transmission electron microscopy (FE-HRTEM) gigamit sa pag-obserbar sa mga kausaban sa estruktura ug pagsabot sa lokal nga istruktura sa mga powder nga resulta sa ball milling sa lain-laing mga MA times.FE-HRTEM nga mga hulagway sa mga powder nga nakuha human sa sayo nga (6 h) ug intermediate (18 h) nga mga yugto sa paggaling alang sa Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr. sa hayag nga field image (BFI) sa powder nga gihimo human sa MA​​6 h, ang powder gilangkoban sa dagkong mga lugas nga adunay maayo nga gihubit nga mga utlanan sa mga elemento fcc-Cu, hcp-Zr ug fcc-Ni, ug walay timailhan nga naporma ang reaction phase, sama sa gipakita sa Fig. 7a. sumbanan (Fig. 7b), nga nagpakita sa presensya sa dagkong mga crystallites ug ang pagkawala sa usa ka reaktibo nga hugna.
Ang lokal nga structural characterization sa MA powder nga nakuha human sa sayo nga (6 h) ug intermediate (18 h) nga mga yugto. (a) Field emission high resolution transmission electron microscopy (FE-HRTEM), ug (b) ang katugbang nga pinili nga area diffraction pattern (SADP) sa Cu50Zr30Ni20 powder human sa MA nga pagtambal alang sa 6 h. ).
Ingon sa gipakita sa Fig. 7c, ang pagpalugway sa gidugayon sa MA ngadto sa 18 h miresulta sa grabe nga mga depekto sa lattice inubanan sa plastic deformation.Atol niini nga intermediate nga yugto sa proseso sa MA, ang powder nagpakita sa nagkalain-laing mga depekto, lakip na ang stacking faults, lattice defects, ug point defects (Figure 7) . g. 7c).
Ang lokal nga istruktura sa Cu50Z30Ni20 powder milled alang sa 36 h MA nga panahon adunay pagporma sa ultrafine nanograins nga gisukip sa usa ka amorphous fine matrix, sama sa gipakita sa Fig. 8a.Local EDS analysis nagpakita nga kadtong mga nanoclusters nga gipakita sa Fig. 8a nalangkit sa wala maproseso nga Cu, Zr ug Ni powder nga mga elemento sa alloying. ~ 74 sa.% (dato nga lugar), nga nagpakita sa pagporma sa mga heterogenous nga mga produkto.Dugang pa, ang katugbang nga SADP sa mga pulbos nga nakuha human sa paggaling niini nga yugto nagpakita sa halo-diffusing primary ug secondary rings sa amorphous phase, nga nagsapaw sa hait nga mga punto nga nalangkit sa mga hilaw nga alloying nga mga elemento, ingon sa gipakita sa Fig. 8b.
Labaw sa 36 h-Cu50Zr30Ni20 powder nanoscale local structural features.(a) Bright field image (BFI) ug katugbang (b) SADP sa Cu50Zr30Ni20 powder nga nakuha human sa paggaling sa 36 h MA nga panahon.
Duol sa katapusan sa proseso sa MA (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X;Ang 10, 20, 30 ug 40 sa.% nga mga pulbos kanunay adunay usa ka labyrinthine amorphous phase morphology sama sa gipakita sa Fig. 9a-d .Sa katugbang nga SADP sa matag komposisyon, ni point-like diffractions o hait nga annular patterns ang ma-detect. Kini nagpakita nga walay wala maproseso nga kristal nga porma nga amorphous ang anaa. fusion pattern gigamit usab ingon nga ebidensya alang sa pagpalambo sa amorphous nga mga hugna sa katapusan nga materyal nga produkto.
Lokal nga estraktura sa katapusan nga produkto sa MG Cu50 (Zr50−xNix) nga sistema.FE-HRTEM ug correlated nanobeam diffraction patterns (NBDP) sa (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ug (d) Cu50Zr20Ni30 ug (d) Cu50Zr sa MA.
Ang thermal kalig-on sa glass transition temperature (Tg), subcooled liquid region (ΔTx) ug crystallization temperature (Tx) isip function sa Ni content (x) sa amorphous Cu50(Zr50−xNix) system kay gi-imbestigar gamit ang differential scanning Calorimetry (DSC) sa mga kabtangan ubos sa He gas flow. Ang r10Ni40 amorphous alloy powders nga nakuha human sa MA nga oras sa 50 h gipakita sa Fig. 10a, b, e, sa tinagsa.Samtang ang DSC curve sa amorphous Cu50Zr20Ni30 gipakita nga gilain sa Fig. 10c.Samtang, ang Cu50Zr30Ni20 sample nga gipakita sa Fig 1.
Thermal stability sa Cu50(Zr50−xNix) MG powders nga nakuha human sa usa ka MA nga oras sa 50 h, ingon nga gi-index sa glass transition temperature (Tg), crystallization temperature (Tx), ug subcooled liquid region (ΔTx).Differential scanning calorimeter (DSC) thermograms sa (a) Cu50Zr40bNi100,Zr40Cu20,Zr40Cu20,Zr40Cu20,Z Ni30 ug (e) Cu50Zr10Ni40 MG alloy powders human sa MA nga oras sa 50 h.Ang X-ray diffraction (XRD) pattern sa Cu50Zr30Ni20 sample nga gipainit sa ~ 700 °C sa DSC gipakita sa (d).
Ingon sa gipakita sa Figure 10, ang DSC curves sa tanang komposisyon nga adunay lain-laing Ni concentrations (x) nagpakita sa duha ka lain-laing mga kaso, ang usa endothermic ug ang lain nga exothermic.Ang unang endothermic nga panghitabo katumbas sa Tg, samtang ang ikaduha may kalabutan sa Tx. 0 sample (Fig. 10a), gibutang sa 526 ° C ug 612 ° C, ibalhin ang sulod (x) ngadto sa 20 at.% ngadto sa ubos nga temperatura nga bahin sa 482 ° C ug 563 ° C uban sa pagdugang sa Ni sulod (x), sa tinagsa, ingon sa gipakita sa Figure 10b. Tungod niini, ang ΔTx 0 Ni 10.8 ° C pagkunhod sa Cu 500 ° C (Figure 8 ° C). 1 °C alang sa Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b) .Alang sa MG Cu50Zr40Ni10 nga haluang metal, nakita usab nga ang mga bili sa Tg, Tx ug ΔTx mikunhod ngadto sa lebel sa 447 °C, 526 °C ug 79 °C (Fig. 10b) . g bili (507 °C) sa MG Cu50Zr20Ni30 haluang metal mas ubos kay sa MG Cu50Zr40Ni10 subong;bisan pa niana, ang Tx niini nagpakita ug ikatandi nga bili sa kanhi (612 °C). Busa, ang ΔTx nagpakita ug mas taas nga bili (87°C), ingon sa gipakita sa Fig. 10c.
Ang MG Cu50(Zr50−xNix) nga sistema, nga nagkuha sa MG Cu50Zr20Ni30 alloy isip usa ka pananglitan, nag-kristal pinaagi sa usa ka mahait nga exothermic peak ngadto sa kristal nga mga hugna sa fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 ug orthorhombic-ZrNi (Fig. 10c. Kini nga sample sa transition sa MG10c). ), nga gipainit sa 700 °C sa DSC.
Ang Figure 11 nagpakita sa mga litrato nga gikuha sa panahon sa proseso sa pag-spray sa bugnaw nga gihimo sa kasamtangan nga trabaho. Niini nga pagtuon, ang metal nga bildo nga sama sa powder nga mga partikulo nga gi-synthesize human sa MA nga oras sa 50 h (pagkuha sa Cu50Zr20Ni30 isip usa ka pananglitan) gigamit isip antibacterial nga hilaw nga materyales, ug ang stainless steel plate (SUS304) gitabonan sa bugnaw nga spraying nga pamaagi tungod kay ang thermal spray nga pamaagi mao ang gipili alang sa bugnaw nga pamaagi sa spraying. mahimong gamiton alang sa metal metastable temperature sensitive nga mga materyales sama sa amorphous ug nanocrystalline powders, nga dili ubos sa phase transition .Kini ang nag-unang hinungdan sa pagpili niini nga pamaagi.Ang proseso sa bugnaw nga spray gihimo pinaagi sa paggamit sa high-velocity nga mga partikulo nga nag-convert sa kinetic energy sa mga partikulo ngadto sa plastic deformation, strain ug init sa epekto sa substrate o kaniadto nga gibutang 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 coating/SUS 304 sa 550 °C.
Ang kinetic energy sa mga partikulo, ug sa ingon ang momentum sa matag partikulo sa coating formation, kinahanglan nga ma-convert ngadto sa ubang mga porma sa enerhiya pinaagi sa mga mekanismo sama sa plastic deformation (inisyal nga partikulo ug partikulo-particle nga interaksyon sa substrate ug partikulo interaksyon), voids Consolidation, particle-particle rotation, strain ug sa katapusan kainit 39. Dugang pa, ang kinetic mao ang pagkakabig sa enerhiya ug ang tanan nga enerhiya sa colli. sion, nga nagpasabot nga ang mga partikulo yanong mu-bounce balik human sa impact.Gitudlo nga ang 90% sa impact energy nga gigamit sa partikulo/substrate nga materyal kay nakabig ngadto sa lokal nga kainit 40 . Dugang pa, sa dihang ang impact stress gipadapat, ang taas nga plastic strain rates makab-ot sa contact particle/substrate region sa mubo kaayo nga panahon41,42.
Ang plastic deformation sa kasagaran giisip nga usa ka proseso sa pagwagtang sa enerhiya, o mas espesipiko, usa ka tinubdan sa kainit sa interfacial nga rehiyon.Bisan pa, ang pagtaas sa temperatura sa interfacial nga rehiyon kasagaran dili igo aron makahimo sa interfacial melting o sa kamahinungdanon sa pagpalambo sa atomic interdiffusion.Walay publikasyon nga nahibal-an sa mga tagsulat nga nagsusi sa epekto sa mga kabtangan niini nga mga metallic nga glassy nga mga pulbos nga gigamit sa pagsabwag sa bugnaw nga pulbos ug pag-spray.
Ang BFI sa MG Cu50Zr20Ni30 alloy powder makita sa Fig. 12a, nga gitabonan sa SUS 304 substrate (Fig. 11, 12b) ed sa nanoparticles nga gilakip ngadto sa MG-coated powder matrix (Fig. 12a). Ang Figure 12c naghulagway sa indexed nanobeam diffraction pattern (NBDP) nga nakig-uban sa rehiyon I (Figure 12a). tragonal CuO phase.Ang pagporma sa CuO mahimong ikapasangil sa oxidation sa powder sa dihang nagbiyahe gikan sa nozzle sa spray gun ngadto sa SUS 304 sa open air ubos sa supersonic flow.Sa laing bahin, ang devitrification sa metallic glassy powders nakab-ot ang 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 adunay sapaw sa (b) SUS 304 substrate (inset of figure) .Ang indeks nga NBDP sa circular nga simbolo nga gipakita sa (a) gipakita sa (c).
Aron mapamatud-an kini nga potensyal nga mekanismo alang sa pagporma sa dako nga cubic Zr2Ni nanoparticle, usa ka independenteng eksperimento ang gihimo.Niini nga eksperimento, ang mga pulbos gi-spray gikan sa spray gun sa 550 °C sa direksyon sa SUS 304 substrate;bisan pa, aron mapatin-aw ang epekto sa annealing sa mga pulbos, kini gikuha gikan sa SUS304 strip sa labing madali nga mahimo (mga 60 segundos).Laing set sa mga eksperimento ang gihimo diin ang pulbos gikuha gikan sa substrate mga 180 segundos pagkahuman sa pagdeposito.
Ang mga numero 13a,b nagpakita sa mga dark field images (DFI) nga nakuha pinaagi sa pag-scan sa transmission electron microscopy (STEM) sa duha ka sprayed nga materyales nga gideposito sa SUS 304 substrates alang sa 60 s ug 180 s, matag usa. d sa lapad nga primary ug secondary diffraction maxima nga gipakita sa Figure 14a. Kini nagpakita sa pagkawala sa metastable / mesophase precipitation, diin ang powder nagpabilin sa iyang orihinal nga amorphous structure.Sa kasukwahi, ang powder nga gi-spray sa parehas nga temperatura (550 °C), apan gibiyaan sa substrate alang sa 180 s, nagpakita sa precipitation sa usa ka nano-1 nga grains.