Diolch i chi am ymweld â Nature.com.Mae gan y fersiwn porwr rydych yn ei ddefnyddio gefnogaeth gyfyngedig i CSS. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu ddiffodd modd cydweddoldeb yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn arddangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Biofilms yn elfen bwysig yn natblygiad heintiau cronig, yn enwedig pan dyfeisiau meddygol yn involved.This broblem yn cyflwyno her enfawr i'r gymuned feddygol, gan y gall gwrthfiotigau safonol yn unig ddileu biofilms i extent.Preventing biofilm ffurfio cyfyngedig iawn wedi arwain at ddatblygiad gwahanol ddulliau cotio a dulliau newydd materials.These yn anelu at arwynebau caenu mewn modd sy'n atal biofilm formation.Metallic formations formations, yn enwedig rhai aloeon gwrthficrobaidd sy'n cynnwys titaniwm yn dod i'r amlwg ac aloion metalrobaidd delfrydol. amser, mae'r defnydd o dechnoleg chwistrellu oer wedi cynyddu gan ei fod yn ddull addas ar gyfer prosesu tymheredd-sensitif materials.Part o ddiben yr astudiaeth hon oedd datblygu ffilm gwrthfacterol nofel gwydr metelaidd cynnwys teiran Cu-Zr-Ni gan ddefnyddio powdr alloying mecanyddol techniques.The spherical sy'n rhan o'r cynnyrch terfynol yn cael ei ddefnyddio fel deunydd crai ar gyfer cotio chwistrellu oer o arwynebau dur di-staen ar dymheredd isel.Substrates yn lleihau'n sylweddol cotio dur di-staen biofilm o'i gymharu â gwydr bioffilmiau wedi'u gorchuddio yn sylweddol.
Drwy gydol hanes dynol, mae unrhyw gymdeithas wedi gallu dylunio a hyrwyddo cyflwyno deunyddiau newydd sy'n bodloni ei ofynion penodol, sydd wedi arwain at well perfformiad a safle mewn economi globaleiddio1.It bob amser wedi'i briodoli i'r gallu dynol i ddatblygu deunyddiau a gwneuthuriad offer a dyluniadau ar gyfer ffabrigo deunyddiau a nodweddu i gyflawni enillion mewn iechyd, addysg, diwydiant, economeg, diwylliant a meysydd eraill o un wlad neu ranbarth i wlad arall Mae cynnydd yn cael ei fesur.2 Ers 60 mlynedd, mae gwyddonwyr deunyddiau wedi rhoi llawer o'u hamser i ganolbwyntio ar un pryder mawr: mynd ar drywydd deunyddiau newydd a blaengar. Mae ymchwil ddiweddar wedi canolbwyntio ar wella ansawdd a pherfformiad deunyddiau presennol, yn ogystal â syntheseiddio a dyfeisio mathau cwbl newydd o ddeunyddiau.
Mae ychwanegu elfennau aloi, addasu'r microstrwythur deunydd, a chymhwyso technegau prosesu thermol, mecanyddol neu thermo-fecanyddol wedi arwain at welliannau sylweddol ym mhhriodweddau mecanyddol, cemegol a ffisegol amrywiaeth o wahanol ddeunyddiau. Ymhellach, mae cyfansoddion nas clywyd hyd yn hyn wedi'u syntheseiddio'n llwyddiannus ar hyn o bryd. dotiau cwantwm, sero-dimensiwn, gwydrau metelaidd amorffaidd, ac aloion uchel-entropi yn ddim ond rhai enghreifftiau o ddeunyddiau uwch a gyflwynwyd i'r byd ers canol y century.When diwethaf gweithgynhyrchu a datblygu aloion newydd gydag eiddo uwchraddol, naill ai yn y cynnyrch terfynol neu yn y cyfnodau canolradd ei gynhyrchu, y broblem o oddi ar y cydbwysedd yn aml added.As o ganlyniad i weithredu newydd yn dechnegau saernïo metelau cyfan, a elwir yn sylweddol derfysglyd o wydr-ddosbarthiadau equitables cyfan i wydr equitables. , wedi ei ddarganfod.
Daeth ei waith yn Caltech ym 1960 â chwyldro yn y cysyniad o aloion metel pan syntheseiddio Au-25 gwydrog aloion Si drwy solidifying hylifau yn gyflym ar bron i filiwn o raddau yr eiliad 4.Professor Pol Duwezs 'digwyddiad darganfod nid yn unig yn cyhoeddi dechrau hanes sbectol metelaidd (MG), ond hefyd yn arwain at batrwm o feddwl am y symudiad aloion cynharaf mewn astudiaethau aloion metel arloeswr. mae bron pob gwydr metelaidd wedi'i gynhyrchu'n gyfan gwbl trwy ddefnyddio un o'r dulliau canlynol;(i) solidification cyflym o'r tawdd neu'r ager, (ii) afluniad atomig y dellt, (iii) adweithiau amorffeiddio cyflwr solid rhwng elfennau metel pur, a (iv) trawsnewidiadau cyflwr solid o gyfnodau metasefydlog.
MGs yn cael eu gwahaniaethu gan eu diffyg y drefn atomig hir-amrywiaeth sy'n gysylltiedig â grisialau, sy'n nodwedd ddiffiniol o crystals.In byd heddiw, cynnydd mawr wedi'i wneud ym maes gwydr metelaidd.Maen nhw'n ddeunyddiau newydd gyda phriodweddau diddorol sydd o ddiddordeb nid yn unig mewn ffiseg cyflwr solet, ond hefyd mewn meteleg, cemeg arwyneb, technoleg, bioleg a llawer o feysydd eraill. â rhai priodweddau pwysig;(i) hydwythedd mecanyddol uchel a chryfder cynnyrch, (ii) athreiddedd magnetig uchel, (iii) gorfodaeth isel, (iv) ymwrthedd cyrydiad anarferol, (v) annibyniaeth tymheredd Y dargludedd o 6,7.
Mae aloion mecanyddol (MA)1,8 yn dechneg gymharol newydd, a gyflwynwyd gyntaf ym 19839 gan yr Athro CC Kock a'i gydweithwyr. Paratowyd powdrau Ni60Nb40 amorffaidd ganddynt trwy falu cymysgedd o elfennau pur ar dymheredd amgylchynol yn agos iawn at dymheredd yr ystafell.Yn nodweddiadol, cynhelir yr adwaith MA rhwng cyplu tryledol powdrau deunydd yr adweithydd mewn adweithydd, a wneir fel arfer o ddur gwrthstaen i felin bêl 10 (Ffig. 1 A, B). Mae'n rhaid i'r dechneg adweithio cyflwr solid a achosir yn fecanyddol hon gael ei defnyddio i baratoi meiniau amorphous/metelaidd nofel nofel, fel retallic, as a bowdr metelaidd, as a bowdr metelaidd, as a bowdrau, as a bowdr metelaidd, a chysylltiad wydr, as a bowdrau, as a bowdrau, as. 4,15, 16. Yn benodol, defnyddiwyd y dull hwn i baratoi systemau na ellir eu torri fel Cu-TA17, yn ogystal ag aloion pwynt toddi uchel Mae gronynnau powdr ocrystalline a nanocomposite o ocsidau metel, carbidau, nitridau, hydridau, nanotiwbiau carbon, nanodiamondau, yn ogystal â sefydlogi eang trwy ddull 1 o'r brig i lawr 1 a chamau metastable.
Sgematig yn dangos y dull saernïo a ddefnyddiwyd i baratoi gorchudd gwydr metelaidd Cu50(Zr50−xNix) (MG)/SUS 304 yn yr astudiaeth hon.(a) Paratoi powdrau aloi MG gyda chrynodiadau Ni gwahanol x (x; 10, 20, 30 a 40 yn.%) gan ddefnyddio techneg melino pêl egni isel. (a) wedi'i lwytho i mewn i belen, wedi'i lwytho i mewn i belen, yn ddeunydd cychwyn a'r deunydd cychwyn wedi'i selio â phelen, wedi'i lwytho i mewn i belen, yn ddeunydd cychwyn. blwch wedi'i lenwi ag awyrgylch He.(c) Model tryloyw o'r llestr malu yn dangos mudiant pêl yn ystod y malu. Defnyddiwyd cynnyrch terfynol y powdr a gafwyd ar ôl 50 awr i orchuddio'r swbstrad SUS 304 gan ddefnyddio'r dull chwistrellu oer (ch).
O ran arwynebau deunydd swmp (swbstradau), mae peirianneg wyneb yn cynnwys dylunio ac addasu arwynebau (swbstradau) i ddarparu rhai nodweddion ffisegol, cemegol a thechnegol nad ydynt wedi'u cynnwys yn y deunyddiau swmp gwreiddiol. Mae rhai priodweddau y gellir eu gwella'n effeithiol gan driniaethau arwyneb yn cynnwys ymwrthedd crafiadau, ocsidiad a gwrthiant cyrydiad, cyfernod ffrithiant, bio-anhyweithdra, priodweddau trydanol, ac ychydig o inswleiddiad thermol, gan ddefnyddio technegau metel neu fecanyddol gwella ansawdd, i enwi metelau neu dechnegau gwell. proses adnabyddus, araen yn cael ei ddiffinio yn syml fel haenau unigol neu luosog o ddeunydd a adneuwyd yn artiffisial ar wyneb gwrthrych swmp (swbstrad) gwneud o ddeunydd arall.
Er mwyn adneuo haenau amddiffyn wyneb addas gyda thrwch yn amrywio o ychydig o ficromedrau (islaw 10-20 micrometers) i dros 30 micrometers neu hyd yn oed ychydig filimetrau, gellir cymhwyso llawer o ddulliau a thechnegau.Yn gyffredinol, gellir rhannu prosesau cotio yn ddau gategori: (i) dulliau cotio gwlyb, gan gynnwys electroplatio, platio electroless, a dulliau poeth-dip (galfanu), cotio a gosod pvv (galfanu dip-boeth, dulliau deipio vap, cotio a gosod, v. D), dyddodiad anwedd cemegol (CVD), technegau chwistrellu thermol ac yn fwy diweddar technegau chwistrellu oer 24 (Ffig. 1d).
Diffinnir bioffilmiau fel cymunedau microbaidd sydd wedi'u cysylltu'n anadferadwy ag arwynebau ac wedi'u hamgylchynu gan bolymerau allgellog hunan-gynhyrchu (EPS). Gall ffurfio biofilm aeddfed iawn arwain at golledion sylweddol mewn llawer o sectorau diwydiannol, gan gynnwys y diwydiant bwyd, systemau dŵr, ac amgylcheddau gofal iechyd. biofilms aeddfed wedi cael eu hadrodd i fod 1000-gwaith yn fwy ymwrthol i driniaeth gwrthfiotig o gymharu â phlanctonig celloedd bacteriol, sy'n cael ei ystyried yn her therapiwtig mawr. Mae deunyddiau cotio wyneb gwrthficrobaidd sy'n deillio o gyfansoddion organig confensiynol wedi cael eu defnyddio yn hanesyddol.
Mae ymwrthedd eang bacteria i driniaethau gwrthfiotig o ganlyniad i ffurfio biofilm wedi arwain at yr angen i ddatblygu arwyneb gwrthficrobaidd effeithiol wedi'i orchuddio â philen y gellir ei gymhwyso'n ddiogel27.Datblygiad arwyneb gwrth-ymlynol ffisegol neu gemegol y mae celloedd bacteriol yn cael eu rhwystro i rwymo ac adeiladu bioffilmiau oherwydd adlyniad yw'r dull cyntaf yn y broses hon27.Yr ail dechnoleg yw datblygu haenau gwrthficrobaidd a chrynodedig lle mae angen cryn dipyn o gemegau iddynt gael eu darparu'n fanwl gywir a'u bod yn gallu cael eu cyflwyno'n fanwl gywir mewn cemegau, a'u bod yn cael eu cyflwyno'n fanwl gywir i haenau gwrthficrobaidd. s. Cyflawnir hyn trwy ddatblygu deunyddiau cotio unigryw megis graphene/germanium28, du diemwnt29 a ZnO-doped haenau carbon tebyg i ddiamwnt30 sy'n gallu gwrthsefyll bacteria, technoleg sy'n cynyddu Gwenwyndra a datblygiad ymwrthedd oherwydd ffurfio biofilm yn sylweddol lleihau. mae gan bob un ei set ei hun o gyfyngiadau y dylid eu hystyried wrth ddatblygu strategaethau cymhwyso.
Mae cynhyrchion sydd ar y farchnad ar hyn o bryd yn cael eu rhwystro gan ddiffyg amser i ddadansoddi a phrofi haenau amddiffynnol ar gyfer cynhwysion sy'n weithredol yn fiolegol. Mae cwmnïau'n honni y bydd eu cynhyrchion yn darparu agweddau swyddogaethol dymunol i ddefnyddwyr;fodd bynnag, mae hyn wedi bod yn rhwystr i lwyddiant cynnyrch sydd ar hyn o bryd ar y farchnad.Compounds sy'n deillio o arian yn cael eu defnyddio yn y mwyafrif helaeth o therapïau gwrthficrobaidd sydd ar gael yn awr i users.These cynhyrchion yn cael eu datblygu i amddiffyn defnyddwyr rhag effeithiau a allai fod yn beryglus o microorganisms.The oedi wrth effaith gwrthficrobaidd a gwenwyndra cysylltiedig o gyfansoddion arian yn cynyddu'r pwysau ar ymchwilwyr i ddatblygu dewis arall llai niweidiol36,37.Creu gwrthficrobaidd yn gweithio yn fyd-eang yn dal i fod yn anoddach araenu gwrthficrobaidd yn gweithio dan do ac yn dal i fod yn brawf dan do cotio allan yn fyd-eang. oherwydd y risgiau cysylltiedig i iechyd a diogelwch.Darganfod asiant gwrthficrobaidd sy'n llai niweidiol i bobl a figuring sut i'w ymgorffori mewn swbstradau cotio gydag oes silff hirach yn nod y mae galw mawr amdano38.Mae'r deunyddiau gwrthficrobaidd a gwrth-fiofilm diweddaraf wedi'u cynllunio i ladd bacteria yn agos, naill ai trwy gyswllt uniongyrchol neu ar ôl i'r asiant gweithredol gael ei ryddhau. trwy ladd bacteria trwy ymyrryd â'r cellfur.
Yn y bôn, cotio wyneb yw'r broses o osod haen arall ar wyneb cydran i wella rhinweddau sy'n gysylltiedig ag arwyneb.
(a) Mewnosodiad yn dangos y prif dechnegau saernïo a ddefnyddir ar gyfer yr arwyneb, a (b) manteision ac anfanteision dethol y dechneg chwistrellu oer.
Mae technoleg chwistrellu oer yn rhannu llawer o debygrwydd â dulliau chwistrellu thermol confensiynol.However, mae yna hefyd rai eiddo sylfaenol allweddol sy'n gwneud y broses chwistrellu oer a deunyddiau chwistrellu oer yn arbennig o dechnoleg chwistrellu unigryw.Cold yn dal i fod yn ei fabandod, ond mae ganddi ddyfodol disglair. yn ffyrnig, nid yw'r broses cotio draddodiadol hon yn addas ar gyfer deunyddiau sy'n sensitif i dymheredd fel nanocrystals, nanoronynnau, gwydrau amorffaidd a metelaidd40, 41, 42.Ymhellach, mae deunyddiau cotio chwistrellu thermol bob amser yn arddangos lefelau uchel o fandylledd a ocsidau. cryfder bond uchel 1,39 (Ffig.2b).Yn ogystal, mae gan ddeunyddiau cotio chwistrell oer wrthwynebiad cyrydiad uchel, cryfder uchel a chaledwch, dargludedd trydanol uchel a dwysedd uchel41. Yn groes i fanteision y broses chwistrellu oer, mae rhai anfanteision o hyd i ddefnyddio'r dechneg hon, fel y dangosir yn Ffigur 2b.Wrth araenu powdrau seramig pur megis Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, ac ati, ni ellir defnyddio'r dulliau chwistrellu oer ar gyfer deunyddiau crai cyfansawdd, cerameg / deunyddiau crai cyfansawdd. Mae'r un peth yn wir am ddulliau chwistrellu thermol eraill. Mae arwynebau cymhleth ac arwynebau pibellau mewnol yn dal i fod yn anodd eu chwistrellu.
O ystyried bod y gwaith presennol yn anelu at ddefnyddio powdrau gwydrog metelaidd fel deunyddiau cotio crai, mae'n amlwg na ellir defnyddio chwistrellu thermol confensiynol at y diben hwn. Mae hyn oherwydd bod powdrau gwydrog metelaidd yn crisialu ar dymheredd uchel1.
Mae'r rhan fwyaf o'r offer a ddefnyddir yn y diwydiannau meddygol a bwyd yn cael eu gwneud o aloion dur di-staen austenitig (SUS316 a SUS304) gyda chynnwys cromiwm rhwng 12 a 20 wt% ar gyfer cynhyrchu offer llawfeddygol. Derbynnir yn gyffredinol y gall defnyddio metel cromiwm fel elfen aloi mewn aloion dur wella ymwrthedd cyrydiad aloion dur safonol yn fawr, er gwaethaf gwrthgyferbyniad uchel eu priodweddau dur di-staen, er gwaethaf eu priodweddau gwrth-cyrydu uchel. s gyda'u gwrthiant cyrydiad uchel. Wedi hyn, gellir rhagweld datblygiad haint a llid, sy'n cael ei achosi'n bennaf gan adlyniad bacteriol a chytrefu ar wyneb biomaterials dur di-staen. Gall anawsterau arwyddocaol godi oherwydd anawsterau sylweddol sy'n gysylltiedig ag adlyniad bacteriol a llwybrau ffurfio biofilm, a all arwain at ddirywiad iechyd, a allai gael llawer o ganlyniadau a allai effeithio'n uniongyrchol neu'n anuniongyrchol ar iechyd dynol.
Yr astudiaeth hon yw cam cyntaf prosiect a ariennir gan Sefydliad Kuwait er Hyrwyddo Gwyddoniaeth (KFAS), Contract Rhif 2010-550401, i ymchwilio i ddichonoldeb cynhyrchu powdrau teiran gwydrog metelig Cu-Zr-Ni gan ddefnyddio technoleg MA (Tabl 1) ar gyfer cynhyrchu ffilm gwrthfacterol / SUS304, bydd ail gam y cotio amddiffyn wyneb yn cael ei archwilio gan ail gam y prosiect electrocemegol, Ionawr 23 i ddechrau cyrydu a nodweddion mecanyddol. y system yn fanwl.Bydd profion microbiolegol manwl yn cael eu cynnal ar gyfer gwahanol rywogaethau bacteriol.
Yn y papur hwn, mae effaith cynnwys elfen aloi Zr ar allu ffurfio gwydr (GFA) yn cael ei drafod yn seiliedig ar nodweddion morffolegol a strwythurol. Yn ogystal, trafodwyd priodweddau gwrthfacterol y powdr gwydr metelaidd gorchuddio / SUS304 cyfansawdd. ac mae aloion gwydr metelaidd Cu50Zr20Ni30 wedi'u defnyddio yn yr astudiaeth hon.
Yn yr adran hon, mae newidiadau morffolegol powdrau elfennol Cu, Zr a Ni mewn melino pêl ynni isel yn cael eu cyflwyno.
Nodweddion metallographic o aloi mecanyddol (MA) powdrau a gafwyd ar ôl gwahanol gamau o bêl melino time.Field allyriadau sganio microsgopeg electron (FE-SEM) delweddau o bowdrau MA a Cu50Zr40Ni10 a gafwyd ar ôl ynni isel amseroedd melino pêl o 3, 12 a 50 h yn cael eu dangos yn (a), (c) a (e) ar gyfer y delweddau Cu530Zr40Zresponding the Cu530Zr40Ni10 Corring system, 20 h ar gyfer y system Cu530Zr10 Corring un o'r delweddau Cu530Zr40Ni10 Correction MA 10 system a gymerir ar ôl amser yn cael eu dangos yn (b), (d) ac (f).
Yn ystod melino pêl, mae'r egni cinetig effeithiol y gellir ei drosglwyddo i'r powdr metel yn cael ei effeithio gan y cyfuniad o baramedrau, fel y dangosir yn Ffig. 1a.This yn cynnwys gwrthdrawiadau rhwng peli a phowdrau, cneifio cywasgol o bowdr yn sownd rhwng neu rhwng cyfryngau malu, effaith peli yn disgyn, cneifio a gwisgo oherwydd llusgo powdr rhwng symud cyfryngau melino pêl, a thon sioc yn pasio trwy lwythiad Falling, peli Cuasig a pheli Cwymp difrifol, gwasgariad Elementig a pheli Cwymp. anffurfiedig oherwydd weldio oer yn ystod cyfnod cynnar MA (3 h), gan arwain at ronynnau powdr mawr (> 1 mm mewn diamedr). Nodweddir y gronynnau cyfansawdd mawr hyn gan ffurfio haenau trwchus o elfennau aloi (Cu, Zr, Ni), fel y dangosir yn Ffig. (llai na 200 µm), fel y dangosir yn Ffig. 3c,d.Ar y cam hwn, mae'r grym cneifio cymhwysol yn arwain at ffurfio arwyneb metel newydd gyda haenau awgrym Cu, Zr, Ni mân, fel y dangosir yn Ffig. 3c, d.
Ar uchafbwynt y broses MA (ar ôl 50 h), roedd y metallograffeg fflawiog yn wan yn unig i'w gweld (Ffig. 3e,f), ond dangosodd arwyneb caboledig y powdr drych metallography.This yn golygu bod y broses MA wedi'i chwblhau ac mae creu un cam adwaith wedi digwydd. Mae cyfansoddiad elfennol y rhanbarthau mynegeio yn Ffig. sbectrosgopeg pelydr-X gwasgaredig egni (EDS) (IV).
Yn Nhabl 2, dangosir y crynodiadau elfennol o elfennau aloi fel canran o gyfanswm pwysau pob rhanbarth a ddewiswyd yn Ffig. 3e,f.Wrth gymharu'r canlyniadau hyn â chyfansoddiadau enwol cychwynnol Cu50Zr20Ni30 a Cu50Zr40Ni10 a restrir yn Nhabl 1, gellir gweld nad oes gan gyfansoddiadau'r ddau gynnyrch terfynol hyn unrhyw gyfansoddiadau tebyg iawn i'r cydran F.F.F. Nid yw 3e,f yn awgrymu dirywiad neu amrywiad sylweddol yng nghyfansoddiad pob sampl o un rhanbarth i'r llall. Mae'r ffaith nad oes unrhyw newid yn y cyfansoddiad o un rhanbarth i'r llall yn tystio i hyn. Mae hyn yn cyfeirio at gynhyrchu powdrau aloi homogenaidd, fel y dangosir yn Nhabl 2.
Cafwyd micrograffau FE-SEM o'r cynnyrch terfynol powdwr Cu50(Zr50−xNix) ar ôl 50 o weithiau MA, fel y dangosir yn Ffig. 4a-d, lle mae x yn 10, 20, 30 a 40 yn.%, yn y drefn honno. 126 nm, fel y dangosir yn Ffigur 4.
Nodweddion morffolegol powdrau Cu50(Zr50-xNix) a gafwyd ar ôl amser MA o 50 h.
Cyn llwytho'r powdrau i mewn i beiriant bwydo chwistrellu oer, cawsant eu sonicated yn gyntaf mewn ethanol gradd dadansoddol am 15 munud ac yna eu sychu ar 150 ° C am 2 hours.Rhaid cymryd y cam hwn i frwydro yn erbyn crynhoad sy'n aml yn achosi llawer o broblemau sylweddol trwy gydol y broses cotio. Elfennau aloi Cu, Zr a Ni o'r aloi Cu50Zr30Ni20 a gafwyd ar ôl 50 awr o amser M, yn y drefn honno. Dylid nodi bod y powdrau aloi a gynhyrchir ar ôl y cam hwn yn homogenaidd gan nad ydynt yn dangos unrhyw amrywiadau cyfansoddiadol y tu hwnt i'r lefel is-nanomedr, fel y dangosir yn Ffigur 5.
Morffoleg a dosbarthiad elfennol lleol powdr MG Cu50Zr30Ni20 a gafwyd ar ôl 50 gwaith MA gan FE-SEM/sbectrosgopeg pelydr-X gwasgaredig ynni (EDS). (a) SEM a phelydr-X EDS yn mapio (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα a (d) delweddau Ni-Kα.
Dangosir patrymau XRD o bowdrau Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 a Cu50Zr20Ni30 wedi'u aloi'n fecanyddol a gafwyd ar ôl amser MA o 50 awr yn Ffig. 6a–d, yn ôl eu trefn.
Patrymau XRD o (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 a (d) powdrau Cu50Zr20Ni30 ar ôl amser MA o 50 h. Dangosodd yr holl samplau yn ddieithriad batrwm trylediad halo, gan awgrymu ffurfio cyfnod amorffaidd.
Maes allyriadau cydraniad uchel microsgopeg electron trawsyrru (FE-HRTEM) yn cael ei ddefnyddio i arsylwi newidiadau strwythurol a deall strwythur lleol y powdrau sy'n deillio o melino pêl ar wahanol MA times.FE-HRTEM delweddau o'r powdrau a gafwyd ar ôl y camau cynnar (6 h) a chanolradd (18 h) o felino ar gyfer Cu50Zr30Ni20 a Cu50Zr30Ni20 a Cu50Zr40Ni10 maes llachar, yn y drefn honno yn cael eu dangos powdr i maes llachar FB. FI) o'r powdr a gynhyrchir ar ôl MA 6 h, mae'r powdr yn cynnwys grawn mawr gyda ffiniau wedi'u diffinio'n dda o'r elfennau fcc-Cu, hcp-Zr a fcc-Ni, ac nid oes unrhyw arwydd bod y cyfnod adwaith wedi ffurfio, fel y dangosir yn Ffig. lites ac absenoldeb cyfnod adweithiol.
Nodweddiad adeileddol lleol o bowdr MA a gafwyd ar ôl cyfnodau cynnar (6 h) a chanolradd (18 h).(a) Microsgopeg electron trawsyrru cydraniad uchel allyriadau maes (FE-HRTEM), a (b) y patrwm diffreithiant arwynebedd dethol cyfatebol (SADP) o bowdr Cu50Zr30Ni20 ar ôl triniaeth MA am 6 h. Dangosir delwedd FE-HRTEM o Cu50Zr30Ni20 ar ôl amser MA-HRTEM o Cu50Zr30Ni20 ar ôl amser MA).
Fel y dangosir yn Ffig. 7c, arweiniodd ymestyn hyd MA i 18 h at ddiffygion dellt difrifol ynghyd ag anffurfiad plastig.Yn ystod y cam canolradd hwn o'r broses MA, mae'r powdr yn arddangos diffygion amrywiol, gan gynnwys diffygion pentyrru, diffygion dellt, a diffygion pwynt (Ffigur 7). c).
Mae strwythur lleol powdr Cu50Z30Ni20 melino am 36 h amser MA wedi ffurfio nanograin ultrafine ymgorffori mewn matrics dirwy amorffaidd, fel y dangosir yn Ffig. 8a.Local dadansoddiad EDS yn dangos bod y nanoclwstwr hynny a ddangosir yn Ffig. yn .% (ardal gyfoethog), sy'n nodi ffurfio cynhyrchion heterogenaidd.Ymhellach, mae SADPs cyfatebol y powdrau a gafwyd ar ôl melino ar y cam hwn yn dangos modrwyau cynradd ac uwchradd halo-tryledol o gyfnod amorffaidd, yn gorgyffwrdd â phwyntiau miniog sy'n gysylltiedig â'r elfennau aloi crai hynny, fel y dangosir yn Ffig. 8b.
Y tu hwnt i 36 h-Cu50Zr30Ni20 powdr nanoscale nodweddion strwythurol lleol.(a) Delwedd maes llachar (BFI) a cyfatebol (b) SADP o bowdr Cu50Zr30Ni20 a gafwyd ar ôl melino am 36 h amser MA.
Yn agos at ddiwedd y broses MA (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X;10, 20, 30 a 40 yn.% powdrau yn ddieithriad yn cael morffoleg cyfnod amorffaidd labyrinthine fel y dangosir yn Ffig. ar gyfer datblygu cyfnodau amorffaidd yn y deunydd cynnyrch terfynol.
Strwythur lleol y cynnyrch terfynol y MG Cu50 (Zr50−xNix) system.FE-HRTEM a phatrymau diffreithiant nanobeam cydberthynol (NBDP) o (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 a (d) Cu50Zr20Ni30 a (d) Cu50Zr40Ni10 h ar ôl cael MA.
Mae sefydlogrwydd thermol y tymheredd trawsnewid gwydr (Tg), rhanbarth hylif subcooled (ΔTx) a thymheredd crisialu (Tx) fel swyddogaeth o gynnwys Ni (x) o'r system Cu50(Zr50−xNix) amorffaidd wedi'i archwilio gan ddefnyddio sganio gwahaniaethol Calorimetreg (DSC) o eiddo o dan He flow.The DSCr4Ni2003Cu50Z olion Cu50Ni103Cu50Z 0Ni40 powdrau aloi amorffaidd a gafwyd ar ôl amser MA o 50 h yn cael eu dangos yn Ffig. 10a, b, e, yn y drefn honno.Tra bod y gromlin DSC o Cu50Zr20Ni30 amorffaidd yn cael ei ddangos ar wahân yn Ffig.
Sefydlogrwydd thermol powdrau Cu50(Zr50−xNix) MG a gafwyd ar ôl amser MA o 50 h, fel y'i mynegeiwyd gan dymheredd trawsnewid gwydr (Tg), tymheredd crisialu (Tx), a rhanbarth hylif wedi'i is-oeri (ΔTx). 30 a (e) powdrau aloi Cu50Zr10Ni40 MG ar ôl amser MA o 50 h. Dangosir patrwm diffreithiant pelydr-X (XRD) y sampl Cu50Zr30Ni20 wedi'i gynhesu i ~700 °C yn DSC yn (d).
Fel y dangosir yn Ffigur 10, mae cromliniau DSC yr holl gyfansoddiadau gyda chrynodiadau Ni gwahanol (x) yn nodi dau achos gwahanol, un endothermig a'r llall exothermic.The digwyddiad endothermig cyntaf yn cyfateb i Tg, tra bod yr ail yn gysylltiedig â Tx.The rhanbarth rhychwant llorweddol sy'n bodoli rhwng Tg a Tx a elwir yn y rhanbarth hylif subcooled (ΔTx = Tx canlyniadau yn dangos bod y sampl Tg0Z 405 a'r Cun 4 1). 10a), wedi'i osod ar 526°C a 612°C, symudwch y cynnwys (x) i 20 ar.% tuag at ochr tymheredd isel 482°C a 563°C gyda chynnwys Ni cynyddol (x), yn y drefn honno, fel y dangosir yn Ffigur 10b. O'r herwydd, mae'r ΔTx o Cu50Zr40C yn gostwng o Cu50Zr40C i 6 °C i 6 °C yn gostwng o Cu50Zr40Ni. 0Zr30Ni20 (Ffig. 10b).Ar gyfer yr aloi MG Cu50Zr40Ni10, sylwyd hefyd bod y gwerthoedd Tg, Tx a ΔTx gostwng i lefel 447°C, 526°C a 79°C (Ffig. 10b).Mae hyn yn dangos bod y cynnydd yn y sefydlogrwydd Tg.5 Tg. ) o'r aloi MG Cu50Zr20Ni30 yn is na'r aloi MG Cu50Zr40Ni10;serch hynny, mae ei Tx yn dangos gwerth tebyg i'r cyntaf (612 ° C). Felly, mae ΔTx yn arddangos gwerth uwch (87 ° C), fel y dangosir yn Ffig. 10c.
Mae system MG Cu50(Zr50−xNix), gan gymryd yr aloi MG Cu50Zr20Ni30 fel enghraifft, yn crisialu trwy uchafbwynt ecsothermig sydyn i gamau grisial fcc-ZrCu5, orthorhombig-Zr7Cu10 ac orthorhombig-ZrNi (Ffig. 10Cu10) (Ffig. 0d), a gafodd ei gynhesu i 700 ° C mewn DSC.
Mae Ffigur 11 yn dangos ffotograffau a dynnwyd yn ystod y broses chwistrellu oer a gynhaliwyd yn y work.In presennol yr astudiaeth hon, mae'r gronynnau metel tebyg i wydr powdr synthesized ar ôl amser MA o 50 h (gan gymryd Cu50Zr20Ni30 fel enghraifft) yn cael eu defnyddio fel deunyddiau crai gwrthfacterol, a'r plât dur di-staen (SUS304) ei orchuddio gan chwistrellu oer technology.The dull chwistrellu oer a ddewiswyd ar gyfer cyfresi chwistrellu thermol a gellir defnyddio'r rhan fwyaf o thermol cyfres thermol yn y dull chwistrellu thermol yn y gyfres fwyaf effeithlon. deunyddiau sy'n sensitif i dymheredd megis powdrau amorffaidd a nanocrystalline, nad ydynt yn destun trawsnewidiadau cyfnod. Dyma'r prif ffactor wrth ddewis y broses chwistrellu oer hon method.The yn cael ei wneud trwy ddefnyddio gronynnau cyflymder uchel sy'n trosi egni cinetig y gronynnau yn anffurfiad plastig, straen a gwres ar effaith gyda'r swbstrad neu ronynnau a adneuwyd yn flaenorol.
Mae lluniau maes yn dangos y weithdrefn chwistrellu oer a ddefnyddir ar gyfer pum paratoad yn olynol o orchudd MG / SUS 304 ar 550 ° C.
Rhaid trosi egni cinetig y gronynnau, ac felly momentwm pob gronyn yn y ffurfiant cotio, yn ffurfiau eraill o egni trwy fecanweithiau megis dadffurfiad plastig (rhyngweithiadau gronynnau cychwynnol a gronynnau yn y rhyngweithiadau swbstrad a gronynnau), gwagleoedd Cydgrynhoi, cylchdro gronynnau gronynnau, straen ac yn y pen draw gwres 39. Ymhellach, os nad y cyfan yw'r egni sy'n cael ei drawsnewid yn straen a'r canlyniad gwrthdaro, sy'n golygu egni gwrthdaro, sy'n golygu bod yr egni gwrthdaro a'r canlyniad yn gwrthdaro. mae gronynnau'n bownsio'n ôl ar ôl impact.It wedi cael ei nodi bod 90% o'r egni effaith a gymhwysir i'r deunydd gronynnau / swbstrad yn cael ei drawsnewid yn wres lleol 40 . Ymhellach, pan fydd straen effaith yn cael ei gymhwyso, cyflawnir cyfraddau straen plastig uchel yn y rhanbarth gronynnau cyswllt / swbstrad mewn amser byr iawn41,42.
Mae anffurfiad plastig yn cael ei ystyried yn gyffredinol yn broses o afradu ynni, neu'n fwy penodol, yn ffynhonnell wres yn y rhanbarth interfacial.However, nid yw'r cynnydd tymheredd yn y rhanbarth interfacial fel arfer yn ddigonol i gynhyrchu toddi interfacial neu i hyrwyddo'n sylweddol interdiffusion.No atomig cyhoeddiad hysbys i'r awduron yn ymchwilio i effaith priodweddau'r rhain powdrau gwydrog metelaidd ar adlyniad powdr a dyddodiad sy'n digwydd pan ddefnyddir dulliau chwistrellu oer.
Mae'r powdr aloi BFI o MG Cu50Zr20Ni30 i'w weld yn Ffig. 12a, a gafodd ei orchuddio ar swbstrad SUS 304 (Ffig. 11, 12b). Fel y gwelir o'r ffigwr, mae'r powdrau gorchuddio yn cynnal eu strwythur amorffaidd gwreiddiol gan fod ganddynt strwythur labyrinth cain heb unrhyw nodweddion crisialog neu ddelweddau ychwanegol. fel yr awgrymwyd gan nanoronynnau ymgorffori yn y matrics powdr MG-gorchuddio (Ffig. 12a). Mae Ffigur 12c yn dangos y patrwm diffreithiant nanobeam mynegeio (NBDP) sy'n gysylltiedig â rhanbarth I (Ffigur 12a). Fel y dangosir yn Ffig. O phase.The ffurfiant o CuO gellir ei briodoli i ocsidiad y powdr wrth deithio o ffroenell y gwn chwistrellu i SUS 304 yn yr awyr agored o dan llif uwchsonig.
(a) Delwedd FE-HRTEM o bowdr MG wedi'i orchuddio ar (b) swbstrad SUS 304 (mewnosodiad y ffigur). Dangosir mynegai NBDP y symbol crwn a ddangosir yn (a) yn (c).
Er mwyn gwirio'r mecanwaith posibl hwn ar gyfer ffurfio nanoronynnau Zr2Ni ciwbig mawr, cynhaliwyd arbrawf annibynnol.Yn yr arbrawf hwn, chwistrellwyd y powdrau o gwn chwistrellu ar 550 ° C i gyfeiriad y swbstrad SUS 304;fodd bynnag, i egluro effaith anelio'r powdrau, cawsant eu tynnu o'r stribed SUS304 cyn gynted â phosibl (tua 60 eiliad). Cynhaliwyd set arall o arbrofion lle tynnwyd powdr o'r swbstrad tua 180 eiliad ar ôl dyddodiad.
Mae Ffigurau 13a,b yn dangos delweddau maes tywyll (DFI) a gafwyd trwy sganio microsgopeg electron trawsyrru (STEM) o ddau ddeunydd chwistrellu a adneuwyd ar swbstradau SUS 304 am 60 s a 180 s, yn ôl eu trefn. Nid oes gan y ddelwedd powdr a adneuwyd am 60 eiliad unrhyw fanylion morffolegol, gan ddangos diffyg nodwedd (Ffig. 13a). ac uchafsymiau diffreithiant eilaidd a ddangosir yn Ffigur 14a.Mae'r rhain yn dangos absenoldeb dyddodiad metastable/mesophas, lle mae'r powdr yn cadw ei strwythur amorffaidd gwreiddiol.Mewn cyferbyniad, dangosodd y powdr a chwistrellwyd ar yr un tymheredd (550 °C), ond a adawyd ar y swbstrad am 180 s, ddyddodiad grawn maint nano, fel y nodir gan y saethau yn F.13.