Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik. Erabiltzen ari zaren arakatzailearen bertsioak CSSrako laguntza mugatua du. Esperientzia onena izateko, arakatzaile eguneratua erabiltzea gomendatzen dizugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desaktibatzea). Bitartean, laguntza etengabea bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe bistaratuko dugu.
Biofilmak osagai garrantzitsua dira infekzio kronikoen garapenean, batez ere gailu medikoak inplikatuta daudenean. Arazo honek erronka handia dakar mediku komunitatearentzat, antibiotiko estandarrak biofilmak oso neurri mugatuan bakarrik desagerrarazten baititu. Biofilmak sortzea prebenitzeak estaldura-metodo eta material berrien garapena ekarri du. Metodo hauek gainazalak estaltzea dute helburu, batez ere kobrezko aleazio eta biotitaniozko biofilm aleazio horiek inhibitzen dituzten gainazalak. metalak, mikrobioen aurkako estaldura ideal gisa sortu dira. Aldi berean, hotzeko spray teknologiaren erabilera areagotu egin da, tenperatura sentikorrak diren materialak prozesatzeko metodo egokia baita. Azterketa honen xedearen zati bat Cu-Zr-Ni ternarioz osatutako bakterioen aurkako film metaliko berri bat garatzea zen, aleazio mekanikoko teknikak erabiliz. tenperatura baxuak.Beira metalikoz estalitako substratuek biofilmen eraketa nabarmen murrizteko gai izan ziren, gutxienez log 1ean, altzairu herdoilgaitzarekin alderatuta.
Gizakiaren historian zehar, edozein gizartek bere eskakizun zehatzak betetzen dituzten material berrien sarrera diseinatu eta sustatu izan du, eta horrek errendimendu eta sailkapena hobetu du ekonomia globalizatu batean1. Beti egotzi zaio giza gaitasunari, materialak fabrikatzeko ekipamenduak eta materialak fabrikatzeko eta karakterizatzeko diseinuak, osasuna, hezkuntza, industria, ekonomia, kultura eta beste alor batzuetako aurrerapena herrialde edo eskualde bateko aurrerapena kontuan hartu gabe.2 60 urtez, materialen zientzialariek beren denboraren zati handi bat kezka nagusi bati bideratu diote: material berritzaile eta puntakoen bilatzea. Azken ikerketak lehendik dauden materialen kalitatea eta errendimendua hobetzera bideratu dira, baita material mota guztiz berriak sintetizatzera eta asmatzera ere.
Aleazio-elementuak gehitzeak, materialaren mikroegitura aldatzeak eta prozesatzeko teknika termiko, mekaniko edo termo-mekanikoen aplikazioak hobekuntza garrantzitsuak ekarri ditu hainbat material ezberdinen propietate mekaniko, kimiko eta fisikoetan. Gainera, orain arte entzun gabeko konposatuak arrakastaz sintetizatu dira puntu honetan. Ahalegin iraunkor hauek material berritzaile eta nanopartikularen familia berritzaile bat sortu dute. , nanohodiak, puntu kuantikoak, zero-dimentsioa, beira metal amorfoak eta entropia handiko aleazioak azken mendearen erdialdetik munduan sartutako material aurreratuen adibide batzuk dira. Propietate bikainak dituzten aleazio berriak fabrikatzen eta garatzen direnean, azken produktuan edo bere ekoizpen-faseetan, oreka desegokiaren arazoa sarritan oreka-meta-teknika berrien inplementazio-maila berrien oreka bat gehitzen da. mahai-aleazioak, betaurreko metalikoak izenez ezagutzen direnak, aurkitu dira.
1960an Caltech-en egindako lanak metal aleazioen kontzeptuan iraultza ekarri zuen Au-25 beirazko aleazioak sintetizatu zituenean.% Si likidoak ia milioi bat gradu segundoko azkar solidotuz. es MG aleazioen sintesian, ia metalezko beira guztiak osorik ekoitzi dira metodo hauetako bat erabiliz;(i) urtuaren edo lurrunaren solidotze azkarra, (ii) sarearen desordena atomikoa, (iii) egoera solidoko amorfizazio-erreakzioak metal puruen elementuen artean eta (iv) fase metaegonkorren solido-egoeraren trantsizioak.
MGak kristalekin lotutako epe luzeko ordena atomikoaren faltagatik bereizten dira, hau da kristalen ezaugarri definitzailea. Gaur egungo munduan, aurrerapen handiak egin dira beira metalikoaren alorrean. Propietate interesgarriak dituzten material berriak dira, egoera solidoaren fisikan ez ezik, metalurgian, gainazaleko kimikan eta material solidoen beste hainbat alorretatik, gainazal-kimikan eta beste material mota ezberdinetako teknologian, biologia-kimikan eta beste hainbat propietate berri erakusten dituztenak. , hainbat esparrutako aplikazio teknologikoetarako hautagai interesgarria bihurtuz.Propietate garrantzitsu batzuk dituzte;(i) harikortasun mekaniko eta etekin-erresistentzia handia, (ii) iragazkortasun magnetiko handia, (iii) koertzibitate baxua, (iv) ezohiko korrosioarekiko erresistentzia, (v) tenperaturaren independentzia 6,7ko eroankortasuna.
Aleazio mekanikoa (MA)1,8 teknika nahiko berria da, 19839an CC Kock irakasleek eta lankideek aurkeztu zuten lehen aldiz. Ni60Nb40 hauts amorfoak prestatu zituzten elementu puruen nahasketa giro-tenperaturan giro-tenperaturatik oso gertu ehotuz.Normalean, MA erreakzioa erreaktoreko material erreaktiboen hautsen akoplamendu difusiboaren artean egiten da, normalean altzairu herdoilgaitzez egina 10 bola-errota batean (1a, b. irudia). Harrezkero, mekanikoki induzitutako egoera solidoko erreakzio-teknika hau erabiltzen da beirazko aleazio amorfo/metalikoko hauts berriak prestatzeko (energia baxua erabiliz (1c,12,11,13,11,13,11,13,11,13,12,13,12,13,12,13,12,13,13,13,13,13,13,12,13,13,12,13,12,13,12,11,11,12,11,12,13). 5, 16.Bereziki, Cu-Ta17 bezalako sistema nahasgarriak prestatzeko erabili da metodo hau, baita urtze-puntu handiko aleazioak, hala nola Al-trantsizio metalezko sistemak (TM; Zr, Hf, Nb eta Ta)18,19 eta Fe-W20 bezalako aleazioak, zeinak ezin diren ohiko prestaketa bideen bidez lortu. Metal oxidoen, karburoen, nitruroen, hidruroen, karbono-nanohodien, nanodiamanteen nanokonposatuen hauts partikulak, Baita egonkortze zabala goitik beherako hurbilketa 1 eta fase metaegonkorraren bidez.
Azterlan honetan Cu50(Zr50−xNix) beira metalezko (MG) estaldura/SUS 304 prestatzeko erabilitako fabrikazio-metodoa erakusten duen eskema. (a) Ni kontzentrazio desberdineko MG aleazio-hautsak prestatzea x (x; 10, 20, 30 eta 40 at.%) energia baxuko bolak fresatzeko teknika erabiliz. He atmosferaz betetako eskularru-kutxa batean.(c) Artezketa-ontziaren eredu gardena, ehotzean bolaren mugimendua erakusten duena.50 orduren buruan lortutako hautsaren azken produktua SUS 304 substratua estaltzeko erabili zen, hotz spray metodoa erabiliz (d).
Solteko materialaren gainazalei (substratuei) dagokionez, gainazaleko ingeniaritza gainazalak (substratuak) diseinatzea eta aldatzea dakar jatorrizko material soltean ez dauden ezaugarri fisiko, kimiko eta tekniko batzuk eskaintzeko. Gainazaleko tratamenduekin eraginkortasunez hobetu daitezkeen propietate batzuk honako hauek dira: urradura erresistentzia, oxidazio eta korrosioarekiko erresistentzia, marruskadura koefizientea, inertzia elektrikoa, gainazaleko propietate elektrikoa, gainazaleko inertzia eta kalitatea hobetzea. teknika metalurgikoak, mekanikoak edo kimikoak erabiliz.Prozesu ezaguna den heinean, estaldurak beste material batez egindako ontziratu gabeko objektu baten gainazalean (substratua) artifizialki metatzen diren material geruza bakar edo anitz gisa definitzen da.Horrela, estaldurak neurri batean nahi diren ezaugarri tekniko edo apaingarri batzuk lortzeko erabiltzen dira, baita materialak inguruko elkarrekintza kimiko eta fisikoekin espero diren interakzioetatik babesteko ere.
Mikrometro batzuetatik (10-20 mikrometrotik behera) 30 mikrometrotik gorako edo milimetro gutxi batzuetara arteko lodiera duten gainazaleko babeserako geruza egokiak uzteko, metodo eta teknika asko aplika daitezke. Oro har, estaldura-prozesuak bi kategoriatan bana daitezke: (i) estaldura-metodo hezeak, galvanoplastia, galvanizazioa, galvanizazioa, galbanaketa metodoa barne aurrez aurre, lurrun-deposizio fisikoa (PVD), lurrun-jadatze kimikoa (CVD), spray termikoko teknikak eta, berriki, hotz-ihinztatze-teknikak 24 (1d. irudia).
Biofilmak gainazaletara itzulezina den eta autoekoiztutako polimero zelulaz kanpokoz (EPS) inguratuta dauden mikrobio-komunitate gisa definitzen dira. Gaineko helduak diren biofilmak sortzeak galera handiak ekar ditzake industria-sektore askotan, besteak beste, elikagaien industrian, ur-sistemetan eta osasun-inguruneetan. Gainera, biofilm helduek tratamendu antibiotikoarekiko 1.000 aldiz erresistenteagoak direla jakinarazi dute bakterio planktonikoen zelulekin alderatuta, eta hori erronka terapeutiko handitzat jotzen da. Historikoki, ohiko konposatu organikoetatik eratorritako gainazaleko estaldura antimikrobioen materialak erabili izan dira. Material horiek maiz gizakientzat arriskutsuak izan daitezkeen osagai toxikoak izan arren, materialaren suntsipena saihesten lagun dezakete25,26.
Biofilmaren eraketaren ondorioz bakterioek tratamendu antibiotikoekiko duten erresistentzia hedatuak eragin du mikrobioen aurkako mintzez estalitako gainazal eraginkorra garatzea, segurtasunez aplika daitekeena27. Atxikimenduaren ondorioz, bakterio-zelulak lotu eta biofilmak eraikitzea eragozten duten gainazal fisiko edo kimiko baten garapena da prozesu honetako lehen ikuspegia27. Beharrezkoa da, oso kontzentratu eta neurrira egindako kantitateetan. Hau estaldura-material bereziak garatuz lortzen da, hala nola grafenoa/germanioa28, diamante beltza29 eta ZnO dopatutako diamante antzeko karbono-estaldurak30, bakterioekiko erresistenteak diren teknologia bat, biofilmen eraketaren ondoriozko Toxikotasuna eta erresistentzia garatzea nabarmen murrizten duten teknologia. gero eta ezagunagoak dira.Hiru prozedurak estalitako gainazaletan mikrobioen aurkako efektuak sortzeko gai diren arren, bakoitzak bere muga multzoa du, aplikazio-estrategiak garatzerakoan kontuan hartu beharrekoak.
Gaur egun merkatuan dauden produktuek osagai biologikoki aktiboen babes-estaldurak aztertzeko eta probatzeko denbora nahikorik ez dutelako oztopatzen dute.hala ere, gaur egun merkatuan dauden produktuen arrakastarako oztopoa izan da. Zilarretik eratorritako konposatuak gaur egun kontsumitzaileentzako eskuragarri dauden mikrobioen terapia gehienetan erabiltzen dira. Produktu hauek mikroorganismoen efektu arriskutsuetatik babesteko garatzen dira. Mikroorganismoen efektu arriskutsuetatik babesteko garatzen dira. Barruan eta kanpoan lan izugarria izaten ari da oraindik. Osasunerako eta segurtasunerako lotutako arriskuengatik gertatzen da hori. Gizakientzat kaltegarria ez den mikrobioen aurkako agente bat aurkitzea eta balio-bizitza luzeagoa duten estaldura-sustratuetan nola txertatu jakitea helburu oso bilatua da. hori egin ezazu hasierako bakterioen atxikimendua inhibituz (gainazalean proteina-geruza baten sorrerari aurre egitea barne) edo bakterioak hilez horma zelularra oztopatzeaz.
Funtsean, gainazaleko estaldura osagai baten gainazalean beste geruza bat jartzeko prozesua da. Gainazaleko estalduraren helburua osagaiaren gainazaleko eskualdearen mikroegitura eta/edo konposizioa neurrira egokitzea da. estaldura sortu.
(a) Azalerarako erabilitako fabrikazio-teknika nagusiak erakusten dituen txertaketa, eta (b) hotz-ihinztatze-teknikaren abantailak eta desabantailak hautatuak.
Hotzeko spray-teknologiak antzekotasun ugari ditu ohiko spray termikoko metodoekin. Hala ere, oinarrizko propietate gako batzuk ere badaude, hotz-prozesua eta hotz-ihinztatze-materialak bereziki bereziak bihurtzen dituztenak. Hotzaren ihinztatze-teknologia hastapenetan dago oraindik, baina etorkizun oparoa du. Aplikazio batzuetan, spray hotzaren propietate bereziek onura handiak eskaintzen dituzte, spray-metodo termiko tipikoen berezko mugak gainditzen dituztenak. urtu egin behar dira substratuan metatzeko. Jakina, estaldura-prozesu tradizional hau ez da egokia tenperatura-sentikorrak diren materialetarako, hala nola nanokristalak, nanopartikulak, betaurreko amorfoak eta metalikoak40, 41, 42. Gainera, spray termikoko estaldura-materialek beti erakusten dute porositate-maila handia eta oxidoen aldean. , (ii) malgutasuna substratuaren estaldura-aukeretan, (iii) fase-eraldaketarik eta aleen hazkunderik eza, (iv) lotura-indar handia1,39 (Irudia.2b).Gainera, hotzeko estaldura-materialek korrosioarekiko erresistentzia handia, sendotasun eta gogortasun handia, eroankortasun elektriko handia eta dentsitate handia dute41.Hotzeko ihinztadura-prozesuaren abantailen aurka, oraindik desabantaila batzuk daude teknika hau erabiltzeak, 2b. Irudian erakusten den bezala. Zeramikazko hauts puruak estaltzen direnean, hala nola, Al2O3, TiO2, WC, ZO2, WC, ZO2, WC, beste metodoak, etab. zeramikazko/metalezko hauts konposatuak estaldurak egiteko lehengai gisa erabil daitezke. Gauza bera gertatzen da beste spray termikoko metodoekin. Gainazal konplikatuak eta barruko hodien gainazal zailak dira oraindik ihinztatzea.
Oraingo lanek estaldura-material gisa beirazko hauts metalikoak erabiltzea helburu duela kontuan hartuta, argi dago ezin dela horretarako ohiko ihinztadura termikorik erabili.Haus kristalezko hauts metalikoak tenperatura altuetan kristalizatzen direlako1.
Medikuntza eta elikagaien industrietan erabiltzen diren tresna gehienak altzairu herdoilgaitzezko aleazio austenitikoz eginak dira (SUS316 eta SUS304) % 12 eta 20 pisu arteko kromo edukiarekin, tresna kirurgikoak ekoizteko. Orokorrean onartzen da kromo metala altzairu aleazioetan aleazio elementu gisa erabiltzeak altzairu estandarraren korrosioarekiko erresistentzia handia hobetu dezakeela, aleazioen korrosioarekiko erresistentzia handia izan arren. Mikrobioen aurkako propietate esanguratsuak erakusten ditu38,39. Honek korrosioarekiko erresistentzia handiarekin kontrastatzen du. Ondoren, infekzioaren eta hanturaren garapena aurreikus daiteke, batez ere altzairu herdoilgaitzezko biomaterialen gainazaleko bakterioen atxikimendu eta kolonizazioaren ondorioz. Zailtasun handiak sor daitezke. giza osasunari eragiten dio.
Azterketa hau Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS) 2010-550401 Kontratuaren zk.ko proiektu baten lehen fasea da, MA teknologia erabiliz kristalezko Cu-Zr-Ni hauts ternario metalikoak ekoizteko bideragarritasuna ikertzeko (1. taula) bakterioen aurkako pelikula/SUS estaldura ekoizteko gainazaleko filma/SUS estalduraren bigarren fasea urtarrilean hasiko da304. sistemaren korrosio elektrokimikoaren ezaugarriak eta propietate mekanikoak zehatz-mehatz aztertzea.Bakterio-espezie ezberdinetarako proba mikrobiologiko zehatzak egingo dira.
Artikulu honetan, Zr aleazio-elementuaren edukiak beira eratzeko gaitasunean (GFA) duen eragina eztabaidatzen da ezaugarri morfologiko eta estrukturaletan oinarrituta. Horrez gain, estalitako beira metalezko hauts estalduraren/SUS304 konpositearen propietate antibacterialak ere eztabaidatu dira. Gainera, egungo lana egin da beira metalikoaren azpiko metalezko beira likidoaren eraldaketa estrukturalaren eraldaketaren aukera ikertzeko. sistemak.Adibide adierazgarri gisa, Cu50Zr30Ni20 eta Cu50Zr20Ni30 metalezko beira aleazioak erabili dira ikerketa honetan.
Atal honetan, Cu, Zr eta Ni hauts elementalen aldaketa morfologikoak aurkezten dira energia baxuko bola fresan. Adibide adierazgarri gisa, Cu50Zr20Ni30 eta Cu50Zr40Ni10z osatutako bi sistema ezberdin erabiliko dira adibide adierazgarri gisa. MA prozesua hiru fasetan bana daiteke, pogrinaren karakterizazio metalografikoan (3. irudian ekoitzitako pogrinaren karakterizazio metalografikoan erakusten den moduan).
Bola fresatzeko fase desberdinen ondoren lortutako aleazio mekanikoko (MA) hautsen ezaugarri metalografikoak. 3, 12 eta 50 h-ko energia baxuko bola fresatzeko denboraren ondoren lortutako MA eta Cu50Zr40Ni10 hautsen eremu-igorpenaren ekorketa-mikroskopia elektronikoaren (FE-SEM) irudiak (a), (c) eta (c) eta (e) sistema bereko Cu5020ko irudietan agertzen dira. Denboraren ondoren hartutako Cu50Zr40Ni10 sistema (b), (d) eta (f) ageri da.
Bola fresatzeko garaian, hauts metalikora transferi daitekeen energia zinetiko eraginkorra parametroen konbinazioak eragiten du, 1a. irudian ikusten den bezala. Honek bola eta hautsen arteko talkak, artezketa-euskarrien artean edo artezketa artean itsatsita dagoen hautsaren zizaila konpresiboa, erortzen diren bolen eragina, zizaila eta higaduraren ondorioz, bola-errestaketa-errota-errota-bitartekoen artean mugitzen diren karga-errestak eta bola-errestaketak zeharkatzen ditu. 1a. Irudia).Cu, Zr eta Ni hauts elementalak oso deformatu ziren soldadura hotzaren ondorioz MAren hasierako fasean (3 h), eta ondorioz hauts-partikula handiak (>1 mm-ko diametroa). Partikula konposatu handi hauek aleazio-elementuen geruza lodiak (Cu, Zr, Ni) eratzen dira, eta horrek erakusten du, MA2. bola-errotaren energia zinetikoaren gehikuntza, hauts konposatua hauts finagoetan deskonposatzea eraginez (200 µm baino gutxiago), 3c,d irudian ikusten den bezala. Etapa honetan, aplikatutako ebakidura-indarrak Cu, Zr, Ni hint geruza finekin gainazal metaliko berri bat sortzea dakar, eta erreakzio fase solidoaren finkapen fasean agertzen den bezala. fase berriak sortzeko akatsak.
MA prozesuaren gailurrean (50 orduren ondoren), metalografia malutatsua apur bat ikusten zen (3e,f. irudiak), baina hautsaren gainazal leunduak ispiluaren metalografia erakusten zuen. Horrek esan nahi du MA prozesua amaitu dela eta erreakzio fase bakarra sortu dela. scopy (FE-SEM) X izpien espektroskopia energetiko dispertsioarekin (EDS) konbinatuta (IV).
2. taulan, aleazio-elementuen kontzentrazio elementalak 3e,f irudian hautatutako eskualde bakoitzaren pisu osoaren ehuneko gisa erakusten dira. Emaitza hauek 1. Taulan zerrendatutako Cu50Zr20Ni30 eta Cu50Zr40Ni10-en hasierako konposizio nominalekin alderatzean, ikus daiteke azken produktu horien konposizioek balio erlatibo handiagoa duten osagaien balio erlatibo gehiago dutela. 3e,f irudiko d ez dute esan nahi lagin bakoitzaren konposizioan hondatze edo gorabeher nabarmenik eskualde batetik bestera.Hori frogatzen da eskualde batetik bestera konposizioan aldaketarik ez dagoela.Horrek aleazio-hauts homogeneoen ekoizpena adierazten du, 2. taulan ikusten den bezala.
Azken produktuaren Cu50(Zr50−xNix) hautsaren FE-SEM mikrografiak 50 MA aldiz lortu ziren, 4a-d irudian erakusten den moduan, non x % 10, 20, 30 eta 40 % den, hurrenez hurren. Fresatzeko urrats honen ostean, hauts agregatuak furgoneta-agregatuen efektu ultrafinez osatuta daude. 73 eta 126 nm bitartekoa, 4. Irudian ikusten den moduan.
50 orduko MA denboraren ondoren lortutako Cu50(Zr50−xNix) hautsen ezaugarri morfologikoak. Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 sistemetarako, hautsen FE-SEM irudiak 50, (a) eta MA-tan, hurrenez hurren, 50, (a) eta b) erakusten dira.
Hautsak ihinztagailu hotzeko elikaduran kargatu aurretik, 15 minutuz maila analitikoko etanoletan sonikatu eta gero 150 °C-tan lehortu ziren 2 orduz. Urrats hau estaldura-prozesuan askotan arazo esanguratsu asko eragiten dituen aglomerazioari aurre egiteko egin behar da. FE-SEM mikrografiak eta dagozkion EDS irudiak M denboraren 50 h igaro ondoren lortutako Cu50Zr30Ni20 aleazioaren Cu, Zr eta Ni aleazio-elementuen dagozkion EDS irudiak, hurrenez hurren. Kontuan izan behar da urrats honen ondoren ekoitzitako aleazio-hautsak homogeneoak direla, ez baitute konposizio-fluktuaziorik erakusten azpinanometroaren mailatik haratago, 5. irudian ikusten den moduan.
50 MA aldiz lortutako MG Cu50Zr30Ni20 hautsaren morfologia eta banaketa elementala FE-SEM/energy dispersive X izpien espektroskopia (EDS) bidez. (a) SEM eta X izpien EDS mapaketa (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα eta (d) Ni-Kα irudien.
50 h-ko MA denboraren ondoren lortutako Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 eta Cu50Zr20Ni30 hauts aleazio mekanikoen XRD ereduak 6a–d irudian ageri dira, hurrenez hurren. Fresatzeko etapa honen ondoren, lagin guztiek difusio-egitura ezberdina duten Z6a-difusio-egiturak erakusten dituzte.
(a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 eta (d) Cu50Zr20Ni30 hautsen XRD ereduak 50 h-ko MA denboraren ondoren.Lagin guztiek salbuespenik gabe halo-difusio-eredua erakutsi zuten, fase amorfo baten eraketa suposatuz.
Ebazpen handiko bereizmen handiko transmisio elektronikoa Mikroskopia (FE-HRTEM) aldatu da. Bola fresatzeko eta baloia fresatzeko. Bola fresatzeko. Baloia-hrtem-ek ulertzeko. Cu50Zr3020 eta CU50ZR40NI10 POW-en (C) FIG. Fig., C irudian. MA 6 h-ren ondoren sortutako hautsaren eremuaren irudiaren (BFI) arabera, hautsak FCC-CU, HCP-ZR eta FCC-Ni elementuen mugaz osatuta dago, eta ez da erreakzioaren fasea osatzen duten elementuen arabera, 7a.Furtermore-n (A) (a) eskualde erdiko (A) hautatutako difrakzio ereduak (a) eskualde erdian (A). P difrakzio eredua (7b. irudia), kristaltasun handien presentzia eta fase erreaktiboak ez izatea adieraziz.
Hasierako (6 h) eta tarteko (18 h) etaparen ondoren lortutako MA hautsaren karakterizazio estruktural lokala. (a) Eremu-igorpenaren bereizmen handiko transmisio-mikroskopia elektronikoa (FE-HRTEM) eta (b) Cu50Zr30Ni20 hautsaren dagokion eremuaren difrakzio-eredua (SADP) hautatutakoa 6 orduz MA tratamenduaren ondoren. ).
7c irudian ikusten den bezala, MAren iraupena 18 h-ra luzatzeak sarearen akats larriak eragin zituen deformazio plastikoarekin konbinatuta. MA prozesuaren tarteko fase honetan, hautsak hainbat akats erakusten ditu, besteak beste, pilaketa-akatsak, sare-akatsak eta puntu-akatsak (7. Irudia). 7c).
36 h MA denboraz fresatutako Cu50Z30Ni20 hautsaren egitura lokalak matrize fin amorfo batean txertatutako nanoale ultrafinak eratzen ditu, 8a. Irudian erakusten den moduan. EDS lokalaren analisiak adierazi zuen 8a irudian ageri diren nanomultzo horiek prozesatu gabeko Cu, Zr eta Ni hauts-edukiarekin erlazionatuta zeudela Cu, Zr eta Ni aleazioko elementuen %3. eremu bat) ~74 at.% (eremu aberatsa), produktu heterogeneoen eraketa adieraziz. Gainera, fase honetan fresatu ondoren lortutako hautsei dagozkien SADPek fase amorfoko eraztun primario eta sekundario halo-difusatzaileak erakusten dituzte, aleazio-elementu gordin horiei lotutako puntu zorrotzekin gainjarriz, 8b. irudian ikusten den moduan.
36 h-Cu50Zr30Ni20 hautsetik haratago nanoeskalako tokiko egitura-ezaugarriak. (a) Eremu distiratsuaren irudia (BFI) eta dagokion (b) Cu50Zr30Ni20 hautsaren SADP 36 h MA denboraz fresatu ondoren lortutakoa.
MA prozesuaren amaieratik gertu (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X;10, 20, 30, 30 eta 40 %-ko hautsek 9a-d irudian erakusten den fase amorfo labirintoko morfologia dute beti. Konposizio bakoitzari dagokion SADP-an, ezin izan dira antzeman ez puntu-itxurako difrakziorik edo eraztun-eredu zorrotzik. Halo-difusio-ereduak erakusten dituzten SADP-ak ere erabili ziren azken produktuaren materialaren fase amorfoen garapenaren froga gisa.
MG Cu50 (Zr50−xNix) sistemaren azken produktuaren egitura lokala.FE-HRTEM eta korrelaziozko nanoizpien difrakzio-ereduak (NBDP) (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 eta (d) Cu50Zr20Ni30 eta (d) Cu50Ni h40 MAr lortu ondoren.
Beira-trantsizio-tenperaturaren (Tg), azpihoztutako eskualde likidoaren (ΔTx) eta kristalizazio-tenperaturaren (Tx) egonkortasun termikoa Cu50(Zr50−xNix) sistema amorfoaren Ni edukiaren (x) funtzioan ikertu da He gas-fluxuaren azpian dauden propietateen eskaneaketa diferentzialaren kalorimetria (DSC) erabiliz. 50 h-ko MA denboraren ondoren lortutako r10Ni40 aleazio-hauts amorfoak 10a, b, e irudian ageri dira, hurrenez hurren. Cu50Zr20Ni30 amorfoaren DSC kurba 10c irudian bereizita agertzen den bitartean. Bitartean, Cu50Zr30Ni20 lagina °C-ra berotzen da ~ DSC 700 irudian.
50 h-ko MA denboraren ondoren lortutako Cu50(Zr50−xNix) MG hautsen egonkortasun termikoa, beira-trantsizio-tenperaturaren (Tg), kristalizazio-tenperatura (Tx) eta azpihoztutako likido-eskualdearen (ΔTx) arabera indexatuta. 0Ni30 eta (e) Cu50Zr10Ni40 MG aleazio-hautsak 50 h-ko MA denboraren ondoren. Cu50Zr30Ni20 laginaren X izpien difrakzioaren (XRD) eredua ~ 700 °C-ra DSCn berotzen da (d).
10. Irudian ikusten den moduan, Ni kontzentrazio desberdina duten konposizio guztien DSC kurbak (x) bi kasu ezberdin adierazten ditu, bata endotermikoa eta bestea exotermikoa.Lehenengo gertaera endotermikoa Tg-ri dagokio, bigarrena, berriz, Tx-ri dagokio. 0 lagina (10a. irud.), 526 °C eta 612 °C-tan jarrita, edukia (x) 20 at.%-ra mugitzen du 482 °C eta 563 °C-ko tenperatura baxuko alderantz, hurrenez hurren, Ni eduki handituz (x), hurrenez hurren, 10b. Irudian ikusten den bezala.Ondorioz, ΔTx 40a 860Zr °C-tik 40 860 Zr-ra jaisten da. 1 °C Cu50Zr30Ni20rako (10b. irud.). MG Cu50Zr40Ni10 aleaziorako, Tg, Tx eta ΔTx balioak 447 °C, 526 °C eta 79 °C mailara jaitsi zirela ere ikusi zen (10b. irudia aleazioaren MGaren egonkortasuna handitzea eragiten duela adierazten du). .Aitzitik, MG Cu50Zr20Ni30 aleazioaren Tg balioa (507 °C) MG Cu50Zr40Ni10 aleazioarena baino txikiagoa da;hala ere, bere Tx-k lehenaren balio parekoa erakusten du (612 °C). Horregatik, ΔTx-k balio handiagoa erakusten du (87 °C), 10c. irudian ikusten den bezala.
MG Cu50(Zr50−xNix) sistema, MG Cu50Zr20Ni30 aleazioa adibide gisa hartuta, gailur exotermiko zorrotz baten bidez kristalizatzen da fcc-ZrCu5, ortorrombiko-Zr7Cu10 eta ortorrombiko-ZrNi-ren trantsizio fasean (Tc10RD fasea berretsi zen). MG lagina (10d. irudia), DSCn 700 °C-ra berotu zena.
11. Irudian, oraingo lanean egindako ihinztatze-prozesuan egindako argazkiak ageri dira. Azterketa honetan, 50 h-ko MA denboraren ondoren sintetizatutako beira-itxurako metalezko hauts-partikulak (Cu50Zr20Ni30 adibide gisa hartuz) lehengai antibacteriano gisa erabili ziren, eta altzairu herdoilgaitzezko plaka (SUS304) ihinztadura hotzeko teknologiaren bidez ihinztatze-sistema hotzeko teknologian hautatua izan zen. spray termikoko metodo eraginkorra eta metal metaegonkorren tenperatura sentikorrak diren materialetarako erabil daiteke, hala nola hauts amorfoak eta nanokristalinoak, fase-trantsizioen menpe ez daudenak. Hau da metodo hau aukeratzeko faktore nagusia. Ihinztazio hotzaren prozesua partikulen energia zinetikoa deformazio plastiko bihurtzen duten abiadura handiko partikulak erabiliz egiten da.
Landa-argazkiek MG estaldura/SUS 304 550 °C-ko bost prestaketetan jarraian erabilitako ihinztatze-prozedura erakusten dute.
Partikulen energia zinetikoa, eta, beraz, estalduraren eraketan partikula bakoitzaren momentua, beste energia forma batzuetan bihurtu behar da deformazio plastikoa bezalako mekanismoen bidez (hasieran partikula eta partikula-partikula elkarrekintzak substratuan eta partikulen elkarrekintzak), hutsuneak Finkatzea, partikula-partikularen errotazioa, tentsioa eta azken finean beroa. talka elastikoa, hau da, partikulak kolpearen ondoren, besterik gabe, errebote egiten dutela.Ohartu da partikula/substratu materialari aplikatzen zaion inpaktuaren energiaren % 90 bero lokal bihurtzen dela 40 .Gainera, talka-tentsioa aplikatzen denean, kontaktu-partikula/substratu eskualdean tentsio-tasa handiak lortzen dira oso denbora laburrean41,42.
Deformazio plastikoa, oro har, energia xahutzeko prozesutzat hartzen da, edo, zehatzago esanda, bero-iturri bat interfazial eskualdean. Hala ere, tenperatura igoera interfacial eskualdean normalean ez da nahikoa interfazearen urtzea sortzeko edo nabarmen sustatzeko interdifusio atomikoa. Egileek ezagutzen ez duten argitalpenik ez dute ikertzen beirazko hauts metaliko horien propietateen eragina hoztasun-hautsak erabiltzen diren atxikitze-hautsak eta deposizio-metodoetan hoztutako ihinztadurak erabiltzen direnean.
MG Cu50Zr20Ni30 aleazio-hautsaren BFI-a 12a irudian ikus daiteke, SUS 304 substratuan estalitakoa (11, 12b. irudak). Irudian ikusten denez, estalitako hautsek jatorrizko egitura amorfoa mantentzen dute, labirinto-egitura delikatua baitute, labirinto-egitura delikatua baitute, eta beste esku-akatsik gabeko labirinto-egitura delikatua baitute, beste esku-akatsik ez duen irudiak adierazten du. kanpo-fasea, MG estalitako hauts-matrizean txertatutako nanopartikulek iradokitzen duten moduan (12a. Irudiak). r2Ni metaegonkorra gehi CuO fase tetragonala. CuO-ren eraketa hautsaren oxidazioari egotzi daiteke spray-pistolaren toberatik SUS 304ra aire zabalean fluxu supersonikoaren pean bidaiatzean. Bestalde, kristalezko hauts metalikoen desvitrifikazioak 5 3 0 0 0 C hotzean tratamendu-fase kubiko handiak sortzea lortu zuen.
(a) MG hautsaren FE-HRTEM (b) SUS 304 substratuan estalitako irudia (irudiaren txertaketa). (a) ikur zirkularraren NBDP indizea (c) agertzen da.
Zr2Ni nanopartikula kubiko handiak eratzeko balizko mekanismo hori egiaztatzeko, esperimentu independente bat egin zen.Esperientzia honetan, hautsak ihinztagailu batetik 550 °C-tan ihinztatu ziren SUS 304 substratuaren norabidean;dena den, hautsen errekuzitze-efektua argitzeko, SUS304 zerrendatik ahalik eta azkarren (60 segundo inguru) kendu ziren.Beste esperimentu multzo bat egin zen, zeinetan hautsa substratutik kendu zen, jalki eta 180 segundo ingurura.
13a,b irudiek 60 s eta 180 s SUS 304 substratuetan metatutako bi materialen ihinztatutako transmisio-mikroskopia elektronikoaren bidez lortutako eremu iluneko irudiak (DFI) erakusten dituzte. morfoa, 14a irudian agertzen diren difrakzio primario eta sekundarioaren maximo zabalek adierazten duten moduan. Hauek metaegonkor/mesofaseko prezipitaziorik ez dagoela adierazten dute, non hautsak bere jatorrizko egitura amorfoa mantentzen duen. Aitzitik, hautsak tenperatura berean ihinztatuta (550 °C), baina substratuan 180 s-tan utzita, nano-b3-ko gezien aleek adierazten dute. .