از اینکه از Nature.com بازدید کردید متشکریم. نسخه مرورگری که استفاده می کنید پشتیبانی محدودی از CSS دارد. برای بهترین تجربه، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر خاموش کنید).
بیوفیلم‌ها جزء مهمی در ایجاد عفونت‌های مزمن هستند، به‌ویژه زمانی که دستگاه‌های پزشکی درگیر هستند. این مشکل چالش بزرگی را برای جامعه پزشکی ایجاد می‌کند، زیرا آنتی‌بیوتیک‌های استاندارد تنها می‌توانند بیوفیلم‌ها را تا حد بسیار محدودی از بین ببرند. جلوگیری از تشکیل بیوفیلم منجر به توسعه روش‌های مختلف پوشش و مواد جدید شده است. هدف این روش‌ها پوشاندن سطوح به‌ویژه آن دسته از سطوح شیشه‌ای است که حاوی مقادیر بیولوژیکی هستند. و فلزات تیتانیوم به عنوان پوشش‌های ضد میکروبی ایده‌آل ظاهر شده‌اند. در عین حال، استفاده از فناوری اسپری سرد افزایش یافته است زیرا روشی مناسب برای پردازش مواد حساس به دما است. بخشی از هدف این مطالعه ایجاد یک فیلم جدید ضد باکتری شیشه‌ای فلزی متشکل از سه تایی Cu-Zr-Ni بود که با استفاده از تکنیک‌های پاشش مکانیکی پودر خام به عنوان یک محصول آلیاژی سرد استفاده می‌شود. سطوح فولادی ضد زنگ در دماهای پایین. بسترهای پوشش داده شده با شیشه فلزی توانستند تشکیل بیوفیلم را به میزان قابل توجهی حداقل 1 لگ در مقایسه با فولاد ضد زنگ کاهش دهند.
در طول تاریخ بشر، هر جامعه ای توانسته است مواد جدیدی را طراحی و ترویج کند که نیازهای خاص خود را برآورده کند، که منجر به بهبود عملکرد و رتبه در یک اقتصاد جهانی شده است.به مدت 60 سال، دانشمندان مواد بیشتر وقت خود را صرف تمرکز بر یک دغدغه اصلی کرده‌اند: پیگیری مواد جدید و پیشرفته. تحقیقات اخیر بر بهبود کیفیت و عملکرد مواد موجود، و همچنین سنتز و اختراع انواع کاملاً جدید مواد متمرکز شده است.
افزودن عناصر آلیاژی، اصلاح ریزساختار مواد، و بکارگیری تکنیک‌های پردازش حرارتی، مکانیکی یا حرارتی مکانیکی منجر به پیشرفت‌های قابل توجهی در خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی انواع مواد مختلف شده است. نانوبلورها، نانوذرات، نانولوله‌ها، نقاط کوانتومی، شیشه‌های فلزی بی‌بعدی، بی‌بعدی، و آلیاژهای با آنتروپی بالا تنها نمونه‌هایی از مواد پیشرفته‌ای هستند که از اواسط قرن گذشته به دنیا معرفی شده‌اند. زمانی که تولید و توسعه آلیاژهای جدید با ویژگی‌های برتر در مرحله تولید نهایی یا در نتیجه نهایی آن مشکلی است. با اجرای تکنیک‌های ساخت جدید برای انحراف قابل‌توجه از تعادل، یک کلاس کاملاً جدید از آلیاژهای ناپایدار، به نام شیشه‌های فلزی، کشف شده است.
کار او در Caltech در سال 1960 انقلابی در مفهوم آلیاژهای فلزی ایجاد کرد، زمانی که او آلیاژهای شیشه‌ای Au-25 را با انجماد سریع مایعات با نزدیک به یک میلیون درجه در ثانیه سنتز کرد. در اولین مطالعات پیشگام در سنتز آلیاژهای MG، تقریباً تمام شیشه های فلزی به طور کامل با استفاده از یکی از روش های زیر تولید شده اند.(i) انجماد سریع مذاب یا بخار، (ب) بی نظمی اتمی شبکه، (iii) واکنش های آمورفیزاسیون حالت جامد بین عناصر فلزی خالص، و (IV) انتقال حالت جامد فازهای ناپایدار.
MGها با فقدان نظم اتمی دوربرد مرتبط با کریستال ها متمایز می شوند، که مشخصه بارز کریستال ها است. در دنیای امروز، پیشرفت های زیادی در زمینه شیشه های فلزی حاصل شده است. آنها مواد جدیدی با خواص جالب هستند که نه تنها در فیزیک حالت جامد، بلکه در متالورژی، فناوری های جدید فلزات، شیمی سطحی و بسیاری دیگر از ویژگی های فلزات جدید مورد توجه هستند. s، آن را به یک نامزد جالب برای کاربردهای فناوری در زمینه های مختلف تبدیل می کند.(i) شکل پذیری مکانیکی بالا و استحکام تسلیم، (ب) نفوذپذیری مغناطیسی بالا، (iii) اجبار کم، (IV) مقاومت در برابر خوردگی غیر معمول، (v) استقلال دما رسانایی 6،7.
آلیاژ مکانیکی (MA)1،8 یک تکنیک نسبتا جدید است که اولین بار در سال 19839 توسط پروفسور CC Kock و همکارانش معرفی شد. آنها پودرهای آمورف Ni60Nb40 را با آسیاب کردن مخلوطی از عناصر خالص در دمای محیط بسیار نزدیک به دمای اتاق تهیه کردند.به طور معمول، واکنش MA بین جفت انتشاری پودرهای ماده واکنش دهنده در یک راکتور، که معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته شده است، در آسیاب گلوله ای 10 انجام می شود (شکل 1a, b). از آن زمان، این تکنیک واکنش حالت جامد القا شده مکانیکی برای آماده سازی جدید آمورف/فلزی با استفاده از پودرهای آلیاژی کم انرژی شیشه ای و فلزی استفاده شده است. 2،13،14،15، 16. به ویژه، از این روش برای تهیه سیستم های غیر قابل امتزاج مانند Cu-Ta17 و همچنین آلیاژهای با نقطه ذوب بالا مانند سیستم های فلزات انتقالی Al (TM؛ Zr، Hf، Nb و Ta) 18،19 و Fe-W20 استفاده شده است، که نمی توان آن را با استفاده از روش های معمولی تهیه کرد. ذرات پودر نانوکریستالی و نانوکامپوزیتی در مقیاس صنعتی از اکسیدهای فلزی، کاربیدها، نیتریدها، هیدریدها، نانولوله‌های کربنی، نانوالماس‌ها و همچنین تثبیت گسترده از طریق رویکرد بالا به پایین 1 و مراحل فراپایدار.
شماتیک روش ساخت مورد استفاده برای تهیه پوشش شیشه فلزی Cu50 (Zr50-xNix) (MG)/SUS 304 در این مطالعه را نشان می‌دهد. (الف) تهیه پودرهای آلیاژی MG با غلظت‌های مختلف نیکل x (x؛ 10، 20، 30 و 40 at.%) با استفاده از تکنیک فرزکاری توپی با انرژی کم با یک ابزار آسیاب توپی کم انرژی (a) در یک جعبه دستکش پر از اتمسفر He مهر و موم شده است. (ج) یک مدل شفاف از ظرف سنگ زنی که حرکت توپ را در حین آسیاب نشان می دهد. محصول نهایی پودر به دست آمده پس از 50 ساعت برای پوشش دادن زیرلایه SUS 304 با استفاده از روش اسپری سرد (d) استفاده شد.
هنگامی که صحبت از سطوح مواد حجیم (زیر لایه ها) می شود، مهندسی سطح شامل طراحی و اصلاح سطوح (زیر لایه ها) برای ارائه ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و فنی خاصی است که در مواد حجیم اصلی وجود ندارد. برخی از خواصی که می توانند به طور موثر با درمان های سطحی بهبود یابند عبارتند از: مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی، ضریب اصطکاک، ویژگی های کمی در برابر اصطکاک و خواص الکتریکی. می توان با استفاده از تکنیک های متالورژیکی، مکانیکی یا شیمیایی آن را بهبود بخشید. به عنوان یک فرآیند شناخته شده، پوشش به سادگی به عنوان یک لایه یا چند لایه از مواد که به طور مصنوعی بر روی سطح یک جسم حجیم (زیر لایه) ساخته شده از ماده دیگر قرار می گیرد، تعریف می شود.
به منظور رسوب دهی لایه های حفاظتی سطحی مناسب با ضخامت های مختلف از چند میکرومتر (زیر 10 تا 20 میکرومتر) تا بیش از 30 میکرومتر یا حتی چند میلی متر، روش ها و تکنیک های زیادی را می توان به کار برد. به طور کلی، فرآیندهای پوشش دهی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: (1) روش های پوشش مرطوب شامل روش های آبکاری، روش های آبکاری الکتریکی، آبکاری با الکترولس، آبکاری با روکش گرم، و روش های آبکاری با الکترولس و آبکاری گرم و آبکاری گرم. cing، رسوب فیزیکی بخار (PVD)، رسوب شیمیایی بخار (CVD)، تکنیک های اسپری حرارتی و اخیراً تکنیک های اسپری سرد 24 (شکل 1d).
بیوفیلم‌ها به عنوان جوامع میکروبی تعریف می‌شوند که به‌طور برگشت‌ناپذیر به سطوح متصل شده و توسط پلیمرهای خارج سلولی خود تولید شده (EPS) احاطه شده‌اند. تشکیل بیوفیلم بالغ سطحی می‌تواند منجر به تلفات قابل‌توجه در بسیاری از بخش‌های صنعتی، از جمله صنایع غذایی، سیستم‌های آب، و محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی شود. teriaceae و Staphylococci) به سختی درمان می شوند. علاوه بر این، گزارش شده است که بیوفیلم های بالغ در مقایسه با سلول های باکتری پلانکتون، 1000 برابر مقاوم تر به درمان آنتی بیوتیکی هستند، که به عنوان یک چالش عمده درمانی در نظر گرفته می شود. مواد پوشش سطحی ضد میکروبی مشتق شده از ترکیبات آلی معمولی 2، از نظر تاریخی دارای ترکیبات بالقوه ای سمی برای انسان هستند. ممکن است به جلوگیری از انتقال باکتری و تخریب مواد کمک کند.
مقاومت گسترده باکتری ها به درمان های آنتی بیوتیکی به دلیل تشکیل بیوفیلم منجر به نیاز به ایجاد یک سطح پوشش داده شده با غشای ضد میکروبی موثر شده است که می تواند به طور ایمن اعمال شود. دقیقاً در جایی که مورد نیاز است، در مقادیر بسیار متمرکز و متناسب تحویل داده شود. این امر با توسعه مواد پوششی منحصربه‌فرد مانند گرافن/ژرمانیم28، الماس سیاه و الماس‌های کربنی دوپ شده با ZnO به دست می‌آید. مواد شیمیایی میکروب کش وارد سطوح برای ایجاد حفاظت طولانی مدت در برابر آلودگی باکتریایی در حال محبوب شدن هستند. اگرچه هر سه روش قادر به ایجاد اثرات ضد میکروبی بر روی سطوح پوشش داده شده هستند، هر کدام مجموعه ای از محدودیت های خاص خود را دارند که باید در هنگام توسعه استراتژی های کاربردی در نظر گرفته شوند.
محصولات در حال حاضر در بازار به دلیل زمان ناکافی برای تجزیه و تحلیل و آزمایش پوشش های محافظ برای مواد فعال بیولوژیکی با مشکل مواجه می شوند.با این حال، این مانعی برای موفقیت محصولات در حال حاضر در بازار بوده است.ترکیبات مشتق شده از نقره در اکثریت قریب به اتفاق درمان‌های ضد میکروبی که اکنون در دسترس مصرف‌کنندگان قرار دارند، استفاده می‌شوند. این محصولات برای محافظت از کاربران در برابر اثرات بالقوه خطرناک میکروارگانیسم‌ها ساخته شده‌اند. اثر ضد میکروبی تاخیری و سمیت مرتبط با آن بر روی ترکیبات تحقیقاتی کمتر مضر نقره، فشار جهانی را افزایش می‌دهد. پوشش آلی که در داخل و خارج از خانه کار می کند هنوز یک کار دلهره آور است. این به دلیل خطرات مرتبط برای سلامتی و ایمنی است. کشف یک عامل ضد میکروبی که کمتر برای انسان مضر است و کشف نحوه استفاده از آن در لایه های پوششی با ماندگاری طولانی تر، یک ماده بسیار مورد جستجو است که از طریق مواد ضد باکتریایی طراحی شده است. تماس یا پس از آزاد شدن عامل فعال. آنها می توانند این کار را با مهار چسبندگی اولیه باکتری (از جمله مقابله با تشکیل یک لایه پروتئین روی سطح) یا با کشتن باکتری ها با تداخل با دیواره سلولی انجام دهند.
اساساً پوشش سطحی فرآیند قرار دادن لایه دیگری بر روی سطح یک جزء برای افزایش کیفیت های مرتبط با سطح است.هدف از پوشش سطحی تنظیم ریزساختار و/یا ترکیب ناحیه نزدیک به سطح جزء است. پوشش را ایجاد کنید
(الف) قسمتی که تکنیک‌های اصلی ساخت مورد استفاده برای سطح را نشان می‌دهد، و (ب) مزایا و معایب روش اسپری سرد انتخاب شده است.
فناوری اسپری سرد شباهت‌های زیادی با روش‌های اسپری حرارتی مرسوم دارد. با این حال، برخی از ویژگی‌های اساسی کلیدی نیز وجود دارد که فرآیند اسپری سرد و مواد اسپری سرد را منحصربه‌فرد می‌سازد. فناوری اسپری سرد هنوز در مراحل ابتدایی خود است، اما آینده روشنی دارد. در کاربردهای خاص، ویژگی‌های منحصر به فرد اسپری سرد مزایای زیادی ارائه می‌دهد، غلبه بر محدودیت‌های ذاتی روش‌های اسپری معمولی نسبت به اسپری معمولی. بدیهی است که این فرآیند پوشش سنتی برای مواد بسیار حساس به دما مانند نانوبلورها، نانوذرات، شیشه‌های آمورف و فلزی مناسب نیست. ) حداقل حرارت ورودی به زیرلایه، (2) انعطاف پذیری در انتخاب پوشش زیرلایه، (3) عدم تغییر فاز و رشد دانه، (IV) استحکام باند بالا 1،39 (شکل.2b).علاوه بر این، مواد پوشش دهنده اسپری سرد دارای مقاومت در برابر خوردگی بالا، استحکام و سختی بالا، هدایت الکتریکی بالا و چگالی بالا هستند. از سوی دیگر، پودرهای کامپوزیت سرامیک/فلز را می توان به عنوان مواد خام برای پوشش ها استفاده کرد. همین امر در مورد سایر روش های اسپری حرارتی نیز صدق می کند. سطوح پیچیده و سطوح داخلی لوله ها هنوز به سختی پاشش می شوند.
با توجه به اینکه هدف کار فعلی استفاده از پودرهای شیشه ای فلزی به عنوان مواد اولیه پوشش دهی است، واضح است که نمی توان از اسپری حرارتی معمولی برای این منظور استفاده کرد. این به این دلیل است که پودرهای شیشه ای فلزی در دماهای بالا متبلور می شوند.
اکثر ابزارهای مورد استفاده در صنایع پزشکی و غذایی از آلیاژهای فولاد زنگ نزن آستنیتی (SUS316 و SUS304) با محتوای کروم بین 12 تا 20 درصد وزنی برای تولید ابزار جراحی ساخته شده‌اند. به طور کلی پذیرفته شده است که علیرغم استفاده از فلز کروم به عنوان یک عنصر آلیاژی، آلیاژهای فولادی بدون آلیاژ می‌تواند مقاومت بسیار بالایی در آلیاژهای فولادی آلیاژی بالا داشته باشد. مقاومت به خوردگی، خواص ضد میکروبی قابل توجهی از خود نشان نمی دهند. پیامدهای بسیاری که ممکن است به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر سلامت انسان تأثیر بگذارد.
این مطالعه اولین مرحله از پروژه ای است که توسط بنیاد کویت برای پیشرفت علم (KFAS)، قرارداد شماره 2010-550401، برای بررسی امکان سنجی تولید پودرهای سه تایی شیشه ای فلزی Cu-Zr-Ni با استفاده از فناوری MA (جدول 1) برای تولید پروژه ضد باکتریایی به دلیل شروع پروژه 304 در ژانویه304، فاز دوم شروع به کار سطح/S. ، ویژگی های خوردگی الکتروشیمیایی و خواص مکانیکی سیستم را به طور دقیق بررسی خواهد کرد. آزمایشات میکروبیولوژیکی دقیق برای گونه های مختلف باکتری انجام خواهد شد.
در این مقاله، تأثیر محتوای عنصر آلیاژی Zr بر توانایی شکل‌دهی شیشه (GFA) بر اساس ویژگی‌های مورفولوژیکی و ساختاری مورد بحث قرار می‌گیرد. علاوه بر این، خواص ضد باکتریایی پوشش پودر شیشه فلزی پوشش داده شده/کامپوزیت SUS304 نیز مورد بحث قرار گرفته است. در این تحقیق از آلیاژهای شیشه فلزی Cu50Zr30Ni20 و Cu50Zr20Ni30 به عنوان نمونه های معرف استفاده شده است.
در این بخش، تغییرات مورفولوژیکی پودرهای عنصری Cu، Zr و Ni در آسیاب گلوله ای کم انرژی ارائه شده است. به عنوان نمونه های گویا، از دو سیستم مختلف متشکل از Cu50Zr20Ni30 و Cu50Zr40Ni10 به عنوان نمونه های معرف استفاده می شود. فرآیند MA را می توان به سه مرحله متمایز تقسیم کرد (همانطور که در مرحله آسیاب کردن فلز در شکل3 مشخص شده است).
مشخصات متالوگرافی پودرهای آلیاژی مکانیکی (MA) پس از مراحل مختلف زمان آسیاب گلوله ای به دست آمده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) از پودرهای MA و Cu50Zr40Ni10 که پس از زمان آسیاب توپی با انرژی کم 3، 12 و 50 ساعت به دست آمده اند در (a)، (30Z0) برای سیستم MA20 و (c5) مشابه نشان داده شده است. تصاویر سیستم Cu50Zr40Ni10 که بعد از زمان گرفته شده اند در (b)، (d) و (f) نشان داده شده است.
در طول آسیاب گلوله‌ای، انرژی جنبشی موثری که می‌تواند به پودر فلز منتقل شود، تحت تأثیر ترکیب پارامترها قرار می‌گیرد، همانطور که در شکل 1a نشان داده شده است. این شامل برخورد بین توپ‌ها و پودرها، برش فشاری پودر گیر کرده بین یا بین رسانه‌های آسیاب، ضربه توپ‌های در حال سقوط، برش و سایش ناشی از کشش پودر بین رسانه‌های آسیاب توپ متحرک، و ضربه‌ای است. پودرهای مس، روی و نیکل به دلیل جوشکاری سرد در مرحله اولیه MA (3 ساعت) به شدت تغییر شکل دادند، که منجر به ایجاد ذرات پودر بزرگ (قطر بیش از 1 میلی متر) شد. انرژی آسیاب گلوله ای، که منجر به تجزیه پودر کامپوزیت به پودرهای ریزتر (کمتر از 200 میکرومتر) می شود، همانطور که در شکل 3c،d نشان داده شده است. در این مرحله، نیروی برشی اعمال شده منجر به تشکیل یک سطح فلزی جدید با لایه های ریز Cu، Zr، Ni می شود، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، d.
در اوج فرآیند MA (پس از 50 ساعت)، متالوگرافی پوسته پوسته فقط به طور ضعیف قابل مشاهده بود (شکل 3e,f)، اما سطح صیقلی پودر متالوگرافی آینه ای را نشان داد. این بدان معنی است که فرآیند MA تکمیل شده است و ایجاد یک فاز واکنش واحد رخ داده است. py (FE-SEM) همراه با طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی (EDS) (IV).
در جدول 2، غلظت عنصری عناصر آلیاژی به صورت درصدی از وزن کل هر ناحیه انتخاب شده در شکل 3e,f نشان داده شده است. هنگام مقایسه این نتایج با ترکیبات اسمی اولیه Cu50Zr20Ni30 و Cu50Zr40Ni10 فهرست شده در جدول 1، می توان دریافت که این دو محصول دارای ارزش نسبی کمتری به ترکیبات نهایی هستند. مقادیر اجزاء برای نواحی فهرست شده در شکل 3e,f دلالت بر وخامت یا نوسان قابل توجهی در ترکیب هر نمونه از یک منطقه به منطقه دیگر ندارد. این امر با این واقعیت مشهود است که هیچ تغییری در ترکیب از یک منطقه به منطقه دیگر وجود ندارد. این نشان دهنده تولید پودرهای آلیاژی همگن است، همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است.
ریزنگاشتهای FE-SEM پودر محصول نهایی Cu50 (Zr50-xNix) پس از 50 بار MA به دست آمد، همانطور که در شکل 4a-d نشان داده شده است، که در آن x به ترتیب 10، 20، 30 و 40 در درصد است. پس از این مرحله آسیاب، دانه های پودر به دلیل تشکیل قطر دانه های بزرگ در اثر واندرواگ ران بزرگ با اثر ذرات فوق العاده واندر واگال تشکیل می شوند. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، از 73 تا 126 نانومتر استفاده کنید.
مشخصات مورفولوژیکی پودرهای Cu50 (Zr50-xNix) پس از زمان MA 50 ساعت به دست آمد. برای سیستم های Cu50Zr40Ni10، Cu50Zr30Ni20، Cu50Zr20Ni30، Cu50Zr10Ni40، تصاویر FE-SEM از پودرها (به ترتیب در 5 بار MAc) نشان داده شده است، (به ترتیب در 5 بار MAc) نشان داده شده است. .
قبل از بارگیری پودرها در یک تغذیه کننده اسپری سرد، ابتدا آنها را در اتانول با درجه تحلیلی به مدت 15 دقیقه تحت فراصوت قرار دادند و سپس به مدت 2 ساعت در دمای 150 درجه سانتیگراد خشک شدند. این مرحله باید برای مبارزه با تراکم که اغلب مشکلات مهم زیادی را در سراسر فرآیند پوشش ایجاد می کند، انجام شود. میکروگراف‌های FE-SEM و تصاویر EDS مربوطه از عناصر آلیاژی Cu، Zr و Ni آلیاژ Cu50Zr30Ni20 به‌ترتیب پس از 50 ساعت از زمان M به‌دست آمدند. لازم به ذکر است که پودرهای آلیاژی تولید شده پس از این مرحله همگن هستند زیرا هیچ گونه نوسانات ترکیبی را در سطح زیر-5 نشان نمی‌دهند.
مورفولوژی و توزیع عنصری موضعی پودر MG Cu50Zr30Ni20 پس از 50 MA بار توسط طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده FE-SEM/انرژی (EDS) به‌دست آمد. (الف) نقشه‌برداری SEM و اشعه ایکس EDS از (b) Cu-Kα، (c) Zr-Lα و (د) تصاویر Ni-Kα.
الگوهای XRD پودرهای Cu50Zr40Ni10، Cu50Zr30Ni20، Cu50Zr20Ni30 و Cu50Zr20Ni30 آلیاژ شده مکانیکی به ترتیب در شکل 6a-d نشان داده شده است. الگوهای sion نشان داده شده در شکل 6.
الگوهای XRD (الف) Cu50Zr40Ni10، (ب) Cu50Zr30Ni20، (ج) Cu50Zr20Ni30 و (د) پودرهای Cu50Zr20Ni30 پس از زمان MA 50 ساعت. همه نمونه ها بدون استثنا یک الگوی فاز انتشار هاله ای از aph را نشان دادند.
میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا گسیل میدانی (FE-HRTEM) برای مشاهده تغییرات ساختاری و درک ساختار محلی پودرهای حاصل از آسیاب گلوله ای در زمان های مختلف MA استفاده شد. تصاویر FE-HRTEM از پودرها پس از مراحل اولیه (6 ساعت) و متوسط ​​(18 ساعت) آسیاب به دست آمده است. به ترتیب a,c. با توجه به تصویر میدان روشن (BFI) پودر تولید شده پس از 6 ساعت MA، پودر از دانه‌های درشت با مرزهای مشخصی از عناصر fcc-Cu، hcp-Zr و fcc-Ni تشکیل شده است و هیچ نشانه‌ای از تشکیل فاز واکنش وجود ندارد. ناحیه میانی (a) یک الگوی پراش کاسپ را نشان می دهد (شکل 7b)، که نشان دهنده حضور کریستالیت های بزرگ و عدم وجود فاز واکنشی است.
خصوصیات ساختاری محلی پودر MA پس از مراحل اولیه (6 ساعت) و میانی (18 ساعت) به دست آمد. (الف) میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا گسیل میدانی (FE-HRTEM)، و (ب) الگوی پراش ناحیه انتخابی مربوطه (SADP) Cu50Zr30Ni20 پس از درمان MA پودر پس از یک زمان CuFEH10EMRT پس از درمان MAI از زمان CuFE-H10EMRT به دست آمد. 18 ساعت در (ج) نشان داده شده است.
همانطور که در شکل 7c نشان داده شده است، افزایش مدت زمان MA به 18 ساعت منجر به عیوب شدید شبکه همراه با تغییر شکل پلاستیک می شود. در طول این مرحله میانی از فرآیند MA، پودر عیوب مختلفی از جمله گسل های روی هم، عیوب شبکه و عیوب نقطه ای را نشان می دهد (شکل 7). بیش از 20 نانومتر (شکل 7c).
ساختار محلی پودر Cu50Z30Ni20 آسیاب شده به مدت 36 ساعت MA دارای تشکیل نانوذرات بسیار ریز در یک ماتریس ریز آمورف جاسازی شده است، همانطور که در شکل 8a نشان داده شده است. از ~32 at.% (مساحت لاغر) تا ~74 at.% (منطقه غنی) ایجاد می شود که نشان دهنده تشکیل محصولات ناهمگن است. علاوه بر این، SADP های مربوطه از پودرهای به دست آمده پس از آسیاب در این مرحله حلقه های اولیه و ثانویه هاله پخش کننده فاز آمورف را نشان می دهند که با تمام نقاط تیز مرتبط با آن ها همپوشانی دارند. شکل 8 نشان داده شده است.
فراتر از 36 h-Cu50Zr30Ni20 پودر در مقیاس نانو ویژگی های ساختاری محلی. (الف) تصویر میدان روشن (BFI) و متناظر (ب) SADP پودر Cu50Zr30Ni20 پس از آسیاب به مدت 36 ساعت MA.
نزدیک به پایان فرآیند MA (50 ساعت)، Cu50 (Zr50-xNix)، X.پودرهای 10، 20، 30 و 40 در درصد، همیشه دارای مورفولوژی فاز آمورف هزارتویی هستند، همانطور که در شکل 9a-d نشان داده شده است. در SADP مربوطه هر ترکیب، نه پراش های نقطه مانند و نه الگوهای حلقوی تیز قابل تشخیص نیستند. الگوهای انتشار هاله نیز به عنوان شواهدی برای توسعه فازهای آمورف در ماده محصول نهایی استفاده شد.
ساختار محلی محصول نهایی سیستم MG Cu50 (Zr50-xNix). FE-HRTEM و الگوهای پراش نانو پرتو همبسته (NBDP) (الف) Cu50Zr40Ni10، (ب) Cu50Zr30Ni20، (ج) Cu50Zr20Nih به دست آمده از Cu50.
پایداری حرارتی دمای انتقال شیشه ای (Tg)، ناحیه مایع زیرخنک شده (ΔTx) و دمای تبلور (Tx) به عنوان تابعی از محتوای نیکل (x) سیستم آمورف Cu50 (Zr50-xNix) با استفاده از کالریمتری اسکن تفاضلی (DSC) خواص تحت جریان گاز Hee، Cu50iNZr، Cu50iN10 مورد بررسی قرار گرفته است. پودرهای آلیاژ آمورف 0 و Cu50Zr10Ni40 به دست آمده پس از زمان MA 50 ساعت به ترتیب در شکل 10a، b، e نشان داده شده است. شکل 10d.
پایداری حرارتی پودرهای Cu50 (Zr50-xNix) MG پس از یک زمان MA 50 ساعت به دست آمد، همانطور که با دمای انتقال شیشه ای (Tg)، دمای تبلور (Tx) و ناحیه مایع زیرخنک شده (ΔTx) نمایه می شود. گرما سنج اسکن تفاضلی (DSC) ترموگرم (a) (a)20N50N50 (a)20N50Z ) پودرهای آلیاژ Cu50Zr20Ni30 و (e) Cu50Zr10Ni40 MG پس از زمان MA 50 ساعت. الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) نمونه Cu50Zr30Ni20 که تا دمای ~700 درجه سانتی گراد در DSC گرم شده است در (d) نشان داده شده است.
همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است، منحنی های DSC تمام ترکیبات با غلظت های مختلف Ni (x) دو حالت مختلف را نشان می دهند، یکی گرماگیر و دیگری گرمازا. اولین رویداد گرماگیر مربوط به Tg است، در حالی که دومی مربوط به Tx است. ناحیه دهانه افقی که بین Tg و Tx وجود دارد، ناحیه مایع زیر خنک شده نامیده می شود (ΔTx=TxTx، نتایج حاصل از Tx50x) نشان می دهد. 10 نمونه (شکل 10a)، که در 526 درجه سانتیگراد و 612 درجه سانتیگراد قرار داده شده است، مقدار (x) را به 20 در درصد به سمت دمای پایین 482 درجه سانتیگراد و 563 درجه سانتیگراد به ترتیب با افزایش مقدار Ni (x) تغییر می دهد، همانطور که در شکل 10b نشان داده شده است. 81 درجه سانتی‌گراد برای Cu50Zr30Ni20 (شکل 10b). برای آلیاژ MG Cu50Zr40Ni10، همچنین مشاهده شد که مقادیر Tg، Tx و ΔTx به سطح 447 درجه سانتی‌گراد، 526 درجه سانتی‌گراد و 79 درجه سانتی‌گراد کاهش یافته است (شکل 10 نشان می‌دهد که میزان سرب در G به a افزایش می‌یابد. در مقابل، مقدار Tg (507 درجه سانتیگراد) آلیاژ MG Cu50Zr20Ni30 کمتر از آلیاژ MG Cu50Zr40Ni10 است.با این وجود، Tx آن یک مقدار قابل مقایسه با قبلی (612 درجه سانتیگراد) را نشان می دهد. بنابراین، ΔTx مقدار بالاتری (87 درجه سانتیگراد) را نشان می دهد، همانطور که در شکل 10c نشان داده شده است.
سیستم MG Cu50 (Zr50-xNix) با استفاده از آلیاژ MG Cu50Zr20Ni30 به عنوان مثال، از طریق یک پیک گرمازا تیز به فازهای کریستالی fcc-ZrCu5، orthorhombic-Zr7Cu10 و orthorhombic-Zr7Cu10 متبلور می شود. XRD نمونه MG (شکل 10d)، که تا دمای 700 درجه سانتیگراد در DSC گرم شد.
شکل 11 عکس‌های گرفته شده در طی فرآیند اسپری سرد انجام شده در کار فعلی را نشان می‌دهد. در این مطالعه، ذرات پودر شیشه‌مانند فلزی که پس از MA 50 ساعت سنتز شده‌اند (به عنوان مثال Cu50Zr20Ni30) به‌عنوان مواد خام ضدباکتری استفاده شد، و صفحه فولاد ضد زنگ (SUS304) با فناوری اسپری‌پاشی سرد انتخاب شده بود. کارآمدترین روش در سری اسپری حرارتی است و می تواند برای مواد حساس به دما متمایل به فلز مانند پودرهای آمورف و نانوبلور که در معرض انتقال فاز نیستند، استفاده شود. این عامل اصلی در انتخاب این روش است. فرآیند اسپری سرد با استفاده از ذرات با سرعت بالا انجام می شود که انرژی جنبشی ذرات و ذرات شکل گرمایی را به شکل قبلی با ضربه پلاستیکی تبدیل می کند.
عکس های میدانی روش اسپری سرد را نشان می دهد که برای پنج آماده سازی متوالی پوشش MG/SUS 304 در دمای 550 درجه سانتی گراد استفاده می شود.
انرژی جنبشی ذرات، و در نتیجه تکانه هر ذره در تشکیل پوشش، باید از طریق مکانیسم‌هایی مانند تغییر شکل پلاستیک (برهم‌کنش‌های اولیه ذره و ذره-ذره در بستر و برهمکنش‌های ذره)، حفره‌ها، تحکیم، ذره-ذره در چرخش ذره-ذره، و چرخش ذره-ذره، به شکل دیگری از انرژی تبدیل شود. انرژی تیک به گرما و انرژی کرنش تبدیل می شود، نتیجه یک برخورد الاستیک است، به این معنی که ذرات به سادگی پس از برخورد به عقب باز می گردند. اشاره شده است که 90٪ از انرژی ضربه ای که به ذره/مواد زیرلایه اعمال می شود به گرمای موضعی تبدیل می شود.
تغییر شکل پلاستیک به طور کلی فرآیند اتلاف انرژی، یا به طور خاص، یک منبع گرما در ناحیه سطحی در نظر گرفته می‌شود. با این حال، افزایش دما در ناحیه سطحی معمولاً برای ایجاد ذوب سطحی یا ارتقاء قابل‌توجهی بین انتشار اتمی کافی نیست. هیچ نشریه‌ای که برای نویسندگان شناخته شده است، تأثیر خواص این پودرهای فلزی را که روش‌های پودرهای شیشه‌ای سرد استفاده می‌شوند بررسی نمی‌کند.
BFI پودر آلیاژ MG Cu50Zr20Ni30 را می توان در شکل 12a مشاهده کرد، که روی بستر SUS 304 پوشانده شده است (شکل 11، 12b). همانطور که از شکل مشاهده می شود، پودرهای پوشش داده شده ساختار بی شکل اولیه خود را حفظ می کنند زیرا دارای یک ساختار لطیف خطوط دخمه پرپیچ و خم هستند. یک فاز خارجی، همانطور که توسط نانوذرات گنجانده شده در ماتریس پودری پوشش داده شده با MG پیشنهاد شده است (شکل 12a). شکل 12c الگوی پراش نانوپرتو نمایه شده (NBDP) مرتبط با ناحیه I را نشان می دهد (شکل 12a). شکل‌گیری CuO ممکن است به اکسیداسیون پودر در هنگام حرکت از نازل تفنگ اسپری به SUS 304 در هوای آزاد تحت جریان مافوق صوت نسبت داده شود. 0 دقیقه
(الف) تصویر FE-HRTEM از پودر MG پوشش داده شده روی (ب) بستر SUS 304 (داخل شکل). شاخص NBDP نماد دایره ای نشان داده شده در (الف) در (c) نشان داده شده است.
برای تأیید این مکانیسم بالقوه برای تشکیل نانوذرات بزرگ مکعبی Zr2Ni، یک آزمایش مستقل انجام شد. در این آزمایش، پودرها از یک تفنگ اسپری در دمای 550 درجه سانتیگراد در جهت بستر SUS 304 اسپری شدند.با این حال، برای روشن شدن اثر بازپختی پودرها، آنها در اسرع وقت (حدود 60 ثانیه) از نوار SUS304 خارج شدند. مجموعه دیگری از آزمایش ها انجام شد که در آن پودر حدود 180 ثانیه پس از رسوب از بستر خارج شد.
شکل‌های 13a،b تصاویر میدان تاریک (DFI) را نشان می‌دهند که با اسکن میکروسکوپ الکترونی عبوری (STEM) از دو ماده پاشیده شده روی بسترهای SUS 304 به ترتیب برای 60 و 180 ثانیه به دست آمده‌اند. پودرها آمورف بودند، همانطور که با ماکزیمم پراش اولیه و ثانویه گسترده نشان داده شده در شکل 14a نشان داده شده است. اینها نشان دهنده عدم وجود رسوب فراپایدار/مزوفازی هستند، جایی که پودر ساختار بی شکل اولیه خود را حفظ می کند. فلش های شکل 13b.