Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde stipe foar CSS. Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in aktualisearre blêder brûke (of kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer útsette). Yn 'e tuskentiid sille wy de side sjen litte sûnder stilen en JavaSkript.
Biofilms binne in wichtige komponint yn 'e ûntwikkeling fan chronike ynfeksjes, benammen as medyske apparaten belutsen binne. Dit probleem is in grutte útdaging foar de medyske mienskip, om't standert antibiotika allinich biofilms yn heul beheinde omfang kinne útroegje. It foarkommen fan biofilmfoarming hat laat ta de ûntwikkeling fan ferskate coatingmetoaden en nije materialen. ium metalen, binne ûntstien as ideale antimikrobiële coating. by lege temperatueren. Substraten bedekt mei metallysk glês wiene by steat om signifikant ferminderjen biofilm formaasje troch op syn minst 1 log ferlike mei RVS.
Yn 'e rin fan' e minsklike skiednis is elke maatskippij yn steat west om de yntroduksje fan nije materialen te ûntwerpen en te befoarderjen dy't foldogge oan har spesifike easken, wat resultearre yn ferbettere prestaasjes en ranglist yn in globalisearre ekonomy1.It is altyd taskreaun oan 'e minsklike fermogen om materialen en fabrikaazjeapparatuer te ûntwikkeljen en ûntwerpen foar materiaalfabryk en karakterisaasje om winsten te berikken yn sûnens, ûnderwiis, yndustry, ekonomy, kultuer, en oare fjilden fan in lân sûnder foarútgong fan lân as in oar lân mei in mjitte fan lân as in oar lân.2 Al 60 jier hawwe materiaalwittenskippers in protte fan har tiid bestege oan it rjochtsjen op ien grutte soarch: it stribjen nei nije en nijsgjirrige materialen.
De tafoeging fan legere eleminten, de wiziging fan 'e materiaalmikrostruktuer, en it tapassen fan thermyske, meganyske of thermo-meganyske ferwurkingstechniken hawwe resultearre yn signifikante ferbetteringen yn' e meganyske, gemyske en fysike eigenskippen fan in ferskaat oan ferskate materialen. , nanopartikels, nanotubes, quantum dots, nuldiminsjonale, amorfe metallyske glêzen, en hege-entropy alloys binne mar inkele foarbylden fan avansearre materialen yntrodusearre yn 'e wrâld sûnt it midden fan' e foarige ieu. s om signifikant ôfwike fan lykwicht, in hiele nije klasse fan metastabiele alloys, bekend as metallyske glêzen, is ûntdutsen.
Syn wurk by Caltech yn 1960 brocht in revolúsje yn it konsept fan metalen alloys doe't er synthesized glassy Au-25 at.% Si alloys troch fluch solidifying floeistoffen op hast in miljoen graden per sekonde 4. Professor Pol Duwezs 'ûntdekking barren net allinnich ynluide it begjin fan' e skiednis fan metallyske bril (MG), mar ek late ta in oergong fan metalen yn 'e earen, mar ek liede ta in paradigme ferskowing yn' e earen. stúdzjes yn 'e synteze fan MG alloys, hast alle metalen glêzen binne produsearre hielendal mei help fan ien fan de folgjende metoaden;(i) rappe fersteuring fan 'e melt of stoom, (ii) atomyske steuring fan it rooster, (iii) amorfisaasjereaksjes yn fêste steat tusken suvere metalen eleminten, en (iv) solid-state transysjes fan metastabiele fazen.
MGs wurde ûnderskieden troch harren gebrek oan de lange-range atomic folchoarder ferbûn mei kristallen, dat is in definiearjende karakteristyk fan kristallen. Yn de hjoeddeiske wrâld, grutte foarútgong is makke op it mêd fan metallysk glês. It binne nije materialen mei nijsgjirrige eigenskippen dy't fan belang net allinnich yn fêste-state fysika, mar ek yn metallurgy in protte, fjild chemie, fjild chemie, dit materiaal, fjild biologyske stoffen. t eigenskippen fan fêste metalen, wêrtroch't it in nijsgjirrige kandidaat is foar technologyske tapassingen yn in ferskaat oan fjilden. Se hawwe wat wichtige eigenskippen;(i) hege meganyske ductility en opbringst sterkte, (ii) hege magnetyske permeability, (iii) lege coercivity, (iv) ûngewoane corrosie ferset, (v) temperatuer ûnôfhinklikens De conductivity fan 6,7.
Mechanical alloying (MA)1,8 is in relatyf nije technyk, earst yntrodusearre yn 19839 troch Prof.Typysk, de MA reaksje wurdt útfierd tusken diffusive coupling fan de reactant materiaal poeders yn in reaktor, meastentiids makke fan RVS yn in bal mole 10 (Fig. 1a, b). Sûnt dy tiid, dizze meganysk induced bêst-state reaksje technyk is brûkt foar it tarieden fan roman amorphous / metallysk glêzen alloy poeders mei help fan lege (Fig, 1, 1 molen, 1 molen, 1 molen, 1 mole, 1 molen, goed 1 mole, 2 molen. ,13,14,15 , 16. Yn it bysûnder, dizze metoade is brûkt foar it tarieden fan unmiscible systemen lykas Cu-Ta17, likegoed as hege smeltpunt alloys lykas Al-oergong metalen systemen (TM; Zr, Hf, Nb en Ta) 18,19 en Fe-W20 , dy't kin net krigen wurde mei help fan konvinsjonele tarieding rûtes, na-no-technology wurdt beskôge as de meast machtige yndustriële tarieding rûtes, na-no-technology. ocrystalline en nanocomposite poeder dieltsjes fan metaal oxides, carbides, nitrides, hydrides, koalstof nanotubes, nanodiamonds, Likegoed as brede stabilisaasje fia in top-down oanpak 1 en metastabile stadia.
Skematysk toant de fabrikaazje metoade brûkt foar it tarieden fan Cu50 (Zr50−xNix) metallysk glês (MG) coating / SUS 304 yn dizze stúdzje. doaze fol mei He-atmosfear. (c) In transparant model fan it slypjen skip yllustrearret bal beweging tidens grinding. It úteinlike produkt fan it poeder krigen nei 50 oeren waard brûkt om coat de SUS 304 substraat mei help fan de kâlde spray metoade (d).
As it giet om bulk materiaal oerflakken (substraten), oerflak engineering giet it om it ûntwerp en modifikaasje fan oerflakken (substraten) te foarsjen bepaalde fysike, gemyske en technyske kwaliteiten dy't net befette yn it orizjinele bulk materiaal. Guon eigenskippen dy't effektyf kinne wurde ferbettere troch oerflak behannelings befetsje slijtage ferset, oksidaasje en corrosie ferset, wriuwingskoëffisjint, bio-inertness, en de namme ferbetterjen fan elektryske en faksural kwaliteit yn it brûken fan in pear blikjes. metallurgyske, meganyske of gemyske techniken. As in bekend proses, in coating wurdt gewoan definiearre as ien of meardere lagen fan materiaal keunstmjittich dellein op it oerflak fan in bulk foarwerp (substraat) makke fan in oar materiaal. Sa wurde coatings brûkt foar in part te berikken guon winske technyske of dekorative eigenskippen, likegoed as om materialen te beskermjen tsjin ferwachte gemyske en fysike ynteraksjes mei de omlizzende omjouwing23.
Om geskikte oerflakbeskermingslagen te deponearje mei dikten fariearjend fan in pear mikrometer (ûnder 10-20 mikrometer) oant mear as 30 mikrometer of sels in pear millimeter, kinne in protte metoaden en techniken tapast wurde. Yn 't algemien kinne coatingprosessen ferdield wurde yn twa kategoryen: (i) wiete coatingmetoaden, ynklusyf galvanisearjen, elektroloaze plating, en ynklusief hot-galvanisearjen, surfmetoaden, en waarme galvanisearjende metoaden. , fysike dampdeposysje (PVD), gemyske dampôfsetting (CVD), termyske spraytechniken en mear resint kâlde spraytechniken 24 (figuer 1d).
Biofilms wurde definiearre as mikrobiele mienskippen dy't ûnomkearber ferbûn binne oan oerflakken en omjûn troch sels-produsearre ekstrazellulêre polymeren (EPS). Oerflak ripe biofilmfoarming kin liede ta signifikante ferliezen yn in protte yndustriële sektoaren, ynklusyf de fiedingsindustry, wettersystemen en soarchomjouwings. By minsken, as biofilms foarmje, binne mear as 80% fan 'e gefallen fan mikrobaktearyske ynfeksjes en Staperlokozyle ynfeksje te behanneljen. Fierder, folwoeksen biofilms binne rapportearre te wêzen 1000 kear mear resistint foar antibiotika behanneling yn ferliking mei planktonyske baktearjele sellen, dat wurdt beskôge as in grutte terapeutyske útdaging. Antimicrobial oerflak coating materialen ôflaat fan konvinsjonele organyske ferbiningen hawwe histoarysk west used.Alhoewol't sokke materialen faak befetsje giftige komponinten dy't potinsjeel foar minsklike en bacteriële transmissie,2,5 kin helpe,2 de baktearje.
De wiidferspraat ferset fan baktearjes tsjin antibiotika-behannelingen troch biofilmfoarming hat laat ta de needsaak om in effektyf antimykrobiaal membraan-coated oerflak te ûntwikkeljen dat feilich tapast wurde kin27.De ûntwikkeling fan in fysyk of gemysk anty-hechtend oerflak dêr't bakteriële sellen ynhibeare wurde om biofilms te binen en op te bouwen troch adhesion is de earste oanpak dy't antymyske technology te ûntwikkeljen is yn dit proses. krekt wêr't se nedich binne, yn tige konsintrearre en maatwurk hoemannichten. Dit wurdt berikt troch it ûntwikkeljen fan unike coating materialen lykas graphene / germanium28, swarte diamant29 en ZnO-doped diamant-lykas koalstof coatings30 dy't resistint foar baktearjes, in technology dy't maksimalisearret Toxicity en ferset ûntwikkeling fanwegen biofilm formaasje binne signifikant fermindere oerflakken, dy't ferlytse oerflakken, dy't gâns fermindere oerflakken, fersoargje. term beskerming tsjin baktearjele fersmoarging wurde hieltyd populêrder.Hoewol't alle trije prosedueres by steat binne om te produsearjen antimikrobiële effekten op coated oerflakken, se elk hawwe harren eigen set fan beheinings dy't moatte wurde beskôge by it ûntwikkeljen fan applikaasje strategyen.
Produkten dy't op it stuit op 'e merk binne hindere troch net genôch tiid om te analysearjen en te testen fan beskermjende lagen foar biologysk aktive yngrediïnten. Bedriuwen beweare dat har produkten brûkers winsklike funksjonele aspekten leverje;lykwols, dit hat west in obstakel foar it súkses fan produkten dy't op it stuit op 'e market.Compounds ôflaat fan sulver wurde brûkt yn de grutte mearderheid fan antimicrobieel terapyen no beskikber foar konsuminten. Dizze produkten binne ûntwikkele om te beskermjen brûkers út de potinsjeel gefaarlike effekten fan microorganisms.The fertrage antimicrobieel effekt en assosjearre toxicity fan sulveren ferbinings fergruttet de druk op ûndersikers te ûntwikkeljen in alternatyf skealik, alternatyf foar it ûntwikkeljen fan minder skealik, binnen en bûten blykt noch altyd in lestige taak te wêzen. Dit is fanwegen de byhearrende risiko's foar sawol sûnens as feiligens. Untdek in antimykrobiaal middel dat minder skealik is foar minsken en útfine hoe't it yn coatingsubstraten mei in langere houdbaarheidslibben yn te nimmen is in tige socht doel38. De nijste antimikrobiële agint is ûntworpen om direkt kontakt te meitsjen, of nei-biofilm te deadzjen. y kin dit dwaan troch inhibiting initial baktearjele adhesion (ynklusyf it tsjingean fan de foarming fan in aaiwyt laach op it oerflak) of troch killing baktearjes troch interfering mei de sel muorre.
Yn prinsipe, oerflak coating is it proses fan it pleatsen fan in oare laach op it oerflak fan in komponint te ferbetterjen oerflak-relatearre kwaliteiten.It doel fan oerflak coating is om maatwurk de mikrostruktuer en / of gearstalling fan de near-oerflak regio fan de komponint39.Surface coating techniken kinne wurde ferdield yn ferskate metoaden, dy't gearfette yn Fig. op 'e metoade brûkt om de coating te meitsjen.
(a) Inset toant de wichtichste fabrication techniken brûkt foar it oerflak, en (b) selektearre foardielen en neidielen fan de kâlde spray technyk.
Kâlde spraytechnology dielt in protte oerienkomsten mei konvinsjonele termyske spraymetoaden. D'r binne lykwols ek guon wichtige fûnemintele eigenskippen dy't it kâlde sprayproses en de kâlde spraymaterialen bysûnder unyk meitsje. ray technology, wêrby't it poeder moat wurde smolten om te deponearje op it substraat. Fansels, dit tradisjonele coating proses is net geskikt foar tige temperatuer-gefoelige materialen lykas nanokristallen, nanopartikels, amorphous en metallic glasses40, 41, 42. Fierders, termyske spray coating materialen hat altyd in soad hege nivo's fan spray technology, en spray technology, hege nivo's fan spray technology. as (i) minimale waarmte-ynput nei it substraat, (ii) fleksibiliteit yn keuzes foar substraatcoating, (iii) ôfwêzigens fan fazetransformaasje en nôtgroei, (iv) hege bânsterkte1,39 (Fig.2b) Dêrneist kâld spray coating materialen hawwe hege corrosie ferset, hege sterkte en hurdens, hege elektryske conductivity en hege tichtheid41. Yn tsjinstelling ta de foardielen fan de kâlde spray proses, der binne noch wat neidielen oan it brûken fan dizze technyk, lykas werjûn yn figuer 2b. Wannear't coating suver keramyske poeders lykas Al2O3, TiO2, kin net brûkt wurde de metoade fan spray, TiO2, oare kjeld. keramyske/metaal gearstalde poeders kinne brûkt wurde as grûnstoffen foar coatings.Itselde jildt foar oare termyske spuitmetoaden.Komplisearre oerflakken en ynterieurpijpflakken binne noch dreech te spuiten.
Mei it each op dat it hjoeddeiske wurk fan doel is om metallyske glêzen poeders as rauwe coatingmaterialen te brûken, is it dúdlik dat konvinsjonele thermyske spuiten net foar dit doel brûkt wurde kin. Dit komt om't metallyske glêzen poeders by hege temperatueren kristallisearje1.
De measte ark brûkt yn de medyske en iten yndustry binne makke fan austenitic RVS alloys (SUS316 en SUS304) mei in chromium ynhâld tusken 12 en 20 wt% foar de produksje fan sjirurgyske ynstruminten. ferset, hawwe gjin signifikante antimikrobiële eigenskippen38,39. Dit kontrast mei harren hege corrosie ferset. Hjirnei kin de ûntwikkeling fan ynfeksje en ûntstekking wurde foarsizze, dy't benammen feroarsake wurdt troch baktearjele adhesion en kolonisaasje op it oerflak fan roestfrij stiel biomaterialen. Signifikante swierrichheden kinne ûntstean fanwegen signifikante swierrichheden dy't ferbûn binne mei baktearjes en deterioraasje, dy't liede kinne, kin liede gefolgen dy't direkt of yndirekt ynfloed kinne op minsklike sûnens.
Dizze stúdzje is de earste faze fan in projekt finansierd troch de Koeweit Stifting foar de Advancement fan Wittenskip (KFAS), Kontrakt No.. 2010-550401, te ûndersiikjen de helberens fan it produsearjen fan metallysk glêzen Cu-Zr-Ni ternary poeders mei help fan MA technology (Tabel 1) foar de produksje fan antibacteriële film coating yn jannewaris 204, 204 twadde faze fan beskerming projekt / SUS3. sil ûndersykje de elektrochemyske corrosie skaaimerken en meganyske eigenskippen fan it systeem yn detail. Detaillearre mikrobiologyske tests wurde útfierd foar ferskate baktearjele soarten.
Yn dit papier, it effekt fan Zr alloying elemint ynhâld op glês foarmjen fermogen (GFA) wurdt besprutsen basearre op morfologyske en strukturele skaaimerken. Dêrneist, de antibacteriële eigenskippen fan de coated metallic glês poeder coating / SUS304 gearstalde waarden ek besprutsen. systemen.As represintative foarbylden, Cu50Zr30Ni20 en Cu50Zr20Ni30 metallysk glêzen alloys binne brûkt yn dizze stúdzje.
Yn dizze paragraaf, de morfologyske feroarings fan elemintêre Cu, Zr en Ni poeder yn lege enerzjy bal milling wurde presintearre. As yllustrative foarbylden, twa ferskillende systemen besteande út Cu50Zr20Ni30 en Cu50Zr40Ni10 sil brûkt wurde as represintative foarbylden.
Metallografyske skaaimerken fan meganyske alloy (MA) poeders krigen nei ferskillende stadia fan bal milling time.Field emissie skennen elektroanenmikroskopy (FE-SEM) bylden fan MA en Cu50Zr40Ni10 poeders krigen nei lege enerzjy bal milling tiden fan 3, 12 en 50 h wurde werjûn yn (a), (c) en (e) de MA en (e) deselde MA en Cuponres bylden fan de Cu50Zr40Ni10 systeem nommen nei tiid wurde werjûn yn (b), (d) en (f).
Tidens bal milling, de effektive kinetyske enerzjy dat kin wurde oerdroegen oan it metalen poeder wurdt beynfloede troch de kombinaasje fan parameters, lykas werjûn yn figuer 1a. Dit omfiemet botsingen tusken ballen en poeders, compressive shearing fan poeder fêst te sitten tusken of tusken grinding media, ynfloed fan fallende ballen, shear en wear troch poeder drag tusken moving bal milling media, en shocking ball milling media, en Falling ball milling media, en Falling ball milling media. al Cu, Zr, en Ni poeder waarden slim misfoarme troch kâld welding yn it iere stadium fan MA (3 h), resultearret yn grutte poeder dieltsjes (> 1 mm yn diameter). de bal mole, resultearret yn de ûntbining fan de gearstalde poeder yn finer poeders (minder as 200 µm), lykas werjûn yn figuer 3c, d. Op dit poadium, de tapaste shear krêft liedt ta de foarming fan in nij metalen oerflak mei fyn Cu, Zr, Ni hint lagen, lykas werjûn yn Fig.
Op it hichtepunt fan it MA proses (nei 50 h), de flaky metallography wie mar in bytsje sichtber (fig. 3e, f), mar de gepolijst oerflak fan it poeder toande spegel metallography. Dit betsjut dat de MA proses is foltôge en de skepping fan in inkele reaksje faze hat bard. De elemintêre gearstalling fan de regio's yndeksearre yn Fig. n mikroskopy (FE-SEM) kombinearre mei enerzjy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
Yn Tabel 2, de elemintêre konsintraasjes fan alloying eleminten wurde werjûn as in persintaazje fan it totale gewicht fan elke regio selektearre yn Fig. e komponint wearden foar de regio's neamd yn Fig.
FE-SEM mikrografen fan it einprodukt Cu50(Zr50−xNix) poeder waarden krigen nei 50 MA kear, lykas werjûn yn Fig. 4a-d, dêr't x is respektivelik 10, 20, 30 en 40 at.%. oant 126 nm, lykas werjûn yn figuer 4.
Morfologyske skaaimerken fan Cu50 (Zr50−xNix) poeders krigen nei MA tiid fan 50 h.For de Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 systemen, de FE-SEM bylden fan 'e poeders wurde werjûn nei (b) en (respektyf MAc poeders), en (respektyf MAc).
Foardat it laden fan de poeders yn in kâlde spray feeder, se waarden earst sonicated yn analytyske klasse ethanol foar 15 minuten en dan droech by 150 ° C foar 2 oeren. Dizze stap moat wurde nommen om súkses te bestriden agglomeraasje dy't faak feroarsaket in protte wichtige problemen hiele coating proses. Grafiken en de oerienkommende EDS bylden fan de Cu, Zr en Ni alloying eleminten fan de Cu50Zr30Ni20 alloy krigen nei 50 h fan M tiid, respektivelik.It moat opmurken wurde dat de alloy poeders produsearre nei dizze stap binne homogeen as se net sjen litte gjin komposysje fluktuaasjes bûten de sub-nanometer nivo, lykas werjûn yn figuer 5.
Morfology en lokale elemintêre ferdieling fan MG Cu50Zr30Ni20 poeder krigen nei 50 MA kear troch FE-SEM / enerzjy dispersive X-ray spektroskopy (EDS). (a) SEM en X-ray EDS mapping fan (b) Cu-Kα, (c) Zr-La en (d) Ni-Kα bylden.
De XRD patroanen fan meganysk alloyed Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 en Cu50Zr20Ni30 poeders krigen nei MA tiid fan 50 h wurde werjûn yn Fig. 6a-d, respektivelik. 6.
XRD patroanen fan (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 en (d) Cu50Zr20Ni30 poeders nei MA tiid fan 50 h.Alle samples sûnder útsûndering toande in halo diffusion patroan, ymplisearret de formaasje fan in amandelfase.
Field emission hege-resolúsje transmissie elektronenmikroskopy (FE-HRTEM) waard brûkt om te observearjen strukturele feroarings en begripe de lokale struktuer fan de poeders dy't resultearje út bal milling op ferskillende MA times.FE-HRTEM bylden fan de poeders krigen nei de iere (6 h) en tuskenlizzende (18 h) stadia fan milling foar Cu50Zr30Ni170i poeder en Fig. ly.Neffens de heldere fjild ôfbylding (BFI) fan it poeder produsearre nei MA​ 6 h, it poeder is gearstald út grutte korrels mei goed definiearre grinzen fan de eleminten fcc-Cu, hcp-Zr en fcc-Ni, en der is gjin teken dat de reaksje faze hat foarme, lykas werjûn yn Fig. 7a. diffraksjonsmuster (fig. 7b), wat oanjout op de oanwêzigens fan grutte kristalliten en it ûntbrekken fan in reaktive faze.
Lokale strukturele karakterisearring fan MA poeder krigen nei iere (6 h) en tuskenlizzende (18 h) stadia. (a) Field emission hege resolúsje transmissie elektronenmikroskopy (FE-HRTEM), en (b) de korrespondearjende selektearre gebiet diffraksje patroan (SADP) fan Cu50Zr30Ni20 poeder nei MA behanneling foar 6 h. De FE-H01ZEm-ôfbylding wurdt werjûn fan in MA014 time yn (c).
Lykas werjûn yn Fig.. 7c, it útwreidzjen fan de MA doer nei 18 h resultearre yn slimme lattice defekten kombinearre mei plastic deformation.During dizze tuskenlizzende faze fan de MA proses, it poeder fertoant ferskate defekten, ynklusyf Stacking flaters, lattice defekten, en punt defekten (figuer 7). nm (fig. 7c).
De lokale struktuer fan Cu50Z30Ni20 poeder gemalen foar 36 h MA tiid hat de foarming fan ultrafine nanograins ynbêde yn in amorphous fyn matrix, lykas werjûn yn Fig.. 8a.Lokale EDS analyze oanjûn dat dy nanoclusters werjûn yn Fig... (lean gebiet) oant ~ 74 at.% (ryk gebiet), wat oanjout op de foarming fan heterogene produkten. Fierders, de oerienkommende SADPs fan de poeders krigen nei milling op dit stadium toant halo-diffusing primêre en sekundêre ringen fan amorphous faze, oerlappe mei skerpe punten ferbûn mei dy rauwe alloying eleminten, lykas werjûn yn Fig.
Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 poeder nanoscale lokale strukturele eigenskippen. (a) Bright fjild ôfbylding (BFI) en oerienkommende (b) SADP fan Cu50Zr30Ni20 poeder krigen nei milling foar 36 h MA tiid.
Tichtby it ein fan it MA-proses (50 h), Cu50 (Zr50−xNix), X;10, 20, 30 en 40 at.% poeders altyd hawwe in labyrinthine amorphous faze morfology lykas werjûn yn Fig.. 9a-d. Yn de korrespondearjende SADP fan elke gearstalling, noch punt-lykas diffractions noch skerpe ringfoarmige patroanen koenen wurde detected. Dit jout oan dat gjin unferwurke kristallijne metalen is oanwêzich foar alhiel ferwurke kristallijn metaal is oanwêzich, mar earder in korrelearre kristallijn metaal is oanwêzich foar SADP. ing halo diffusion patroanen waarden ek brûkt as bewiis foar de ûntwikkeling fan amorphous fazen yn it úteinlike produkt materiaal.
Lokale struktuer fan it einprodukt fan it MG Cu50 (Zr50−xNix) systeem.FE-HRTEM en korrelearre nanobeam diffraksje patroanen (NBDP) fan (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 en (d 1 Cu50i hôf krigen nei 40 h)
De termyske stabiliteit fan 'e glêstransysjetemperatuer (Tg), subkoele floeibere regio (ΔTx) en kristallisaasjetemperatuer (Tx) as funksje fan Ni-ynhâld (x) fan it amorfe Cu50 (Zr50-xNix) systeem is ûndersocht mei differinsjaal skennen Calorimetry (DSC) fan eigenskippen ûnder He gasflow 0 en Cu50Zr10Ni40 amorfe alloy poeders krigen nei MA tiid fan 50 h wurde werjûn yn Fig.. 10a, b, e, respektivelik.Wylst de DSC kromme fan amorphous Cu50Zr20Ni30 wurdt werjûn apart yn Fig.. .
Termyske stabiliteit fan Cu50(Zr50−xNix) MG-poeders krigen nei in MA-tiid fan 50 h, lykas yndeksearre troch glêstransysjetemperatuer (Tg), kristallisaasjetemperatuer (Tx), en ûnderkuolle floeibere regio (ΔTx). Cu50Zr20Ni30 en (e) Cu50Zr10Ni40 MG alloy poeders nei MA tiid fan 50 h.The X-ray diffraction (XRD) patroan fan de Cu50Zr30Ni20 sample ferwaarme oant ~ 700 ° C yn DSC wurdt werjûn yn (d).
Lykas werjûn yn figuer 10, jouwe de DSC-kurven fan alle komposysjes mei ferskillende Ni-konsintraasjes (x) twa ferskillende gefallen oan, ien endotermysk en de oare eksotherm. 0 sample (fig. 10a), pleatst op 526 ° C en 612 ° C, ferskowe de ynhâld (x) nei 20 at.% nei de lege temperatuer kant fan 482 ° C en 563 ° C mei respektivelik tanimmende Ni ynhâld (x), lykas werjûn yn figuer 10b. Dêrtroch, de ΔTx 4 fan Cu50 . F 0 s 482 ° C (Fig. 81 °C foar Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b). Foar de MG Cu50Zr40Ni10-legering waard ek waarnommen dat de wearden fan Tg, Tx en ΔTx sakken nei it nivo fan 447 °C, 526 °C en 79 °C en 79 °C (Fig. MG alloy. Yn tsjinstelling, de Tg wearde (507 ° C) fan de MG Cu50Zr20Ni30 alloy is leger as dy fan de MG Cu50Zr40Ni10 alloy;nettsjinsteande, syn Tx toant in fergelykbere wearde mei de eardere (612 ° C). Dêrom, ΔTx fertoant in hegere wearde (87 ° C), lykas werjûn yn figuer 10c.
De MG Cu50 (Zr50−xNix) systeem, nimme de MG Cu50Zr20Ni30 alloy as foarbyld, crystallizes fia in skerpe exothermic pyk yn de kristal fazen fan fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 en orthorhombic-ZrNi30 faze befêstige troch XRD1 (Fig. fan it MG-monster (fig. 10d), dat waard ferwaarme ta 700 ° C yn DSC.
Figuer 11 Shows foto's nommen tidens it kâlde spuitproses útfierd yn 'e hjoeddeistige wurk, de metalen spray-plaat, en de foarbyld fan' e kâlde spuitmateriaal waard keazen foar coating yn 'e thermyske spray-technology-eksposysje, om't it de measte efF ibele metoade yn 'e thermyske spray-searje en kin brûkt wurde foar metalen meidibjende materialen lykas amorasij en nanozichensproses, dy't de wichtichste fan' e plase-deformation binne om te brûken yn plestik en ferwaarming en waarmte by ynfloed mei de substrade of earder dep útstjoerd dieltsjes.
Fjildfoto's litte de kâlde sprayproseduere sjen dy't brûkt wurdt foar fiif opienfolgjende tariedingen fan MG-coating / SUS 304 by 550 °C.
De kinetyske enerzjy fan 'e dieltsjes, en dus de ympuls fan elk dieltsje yn' e coatingformaasje, moat wurde omset yn oare foarmen fan enerzjy troch meganismen lykas plastyske deformaasje (begjinne dieltsje en dieltsje-dieltsje ynteraksjes yn it substraat en dieltsje ynteraksjes), leechte Konsolidaasje, dieltsje-dieltsje rotaasje, strain en as net alle waarmte 39 mear kin wurde omsetten yn waarmte en kin. enerzjy, it resultaat is in elastyske botsing, dat betsjut dat de dieltsjes gewoan weromkeare nei impact.It is oanjûn dat 90% fan 'e ynfloedenerzjy tapast op it dieltsje / substraatmateriaal wurdt omsetten yn pleatslike waarmte 40 . Fierder, as ynfloedstress wurdt tapast, wurde hege plastyske strain tariven berikt yn it kontaktpartikel / substraatregio yn in heul koarte tiid,4241.
Plastic deformation wurdt algemien beskôge as in proses fan enerzjy dissipation, of mear spesifyk, in waarmte boarne yn de ynterfacial regio. De temperatuer ferheging yn de ynterfacial regio is lykwols meastentiids net genôch te produsearje ynterfacial melting of te befoarderjen atomic interdiffusion signifikant.
De BFI fan MG Cu50Zr20Ni30 alloy poeder kin sjoen wurde yn Fig.. 12a, dat waard coated op SUS 304 substraat (Fig. 11, 12b). Sa't kin sjoen wurde út de figuer, de coated poeders hanthavenje harren oarspronklike amorphous struktuer sa't se hawwe in delikate labyrint struktuer sûnder hokker clattice de oanwêzigens fan 'e hân of de oanwêzigens fan' e oare de oanwêzigens fan 'e defekt of clattice. neous faze, lykas suggerearre troch nanopartikels opnaam yn de MG-coated poeder matrix (figuer 12a).Figure 12c toant de yndeksearre nanobeam diffraksje patroan (NBDP) ferbûn mei regio I (figuer 12a). Lykas werjûn yn figuer. grutte kubike Zr2Ni metastabiele plus tetragonale CuO-faze. De formaasje fan CuO kin wurde taskreaun oan 'e oksidaasje fan it poeder by it reizgjen fan' e nozzle fan 'e spuitpistoal nei SUS 304 yn' e iepen loft ûnder supersonyske stream. Oan 'e oare kant hat de devitrifikaasje fan' e metallyske glêzen poeders de formaasje fan 'e foarming fan' e kjeld fan 'e spray 30 °C foar kâlde 50 °C behanneling berikt.
(a) FE-HRTEM ôfbylding fan MG poeder coated op (b) SUS 304 substraat (ynset fan figuer). De yndeks NBDP fan de sirkulêre symboal werjûn yn (a) wurdt werjûn yn (c).
Om dit potinsjele meganisme foar de formaasje fan grutte kubike Zr2Ni nanopartikels te ferifiearjen, waard in ûnôfhinklik eksperimint útfierd.Yn dit eksperimint waarden de poeders út in spuitpistoal op 550 °C yn 'e rjochting fan it SUS 304-substraat spuite;lykwols, om te ferklearjen de annealing effekt fan de poeders, se waarden fuorthelle út de SUS304 strip sa gau mooglik (sawat 60 sekonden). In oare set fan eksperiminten waard útfierd wêryn poeder waard fuorthelle út it substraat likernôch 180 sekonden nei ôfsetting.
Figuren 13a, b toant tsjustere fjild bylden (DFI) krigen troch skennen transmissie elektronenmikroskopy (STEM) fan twa spuite materialen dellein op SUS 304 substrates foar 60 s en 180 s, respektivelik. phous, lykas oanjûn troch de brede primêre en sekundêre diffraksje maksima werjûn yn figuer 14a. Dizze jouwe oan it ûntbrekken fan metastabiele / mesofase delslach, dêr't it poeder behâldt syn oarspronklike amorphous struktuer. s yn figuer 13b.