Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար:Ձեր օգտագործած բրաուզերի տարբերակը ունի սահմանափակ CSS աջակցություն:Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել Համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում):Միևնույն ժամանակ, շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար մենք կայքը կներկայացնենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Բիոֆիլմերը կարևոր բաղադրիչ են քրոնիկական վարակների զարգացման գործում, հատկապես երբ խոսքը վերաբերում է բժշկական սարքերին:Այս խնդիրը հսկայական մարտահրավեր է ներկայացնում բժշկական հանրության համար, քանի որ ստանդարտ հակաբիոտիկները կարող են միայն շատ սահմանափակ չափով ոչնչացնել բիոֆիլմերը:Կենսաթաղանթի ձևավորման կանխարգելումը հանգեցրել է ծածկույթի տարբեր մեթոդների և նոր նյութերի մշակմանը:Այս տեխնիկան նպատակ ունի մակերևույթները ծածկել այնպես, որ կանխի բիոֆիլմի ձևավորումը:Ապակենման մետաղների համաձուլվածքները, հատկապես նրանք, որոնք պարունակում են պղինձ և տիտանի մետաղներ, դարձել են իդեալական հակամանրէային ծածկույթներ:Միևնույն ժամանակ ավելացել է սառը ցողման տեխնոլոգիայի կիրառումը, քանի որ այն հարմար մեթոդ է ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն նյութերի մշակման համար:Այս հետազոտության նպատակի մի մասն էր մշակել նոր հակաբակտերիալ թաղանթ մետաղական ապակի, որը բաղկացած է Cu-Zr-Ni եռյակից՝ օգտագործելով մեխանիկական համաձուլման տեխնիկան:Վերջնական արտադրանքը կազմող գնդաձև փոշին օգտագործվում է որպես հումք չժանգոտվող պողպատից մակերեսների սառը ցողման համար ցածր ջերմաստիճաններում:Մետաղական ապակուց պատված ենթաշերտերը կարողացել են զգալիորեն նվազեցնել բիոֆիլմի ձևավորումը առնվազն 1 լոգարիանով` համեմատած չժանգոտվող պողպատի հետ:
Մարդկության պատմության ընթացքում ցանկացած հասարակություն կարողացել է զարգացնել և նպաստել նոր նյութերի ներդրմանը, որոնք բավարարում են իր հատուկ պահանջները, ինչը հանգեցրել է արտադրողականության բարձրացման և գլոբալացված տնտեսության վարկանիշի բարձրացմանը1:Այն միշտ վերագրվել է նյութերի և արտադրական սարքավորումների նախագծման, ինչպես նաև նյութերի արտադրության և բնութագրելու նախագծմանը՝ մի երկրից կամ տարածաշրջանից մյուսը առողջության, կրթության, արդյունաբերության, տնտեսության, մշակույթի և այլ ոլորտների հասնելու համար:Առաջընթացը չափվում է անկախ երկրից կամ տարածաշրջանից2:60 տարի նյութերագետները շատ ժամանակ են հատկացրել մեկ հիմնական խնդրի՝ նոր և առաջադեմ նյութերի որոնմանը։Վերջին հետազոտությունները կենտրոնացած են գոյություն ունեցող նյութերի որակի և կատարողականի բարելավման վրա, ինչպես նաև նյութերի բոլորովին նոր տեսակների սինթեզման և հայտնագործման վրա:
Լեգիրման տարրերի ավելացումը, նյութի միկրոկառուցվածքի փոփոխությունը և ջերմային, մեխանիկական կամ ջերմամեխանիկական բուժման մեթոդների կիրառումը հանգեցրել են տարբեր նյութերի մեխանիկական, քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների զգալի բարելավմանը:Բացի այդ, մինչ այժմ անհայտ միացությունները հաջողությամբ սինթեզվել են։Այս համառ ջանքերը հիմք են տվել նորարարական նյութերի նոր ընտանիքին, որը հավաքականորեն հայտնի է որպես Ընդլայնված նյութեր2:Նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, նանոխողովակները, քվանտային կետերը, զրոյական, ամորֆ մետաղական ապակիները և բարձր էնտրոպիայի համաձուլվածքները առաջադեմ նյութերի ընդամենը մի քանի օրինակ են, որոնք աշխարհում հայտնվել են անցյալ դարի կեսերից:Բարելավված հատկություններով նոր համաձուլվածքների արտադրության և մշակման ժամանակ, ինչպես վերջնական արտադրանքի, այնպես էլ դրա արտադրության միջանկյալ փուլերում, հաճախ ավելանում է անհավասարակշռության խնդիրը։Արտադրության նոր տեխնիկայի ներդրման արդյունքում, որոնք թույլ են տալիս զգալի շեղումներ հավասարակշռությունից, հայտնաբերվել է մետաստաբիլ համաձուլվածքների մի ամբողջ նոր դաս, որը հայտնի է որպես մետաղական ապակիներ:
Նրա աշխատանքը Caltech-ում 1960 թվականին հեղափոխեց մետաղական համաձուլվածքների հայեցակարգը, երբ նա սինթեզեց Au-25 at.% Si ապակե համաձուլվածքներ՝ արագորեն ամրացնելով հեղուկները մոտ մեկ միլիոն աստիճան վայրկյանում:4 Պրոֆեսոր Փոլ Դյուվեսի հայտնագործությունը ոչ միայն նշանավորեց պատմության սկիզբը մետաղական ակնոցների (MS), այլ նաև հանգեցրեց պարադիգմային փոփոխության, թե ինչպես են մարդիկ մտածում մետաղական համաձուլվածքների մասին:MS համաձուլվածքների սինթեզի առաջին իսկ առաջնահերթ հետազոտությունից ի վեր, գրեթե բոլոր մետաղական ապակիներն ամբողջությամբ ստացվել են հետևյալ մեթոդներից մեկի միջոցով.
ՄԳ-ներն առանձնանում են բյուրեղների հետ կապված հեռահար ատոմային կարգի բացակայությամբ, ինչը բյուրեղների որոշիչ հատկանիշն է։Ժամանակակից աշխարհում մեծ առաջընթաց է գրանցվել մետաղական ապակիների ոլորտում։Սրանք հետաքրքիր հատկություններով նոր նյութեր են, որոնք հետաքրքրություն են ներկայացնում ոչ միայն պինդ վիճակի ֆիզիկայի, այլ նաև մետալուրգիայի, մակերեսային քիմիայի, տեխնիկայի, կենսաբանության և շատ այլ ոլորտների համար:Այս նոր տեսակի նյութը ունի հատկություններ, որոնք տարբերվում են կոշտ մետաղներից, ինչը նրան դարձնում է հետաքրքիր թեկնածու տարբեր ոլորտներում տեխնոլոգիական կիրառման համար:Նրանք ունեն որոշ կարևոր հատկություններ. (i) բարձր մեխանիկական ճկունություն և զիջման ուժ, (ii) բարձր մագնիսական թափանցելիություն, (iii) ցածր հարկադրականություն, (iv) անսովոր կոռոզիոն դիմադրություն, (v) ջերմաստիճանի անկախություն:Հաղորդունակություն 6.7.
Մեխանիկական համաձուլվածքը (MA)1,8 համեմատաբար նոր մեթոդ է, որն առաջին անգամ ներդրվել է 19839 թվականին պրոֆ. Կ.Կ. Կոկի և նրա գործընկերների կողմից:Նրանք արտադրել են ամորֆ Ni60Nb40 փոշիներ՝ մանրացնելով մաքուր տարրերի խառնուրդը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին շատ մոտ սենյակային ջերմաստիճանին։Սովորաբար, MA ռեակցիան իրականացվում է ռեակտիվ փոշիների դիֆուզիոն կապի միջև ռեակտորում, որը սովորաբար պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից, գնդիկավոր գործարանի մեջ:10 (նկ. 1ա, բ):Այդ ժամանակից ի վեր, այս մեխանիկական ազդեցությամբ պինդ վիճակի ռեակցիայի մեթոդը օգտագործվել է նոր ամորֆ/մետաղական ապակու համաձուլվածքի փոշիներ պատրաստելու համար՝ օգտագործելով ցածր (նկ. 1c) և բարձր էներգիայի գնդիկավոր աղացներ և ձողիկներ11,12,13,14,15,16:Մասնավորապես, այս մեթոդը օգտագործվել է չխառնվող համակարգերի պատրաստման համար, ինչպիսիք են Cu-Ta17, ինչպես նաև բարձր հալման կետով համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են Al-անցումային մետաղը (TM, Zr, Hf, Nb և Ta)18,19 և Fe-W20 համակարգերը:, որը հնարավոր չէ ձեռք բերել սովորական պատրաստման եղանակներով։Բացի այդ, MA-ն համարվում է նանոտեխնոլոգիական ամենահզոր գործիքներից մեկը՝ մետաղական օքսիդների, կարբիդների, նիտրիդների, հիդրիդների, ածխածնային նանոխողովակների, նանոադամանդների, ինչպես նաև լայն կայունացման համար՝ օգտագործելով վերևից վար մոտեցման կիրառմամբ նանոբյուրեղային և նանոկոմպոզիտային փոշու մասնիկների արտադրությունը:1 և մետաստաբիլ փուլեր.
Սխեման, որը ցույց է տալիս այս ուսումնասիրության մեջ Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 մետաղական ապակու ծածկույթը պատրաստելու համար օգտագործվող պատրաստման մեթոդը:ա) MC համաձուլվածքի փոշիների պատրաստում Ni x-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով (x; 10, 20, 30 և 40 ատ.%)՝ օգտագործելով ցածր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզերային մեթոդը:(ա) Մեկնարկային նյութը բեռնվում է գործիքի գլանում գործիքի պողպատե գնդիկների հետ միասին և (բ) կնքվում է He մթնոլորտով լցված ձեռնոցների տուփում:գ) Հղկվող նավի թափանցիկ մոդելը, որը ցույց է տալիս գնդակի շարժումը հղկման ընթացքում:50 ժամ հետո ստացված վերջնական փոշին օգտագործվել է SUS 304 ենթաշերտը սառը ցողելու համար (դ):
Երբ խոսքը վերաբերում է զանգվածային նյութերի մակերևույթներին (ենթաշերտերին), մակերևույթի ճարտարագիտությունը ներառում է մակերեսների (ենթաշերտերի) ձևավորում և ձևափոխում՝ որոշակի ֆիզիկական, քիմիական և տեխնիկական հատկություններ ապահովելու համար, որոնք առկա չեն սկզբնական զանգվածային նյութում:Որոշ հատկություններ, որոնք կարող են արդյունավետորեն բարելավվել մակերևութային մշակման միջոցով, ներառում են քայքայում, օքսիդացում և կոռոզիոն դիմադրություն, շփման գործակից, բիոներտություն, էլեկտրական հատկություններ և ջերմամեկուսացում, պարզապես մի քանիսը նշելու համար:Մակերեւույթի որակը կարող է բարելավվել մետալուրգիական, մեխանիկական կամ քիմիական մեթոդներով:Որպես հայտնի գործընթաց, ծածկույթը պարզապես սահմանվում է որպես նյութի մեկ կամ մի քանի շերտեր, որոնք արհեստականորեն կիրառվում են մեկ այլ նյութից պատրաստված զանգվածային առարկայի (ենթաշերտի) մակերեսին:Այսպիսով, ծածկույթները մասամբ օգտագործվում են ցանկալի տեխնիկական կամ դեկորատիվ հատկությունների հասնելու, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի հետ ակնկալվող քիմիական և ֆիզիկական փոխազդեցություններից նյութերը պաշտպանելու համար23:
Տարբեր մեթոդներ և տեխնիկա կարող են օգտագործվել մի քանի միկրոմետրից (10-20 միկրոմետրից ցածր) մինչև ավելի քան 30 միկրոմետր կամ նույնիսկ մի քանի միլիմետր հաստությամբ համապատասխան պաշտպանիչ շերտեր կիրառելու համար:Ընդհանուր առմամբ, ծածկույթի գործընթացները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի. (i) թաց ծածկույթի մեթոդներ, ներառյալ էլեկտրապատումը, էլեկտրապատումը և տաք ցինկապատումը, և (ii) չոր ծածկման մեթոդներ, ներառյալ զոդում, կոշտ ծածկույթ, ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (PVD):), քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD), ջերմային ցողման տեխնիկա և վերջերս սառը ցողման տեխնիկա 24 (Նկար 1դ):
Կենսաթաղանթները սահմանվում են որպես մանրէաբանական համայնքներ, որոնք անդառնալիորեն կցված են մակերեսներին և շրջապատված են ինքնուրույն արտադրվող արտաբջջային պոլիմերներով (EPS):Մակերեսորեն հասուն բիոֆիլմի ձևավորումը կարող է հանգեցնել զգալի կորուստների բազմաթիվ ոլորտներում, ներառյալ սննդի վերամշակումը, ջրային համակարգերը և առողջապահությունը:Մարդկանց մոտ, կենսաթաղանթների ձևավորմամբ, մանրէաբանական վարակների (ներառյալ Enterobacteriaceae և Staphylococci) դեպքերի ավելի քան 80% -ը դժվար է բուժել:Բացի այդ, հաղորդվել է, որ հասուն բիոֆիլմերը 1000 անգամ ավելի դիմացկուն են հակաբիոտիկների բուժման նկատմամբ՝ համեմատած պլանկտոնային բակտերիալ բջիջների հետ, ինչը համարվում է հիմնական թերապևտիկ մարտահրավեր:Պատմականորեն օգտագործվել են ընդհանուր օրգանական միացություններից ստացված մակերեսային ծածկույթի հակամանրէային նյութեր:Թեև նման նյութերը հաճախ պարունակում են թունավոր բաղադրիչներ, որոնք կարող են վնասակար լինել մարդկանց համար,25,26 դա կարող է օգնել խուսափել բակտերիաների փոխանցումից և նյութի քայքայումից:
Բակտերիաների տարածված դիմադրությունը հակաբիոտիկների բուժմանը՝ կենսաթաղանթի ձևավորման պատճառով, հանգեցրել է արդյունավետ հակամանրէային թաղանթապատ մակերեսի ստեղծման անհրաժեշտությանը, որը կարող է անվտանգ կիրառվել27:Ֆիզիկական կամ քիմիական հակակպչուն մակերևույթի ստեղծումը, որի հետ բակտերիաների բջիջները չեն կարող կպչել և ձևավորել կենսաթաղանթներ, այս գործընթացում առաջին մոտեցումն է27:Երկրորդ տեխնոլոգիան այն ծածկույթների մշակումն է, որոնք հակամանրէային քիմիկատներ են մատակարարում հենց այնտեղ, որտեղ դրանք անհրաժեշտ են, խիստ խտացված և հարմարեցված քանակությամբ:Սա ձեռք է բերվում եզակի ծածկույթի նյութերի մշակման միջոցով, ինչպիսիք են գրաֆեն/գերմանիումը, սև ադամանդը29 և ZnO30-դոպված ադամանդի նման ածխածնային ծածկույթները, որոնք դիմացկուն են բակտերիաների նկատմամբ, տեխնոլոգիա, որն առավելագույնի հասցնում է թունավորության և դիմադրության զարգացումը կենսաֆիլմի ձևավորման պատճառով:Բացի այդ, մանրէասպան քիմիկատներ պարունակող ծածկույթները, որոնք երկարաժամկետ պաշտպանություն են ապահովում բակտերիաների աղտոտումից, գնալով ավելի տարածված են դառնում:Թեև բոլոր երեք պրոցեդուրաներն ի վիճակի են հակամանրէային ակտիվություն գործադրել ծածկված մակերեսների վրա, յուրաքանչյուրն ունի իր սահմանափակումների շարքը, որոնք պետք է հաշվի առնել կիրառման ռազմավարություն մշակելիս:
Ներկայումս շուկայում առկա ապրանքները խոչընդոտվում են կենսաբանական ակտիվ բաղադրիչների համար պաշտպանիչ ծածկույթները վերլուծելու և փորձարկելու ժամանակի սղության պատճառով:Ընկերությունները պնդում են, որ իրենց արտադրանքը օգտվողներին կտրամադրի ցանկալի ֆունկցիոնալ ասպեկտները, սակայն դա խոչընդոտ է դարձել ներկայումս շուկայում առկա ապրանքների հաջողության համար:Արծաթից ստացված միացություններն օգտագործվում են սպառողների համար ներկայումս հասանելի հակամանրէային նյութերի ճնշող մեծամասնության մեջ:Այս ապրանքները նախատեսված են օգտվողներին միկրոօրգանիզմների պոտենցիալ վնասակար ազդեցությունից պաշտպանելու համար:Հետաձգված հակամանրէային ազդեցությունը և արծաթի միացությունների թունավորությունը մեծացնում են ճնշումը հետազոտողների վրա՝ ավելի քիչ վնասակար այլընտրանք մշակելու համար36,37:Գլոբալ հակամանրէային ծածկույթի ստեղծումը, որն աշխատում է ներսում և դրսում, մնում է մարտահրավեր:Սա կապված է առողջության և անվտանգության հետ կապված ռիսկերի հետ:Հակամանրէային նյութի հայտնաբերումը, որն ավելի քիչ վնասակար է մարդկանց համար, և պարզել, թե ինչպես կարելի է այն ներառել ավելի երկար պահպանման ժամկետ ունեցող ծածկույթների մեջ, շատ պահանջված նպատակ է38:Վերջին հակամանրէային և հակաբիոֆիլմային նյութերը նախատեսված են մանրէները մոտ տարածությունից ոչնչացնելու համար կամ անմիջական շփման միջոցով կամ ակտիվ նյութի ազատումից հետո:Նրանք կարող են դա անել՝ արգելակելով բակտերիաների սկզբնական կպչունությունը (այդ թվում՝ կանխելով մակերեսի վրա սպիտակուցային շերտի ձևավորումը) կամ սպանելով բակտերիաները՝ խանգարելով բջջային պատին:
Ըստ էության, մակերևույթի ծածկույթը բաղադրիչի մակերեսին մեկ այլ շերտ կիրառելու գործընթաց է՝ մակերեսի բնութագրերը բարելավելու համար:Մակերեւութային ծածկույթի նպատակն է փոխել բաղադրիչի մերձմակերևութային շրջանի միկրոկառուցվածքը և/կամ կազմը39:Մակերեւութային ծածկույթի մեթոդները կարելի է բաժանել տարբեր մեթոդների, որոնք ամփոփված են Նկար 2ա-ում:Ծածկույթները կարելի է բաժանել ջերմային, քիմիական, ֆիզիկական և էլեկտրաքիմիական կատեգորիաների՝ կախված ծածկույթի ստեղծման մեթոդից:
ա) ներդիր, որը ցույց է տալիս մակերևույթի արտադրության հիմնական տեխնիկան, և բ) սառը ցողման մեթոդի ընտրված առավելություններն ու թերությունները:
Սառը ցողման տեխնոլոգիան շատ ընդհանրություններ ունի ավանդական ջերմային լակի տեխնիկայի հետ:Այնուամենայնիվ, կան նաև որոշ հիմնական հիմնարար հատկություններ, որոնք առանձնահատուկ յուրահատուկ են դարձնում սառը ցողման գործընթացը և սառը ցողման նյութերը:Սառը սփրեյի տեխնոլոգիան դեռ սկզբնական փուլում է, բայց մեծ ապագա ունի:Որոշ դեպքերում սառը ցողման յուրահատուկ հատկությունները մեծ առավելություններ են տալիս՝ հաղթահարելով սովորական ջերմային ցողման տեխնիկայի սահմանափակումները:Այն հաղթահարում է ավանդական ջերմային լակի տեխնոլոգիայի զգալի սահմանափակումները, որոնցում փոշին պետք է հալվի՝ հիմքի վրա նստելու համար:Ակնհայտ է, որ այս ավանդական ծածկույթի գործընթացը հարմար չէ շատ ջերմաստիճանի զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, ամորֆ և մետաղական ապակիները40, 41, 42: Բացի այդ, ջերմային ցողացիր ծածկող նյութերը միշտ ունեն ծակոտկենության և օքսիդների բարձր մակարդակ:Սառը ցողման տեխնոլոգիան շատ էական առավելություններ ունի ջերմային ցողման տեխնոլոգիայի նկատմամբ, ինչպիսիք են (i) նվազագույն ջերմության ներածումը ենթաշերտին, (ii) ենթաշերտի ծածկույթի ընտրության ճկունությունը, (iii) ոչ փուլային փոխակերպումը և հատիկի աճը, (iv) կպչունության բարձր ուժը1 .39 (նկ. 2բ):Բացի այդ, սառը լակի ծածկույթի նյութերն ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, բարձր ամրություն և կարծրություն, բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն և բարձր խտություն41:Չնայած սառը ցողման գործընթացի առավելություններին, այս մեթոդը դեռևս ունի որոշ թերություններ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2b-ում:Մաքուր կերամիկական փոշիներ ծածկելիս, ինչպիսիք են Al2O3, TiO2, ZrO2, WC և այլն, սառը ցողման մեթոդը չի կարող օգտագործվել:Մյուս կողմից, կերամիկական/մետաղական կոմպոզիտային փոշիները կարող են օգտագործվել որպես ծածկույթների հումք:Նույնը վերաբերում է ջերմային ցողման այլ մեթոդներին:Դժվար մակերեսները և խողովակների ինտերիերը դեռ դժվար է ցողել:
Հաշվի առնելով, որ սույն աշխատանքն ուղղված է մետաղական ապակենման փոշիների օգտագործմանը որպես ծածկույթների սկզբնական նյութեր, պարզ է, որ սովորական ջերմային ցողումը չի կարող օգտագործվել այդ նպատակով:Դա պայմանավորված է նրանով, որ մետաղական ապակենման փոշիները բյուրեղանում են բարձր ջերմաստիճաններում1:
Բժշկական և սննդի արդյունաբերության մեջ օգտագործվող գործիքների մեծ մասը պատրաստված է ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատի համաձուլվածքներից (SUS316 և SUS304) 12-ից 20 wt.% քրոմի պարունակությամբ վիրաբուժական գործիքների արտադրության համար:Ընդհանրապես ընդունված է, որ քրոմ մետաղի օգտագործումը որպես լեգիրման տարր պողպատե համաձուլվածքներում կարող է զգալիորեն բարելավել ստանդարտ պողպատե համաձուլվածքների կոռոզիոն դիմադրությունը:Չժանգոտվող պողպատի համաձուլվածքները, չնայած իրենց բարձր կոռոզիոն դիմադրությանը, չունեն զգալի հակամանրէային հատկություններ38,39:Սա հակասում է նրանց բարձր կոռոզիոն դիմադրությանը:Դրանից հետո հնարավոր է կանխատեսել վարակի և բորբոքման զարգացումը, որոնք հիմնականում պայմանավորված են չժանգոտվող պողպատի կենսանյութերի մակերեսին բակտերիաների կպչունությամբ և գաղութացմամբ։Զգալի դժվարություններ կարող են առաջանալ բակտերիաների կպչման և բիոֆիլմի ձևավորման ուղիների հետ կապված զգալի դժվարությունների պատճառով, որոնք կարող են հանգեցնել վատ առողջության, ինչը կարող է ունենալ բազմաթիվ հետևանքներ, որոնք կարող են ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն ազդել մարդու առողջության վրա:
Այս ուսումնասիրությունը ծրագրի առաջին փուլն է, որը ֆինանսավորվում է Գիտության առաջընթացի Քուվեյթի հիմնադրամի (KFAS) կողմից, պայմանագիր թիվ:2010-550401, ուսումնասիրելու MA տեխնոլոգիայի կիրառմամբ մետաղական ապակյա Cu-Zr-Ni եռակի փոշիների արտադրության իրագործելիությունը (աղյուսակ):1) SUS304 հակաբակտերիալ մակերեսային պաշտպանիչ թաղանթի/ծածկույթի արտադրության համար.Ծրագրի երկրորդ փուլը, որը կմեկնարկի 2023 թվականի հունվարին, մանրամասն կուսումնասիրի գալվանական կորոզիայի բնութագրերը և համակարգի մեխանիկական հատկությունները:Մանրամասն մանրէաբանական հետազոտություններ կիրականացվեն տարբեր տեսակի բակտերիաների համար։
Այս հոդվածը քննարկում է Zr խառնուրդի պարունակության ազդեցությունը ապակու ձևավորման ունակության (GFA) վրա՝ հիմնված մորֆոլոգիական և կառուցվածքային բնութագրերի վրա:Բացի այդ, քննարկվել են նաև փոշիապատ մետաղական ապակու/SUS304 կոմպոզիտի հակաբակտերիալ հատկությունները։Բացի այդ, շարունակական աշխատանք է իրականացվել՝ ուսումնասիրելու մետաղական ապակու փոշիների կառուցվածքային վերափոխման հնարավորությունը, որը տեղի է ունենում սառը ցողման ժամանակ՝ պատրաստված մետաղական ապակե համակարգերի գերսառեցված հեղուկի տարածքում:Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr20Ni30 մետաղական ապակու համաձուլվածքները օգտագործվել են որպես ներկայացուցչական օրինակ այս ուսումնասիրության մեջ:
Այս բաժնում ներկայացված են տարերային Cu, Zr և Ni փոշիների մորֆոլոգիական փոփոխությունները ցածր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզման ժամանակ:Երկու տարբեր համակարգեր՝ բաղկացած Cu50Zr20Ni30-ից և Cu50Zr40Ni10-ից, կօգտագործվեն որպես պատկերավոր օրինակներ:ՄԱ պրոցեսը կարելի է բաժանել երեք առանձին փուլերի, ինչի մասին է վկայում հղկման փուլում ստացված փոշու մետալոգրաֆիական բնութագրումը (նկ. 3):
Գնդիկավոր հղկման տարբեր փուլերից հետո ստացված մեխանիկական համաձուլվածքների փոշիների (MA) մետաղագրական բնութագրերը.MA և Cu50Zr40Ni10 փոշիների դաշտային արտանետումների սկանավորման էլեկտրոնային մանրադիտակի (FE-SEM) պատկերները, որոնք ստացվել են 3, 12 և 50 ժամվա ընթացքում ցածր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզումից հետո, ցուցադրված են (ա), (գ) և (ե) Cu50Zr20Ni30 համակարգի համար, մինչդեռ նույն MA-ն է:Ժամանակից հետո արված Cu50Zr40Ni10 համակարգի համապատասխան պատկերները ցուցադրված են (բ), (դ) և (զ) կետերում:
Գնդիկավոր ֆրեզման ժամանակ արդյունավետ կինետիկ էներգիան, որը կարող է փոխանցվել մետաղի փոշին, ազդում է պարամետրերի համակցությամբ, ինչպես ցույց է տրված նկ. 1ա-ում:Սա ներառում է գնդակների և փոշիների միջև բախումներ, փոշու ճեղքման սեղմում, որը խրված է հղկող միջավայրերի միջև կամ միջև ընկած հատվածի միջև, ընկնող գնդիկների հարվածները, ճեղքվածքը և մաշվածությունը, որը առաջանում է գնդաձողի շարժվող մարմինների միջև փոշու ձգման հետևանքով, և հարվածային ալիքը, որն անցնում է ընկնող գնդերի միջով, որը տարածվում է բեռնված մշակույթով (նկ. 1ա): Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привело к образованию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Տարրական Cu, Zr և Ni փոշիները խիստ դեֆորմացվել են սառը եռակցման պատճառով MA-ի վաղ փուլում (3 ժամ), ինչը հանգեցրել է փոշու խոշոր մասնիկների առաջացմանը (> 1 մմ տրամագծով):Այս խոշոր կոմպոզիտային մասնիկները բնութագրվում են լեգիրման տարրերի հաստ շերտերի ձևավորմամբ (Cu, Zr, Ni), ինչպես ցույց է տրված նկ.3ա, բ.MA-ի ժամանակի ավելացումը մինչև 12 ժամ (միջանկյալ փուլ) հանգեցրեց գնդիկավոր ջրաղացի կինետիկ էներգիայի ավելացմանը, ինչը հանգեցրեց կոմպոզիտային փոշու տարրալուծման ավելի փոքր փոշիների (200 մկմ-ից պակաս), ինչպես ցույց է տրված Նկար 3c-ում, քաղաք:Այս փուլում կիրառվող կտրող ուժը հանգեցնում է նոր մետաղական մակերեսի ձևավորմանը՝ բարակ Cu, Zr, Ni ակնարկային շերտերով, ինչպես ցույց է տրված նկ. 3c, d.Փաթիլների միջերեսում շերտերի մանրացման արդյունքում առաջանում են պինդ փուլային ռեակցիաներ՝ նոր փուլերի առաջացմամբ։
MA պրոցեսի գագաթնակետին (50 ժամ հետո) հազիվ նկատելի էր փաթիլային մետալոգրաֆիան (նկ. 3e, f), իսկ փոշու փայլեցված մակերեսի վրա նկատվեց հայելային մետաղագրություն:Սա նշանակում է, որ MA գործընթացն ավարտվել է և ստեղծվել է մեկ ռեակցիայի փուլ:Նկ.-ում նշված շրջանների տարրական կազմը:3e (I, II, III), f, v, vi) որոշվել են դաշտային արտանետումների սկանավորման էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով (FE-SEM) էներգիայի դիսպերսիվ ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) հետ համատեղ:(IV).
Աղյուսակում.Լեգիրման տարրերի 2 տարրական կոնցենտրացիաները ցույց են տրված՝ որպես ընտրված յուրաքանչյուր շրջանի ընդհանուր զանգվածի տոկոսը նկ.3ե, զ.Այս արդյունքները համեմատելով Աղյուսակ 1-ում տրված Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10 նախնական անվանական կազմերի հետ, ցույց է տալիս, որ այս երկու վերջնական արտադրանքի բաղադրությունը շատ մոտ է անվանական կազմին:Բացի այդ, բաղադրամասերի հարաբերական արժեքները Նկար 3e,f-ում թվարկված տարածաշրջանների համար չեն ենթադրում էական վատթարացում կամ փոփոխություն յուրաքանչյուր նմուշի բաղադրության մեջ մի շրջանից մյուսը:Դրա մասին է վկայում այն, որ մի շրջանից մյուսը կազմի փոփոխություն չկա։Սա ցույց է տալիս միատարր խառնուրդի փոշիների արտադրությունը, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 2-ում:
Cu50(Zr50-xNix) վերջնական արտադրանքի փոշու FE-SEM միկրոգրաֆիկները ստացվել են 50 MA անգամից հետո, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4a-d-ում, որտեղ x-ը համապատասխանաբար 10, 20, 30 և 40 է:Հղկման այս քայլից հետո փոշին ագրեգացվում է վան դեր Վալսի էֆեկտի շնորհիվ, ինչը հանգեցնում է 73-ից 126 նմ տրամագծով ծայրահեղ նուրբ մասնիկներից կազմված խոշոր ագրեգատների ձևավորմանը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում:
Cu50 (Zr50-xNix) փոշիների մորֆոլոգիական բնութագրերը, որոնք ստացվել են 50-ժամյա MA-ից հետո:Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 համակարգերի համար 50 MA-ից հետո ստացված փոշիների FE-SEM պատկերները ցույց են տրված համապատասխանաբար (ա), (բ), (գ) և (դ) կետերում:
Նախքան փոշիները սառը լակի սնուցիչի մեջ բեռնելը, դրանք նախ 15 րոպե լուծույթով ենթարկվել են անալիտիկ էթանոլի մեջ, ապա չորացնել 150°C ջերմաստիճանում 2 ժամ:Այս քայլը պետք է արվի հաջողությամբ պայքարելու ագլոմերացիայի դեմ, որը հաճախ շատ լուրջ խնդիրներ է առաջացնում ծածկույթի գործընթացում:MA գործընթացի ավարտից հետո հետագա ուսումնասիրություններ են իրականացվել համաձուլվածքի փոշիների միատարրությունը հետազոտելու համար:Նկ.5a–d ցույց են տալիս FE-SEM միկրոգրաֆիկները և Cu50Zr30Ni20 համաձուլվածքի Cu, Zr և Ni համաձուլվածքային տարրերի համապատասխան EDS պատկերները, որոնք արվել են համապատասխանաբար 50 ժամ M-ից հետո:Հարկ է նշել, որ այս քայլից հետո ստացված համաձուլվածքների փոշիները միատարր են, քանի որ դրանք չեն ցուցադրում բաղադրության որևէ տատանումներ ենթանանոմետրային մակարդակից այն կողմ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում:
Մորֆոլոգիա և տարրերի տեղային բաշխում MG Cu50Zr30Ni20 փոշու մեջ, որը ստացվել է 50 MA-ից հետո FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS):ա) SEM և ռենտգենյան EDS պատկերացում (բ) Cu-Kα, (գ) Zr-Lα և (դ) Ni-Kα:
Մեխանիկական համաձուլվածքով Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr20Ni30 փոշիների ռենտգենյան դիֆրակցիոն օրինաչափությունները, որոնք ստացվել են 50-ժամյա MA-ից հետո, ներկայացված են Նկ.6a–d, համապատասխանաբար:Այս հղկման փուլից հետո բոլոր նմուշները Zr-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով ունեին ամորֆ կառուցվածքներ՝ բնորոշ հալո դիֆուզիոն նախշերով, որոնք ներկայացված են Նկար 6-ում:
Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c) և Cu50Zr20Ni30 (d) փոշիների ռենտգենյան դիֆրակցիոն օրինաչափություններ MA-ից հետո 50 ժամ:Առանց բացառության բոլոր նմուշներում նկատվել է հալո-դիֆուզիոն օրինաչափություն, որը ցույց է տալիս ամորֆ փուլի ձևավորումը:
Բարձր լուծաչափով դաշտի արտանետման փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ (FE-HRTEM) օգտագործվել է կառուցվածքային փոփոխությունները դիտարկելու և տարբեր MA ժամանակներում գնդիկավոր ֆրեզից ստացված փոշիների տեղական կառուցվածքը հասկանալու համար:FE-HRTEM մեթոդով ստացված փոշիների պատկերները Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr40Ni10 փոշիների հղկման վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո ներկայացված են Նկ.7 ա, համապատասխանաբար:Ըստ MA-ի 6 ժամից հետո ստացված փոշու պայծառ դաշտի պատկերի (BFI), փոշին բաղկացած է խոշոր հատիկներից՝ fcc-Cu, hcp-Zr և fcc-Ni տարրերի հստակ սահմանված սահմաններով, և չկան ռեակցիայի փուլի ձևավորման նշաններ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 7ա-ում:Բացի այդ, միջին շրջանից (ա) վերցված ընտրված տարածքի փոխկապակցված դիֆրակցիոն օրինաչափությունը (a) բացահայտեց սուր դիֆրակցիոն օրինաչափություն (նկ. 7b), որը ցույց է տալիս մեծ բյուրեղների առկայությունը և ռեակտիվ փուլի բացակայությունը:
Վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո ստացված MA փոշիի տեղական կառուցվածքային բնութագրերը:ա) Բարձր լուծաչափով դաշտային արտանետումների փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ (FE-HRTEM) և (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշի համապատասխան ընտրված տարածքի դիֆրակտոգրամ (SADP) MA մշակումից հետո 6 ժամ:Cu50Zr40Ni10-ի FE-HRTEM պատկերը, որը ստացվել է 18-ժամյա MA-ից հետո, ներկայացված է (c):
Ինչպես ցույց է տրված նկ.7c, MA-ի տևողության ավելացումը մինչև 18 ժամ հանգեցրել է ցանցի լուրջ թերությունների՝ պլաստիկ դեֆորմացիայի հետ համատեղ:MA գործընթացի այս միջանկյալ փուլում փոշու մեջ ի հայտ են գալիս տարբեր թերություններ, այդ թվում՝ կուտակման անսարքությունները, վանդակավոր թերությունները և կետային թերությունները (նկ. 7):Այս արատները հանգեցնում են հատիկների սահմանների երկայնքով խոշոր հատիկների մասնատմանը 20 նմ-ից փոքր ենթահատիկների (նկ. 7c):
Cu50Z30Ni20 փոշու տեղական կառուցվածքը 36 ժամ ՄԱ-ի համար բնութագրվում է գերմանր նանոհատիկների ձևավորմամբ, որոնք ներկառուցված են ամորֆ բարակ մատրիցում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8ա-ում:EMF-ի տեղական վերլուծությունը ցույց տվեց, որ Նկ.8a-ն կապված է չմշակված Cu, Zr և Ni փոշի համաձուլվածքների հետ:Cu-ի պարունակությունը մատրիցայում տատանվում էր ~32 at.% (աղքատ գոտի) մինչև ~74 at.% (հարուստ գոտի), ինչը ցույց է տալիս տարասեռ արտադրանքների ձևավորում:Ի լրումն, այս քայլով աղալից հետո ստացված փոշիների համապատասխան SADP-ները ցույց են տալիս առաջնային և երկրորդային հալո-դիֆուզիոն ամորֆ փուլային օղակները, որոնք համընկնում են սուր կետերի հետ՝ կապված այս չմշակված համաձուլվածքային տարրերի հետ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8b-ում:
Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 փոշի նանոմաշտաբի տեղական կառուցվածքային առանձնահատկությունները:ա) Պայծառ դաշտի պատկերը (BFI) և համապատասխան (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշու SADP-ն, որը ստացվել է 36 ժամ MA ֆրեզումից հետո:
MA գործընթացի ավարտին (50 ժամ), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30 և 40 at.% փոշիները, առանց բացառության, ունեն ամորֆ փուլի լաբիրինթոսական ձևաբանություն, ինչպես ցույց է տրված Նկ.Ոչ կետային դիֆրակցիան, ոչ էլ սուր օղակաձև նախշերը չեն կարող հայտնաբերվել յուրաքանչյուր կոմպոզիցիայի համապատասխան SADS-ում:Սա ցույց է տալիս չմշակված բյուրեղային մետաղի բացակայությունը, այլ ավելի շուտ ամորֆ համաձուլվածքի փոշու ձևավորումը:Այս փոխկապակցված SADP-ները, որոնք ցույց են տալիս հալո դիֆուզիոն օրինաչափություններ, օգտագործվել են նաև որպես վերջնական արտադրանքի նյութում ամորֆ փուլերի զարգացման ապացույց:
Cu50 MS համակարգի վերջնական արտադրանքի տեղական կառուցվածքը (Zr50-xNix):(ա) Cu50Zr40Ni10, (բ) Cu50Zr30Ni20, (գ) Cu50Zr20Ni30 և (դ) MA 50 ժամ հետո ստացված Cu50Zr10Ni40-ի FE-HRTEM և փոխկապակցված նանոփնջի դիֆրակցիոն օրինաչափություններ (NBDP):
Օգտագործելով դիֆերենցիալ սկանավորման կալորիմետրիա, ուսումնասիրվել է ապակու անցման ջերմաստիճանի (Tg), գերսառեցված հեղուկի շրջանի (ΔTx) և բյուրեղացման ջերմաստիճանի (Tx) ջերմային կայունությունը՝ կախված Cu50(Zr50-xNix) ամորֆ համակարգում Ni (x) պարունակությունից:(DSC) հատկությունները He գազի հոսքում:50 ժամ MA-ից հետո ստացված Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr10Ni40 ամորֆ համաձուլվածքների փոշիների DSC կորերը ներկայացված են Նկ.10a, b, e, համապատասխանաբար:Մինչդեռ ամորֆ Cu50Zr20Ni30-ի DSC կորը առանձին ցուցադրված է Նկար 10-րդ դարում Մինչդեռ Cu50Zr30Ni20 նմուշը, որը տաքացվում է մինչև ~700°C DSC-ում, ներկայացված է Նկար 10գ-ում:
50 ժամ MA-ից հետո ստացված Cu50(Zr50-xNix) MG փոշիների ջերմային կայունությունը որոշվում է ապակու անցման ջերմաստիճանով (Tg), բյուրեղացման ջերմաստիճանով (Tx) և գերսառեցված հեղուկի շրջանով (ΔTx):Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c) և (e) Cu50Zr10Ni40 MG համաձուլվածքի փոշիների ջերմաչափերը MA-ից հետո 50 ժամվա ընթացքում:DSC-ում մինչև ~700°C տաքացված Cu50Zr30Ni20 նմուշի ռենտգենյան դիֆրակցիոն օրինաչափությունը (XRD) ներկայացված է (d):
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 10-ում, DSC կորերը նիկելի տարբեր կոնցենտրացիաներով բոլոր կոմպոզիցիաների համար (x) ցույց են տալիս երկու տարբեր դեպքեր՝ մեկը էնդոթերմիկ, իսկ մյուսը՝ էկզոթերմիկ:Առաջին էնդոթերմիկ իրադարձությունը համապատասխանում է Tg-ին, իսկ երկրորդը կապված է Tx-ի հետ։Հորիզոնական բացվածքի տարածքը, որը գոյություն ունի Tg-ի և Tx-ի միջև, կոչվում է ենթահովացված հեղուկի տարածք (ΔTx = Tx – Tg):Արդյունքները ցույց են տալիս, որ 526°C և 612°C ջերմաստիճանում տեղադրված Cu50Zr40Ni10 նմուշի Tg-ը և Tx-ը (Նկար 10ա) տեղափոխում են պարունակությունը (x) մինչև 20%՝ դեպի ցածր ջերմաստիճանի կողմը՝ 482°C և 563°C:°C ավելացող Ni պարունակությամբ (x), համապատասխանաբար, ինչպես ցույց է տրված Նկար 10b-ում:Հետևաբար, ΔTx Cu50Zr40Ni10-ը նվազում է 86°С-ից (նկ. 10ա) մինչև 81°С Cu50Zr30Ni20-ի համար (նկ. 10բ):MC Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքի համար նկատվել է նաև Tg, Tx և ΔTx արժեքների նվազում մինչև 447°С, 526°С և 79°С (նկ. 10b):Սա ցույց է տալիս, որ Ni-ի պարունակության աճը հանգեցնում է MS խառնուրդի ջերմային կայունության նվազմանը:Ընդհակառակը, MC Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի Tg-ի արժեքը (507 °C) ավելի ցածր է, քան MC Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքի արժեքը;այնուամենայնիվ, նրա Tx-ը ցույց է տալիս դրա հետ համեմատելի արժեք (612 °C):Հետևաբար, ΔTx-ն ավելի բարձր արժեք ունի (87°C), ինչպես ցույց է տրված նկ.10-րդ դար
Cu50(Zr50-xNix) MC համակարգը, օգտագործելով Cu50Zr20Ni30 MC համաձուլվածքը որպես օրինակ, սուր էկզոտերմիկ գագաթնակետի միջոցով բյուրեղանում է fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 և orthorhombic-ZrNi փուլերի (Fig.10 crystalline):Այս փուլային անցումը ամորֆից բյուրեղայինի հաստատվել է MG նմուշի ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծությամբ (նկ. 10d), որը տաքացվել է մինչև 700 °C DSC-ում:
Նկ.11-ում ներկայացված են ընթացիկ աշխատանքում իրականացված սառը ցողման գործընթացի ընթացքում արված լուսանկարներ:Այս հետազոտության մեջ որպես հակաբակտերիալ հումք օգտագործվել են 50 ժամ MA-ից հետո սինթեզված մետաղական ապակե փոշու մասնիկները (որպես օրինակ օգտագործելով Cu50Zr20Ni30), իսկ չժանգոտվող պողպատից ափսեը (SUS304) պատվել է սառը ցողացիրով:Սառը ցողման մեթոդն ընտրվել է ջերմային լակի տեխնոլոգիաների շարքում ծածկելու համար, քանի որ այն ամենաարդյունավետ մեթոդն է ջերմային ցողման տեխնոլոգիաների շարքում, որտեղ այն կարող է օգտագործվել մետաղական մետակայուն ջերմային զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են ամորֆ և նանաբյուրեղային փոշիները:Փուլի ենթակա չէ:անցումներ.Սա այս մեթոդի ընտրության հիմնական գործոնն է:Սառը նստեցման գործընթացն իրականացվում է բարձր արագությամբ մասնիկների միջոցով, որոնք մասնիկների կինետիկ էներգիան վերածում են պլաստիկ դեֆորմացիայի, դեֆորմացիայի և ջերմության՝ հիմքի կամ նախկինում նստած մասնիկների հետ ազդելու դեպքում:
Դաշտային լուսանկարները ցույց են տալիս սառը ցողման ընթացակարգը, որն օգտագործվում է MG/SUS 304-ի հինգ հաջորդական պատրաստուկների համար 550°C ջերմաստիճանում:
Մասնիկների կինետիկ էներգիան, ինչպես նաև ծածկույթի ձևավորման ընթացքում յուրաքանչյուր մասնիկի իմպուլսը պետք է փոխարկվի էներգիայի այլ ձևերի այնպիսի մեխանիզմների միջոցով, ինչպիսիք են պլաստիկ դեֆորմացիան (առաջնային մասնիկներ և միջմասնիկների փոխազդեցություններ մատրիցում և մասնիկների փոխազդեցություն), պինդ մարմինների միջմասնիկ հանգույցներ, պինդ մարմինների ավելացում, պտտում, եթե ոչ բոլոր մասնիկների սահմանափակման մեջ: Կինետիկ էներգիան վերածվում է ջերմային էներգիայի և դեֆորմացիայի էներգիայի, արդյունքը կլինի առաձգական բախում, ինչը նշանակում է, որ մասնիկները ուղղակի ցատկում են հարվածից հետո:Նշվել է, որ մասնիկի/ենթաշերտի նյութի վրա կիրառվող ազդեցության էներգիայի 90%-ը վերածվում է տեղային ջերմության40:Ի լրումն, երբ հարվածային սթրեսը կիրառվում է, շատ կարճ ժամանակում ձեռք է բերվում պլաստիկ լարման բարձր արագություն մասնիկների/ենթաշերտի շփման շրջանում41,42:
Պլաստիկ դեֆորմացիան սովորաբար դիտվում է որպես էներգիայի ցրման գործընթաց, ավելի ճիշտ՝ որպես միջերեսային շրջանում ջերմության աղբյուր:Այնուամենայնիվ, միջերեսային շրջանում ջերմաստիճանի բարձրացումը սովորաբար բավարար չէ միջերեսային հալման կամ ատոմների փոխադարձ դիֆուզիայի էական խթանման համար:Հեղինակներին հայտնի ոչ մի հրապարակում չի ուսումնասիրել այս մետաղական ապակենման փոշիների հատկությունների ազդեցությունը փոշու կպչման և նստվածքի վրա, որը տեղի է ունենում սառը ցողման տեխնիկայի օգտագործման ժամանակ:
MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի փոշու BFI-ն կարելի է տեսնել Նկար 12ա-ում, որը դրվել է SUS 304 ենթաշերտի վրա (Նկար 11, 12b):Ինչպես երևում է նկարից, ծածկված փոշիները պահպանում են իրենց սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը, քանի որ նրանք ունեն նուրբ լաբիրինթոսային կառուցվածք՝ առանց բյուրեղային հատկանիշների կամ վանդակավոր թերությունների:Մյուս կողմից, պատկերը ցույց է տալիս օտար փուլի առկայությունը, ինչի մասին վկայում են MG-ով պատված փոշի մատրիցում ներառված նանոմասնիկները (նկ. 12ա):Նկար 12c-ը ցույց է տալիս ինդեքսավորված նանոփնջի դիֆրակցիոն օրինաչափությունը (NBDP)՝ կապված I տարածաշրջանի հետ (Նկար 12ա):Ինչպես ցույց է տրված նկ.12c, NBDP-ն ցուցադրում է ամորֆ կառուցվածքի թույլ հալո-դիֆուզիոն օրինաչափություն և գոյակցում է սուր բծերի հետ, որոնք համապատասխանում են բյուրեղային մեծ խորանարդ մետակայուն Zr2Ni փուլին գումարած քառանկյուն CuO փուլին:CuO-ի առաջացումը կարելի է բացատրել փոշու օքսիդացմամբ, երբ լակի ատրճանակի վարդակից դեպի SUS 304 տեղափոխվում է բաց երկնքի տակ գերձայնային հոսքով։Մյուս կողմից, մետաղական ապակյա փոշիների ապավիտրացումը հանգեցրեց մեծ խորանարդ ֆազերի ձևավորմանը սառը ցողումից հետո 30 րոպե 550°C ջերմաստիճանում:
(ա) MG փոշու FE-HRTEM պատկեր, որը դրված է (b) SUS 304 ենթաշերտի վրա (Նկարի ներդիր):(ա)-ում ցուցադրված կլոր խորհրդանիշի NBDP ինդեքսը ցույց է տրված (c):
Խոշոր խորանարդ Zr2Ni նանոմասնիկների առաջացման այս պոտենցիալ մեխանիզմը փորձարկելու համար անկախ փորձ է իրականացվել։Այս փորձի ժամանակ փոշիները ցողվել են ատոմիզատորից 550°C ջերմաստիճանում SUS 304 սուբստրատի ուղղությամբ;Այնուամենայնիվ, կռելու էֆեկտը որոշելու համար փոշիները հանվել են SUS304 շերտից հնարավորինս արագ (մոտ 60 վրկ):)Կատարվել է փորձերի ևս մեկ շարք, որտեղ փոշին հանվել է ենթաշերտից կիրառությունից մոտավորապես 180 վայրկյան հետո:
Նկարներ 13a,b ցույց են տալիս սկանավորող փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակի (STEM) մութ դաշտի (DFI) պատկերները SUS 304 ենթաշերտերի վրա, համապատասխանաբար, 60 և 180 վրկ:60 վայրկյան պահված փոշի պատկերում բացակայում են մորֆոլոգիական մանրամասները, որոնք ցույց են տալիս անհատականություն (նկ. 13ա):Սա հաստատվել է նաև XRD-ով, որը ցույց է տվել, որ այս փոշիների ընդհանուր կառուցվածքը ամորֆ է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 14ա-ում ներկայացված լայն առաջնային և երկրորդային դիֆրակցիոն գագաթներով:Սա ցույց է տալիս մետակայուն/մեզոֆազային նստվածքների բացակայությունը, որոնցում փոշին պահպանում է իր սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը:Ի հակադրություն, փոշին, որը նստեցված է նույն ջերմաստիճանում (550°C), բայց 180 վրկ թողնված էթաշերտի վրա, ցույց տվեց նանո չափերի հատիկների նստեցում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 13b-ի սլաքներով: