Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար: Բրաուզերի տարբերակը, որը դուք օգտագործում եք, սահմանափակ աջակցություն ունի CSS-ին: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Մինչդեռ շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար մենք կայքը կցուցադրենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Կենսաթաղանթները կարևոր բաղադրիչ են քրոնիկ վարակների զարգացման մեջ, հատկապես, երբ ներգրավված են բժշկական սարքեր: Այս խնդիրը հսկայական մարտահրավեր է բժշկական հանրության համար, քանի որ ստանդարտ հակաբիոտիկները կարող են միայն շատ սահմանափակ չափով վերացնել բիոֆիլմերը: Կենսաթաղանթի ձևավորման կանխարգելումը հանգեցրել է ծածկույթի տարբեր մեթոդների և նոր նյութերի մշակմանը: և տիտանի մետաղները առաջացել են որպես իդեալական հակամանրէային ծածկույթներ: Միևնույն ժամանակ, սառը ցողման տեխնոլոգիայի կիրառումը մեծացել է, քանի որ այն հարմար մեթոդ է ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն նյութերի մշակման համար: Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում չժանգոտվող պողպատից մակերևույթներ: Մետաղական ապակիով պատված ենթաշերտերը կարողացել են էապես նվազեցնել բիոֆիլմի ձևավորումը առնվազն 1 լոգարիանով` համեմատած չժանգոտվող պողպատի հետ:
Մարդկության պատմության ընթացքում ցանկացած հասարակություն կարողացել է նախագծել և խթանել նոր նյութերի ներմուծումը, որոնք համապատասխանում են իր հատուկ պահանջներին, ինչը հանգեցրել է գլոբալացված տնտեսության մեջ բարելավված կատարողականության և վարկանիշի:2 60 տարի նյութերագետներն իրենց ժամանակի մեծ մասը նվիրել են կենտրոնանալու մեկ հիմնական խնդրի վրա՝ նոր և ժամանակակից 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 մշակման տեխնիկայի կիրառումը հանգեցրել են տարբեր նյութերի մեխանիկական, քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների զգալի բարելավումների: Ավելին, մինչ այժմ չլսված միացությունները հաջողությամբ սինթեզվել են այս պահին: Նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, նանոխողովակները, քվանտային կետերը, զրոյական, ամորֆ մետաղական ապակիները և բարձր էնտրոպիայի համաձուլվածքները առաջադեմ նյութերի միայն մի քանի օրինակներ են, որոնք աշխարհ են մտցվել անցյալ դարի կեսերից: Հավասարակշռությունից էականորեն շեղվելու համար արտադրական նոր տեխնիկայի ներդրման արդյունքում հայտնաբերվել է մետաստաբիլ համաձուլվածքների մի ամբողջ նոր դաս, որը հայտնի է որպես մետաղական ապակիներ:
Նրա աշխատանքը Caltech-ում 1960թ.-ին հեղափոխություն բերեց մետաղական համաձուլվածքների հայեցակարգում, երբ նա սինթեզեց ապակե Au-25 at.% Si համաձուլվածքներ՝ արագորեն ամրացնելով հեղուկները վայրկյանում մոտ մեկ միլիոն աստիճանով: MG համաձուլվածքների սինթեզի ամենավաղ պիոներական ուսումնասիրությունները, գրեթե բոլոր մետաղական ապակիները ամբողջությամբ արտադրվել են հետևյալ մեթոդներից մեկի կիրառմամբ.(i) հալոցի կամ գոլորշու արագ պնդացում, (ii) ցանցի ատոմային խանգարում, (iii) մաքուր մետաղական տարրերի միջև պինդ վիճակի ամորֆացման ռեակցիաները և (iv) մետաստաբիլ փուլերի պինդ վիճակի անցումները։
MG-ներն առանձնանում են բյուրեղների հետ կապված հեռահար ատոմային կարգի բացակայությամբ, ինչը բյուրեղների որոշիչ հատկանիշն է: Ժամանակակից աշխարհում մեծ առաջընթաց է գրանցվել մետաղական ապակու ոլորտում: Դրանք հետաքրքիր հատկություններով նոր նյութեր են, որոնք հետաքրքրված են ոչ միայն պինդ վիճակի ֆիզիկայում, այլև մետալուրգիայում, մակերևույթի բիթի նոր տեխնոլոգիաներից և շատ այլ տեխնոլոգիաներից: s, դարձնելով այն 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) արտասովոր կոռոզիոն դիմադրություն, (v) ջերմաստիճանի անկախություն 6,7 հաղորդունակություն:
Մեխանիկական համաձուլվածքը (MA)1,8 համեմատաբար նոր տեխնիկա է, որն առաջին անգամ ներդրվել է 19839 թվականին պրոֆ. Ս.Ս.Կոկի և գործընկերների կողմից: Նրանք պատրաստել են ամորֆ Ni60Nb40 փոշիներ՝ մանրացնելով մաքուր տարրերի խառնուրդը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին շատ մոտ սենյակային ջերմաստիճանում:Սովորաբար, MA ռեակցիան իրականացվում է ռեակտորային նյութի փոշիների դիֆուզիոն միացման միջև ռեակտորում, որը սովորաբար պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից գնդաձև աղաց 10-ի մեջ (նկ. 1a, b): Այդ ժամանակից ի վեր, այս մեխանիկական ազդեցությամբ պինդ վիճակի արձագանքման տեխնիկան օգտագործվել է նոր ամորֆ/մետաղական ապակու խառնուրդի, ինչպես նաև ցածր էներգիայի և մետաղական ապակու խառնուրդի փոշիներ1 պատրաստելու համար: 2,13,14,15, 16: Մասնավորապես, այս մեթոդը օգտագործվել է չխառնվող համակարգերի պատրաստման համար, ինչպիսին է Cu-Ta17-ը, ինչպես նաև բարձր հալման կետով համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են Al-անցումային մետաղական համակարգերը (TM; Zr, Hf, Nb և Ta) 18,19 և Fe-W20, որոնք չեն կարող ձեռք բերել առավել հզոր միջոց, որը չի կարող ձեռք բերել առավել հզոր միջոցը, որն օգտագործվում է բնական տեխնոլոգիայի պատրաստման առավել հզոր միջոցի օգտագործմամբ: Մետաղական օքսիդների, կարբիդների, նիտրիդների, հիդրիդների, ածխածնային նանոխողովակների, նանոադամանդների արդյունաբերական մասշտաբի նանոբյուրեղային և նանոկոմպոզիտային փոշի մասնիկներ, ինչպես նաև լայն կայունացում վերևից ներքև մոտեցման 1-ի և մետակայուն փուլերի միջոցով:
Սխեման ցույց է տալիս Cu50(Zr50−xNix) մետաղական ապակու (MG) ծածկույթը/SUS 304 պատրաստելու պատրաստման մեթոդը այս ուսումնասիրության մեջ: (ա) MG համաձուլվածքի փոշիների պատրաստում Ni-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով x (x; 10, 20, 30 և 40 at.%)՝ օգտագործելով ցածր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզերային գործիքի հետ միասին (a) կնքված է ձեռնոցների տուփի մեջ, որը լցված է He մթնոլորտով: (գ) Հղկման անոթի թափանցիկ մոդել, որը ցույց է տալիս գնդակի շարժումը հղկման ընթացքում: 50 ժամ հետո ստացված փոշու վերջնական արդյունքը օգտագործվել է SUS 304 ենթաշերտը ծածկելու համար՝ օգտագործելով սառը ցողման մեթոդը (դ):
Երբ խոսքը վերաբերում է զանգվածային նյութերի մակերևույթներին (ենթաշերտերին), մակերեսային ճարտարագիտությունը ներառում է մակերևույթների (ենթաշերտերի) ձևավորում և ձևափոխում՝ ապահովելու որոշակի ֆիզիկական, քիմիական և տեխնիկական հատկություններ, որոնք չեն պարունակվում սկզբնական զանգվածային նյութում: կարող է բարելավվել՝ օգտագործելով մետալուրգիական, մեխանիկական կամ քիմիական տեխնիկան: Որպես հայտնի գործընթաց՝ ծածկույթը պարզապես սահմանվում է որպես նյութի մեկ կամ մի քանի շերտ, որը արհեստականորեն դրված է մեկ այլ նյութից պատրաստված մեծածավալ առարկայի (ենթաշերտի) մակերեսին: Այսպիսով, ծածկույթները մասամբ օգտագործվում են որոշ ցանկալի տեխնիկական կամ դեկորատիվ հատկությունների հասնելու, ինչպես նաև շրջակա միջավայրը ակնկալվող ֆիզիկական և քիմիական միջավայրը պաշտպանելու համար:
Մի քանի միկրոմետրից (10-20 միկրոմետրից ցածր) մինչև 30 միկրոմետրից ավելի կամ նույնիսկ մի քանի միլիմետր հաստությամբ մակերևույթի պաշտպանության համապատասխան շերտեր տեղադրելու համար կարող են կիրառվել բազմաթիվ մեթոդներ և տեխնիկա: Ընդհանուր առմամբ, ծածկույթի գործընթացները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի. cing, ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (PVD), քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD), ջերմային ցողման տեխնիկա և վերջերս սառը ցողման տեխնիկա 24 (նկ. 1դ):
Կենսաթաղանթները սահմանվում են որպես մանրէաբանական համայնքներ, որոնք անդառնալիորեն կցված են մակերեսներին և շրջապատված են ինքնաարտադրվող արտաբջջային պոլիմերներով (EPS): Մակերեսորեն հասուն բիոֆիլմի ձևավորումը կարող է հանգեցնել զգալի կորուստների բազմաթիվ արդյունաբերական ոլորտներում, ներառյալ սննդի արդյունաբերությունը, ջրային համակարգերը և առողջապահական միջավայրերը: teriaceae և Staphylococci) դժվար են բուժվում: Ավելին, հասուն կենսաթաղանթները 1000 անգամ ավելի դիմացկուն են հակաբիոտիկների բուժման նկատմամբ՝ համեմատած պլանկտոնային բակտերիաների բջիջների հետ, ինչը համարվում է հիմնական թերապևտիկ մարտահրավեր: Սովորական օրգանական միացություններից ստացված հակամանրէային մակերևույթի ծածկույթի նյութերը2, պատմականորեն նման պոտենցիալ օրգանական միացություններ են կիրառվել: կարող է օգնել խուսափել բակտերիաների փոխանցումից և նյութի ոչնչացումից:
Բակտերիաների լայնածավալ դիմադրությունը հակաբիոտիկների բուժմանը՝ կենսաթաղանթի ձևավորման պատճառով, հանգեցրել է արդյունավետ հակամանրէային թաղանթապատ մակերեսի ստեղծման անհրաժեշտությանը, որը կարող է անվտանգ կիրառվել27: Ֆիզիկական կամ քիմիական հակակպչուն մակերևույթի զարգացումը, որի հետ բակտերիաների բջիջները արգելվում են կապվել և ստեղծել կենսաթաղանթներ կպչման շնորհիվ: մատակարարվում են հենց այնտեղ, որտեղ դրանք անհրաժեշտ են, խիստ խտացված և հարմարեցված քանակությամբ: Դա ձեռք է բերվում եզակի ծածկույթի նյութերի մշակմամբ, ինչպիսիք են գրաֆեն/գերմանիում28, սև ադամանդ29 և ZnO-դոպված ադամանդի նման ածխածնային ծածկույթներ30, որոնք դիմացկուն են բակտերիաների նկատմամբ. Բակտերիալ աղտոտումից երկարատև պաշտպանություն ապահովելու համար մանրէասպան քիմիկատները մակերևույթների մեջ դառնում են ավելի տարածված: Թեև բոլոր երեք պրոցեդուրաներն ի վիճակի են հակամանրէային ազդեցություն ունենալ ծածկված մակերեսների վրա, դրանք յուրաքանչյուրն ունի իր սահմանափակումների շարքը, որոնք պետք է հաշվի առնել կիրառման ռազմավարություն մշակելիս:
Ներկայումս շուկայում առկա ապրանքներին խանգարում է անբավարար ժամանակը՝ կենսաբանորեն ակտիվ բաղադրիչների համար պաշտպանիչ ծածկույթները վերլուծելու և փորձարկելու համար: Ընկերությունները պնդում են, որ իրենց արտադրանքը օգտվողներին կտրամադրի ցանկալի ֆունկցիոնալ կողմերը.Այնուամենայնիվ, սա խոչընդոտ է հանդիսանում շուկայում առկա արտադրանքի հաջողության համար: Արծաթից ստացված միացություններն օգտագործվում են սպառողների համար հասանելի հակամանրէային թերապիաների ճնշող մեծամասնությունում: Այս ապրանքները մշակվել են օգտագործողներին միկրոօրգանիզմների պոտենցիալ վտանգավոր ազդեցություններից պաշտպանելու համար: Հետաձգված հակամանրէային ազդեցությունը և դրա հետ կապված թունավորությունը արծաթի վնասակար միացությունների վրա33 մեծացնում է գլոբալ ճնշումը: Ներսում և դրսում աշխատող ծածկույթը դեռևս անհանգստացնող խնդիր է: Դա պայմանավորված է ինչպես առողջության, այնպես էլ անվտանգության հետ կապված ռիսկերով: Մարդկանց համար քիչ վնասակար հակամանրէային նյութի հայտնաբերումը և ավելի երկար պահպանման ժամկետ ունեցող ծածկույթների մեջ այն ներառելը շատ պահանջված նպատակ է, իսկ ամենավերջին նպատակն է ոչնչացնել մանրէներ: Նրանք կարող են դա անել՝ զսպելով բակտերիաների սկզբնական կպչունությունը (ներառյալ մակերեսի վրա սպիտակուցային շերտի ձևավորումը հակազդելով) կամ սպանելով բակտերիաները՝ խանգարելով բջջային պատին:
Հիմնականում մակերևույթի ծածկույթը բաղադրիչի մակերեսին մեկ այլ շերտ դնելու գործընթացն է՝ մակերևույթի հետ կապված որակները բարձրացնելու համար: Մակերեւութային ծածկույթի նպատակն է հարմարեցնել բաղադրիչի մերձմակերևութային շրջանի միկրոկառուցվածքը և/կամ բաղադրությունը39: ստեղծել ծածկույթ:
(ա) Ներդիր, որը ցույց է տալիս մակերեսի համար օգտագործվող հիմնական պատրաստման տեխնիկան, և (բ) սառը ցողման տեխնիկայի ընտրված առավելություններն ու թերությունները:
Սառը լակի տեխնոլոգիան շատ նմանություններ ունի սովորական ջերմային ցողման մեթոդների հետ: Այնուամենայնիվ, կան նաև մի քանի հիմնական հիմնական հատկություններ, որոնք առանձնահատուկ են դարձնում սառը ցողման գործընթացը և սառը ցողման նյութերը: որը փոշին պետք է հալվի, որպեսզի նստի ենթաշերտի վրա: Ակնհայտ է, որ այս ավանդական ծածկույթի գործընթացը հարմար չէ շատ ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, ամորֆ և մետաղական ակնոցները40, 41, 42: Ավելին, ջերմային ցողման ծածկույթի նյութերը միշտ ունեն զգալի շողոքորթ տեխնոլոգիաներ, որոնք ունեն զգալի տեխնոլոգիաներ և ճառագայթային տեխնոլոգիաներ: ) նվազագույն ջերմային ներածումը ենթաշերտին, (ii) ճկունություն ենթաշերտի ծածկույթի ընտրության մեջ, (iii) փուլային փոխակերպման և հատիկի աճի բացակայություն, (iv) կապի բարձր ամրություն1,39 (Նկար.2b): Բացի այդ, սառը լակի ծածկույթի նյութերն ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, բարձր ամրություն և կարծրություն, բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն և բարձր խտություն41: Հակառակ սառը ցողման գործընթացի առավելությունների, դեռևս կան որոշ թերություններ այս տեխնիկայի կիրառման մեջ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2b-ում: Երբ մաքուր կերամիկական փոշիները ծածկել չեն կարող, ինչպիսիք են Al2,ZO3,TiO3,Ti: Մյուս կողմից, կերամիկական/մետաղական կոմպոզիտային փոշիները կարող են օգտագործվել որպես հումք ծածկույթների համար: Նույնը վերաբերում է ջերմային ցողման այլ մեթոդներին: Բարդ մակերեսները և ներքին խողովակների մակերեսները դեռևս դժվար է ցողել:
Հաշվի առնելով, որ ընթացիկ աշխատանքի նպատակն է օգտագործել մետաղական ապակյա փոշիները որպես հումք, պարզ է, որ սովորական ջերմային ցողումը չի կարող օգտագործվել այդ նպատակով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մետաղական ապակե փոշիները բյուրեղանում են բարձր ջերմաստիճաններում1:
Բժշկական և սննդի արդյունաբերության մեջ օգտագործվող գործիքների մեծ մասը պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից ավստենիտիկ համաձուլվածքներից (SUS316 և SUS304) 12-ից 20 wt% քրոմի պարունակությամբ՝ վիրաբուժական գործիքների արտադրության համար: կոռոզիոն դիմադրություն, չեն ցուցաբերում էական հակամանրէային հատկություն38,39: Սա հակասում է նրանց բարձր կոռոզիոն դիմադրությանը: Դրանից հետո կարելի է կանխատեսել վարակի և բորբոքման զարգացումը, որը հիմնականում պայմանավորված է չժանգոտվող պողպատի կենսանյութերի մակերեսին բակտերիաների կպչունությամբ և գաղութացմամբ: Կարող են առաջանալ զգալի դժվարություններ, որոնք կարող են առաջանալ զգալի դժվարությունների, բակտերիաֆիլմի հետ կապված ուղու հետ կապված: բազմաթիվ հետևանքներ, որոնք ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն կարող են ազդել մարդու առողջության վրա:
Այս ուսումնասիրությունը ծրագրի առաջին փուլն է, որը ֆինանսավորվում է Գիտության զարգացման Քուվեյթի հիմնադրամի կողմից (KFAS), պայմանագիր թիվ 2010-550401, ուսումնասիրելու համար մետաղական ապակյա Cu-Zr-Ni եռակի փոշիներ արտադրելու հնարավորությունը MA տեխնոլոգիայի (Աղյուսակ 1) արտադրության համար, որը պայմանավորված է հակաբակտերիալ մակերևույթի 2-ից մինչև ԱՄՆ-ի երկրորդ փուլով: , մանրամասն կուսումնասիրի համակարգի էլեկտրաքիմիական կորոզիայի բնութագրերը և մեխանիկական հատկությունները: Մանրամասն մանրէաբանական փորձարկումներ կիրականացվեն տարբեր բակտերիաների տեսակների համար:
Այս փաստաթղթում Zr համաձուլվածքի տարրի պարունակության ազդեցությունը ապակու ձևավորման կարողության վրա (GFA) քննարկվում է ձևաբանական և կառուցվածքային բնութագրերի հիման վրա: Բացի այդ, քննարկվել են նաև պատված մետաղական ապակու փոշի ծածկույթի հակաբակտերիալ հատկությունները: Ավելին, ընթացիկ աշխատանք է իրականացվել՝ ուսումնասիրելու համար ապակե փոշիացված մետաղական հեղուկի կառուցվածքային փոխակերպման հնարավորությունը մետաղական հյուսվածքի սառը շողշողացող համակարգերի ընթացքում: Որպես ներկայացուցչական օրինակներ, Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr20Ni30 մետաղական ապակու համաձուլվածքներն օգտագործվել են այս հետազոտության մեջ:
Այս բաժնում ներկայացված են տարրական Cu, Zr և Ni փոշիների մորֆոլոգիական փոփոխությունները ցածր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզում: Որպես պատկերավոր օրինակներ, որպես ներկայացուցչական օրինակներ կօգտագործվեն երկու տարբեր համակարգեր, որոնք բաղկացած են Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10-ից: MA գործընթացը կարելի է բաժանել երեք հստակ փուլերի, ինչպես ցույց է տրված մետաղի մանրացման փուլի նկարագիրը:
Մեխանիկական համաձուլվածքի (MA) փոշիների մետալոգրաֆիկ բնութագրերը, որոնք ստացվել են գնդիկավոր ֆրեզման ժամանակի տարբեր փուլերից հետո: Դաշտային արտանետումների սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (FE-SEM) պատկերները MA և Cu50Zr40Ni10 փոշիների պատկերները, որոնք ստացվել են 3, 12 և 50 ժ ցածր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզման ժամանակներից հետո, ցուցադրված են (a), (a), (30Z0, C20 և C) նույն համակարգում (c) Ժամանակից հետո արված Cu50Zr40Ni10 համակարգի պատկերները ցուցադրված են (բ), (դ) և (զ) կետերում:
Գնդային ֆրեզման ժամանակ արդյունավետ կինետիկ էներգիան, որը կարող է փոխանցվել մետաղի փոշին, ազդում է պարամետրերի համակցությունից, ինչպես ցույց է տրված նկ. 1ա-ում: Սա ներառում է բախումներ գնդերի և փոշիների միջև, փոշու սեղմման կտրումը, որը խրված է հղկող միջավայրի միջև կամ միջև, ընկնող գնդիկների ազդեցությունը, կտրումը և մաշվածությունը՝ փոշու բեռնվածքի հետևանքով: Cu, Zr և Ni փոշիները խիստ դեֆորմացվել են սառը եռակցման պատճառով MA-ի սկզբնական փուլում (3 ժամ), ինչի հետևանքով առաջացել են փոշու մեծ մասնիկներ (>1 մմ տրամագծով): Այս խոշոր կոմպոզիտային մասնիկները բնութագրվում են համաձուլվածքի տարրերի հաստ շերտերի ձևավորմամբ (Cu, Zr, Ni), ինչպես ցույց է տրված Նկար 3a,b-ում: գնդային աղացքի էներգիան, որի արդյունքում կոմպոզիտային փոշին քայքայվում է ավելի նուրբ փոշիների (200 մկմ-ից պակաս), ինչպես ցույց է տրված նկ. 3c,d-ում: Այս փուլում կիրառվող կտրող ուժը հանգեցնում է նոր մետաղական մակերեսի ձևավորմանը նուրբ Cu, Zr, Ni ակնարկային շերտերով, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 3c-ում, d.A.
MA գործընթացի գագաթնակետին (50 ժամ հետո) շերտավոր մետաղագրությունը միայն թույլ տեսանելի էր (Նկար 3e,f), բայց փոշու փայլեցված մակերեսը ցույց տվեց հայելային մետալոգրաֆիա: Սա նշանակում է, որ MA գործընթացն ավարտվել է և տեղի է ունեցել մեկ ռեակցիայի փուլի ստեղծում։ py (FE-SEM) զուգորդված էներգիայի ցրման ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) (IV) հետ:
Աղյուսակ 2-ում համաձուլվածքային տարրերի տարերային կոնցենտրացիաները ցույց են տրված որպես Նկ. 3e,f-ում ընտրված յուրաքանչյուր շրջանի ընդհանուր քաշի տոկոս: Այս արդյունքները համեմատելով աղյուսակ 1-ում թվարկված Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10 սկզբնական անվանական բաղադրության հետ, կարելի է տեսնել, որ այս բաղադրությունը ավելի շատ նման է F բաղադրությանը: Նկար 3e,f-ում թվարկված տարածաշրջանների բաղադրիչների արժեքները չեն ենթադրում յուրաքանչյուր նմուշի կազմի զգալի վատթարացում կամ տատանում մի շրջանից մյուսը: Դա վկայում է այն փաստի մասին, որ մի շրջանից մյուսը կազմի փոփոխություն չկա:
Վերջնական արտադրանքի Cu50(Zr50−xNix) 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։ ging 73-ից մինչև 126 նմ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում:
50 ժամ MA ժամանակից հետո ստացված Cu50(Zr50−xNix) փոշիների մորֆոլոգիական բնութագրերը: Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 համակարգերի համար, FE-SEM պատկերները ցույց են տրված (50-ից հետո) և (ac-ից հետո) և ստացված FE-SEM պատկերները (5-ից հետո): .
Նախքան փոշիները սառը լակի սնուցիչի մեջ լցնելը, դրանք նախ 15 րոպե անալիզացված էթանոլում լուծեցին, այնուհետև չորացրին 150°C ջերմաստիճանում 2 ժամ: Այս քայլը պետք է արվի հաջողությամբ պայքարելու ագլոմերացիայի դեմ, որը հաճախ շատ էական խնդիրներ է առաջացնում ծածկման գործընթացում: MA գործընթացն ավարտվելուց հետո իրականացվել են փոշու հետագա բնութագրումները: FE-SEM միկրոգրաֆիկները և Cu50Zr30Ni20 համաձուլվածքի Cu, Zr և Ni համաձուլվածքների տարրերի համապատասխան EDS պատկերները, որոնք ստացվել են համապատասխանաբար 50 ժամ M ժամանակից հետո: Պետք է նշել, որ այս քայլից հետո արտադրված համաձուլվածքների փոշիները միատարր են, քանի որ դրանք չեն ցույց տալիս որևէ կոմպոզիցիայի տատանումներ, ինչպես ցույց է տրված ենթամետրի մակարդակից դուրս:
MG Cu50Zr30Ni20 փոշու ձևաբանություն և տեղական տարրական բաշխում, որը ստացվել է 50 MA անգամ FE-SEM/էներգետիկ դիսպերսիվ ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի միջոցով (EDS): ա) SEM և ռենտգենյան EDS քարտեզագրում (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα և (d) Ni-Ka պատկերների:
50 ժ MA ժամանակից հետո ստացված մեխանիկորեն համաձուլված Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr20Ni30 փոշիների XRD նախշերը համապատասխանաբար ներկայացված են Նկ. 6a–d-ում: Բոլոր նմուշների այս փուլից հետո տարբեր ֆրեզերային կոնցենտրացիաների կառուցվածքը ցուցադրվում է տարբեր ֆրեզերային կառուցվածքով: Նկար 6-ում ներկայացված սխեմաները:
(ա) Cu50Zr40Ni10, (բ) Cu50Zr30Ni20, (գ) Cu50Zr20Ni30 և (դ) Cu50Zr20Ni30 փոշիների XRD նախշերը 50 ժամ MA ժամանակից հետո: Բոլոր նմուշներն առանց բացառության ցույց են տվել հալո դիֆուզիոն փուլային ձևավորում՝ ենթադրելով aph:
Դաշտային արտանետումների բարձր լուծաչափի հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակը (FE-HRTEM) օգտագործվել է կառուցվածքային փոփոխությունները դիտարկելու և փոշու տեղական կառուցվածքը հասկանալու համար, որոնք առաջացել են գնդակի ֆրեզումից տարբեր MA ժամանակներում: Փոշիների FE-HRTEM պատկերները, որոնք ստացվել են ֆրեզման վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո, ցուցադրված են Cu50Zr40i-ի համար Cu50Zr40i-ի համար: a,c, համապատասխանաբար: Համաձայն MA​6 ժամ հետո ստացված փոշու վառ դաշտի պատկերի (BFI), փոշին կազմված է խոշոր հատիկներից՝ fcc-Cu, hcp-Zr և fcc-Ni տարրերի լավ սահմանված սահմաններով, և չկա նշան, որ ռեակցիայի փուլը ձևավորվել է, ինչպես ցույց է տրված DPF-ի գծապատկերից ավելի ճիշտ ընտրված հատվածը: (ա)-ի միջին շրջանը բացահայտեց գագաթային դիֆրակցիոն օրինաչափություն (նկ. 7b), որը ցույց է տալիս մեծ բյուրեղների առկայությունը և ռեակտիվ փուլի բացակայությունը:
MA փոշու տեղական կառուցվածքային բնութագրումը, որը ստացվել է վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո: (ա) դաշտային արտանետման բարձր լուծաչափով փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ (FE-HRTEM) և (բ) Cu50Zr30Ni20-ի համապատասխան ընտրված տարածքի դիֆրակցիոն օրինաչափություն (SADP) MA-ի մշակումից հետո MA-500Z 6 ժամ հետո: 18 ժ-ը ցույց է տրված (գ):
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 7c-ում, MA-ի տևողությունը մինչև 18 ժամ երկարացնելը հանգեցրել է ցանցի լուրջ թերությունների՝ զուգորդված պլաստիկ դեֆորմացիայի հետ: MA գործընթացի այս միջանկյալ փուլում փոշին ցուցադրում է տարբեր թերություններ, այդ թվում՝ կուտակման, ցանցի թերությունները և կետային թերությունները (Նկար 7): քան 20 նմ (նկ. 7c):
Cu50Z30Ni20 փոշու տեղական կառուցվածքը, որը աղացած է 36 ժամ MA ժամանակով, ունի չափազանց նուրբ նանոհատիկների ձևավորում, որոնք ներկառուցված են ամորֆ նուրբ մատրիցով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8ա-ում: Տեղական EDS վերլուծությունը ցույց է տվել, որ Նկ. 8a-ում ցուցադրված այդ նանոկլաստերները կապված են չմշակված փոշու և Cuoyx-ի բոլոր տարրերի չմշակված ժամանակի հետ: Ctuated ~32 at.% (նիհար տարածք) մինչև ~74 at.% (հարուստ տարածք), որը ցույց է տալիս տարասեռ արտադրանքների ձևավորումը: Ավելին, այս փուլում աղալից հետո ստացված փոշիների համապատասխան SADP-ները ցույց են տալիս ամորֆ փուլի հալո-ցրող առաջնային և երկրորդային օղակները, որոնք համընկնում են բոլոր սուր կետերի հետ, որոնք կապված են դրանց հետ:
36 h-Cu50Zr30Ni20 փոշու նանոմաշտաբի տեղական կառուցվածքային առանձնահատկություններից այն կողմ: (ա) Պայծառ դաշտի պատկեր (BFI) և համապատասխան (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշու SADP, որը ստացվել է 36 ժամ MA-ի ընթացքում ֆրեզումից հետո:
MA գործընթացի ավարտին մոտ (50 ժ), Cu50 (Zr50−xNix), X;10, 20, 30 և 40 at.% փոշիները միշտ ունեն լաբիրինթոսային ամորֆ ֆազային մորֆոլոգիա, ինչպես ցույց է տրված Նկար 9a–d-ում: Յուրաքանչյուր բաղադրության համապատասխան SADP-ում չեն կարող հայտնաբերվել ոչ կետային դիֆրակցիաներ, ոչ էլ սուր օղակաձև նախշեր: Սա ցույց է տալիս, որ չկա չմշակված մետաղափոշի, այլ ոչ մի չմշակված բյուրեղյա բյուրեղյա բյուրեղ: Հալո դիֆուզիոն օրինաչափությունները ցույց են տալիս նաև որպես ապացույց վերջնական արտադրանքի նյութում ամորֆ փուլերի զարգացման համար:
MG Cu50 (Zr50−xNix) համակարգի վերջնական արդյունքի տեղական կառուցվածքը: FE-HRTEM և փոխկապակցված նանոփնջի դիֆրակցիոն օրինաչափություններ (NBDP) (a) Cu50Zr40Ni10, (բ) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Nih) Cu50-ից և MA50Z-ից հետո ստացված
Ապակու անցումային ջերմաստիճանի (Tg), ենթասառեցված հեղուկի շրջանի (ΔTx) և բյուրեղացման ջերմաստիճանի (Tx) ջերմային կայունությունը՝ որպես ամորֆ Cu50(Zr50−xNix) համակարգի Ni պարունակության (x) ֆունկցիա, հետազոտվել է՝ օգտագործելով He գազի հոսքի դիֆերենցիալ սկանավորման կալորիմետրիան (DSC): 0 և Cu50Zr10Ni40 ամորֆ համաձուլվածքի փոշիները, որոնք ստացվել են MA ժամանակից 50 ժամ հետո, ցույց են տրված համապատասխանաբար Նկար 10a, b, e-ում: Մինչ ամորֆ Cu50Zr20Ni30 DSC կորը առանձին ցուցադրված է Նկ. Նկար 10դ.
Cu50(Zr50−xNix) MG փոշիների ջերմային կայունությունը, որը ստացվել է 50 ժամ MA ժամանակից հետո՝ ինդեքսավորված ապակու անցման ջերմաստիճանով (Tg), բյուրեղացման ջերմաստիճանով (Tx) և ենթահովացված հեղուկի շրջանով (ΔTx): Դիֆերենցիալ սկանավորման կալորիմետր (DSC) ջերմաչափ (a), (40N50N50C) (a), ) Cu50Zr20Ni30 և (ե) Cu50Zr10Ni40 MG համաձուլվածքի փոշիներ MA ժամանակից 50 ժամ հետո: DSC-ում մինչև ~700 °C տաքացված Cu50Zr30Ni20 նմուշի ռենտգենյան դիֆրակցիոն (XRD) նմուշը ներկայացված է (d):
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 10-ում, Ni-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով (x) բոլոր կոմպոզիցիաների DSC կորերը ցույց են տալիս երկու տարբեր դեպքեր՝ մեկը էնդոթերմիկ, մյուսը՝ էկզոթերմիկ: Առաջին էնդոթերմիկ իրադարձությունը համապատասխանում է Tg-ին, իսկ երկրորդը կապված է Tx-ի հետ: Հորիզոնական միջակայքի շրջանը, որը գոյություն ունի Tg-ի և Tx-ի միջև, կոչվում է ենթասառեցված հեղուկի շրջան (ΔTx=Tx-ի արդյունքները): 10 նմուշ (նկ. 10ա), տեղադրված 526°C և 612°C ջերմաստիճանում, տեղափոխում են պարունակությունը (x) մինչև 20 at.% դեպի ցածր ջերմաստիճանի կողմը՝ 482°C և 563°C՝ համապատասխանաբար աճող Ni-ի պարունակությամբ (x), ինչպես ցույց է տրված Նկար 10b-ում: Հետևաբար, Ն501°C-ից Ն50Zr000-ից նվազում է N50Zr°C-ից Նկ. 81 °C Cu50Zr30Ni20-ի համար (նկ. 10b): MG Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքի համար նաև նկատվել է, որ Tg, Tx և ΔTx արժեքները նվազել են մինչև 447°C, 526°C և 79°C (Նկ. Ի հակադրություն, MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի Tg արժեքը (507 °C) ավելի ցածր է, քան MG Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքի արժեքը;Այնուամենայնիվ, նրա Tx-ը ցույց է տալիս համեմատելի արժեք նախկինի հետ (612 °C): Հետևաբար, ΔTx-ն ավելի բարձր արժեք է ցուցադրում (87°C), ինչպես ցույց է տրված Նկար 10c-ում:
MG Cu50(Zr50−xNix) համակարգը, որպես օրինակ վերցնելով MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքը, սուր էկզոտերմիկ գագաթնակետի միջոցով բյուրեղանում է fcc-ZrCu5, օրթորոմբիկ-Zr7Cu10 և orthorhombic-Zr10 փուլերի բյուրեղային փուլերում: MG նմուշի XRD (նկ. 10d), որը տաքացվել է մինչև 700 °C DSC-ում:
Նկար 11-ը ցույց է տալիս ընթացիկ աշխատանքում իրականացված սառը ցողման գործընթացի ժամանակ արված լուսանկարները: Այս ուսումնասիրության մեջ մետաղական ապակու նման փոշու մասնիկները, որոնք սինթեզվել են 50 ժամ MA ժամանակից հետո (օրինակ՝ Cu50Zr20Ni30) օգտագործվել են որպես հակաբակտերիալ հումք, իսկ չժանգոտվող պողպատի ափսեը (SUS304) պատվել է սառը ցողման տեխնոլոգիայի միջոցով: ջերմային ցողացիրների շարքի ամենաարդյունավետ մեթոդն է և կարող է օգտագործվել մետաղական մետակայուն ջերմաստիճանային զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են ամորֆ և նանաբյուրեղային փոշիները, որոնք չեն ենթարկվում փուլային անցումների: Սա այս մեթոդի ընտրության հիմնական գործոնն է:
Դաշտային լուսանկարները ցույց են տալիս սառը ցողման ընթացակարգը, որն օգտագործվում է MG ծածկույթի/SUS 304-ի հինգ հաջորդական պատրաստման համար 550 °C ջերմաստիճանում:
Մասնիկների կինետիկ էներգիան և, հետևաբար, յուրաքանչյուր մասնիկի իմպուլսը ծածկույթի ձևավորման մեջ, պետք է վերածվի էներգիայի այլ ձևերի այնպիսի մեխանիզմների միջոցով, ինչպիսիք են պլաստիկ դեֆորմացիան (սկզբնական մասնիկ և մասնիկ-մասնիկ փոխազդեցություն ենթաշերտի և մասնիկների փոխազդեցություններում), դատարկությունների համախմբում, մասնիկ-մասնիկ պտույտ, եթե ոչ բոլորովին, այլ ոչ թե ջերմության մեջ: էթիկական էներգիան վերածվում է ջերմության և լարման էներգիայի, արդյունքը առաձգական բախում է, ինչը նշանակում է, որ մասնիկները հարվածից հետո պարզապես հետ են ցատկում: Նշվել է, որ մասնիկի/ենթաշերտի նյութի վրա կիրառվող ազդեցության էներգիայի 90%-ը վերածվում է տեղային ջերմության 40: Ավելին, երբ հարվածի լարումը կիրառվում է, պլաստիկ լարման բարձր արագությունը հասնում է 4-ի շատ կարճ ժամանակում:
Պլաստիկ դեֆորմացիան ընդհանուր առմամբ համարվում է էներգիայի ցրման գործընթաց, կամ ավելի կոնկրետ՝ ջերմության աղբյուր միջերեսային շրջանում: Այնուամենայնիվ, միջերեսային շրջանում ջերմաստիճանի բարձրացումը սովորաբար բավարար չէ միջերեսային հալեցման կամ ատոմային միջդիֆուզիոն զգալիորեն խթանելու համար:
MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի փոշու BFI-ը կարելի է տեսնել Նկար 12ա-ում, որը պատված է SUS 304 սուբստրատի վրա (Նկար 11, 12b): Ինչպես երևում է նկարից, ծածկված փոշիները պահպանում են իրենց սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը, քանի որ նրանք ունեն նուրբ լաբիրինթոսային կառուցվածք, որոնք ցույց են տալիս ձեռքի նուրբ դեֆիցիտի կառուցվածքը, առանց որևէ այլ c. արտասովոր փուլ, ինչպես առաջարկվում է MG-ով ծածկված փոշու մատրիցում ներառված նանոմասնիկների կողմից (Նկար 12ա): Նկար 12c-ում պատկերված է I տարածաշրջանի հետ կապված ինդեքսավորված նանոփնջի դիֆրակցիոն օրինաչափությունը (Նկար 12ա): Ինչպես ցույց է տրված Նկ. բյուրեղային մեծ խորանարդ Zr2Ni մետաստայուն գումարած քառանկյուն CuO փուլը: CuO-ի առաջացումը կարող է վերագրվել փոշու օքսիդացմանը՝ լակի ատրճանակի վարդակից մինչև SUS 304 ճանապարհորդելիս բաց երկնքի տակ գերձայնային հոսքի տակ: 0 րոպե
(ա) MG փոշու FE-HRTEM պատկերը, որը պատված է (բ) SUS 304 ենթաշերտի վրա (նկարի ներդիր): (ա)-ում ներկայացված շրջանաձև խորհրդանիշի NBDP ինդեքսը ներկայացված է (գ)-ում:
Խոշոր խորանարդ Zr2Ni նանոմասնիկների ձևավորման այս պոտենցիալ մեխանիզմը ստուգելու համար իրականացվել է անկախ փորձ: Այս փորձի ժամանակ փոշիները ցողվել են լակի ատրճանակից 550 °C ջերմաստիճանում SUS 304 սուբստրատի ուղղությամբ;Այնուամենայնիվ, փոշիների եռացման ազդեցությունը պարզելու համար դրանք հնարավորինս արագ հեռացվեցին SUS304 շերտից (մոտ 60 վայրկյան): Փորձերի մեկ այլ խումբ իրականացվեց, որի ընթացքում փոշին հեռացվեց ենթաշերտից նստվածքից մոտ 180 վայրկյան հետո:
Նկարներ 13a,b ցույց են տալիս մուգ դաշտի պատկերները (DFI), որոնք ստացվել են սկանավորելով հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակով (STEM) երկու ցողված նյութերի, որոնք պահվել են SUS 304 ենթաշերտերի վրա համապատասխանաբար 60 վ և 180 վրկ: փոշիները ամորֆ էին, ինչպես ցույց է տրված Նկար 14ա-ում ցուցադրված լայն առաջնային և երկրորդային դիֆրակցիոն մաքսիմումներով: Դրանք ցույց են տալիս մետաստաբիլ/մեզոֆազային տեղումների բացակայությունը, որտեղ փոշին պահպանում է իր սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը: Նկար 13b-ի սլաքները: