Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan winates kanggo CSS.Kanggo pengalaman sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer).Sauntara kuwi, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita bakal nampilake situs kasebut tanpa gaya lan JavaScript.
Biofilm minangka komponen penting ing pangembangan infeksi kronis, utamane nalika piranti medis melu. lapisan antimikroba becik.Ing wektu sing padha, nggunakake teknologi semprotan kadhemen wis tambah minangka cara cocok kanggo Processing bahan suhu-sensitif.Babagan saka tujuan saka panaliten iki kanggo ngembangaken novel antibakteri film kaca metalik kasusun saka ternary Cu-Zr-Ni nggunakake mechanical alloying Techniques.The wêdakakêna bundher sing nggawe serep produk pungkasan iki digunakake minangka lapisan mentahan lapisan baja tahan kadhemen suhu kurang. kanggo Ngartekno nyuda tatanan biofilm dening paling 1 log dibandhingake stainless steel.
Saindhenging sajarah manungsa, masyarakat apa wae wis bisa ngrancang lan ningkatake introduksi materi novel sing nyukupi syarat tartamtu, sing nyebabake kinerja lan peringkat sing luwih apik ing ekonomi global 1. Iku tansah digandhengake karo kemampuan manungsa kanggo ngembangake bahan lan peralatan fabrikasi lan desain kanggo fabrikasi lan karakterisasi bahan kanggo entuk keuntungan ing kesehatan, pendidikan, industri, ekonomi, budaya lan lapangan liyane saka negara utawa wilayah liyane sing ora dianggep kemajuan.2 Kanggo 60 taun, ilmuwan bahan wis pengabdian akeh wektu kanggo fokus ing siji badhan utama: nguber novel lan bahan mutakhir. Riset anyar wis fokus ing Ngapikake kualitas lan kinerja saka bahan sing wis ana, uga sintesis lan inventing kabeh jinis bahan anyar.
Tambahan saka unsur alloying, modifikasi saka microstructure materi, lan aplikasi saka termal, mechanical utawa tèknik pangolahan termo-mekanik wis ngasilaken ing dandan pinunjul ing mechanical, kimia lan fisik saka macem-macem bahan beda.Salajengipun, nganti saiki senyawa unheard wis kasil disintesis ing titik iki.Usaha terus-terusan iki wis ngasilaken kulawarga anyar, Materials2 nanoc, kolektif dikenal minangka nanopartikel bahan inovatif. tabung, titik kuantum, nul-dimensi, kaca tingal metallic amorf, lan wesi dhuwur-entropi mung sawetara conto saka materi majeng ngenalaken menyang donya wiwit tengah abad pungkasan. Nalika Manufaktur lan ngembangaken wesi anyar karo sifat unggul, salah siji ing prodhuk final utawa ing orane tumrap sekolah penengah saka produksi, masalah saka off-imbangan asring ditambahake. wesi sedhep, dikenal minangka kaca tingal metalik, wis ditemokaké.
Karyane ing Caltech ing 1960 nggawa revolusi ing konsep wesi logam nalika disintesis glassy Au-25 ing.% Si wesi kanthi cepet solidifying Cairan ing saklawasé yuta derajat per detik 4.Profesor Pol Duwezs 'acara panemuan ora mung heralded awal sajarah kaca tingal metallic (MG), nanging uga mimpin kanggo nyinaoni paradigma metalik ing cara wong. sintesis saka wesi MG, meh kabeh kaca tingal metallic wis diprodhuksi tanggung nggunakake salah siji saka cara ing ngisor iki;(i) solidifikasi cepet saka leleh utawa uap, (ii) kelainan atom saka kisi, (iii) reaksi amorfisasi solid-state antarane unsur logam murni, lan (iv) transisi solid-state fase metastabil.
MGs dibedakake kanthi kekurangan urutan atom jarak jauh sing digandhengake karo kristal, sing minangka ciri khas kristal. Ing donya saiki, kemajuan gedhe wis digawe ing bidang kaca metalik. Iki minangka bahan novel kanthi sifat sing menarik sing ora mung narik kawigaten ing fisika negara padhet, nanging uga ing metalurgi, kimia permukaan, teknologi, biologi lan macem-macem jinis aplikasi sing beda-beda saka bahan-bahan padhet sing beda-beda saka logam liyane. ing macem-macem lapangan.Dheweke duwe sawetara sifat penting;(i) ductility mechanical dhuwur lan kekuatan ngasilaken, (ii) permeabilitas magnetik dhuwur, (iii) coercivity kurang, (iv) resistance karat mboten umum, (v) kamardikan suhu Konduktivitas saka 6,7.
Mechanical alloying (MA) 1,8 minangka teknik sing relatif anyar, pisanan dikenalaké ing taun 19839 dening Prof CC Kock lan kanca-kancane. Padha nyiapake bubuk Ni60Nb40 amorf kanthi nggiling campuran unsur murni ing suhu sekitar sing cedhak banget karo suhu kamar.Biasane, reaksi MA ditindakake ing antarane kopling difus saka bubuk bahan reaktan ing reaktor, biasane digawe saka stainless steel menyang gilingan bola 10 (Fig. 1a, b). Wiwit kuwi, teknik reaksi solid-state sing diinduksi sacara mekanis iki digunakake kanggo nyiapake bubuk paduan kaca amorf/logam kanthi nggunakake rendah (Anjir, bola 1, mill1, 14, mill1, lan 14 energi dhuwur). 15, 16. Ing tartamtu, cara iki wis digunakake kanggo nyiapake sistem immiscible kayata Cu-Ta17, uga paduan titik leleh dhuwur kayata sistem logam Al-transisi (TM; Zr, Hf, Nb lan Ta) 18,19 lan Fe-W20, kang ora bisa dijupuk nggunakake rute preparation conventional. partikel wêdakakêna komposit oksida logam, karbida, nitrida, hidrida, karbon nanotube, nanodiamonds, Uga stabilisasi amba liwat pendekatan ndhuwur-mudhun 1 lan metastabil orane tumrap sekolah.
Skema sing nuduhake metode fabrikasi sing digunakake kanggo nyiapake lapisan kaca logam (MG) Cu50(Zr50−xNix) / SUS 304 ing panliten iki. kothak sarung tangan kapenuhan atmosfer He.(c) Model transparan saka prau grinding nggambaraké gerakan werni sak grinding.Produk pungkasan saka wêdakakêna dijupuk sawise 50 jam digunakake kanggo jas substrat SUS 304 nggunakake cara semprotan kadhemen (d).
Nalika nerangake lumahing materi akeh (substrat), engineering lumahing melu desain lan modifikasi saka lumahing (substrat) kanggo nyedhiyani kuwalitas fisik, kimia lan technical tartamtu sing ora ana ing materi akeh asli.Sawetara sifat sing bisa èfèktif apik dening pangobatan lumahing kalebu resistance abrasion, oksidasi lan resistance karat, koefisien gesekan, bio-inertness, sifat listrik, lan bisa nambah kualitas termal dening sawetara sifat listrik, lan bisa nambah kualitas termal. utawa teknik kimia.Minangka proses sing kondhang, lapisan mung ditetepake minangka lapisan siji utawa pirang-pirang materi sing disimpen sacara artifisial ing permukaan obyek akeh (substrat) sing digawe saka materi liyane.Mangkono, lapisan digunakake sebagian kanggo entuk sawetara sifat teknis utawa dekoratif sing dikarepake, uga kanggo nglindhungi bahan saka interaksi kimia lan fisik sing dikarepake karo lingkungan sekitar23.
Supaya kanggo simpenan lapisan pangayoman lumahing cocok karo kekandelan kiro-kiro saka sawetara micrometers (ing ngisor 10-20 micrometers) kanggo liwat 30 micrometers utawa malah sawetara millimeters, akeh cara lan Techniques bisa Applied. Umumé, pangolahan nutupi bisa dipérang dadi rong kategori: (i) cara nutupi teles, kalebu electroplating, electroless plating, lan (i) cara coating electroless, survanizing, lan panas. ngadhepi , deposisi uap fisik (PVD), deposisi uap kimia (CVD), teknik semprotan termal lan teknik semprotan sing luwih anyar 24 (Fig. 1d).
Biofilm ditetepake minangka komunitas mikroba sing ora bisa dibatalake ditempelake ing permukaan lan diubengi dening polimer ekstraselular (EPS) sing diprodhuksi dhewe. Pembentukan biofilm superfisial bisa nyebabake kerugian sing signifikan ing akeh sektor industri, kalebu industri panganan, sistem banyu, lan lingkungan kesehatan. .Salajengipun, biofilm diwasa kacarita 1000 kali lipat luwih tahan kanggo perawatan antibiotik dibandhingake karo sel bakteri planktonik, sing dianggep minangka tantangan terapeutik utama.Bahan lapisan permukaan antimikroba sing asale saka senyawa organik konvensional wis digunakake kanthi historis.Sanajan bahan kasebut asring ngemot komponen beracun sing duweni potensi beboyo kanggo transmisi bakteri,25,25,25.
Resistensi bakteri sing nyebar kanggo perawatan antibiotik amarga pembentukan biofilm nyebabake perlu kanggo ngembangake permukaan sing dilapisi membran antimikroba sing efektif sing bisa ditrapake kanthi aman27. Pangembangan permukaan anti-adherent fisik utawa kimia ing ngendi sel bakteri ora bisa naleni lan mbangun biofilm amarga adhesi minangka pendekatan pisanan ing proses iki27. Konsentrasi lan jumlah sing cocog banget. Iki digayuh kanthi ngembangake bahan lapisan unik kayata graphene / germanium28, berlian ireng29 lan lapisan karbon kaya berlian sing didoping ZnO30 sing tahan kanggo bakteri, teknologi sing nggedhekake Toksisitas lan pangembangan resistensi amarga pembentukan biofilm dikurangi sacara signifikan. ugh kabeh telung prosedur bisa ngasilake efek antimikroba ing permukaan sing dilapisi, saben duwe watesan dhewe sing kudu digatekake nalika ngembangake strategi aplikasi.
Produk sing saiki ana ing pasar diganggu dening wektu sing ora cukup kanggo nganalisa lan nguji lapisan pelindung kanggo bahan aktif biologis.Perusahaan ngaku yen produke bakal nyedhiyakake pangguna kanthi aspek fungsional sing dikarepake;Nanging, iki wis dadi alangan kanggo sukses produk saiki ing pasar.Senyawa asalé saka salaka digunakake ing akèh-akèhé saka terapi antimikroba saiki kasedhiya kanggo konsumen.Produk iki dikembangaké kanggo nglindhungi kedhaftar saka efek potensial mbebayani saka mikroorganisme.Efek antimikroba telat lan keracunan sing gegandhengan karo senyawa salaka nambah meksa ing peneliti saka antimikroba alternatifC36 kurang mbebayani. metu isih mbuktekaken dadi tugas nggegirisi. Iki amarga saka risiko sing gegandhengan karo kesehatan lan safety. Nemokake agen antimikroba sing kurang mbebayani kanggo manungsa lan nemtokake cara kanggo nggabungake menyang substrat lapisan karo umur beting luwih dawa iku goal Highly sought-38. Antimikroba paling anyar lan anti-biofilm bahan dirancang kanggo mateni bakteri aktif ing sawetara kontak langsung utawa ing jarak cedhak. adhesi (kalebu nglawan pembentukan lapisan protein ing permukaan) utawa kanthi mateni bakteri kanthi ngganggu tembok sel.
Sejatine, lapisan permukaan yaiku proses nempatake lapisan liyane ing permukaan komponen kanggo ningkatake kualitas sing gegandhengan karo permukaan. Tujuan lapisan permukaan yaiku kanggo ngatur struktur mikro lan / utawa komposisi wilayah cedhak permukaan komponen kasebut39. Teknik lapisan permukaan bisa dipérang dadi macem-macem cara, sing diringkes ing Fig. .
(a) Inset nuduhake teknik fabrikasi utama sing digunakake kanggo permukaan, lan (b) kaluwihan lan cacat sing dipilih saka teknik semprotan kadhemen.
Teknologi semprotan kadhemen enggo bareng akeh podho karo cara semprotan termal conventional.Nanging, ana uga sawetara sifat dhasar tombol sing nggawe proses semprotan kadhemen lan bahan semprotan kadhemen utamané unik.Teknologi semprotan kadhemen isih ing sawijining bayi, nanging wis mangsa padhang.Ing aplikasi tartamtu, sifat unik saka semprotan kadhemen nawakake keuntungan gedhe, ngatasi watesan gawan saka cara semprotan termal khas. Temenan, proses lapisan tradisional iki ora cocok kanggo bahan sing sensitif banget suhu kayata nanocrystals, nanopartikel, amorf lan metallic glasses40, 41, 42. Salajengipun, bahan lapisan semprotan termal tansah nuduhake tingkat dhuwur saka porositas lan oksida. Teknologi semprotan kadhemen wis akeh kaluwihan pinunjul kanggo lapisan (fleksènsi termal) saka substrate (substrat) teknologi fleksibilitas, kayata substrate panas pilihan, kayata fleksibilitas termal. , (iii) ora ana transformasi fase lan wutah butir, (iv) kekuatan ikatan dhuwur1,39 (Gbr.2b) .Kajaba iku, bahan lapisan semprotan kadhemen duwe resistance karat dhuwur, kekuatan dhuwur lan atose, konduktivitas listrik dhuwur lan Kapadhetan dhuwur41. Nalisir kaluwihan saka proses semprotan kadhemen, isih ana sawetara cacat kanggo nggunakake technique iki, minangka ditampilake ing Figure 2b. Nalika nutupi wêdakakêna keramik murni kayata Al2O3, TiO2, cipratan, ZrO2, lan liya-liyane ora bisa digunakake. wêdakakêna gabungan logam bisa digunakake minangka bahan mentahan kanggo coatings.Padha kanggo cara semprotan termal liyane.Permukaan rumit lan lumahing pipe interior isih angel kanggo semprotan.
Amarga karya saiki ngarahake nggunakake bubuk kaca metalik minangka bahan lapisan mentahan, jelas yen penyemprotan termal konvensional ora bisa digunakake kanggo tujuan iki. Iki amarga bubuk kaca metalik kristal ing suhu dhuwur1.
Umume alat sing digunakake ing industri medis lan panganan digawe saka wesi baja tahan karat austenitik (SUS316 lan SUS304) kanthi isi kromium antara 12 lan 20 wt% kanggo produksi instrumen bedah. Umume ditampa manawa panggunaan logam kromium minangka unsur paduan ing paduan baja bisa ningkatake resistensi korosi, tahan korosi, ora tahan korosi, ora tahan korosi. Properties38,39.Iki kontras karo resistensi korosi sing dhuwur.Sawise iki, pangembangan infeksi lan inflamasi bisa diprediksi, sing utamane disebabake dening adhesi bakteri lan kolonisasi ing permukaan biomaterial stainless steel. Kesulitan sing signifikan bisa kedadeyan amarga kesulitan sing signifikan sing ana gandhengane karo adhesi bakteri lan jalur pembentukan biofilm, sing bisa nyebabake kesehatan manungsa langsung utawa bisa nyebabake kesehatan manungsa.
Panliten iki minangka tahap pertama proyek sing didanai dening Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS), No. Kontrak 2010-550401, kanggo nyelidiki kelayakan ngasilake bubuk ternary Cu-Zr-Ni metallic glassy nggunakake teknologi MA (Tabel 1) kanggo produksi film antibakteri / lapisan SUS304 sing kaping pindho ing Januari 2, amarga proteksi permukaan 304 Januari 2. ing karakteristik korosi elektrokimia lan sifat mekanik sistem kanthi rinci. Tes mikrobiologi sing rinci bakal ditindakake kanggo spesies bakteri sing beda.
Ing makalah iki, efek saka Zr isi unsur alloying ing kaca mbentuk kemampuan (GFA) rembugan adhedhasar morfologis lan struktural ciri. Kajaba iku, sifat antibakteri saka ditutupi kaca metallic powder coating / SUS304 komposit uga rembugan. .Minangka conto perwakilan, Cu50Zr30Ni20 lan Cu50Zr20Ni30 wesi kaca metalik wis digunakake ing panliten iki.
Ing bagean iki, owah-owahan morfologis saka Cu50Zr20Ni30 lan Cu50Zr40Ni10 bakal digunakake minangka conto wakil. Proses MA bisa dipérang dadi telung orane tumrap sekolah beda, minangka dituduhake dening metallographic ing tahap grinding bubuk (Gambar 3).
Karakteristik metalografi saka bubuk paduan mekanik (MA) sing dipikolehi sawise macem-macem tahapan wektu penggilingan bola. Gambar mikroskop elektron pemindaian lapangan (FE-SEM) bubuk MA lan Cu50Zr40Ni10 sing dipikolehi sawise wektu panggilingan bola energi kurang 3, 12 lan 50 jam ditampilake ing (a), (c) lan (e) kanggo sistem Cu50Zr40Zr sing padha. Sistem Ni10 dijupuk sawise wektu ditampilake ing (b), (d) lan (f).
Sajrone panggilingan werni, energi kinetik efektif sing bisa ditransfer menyang wêdakakêna logam kena pengaruh kombinasi paramèter, kaya sing dituduhake ing Fig. 1a. Iki kalebu tabrakan antarane bal lan wêdakakêna, compressive shearing bubuk sing macet ing antarane utawa ing antarane media grinding, impact saka bal sing tiba, geser lan nyandhang amarga seret bubuk antarane media penggilingan bola sing obah liwat, lan gelombang kejut Facrop1. Zr, lan bubuk Ni padha banget deformed amarga welding kadhemen ing tataran awal MA (3 h), asil ing partikel wêdakakêna gedhe (> 1 mm ing diameteripun).Partikel komposit gedhe iki ditondoi dening tatanan saka lapisan kandel unsur alloying (Cu, Zr, Ni), minangka ditampilake ing Fig. 3a, b. Nambah wektu MA ing 12 h energi ing intermilling asil ing intermediate energi ing (ngasilaken intermediate energi ing 12 h). dekomposisi bubuk komposit dadi bubuk sing luwih alus (kurang saka 200 µm), kaya sing dituduhake ing Fig. 3c,d. Ing tahap iki, gaya geser sing ditrapake ndadékaké pembentukan permukaan logam anyar kanthi lapisan pitunjuk Cu, Zr, Ni, kaya sing ditampilake ing Fig. 3c,d.
Ing klimaks proses MA (sawise 50 h), metallografi flaky mung katon samar (Gbr. 3e, f), nanging permukaan polesan bubuk nuduhake metallography pangilon. Iki tegese proses MA wis rampung lan nggawe fase reaksi tunggal wis kedadeyan. -SEM) digabungake karo energi dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
Ing Tabel 2, konsentrasi unsur unsur alloying dituduhake minangka persentasi saka bobot total saben wilayah sing dipilih ing Fig. 3e, f. Nalika mbandhingake asil kasebut karo komposisi nominal wiwitan Cu50Zr20Ni30 lan Cu50Zr40Ni10 sing kadhaptar ing Tabel 1, bisa dideleng yen komposisi saka rong produk pungkasan kasebut ora duwe nilai sing padha karo komposisi komponen pungkasan. ed ing Fig. 3e, f ora nuduhake karusakan utawa fluktuasi sing signifikan ing komposisi saben sampel saka siji wilayah menyang wilayah liyane. Iki dibuktekake kanthi nyatane ora ana owah-owahan komposisi saka wilayah siji menyang wilayah liyane. Iki nuduhake produksi bubuk campuran homogen, kaya sing ditampilake ing Tabel 2.
Mikrograf FE-SEM saka bubuk Cu50 (Zr50−xNix) produk pungkasan dipikolehi sawise kaping 50 MA, kaya sing dituduhake ing Gambar 4a-d, ing ngendi x yaiku 10, 20, 30 lan 40 ing.%, masing-masing. 73 nganti 126 nm, kaya sing ditampilake ing Gambar 4.
Karakteristik morfologis bubuk Cu50 (Zr50−xNix) sing dipikolehi sawise MA wektu 50 h. Kanggo Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 sistem, gambar FE-SEM saka bubuk sing dipikolehi sawise 50 MA), (d.
Sadurunge ngemot bubuk menyang feeder semprotan kadhemen, padha pisanan sonicated ing etanol kelas analitis kanggo 15 menit lan banjur pepe ing 150 ° C kanggo 2 jam. Langkah iki kudu dijupuk kanggo kasil pertempuran aglomerasi sing asring nimbulaké akeh masalah pinunjul ing saindhenging proses nutupi. mikrograf lan gambar EDS sing cocog saka unsur paduan Cu, Zr lan Ni saka paduan Cu50Zr30Ni20 sing dipikolehi sawise 50 jam wektu M, kudu dicathet menawa bubuk campuran sing diprodhuksi sawise langkah iki homogen amarga ora nuduhake fluktuasi komposisi ngluwihi tingkat sub-nanometer, kaya sing dituduhake ing Gambar 5.
Morfologi lan distribusi unsur lokal bubuk MG Cu50Zr30Ni20 sing dipikolehi sawise 50 MA kaping dening FE-SEM / spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS). (a) SEM lan X-ray EDS pemetaan (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα lan (d) gambar Ni-Kα.
Pola XRD saka bubuk Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 lan Cu50Zr20Ni30 kanthi mekanik sing dipikolehi sawise wektu MA 50 jam ditampilake ing Gambar 6a-d.
Pola XRD saka (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 lan (d) bubuk Cu50Zr20Ni30 sawise MA wektu 50 h. Kabeh sampel tanpa pangecualian nuduhake pola difusi halo, nyebabake pembentukan fase amorf.
Mikroskopi elektron transmisi resolusi dhuwur emisi lapangan (FE-HRTEM) digunakake kanggo mirsani owah-owahan struktural lan mangerteni struktur lokal bubuk sing diasilake saka panggilingan bola ing wektu MA sing beda-beda. Ing gambar lapangan padhang (BFI) saka wêdakakêna diprodhuksi sawise MA​​ 6 h, wêdakakêna kasusun saka biji gedhe karo wates well-ditetepake saka unsur fcc-Cu, hcp-Zr lan fcc-Ni, lan ora ana tandha yen phase reaksi wis kawangun, minangka ditampilake ing Fig. 7a. pola (Fig. 7b), nuduhake anané crystallites gedhe lan ora ana phase reaktif.
Karakterisasi struktural lokal bubuk MA sing dipikolehi sawise tahap awal (6 jam) lan intermediate (18 jam). ).
Minangka ditampilake ing Fig. 7c, ndawakake durasi MA kanggo 18 h nyebabake cacat kisi abot digabungake karo deformasi plastik. Sajrone tahap penengah proses MA iki, bubuk kasebut nuduhake macem-macem cacat, kalebu kesalahan tumpukan, cacat kisi, lan cacat titik (Gambar 7) . g. 7c).
Struktur lokal bubuk Cu50Z30Ni20 sing digiling kanggo wektu 36 jam MA nduweni pambentukan nanograin ultrafine sing ditempelake ing matriks amorf sing apik, kaya sing dituduhake ing Fig. 8a. Analisis EDS lokal nuduhake yen nanocluster sing ditampilake ing Fig. 8a digandhengake karo Cu, Zr lan Ni sing ora diproses ing unsur-unsur paduan wêdakakêna. ~ 74 at.% (wilayah sugih), nuduhake tatanan produk heterogen. Salajengipun, SADPs cocog saka wêdakakêna dijupuk sawise panggilingan ing tataran iki nuduhake halo-diffusing dering primer lan sekunder saka phase amorf, tumpang tindih karo titik cetha gadhah unsur alloying mentahan, minangka ditampilake ing Fig. 8b.
Ngluwihi 36 h-Cu50Zr30Ni20 powder nanoscale fitur struktural lokal. (a) Gambar lapangan padhang (BFI) lan cocog (b) SADP saka bubuk Cu50Zr30Ni20 dijupuk sawise panggilingan kanggo wektu 36 h MA.
Cedhak pungkasan proses MA (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X;10, 20, 30 lan 40 ing% bubuk tansah duwe morfologi fase amorf labirin kaya sing dituduhake ing Gambar 9a-d. Ing SADP sing cocog saben komposisi, ora ana difraksi kaya titik utawa pola annular sing cetha. pola fusi uga digunakake minangka bukti kanggo pangembangan fase amorf ing materi produk final.
Struktur lokal produk akhir sistem MG Cu50 (Zr50−xNix).FE-HRTEM lan pola difraksi nanobeam (NBDP) hubungane (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 lan (d) Cu50Zr20Ni30 lan (d) Cu50Zr saka MA.
Stabilitas termal saka suhu transisi kaca (Tg), wilayah cairan subcooled (ΔTx) lan suhu kristalisasi (Tx) minangka fungsi saka isi Ni (x) saka sistem Cu50 (Zr50−xNix) amorf wis diselidiki nggunakake diferensial scanning Calorimetry (DSC) saka sifat ing aliran gas He. bubuk campuran amorf r10Ni40 sing dipikolehi sawise wektu MA 50 h ditampilake ing Gambar 10a, b, e.
Stabilitas termal bubuk Cu50(Zr50−xNix) MG sing dipikolehi sawise wektu MA 50 jam, sing diindeks dening suhu transisi kaca (Tg), suhu kristalisasi (Tx), lan wilayah cairan subcooled (ΔTx). Termogram pemindaian diferensial (DSC) saka (a) Cu50Zr40Nic50,Cu20,Zr40Cu20,Z00, Cu20,0Z Ni30 lan (e) bubuk paduan Cu50Zr10Ni40 MG sawise wektu MA 50 h. Pola difraksi sinar-X (XRD) saka sampel Cu50Zr30Ni20 digawe panas nganti ~ 700 ° C ing DSC ditampilake ing (d).
Kaya sing ditampilake ing Gambar 10, kurva DSC kabeh komposisi kanthi konsentrasi Ni (x) sing beda nuduhake rong kasus sing beda, siji endotermik lan eksotermik liyane. Acara endotermik pisanan cocog karo Tg, dene sing kapindho ana hubungane karo Tx. Wilayah span horisontal sing ana ing antarane Tg lan Tx diarani wilayah cairan subcooled (ΔTx = Tx 0 lan Tx 0 = Tx -Zg ). 0 sampel (Gambar 10a), diselehake ing 526 ° C lan 612 ° C, mindhah isi (x) kanggo 20 ing.% menyang sisih suhu kurang saka 482 ° C lan 563 ° C karo nambah isi Ni (x), mungguh, minangka ditampilake ing Figure 10b. Akibate, ing ΔTx 0 Ni 1.60 °C saka Cu500. 1 ° C kanggo Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b). Kanggo paduan MG Cu50Zr40Ni10, uga diamati yen nilai Tg, Tx lan ΔTx mudhun nganti tingkat 447 ° C, 526 ° C lan 79 ° C (Gambar 10b). Nilai g (507 °C) saka paduan MG Cu50Zr20Ni30 luwih murah tinimbang paduan MG Cu50Zr40Ni10;Nanging, Tx sawijining nuduhake nilai iso dibandhingke kanggo mantan (612 ° C). Mula, ΔTx nuduhake nilai sing luwih dhuwur (87 ° C), minangka ditampilake ing Fig. 10c.
Sistem MG Cu50(Zr50−xNix), njupuk paduan MG Cu50Zr20Ni30 minangka conto, kristal liwat puncak eksotermik sing cetha menyang fase kristal fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 lan orthorhombic-ZrNi (Fig. 10c. Fase transitionous saka MG10c). ), sing digawe panas nganti 700 ° C ing DSC.
Gambar 11 nuduhake foto sing dijupuk sajrone proses semprotan kadhemen sing ditindakake ing karya saiki. Ing panliten iki, partikel bubuk kaya kaca logam sing disintesis sawise MA wektu 50 h (njupuk Cu50Zr20Ni30 minangka conto) digunakake minangka bahan mentahan antibakteri, lan piring stainless steel (SUS304) dilapisi dening teknologi semprotan kadhemen amarga metode semprotan termal sing paling efisien ing seri semprotan termal. bisa digunakake kanggo bahan sensitif suhu metastabil logam kayata bubuk amorf lan nanocrystalline, sing ora tundhuk transisi fase .Iki minangka faktor utama kanggo milih metode iki.Proses semprotan kadhemen ditindakake kanthi nggunakake partikel kecepatan dhuwur sing ngowahi energi kinetik partikel dadi deformasi plastik, galur lan panas marang impact karo substrat utawa partikel sing disimpen sadurunge.
Foto lapangan nuduhake prosedur semprotan adhem sing digunakake kanggo limang preparasi lapisan MG/SUS 304 berturut-turut ing 550 °C.
Energi kinetik partikel, lan kanthi mangkono momentum saben partikel ing tatanan lapisan, kudu diowahi menyang wangun liya saka energi liwat mekanisme kayata deformasi plastik (partikel wiwitan lan interaksi partikel-partikel ing substrat lan interaksi partikel), voids Konsolidasi, rotasi partikel-partikel, galur lan pungkasanipun panas 39. sion, kang tegese partikel mung mumbul maneh sawise impact.Sampeyan wis nuding metu sing 90% saka energi impact Applied kanggo materi partikel / substrat diowahi dadi panas lokal 40 . Salajengipun, nalika impact kaku ditrapake, tingkat regangan plastik dhuwur wis ngrambah ing wilayah partikel kontak / substrat ing wektu cendhak banget41,42.
Ewah-ewahan bentuk plastik umume dianggep minangka proses boros energi, utawa luwih khusus, minangka sumber panas ing wilayah antarmuka. Nanging, kenaikan suhu ing wilayah antarmuka biasane ora cukup kanggo ngasilake leleh antarmuka utawa ningkatake interdifusi atom kanthi signifikan.
BFI bubuk paduan MG Cu50Zr20Ni30 bisa dideleng ing Fig. 12a, sing dilapisi ing substrat SUS 304 (Fig. 11, 12b). Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, bubuk sing dilapisi njaga struktur amorf asli amarga nduweni struktur labyrinth sing alus, tanpa anané fitur kristal liyane, lan ora ana unsur kristal liyane, lan ora ana unsur kristal liyane. ed dening nanopartikel tergabung menyang MG-dilapisi bubuk matriks (Fig. 12a). Figure 12c nggambarake pola difraksi nanobeam indeks (NBDP) sing digandhengake karo wilayah I (Figure 12a). fase CuO tragonal. Pembentukan CuO bisa uga disebabake oksidasi bubuk nalika lelungan saka muncung pistol semprotan menyang SUS 304 ing udhara mbukak ing aliran supersonik. Ing sisih liya, devitrifikasi bubuk kaca metalik entuk pambentukan fase kubik gedhe sawise perawatan semprotan kadhemen ing 550 °C kanggo 30 menit.
(a) Gambar FE-HRTEM bubuk MG sing dilapisi ing (b) substrat SUS 304 (inset gambar).Indeks NBDP saka simbol bunder sing ditampilake ing (a) ditampilake ing (c).
Kanggo verifikasi mekanisme potensial iki kanggo pambentukan nanopartikel Zr2Ni kubik gedhe, eksperimen independen ditindakake.Ing eksperimen iki, bubuk disemprotake saka pistol semprotan ing 550 °C ing arah substrat SUS 304;Nanging, kanggo njlentrehake efek anil saka wêdakakêna, padha dibusak saka strip SUS304 sakcepete sabisa (kira-kira 60 detik). Seperangkat eksperimen liyane digawa metu kang wêdakakêna dibusak saka substrat bab 180 detik sawise deposition.
Gambar 13a,b nuduhake gambar lapangan peteng (DFI) sing dipikolehi kanthi mindhai mikroskop elektron transmisi (STEM) saka rong bahan sing disemprotake sing disimpen ing substrat SUS 304 kanggo 60 detik lan 180 detik, masing-masing. d dening maxima difraksi primer lan sekunder sing wiyar ditampilake ing Gambar 14a. Iki nuduhake ora ana presipitasi metastabil / mesophase, ing ngendi bubuk nahan struktur amorf asli.