Spas ji bo serdana Nature.com.Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgirîya CSS-ê sînordar e.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Di vê navberê de, ji bo misogerkirina piştgirîya domdar, em ê malperê bê şêwaz û JavaScript pêşkêş bikin.
Biofilm di pêşkeftina enfeksiyonên kronîk de, nemaze dema ku dor tê amûrên bijîjkî, hêmanek girîng e.Ev pirsgirêk ji civata bijîjkî re pirsgirêkek mezin peyda dike, ji ber ku antîbiyotîkên standard tenê dikarin biofilman bi rêjeyek pir sînordar hilweşînin.Pêşîlêgirtina avakirina biyofilmê bûye sedema pêşkeftina awayên cûrbecûr xêzkirinê û materyalên nû.Armanca van teknîkan ew e ku rûberan bi rengekî ku pêşî li avakirina biyofilmê bigire.Alîgirên metalên vîtreous, nemaze yên ku metalên sifir û titanyumê dihewîne, bûne pêlên antîmîkrobî yên îdeal.Di heman demê de, karanîna teknolojiya spraya sar zêde bûye ji ber ku ew rêbazek maqûl e ji bo hilberandina materyalên hesas ên germahîyê.Beşek ji mebesta vê lêkolînê ew bû ku bi karanîna teknîkên alloykirina mekanîkî ve fîlimek metalîkî ya nû ya antîbakteryal a ku ji sêdareya Cu-Zr-Ni pêk tê pêş bixe.Toza spherîkî ya ku hilbera paşîn pêk tîne, wekî madeyek xav ji bo rijandina sar a rûberên pola zengarnegir di germahiyên nizm de tê bikar anîn.Zencîreyên pêçandî yên cama metal karîbûn li gorî polayê zengarnegir bi kêmî ve 1 tomar bi girîngî avakirina biyofilmê kêm bikin.
Di dirêjahiya dîroka mirovatiyê de, her civakek kariye pêşdebirin û pêşdebirina danasîna materyalên nû ji bo bicîhanîna hewcedariyên xwe yên taybetî, ku di encamê de di aboriya gerdûnî de hilberandin û rêzgirtinê zêde dibe1.Ew her gav bi şiyana mirovî ya sêwirana materyal û alavên çêkirinê, û her weha sêwiranên çêkirin û karakterîzekirina materyalan ji bo bidestxistina tenduristî, perwerde, pîşesazî, aborî, çand û warên din ji welatek an herêmek din ve hatî destnîşan kirin.Pêşketin bê ferqê welat û herêm tê pîvan2.Ji 60 salan ve, zanyarên materyalê gelek dem dane yek karek sereke: lêgerîna materyalên nû û pêşkeftî.Lêkolînên vê dawîyê balê dikişîne ser baştirkirina kalîte û performansa materyalên heyî, û hem jî sentezkirin û îcadkirina cûreyên materyalên bi tevahî nû.
Zêdekirina hêmanên alloykirinê, guheztina mîkrosaziya materyalê û sepandina rêbazên dermankirina termal, mekanîkî an termomekanîkî bûye sedema pêşkeftinek girîng di taybetmendiyên mekanîkî, kîmyewî û fizîkî yên materyalên cûda de.Wekî din, pêkhateyên heta niha nenas bi serfirazî hatine sentez kirin.Van hewildanên domdar malbatek nû ya materyalên nûjen ku bi hev re wekî Materyalên Pêşkeftî2 têne zanîn, derxistiye holê.Nanokristal, nanoparçe, nanotube, xalên kuantûmê, qedehên metalîk ên sifir-dimensîyonî, qedehên metalîk ên amorf, û aligirên entropî yên bilind, tenê çend mînakên madeyên pêşketî ne ku ji nîveka sedsala borî ve li cîhanê derketine.Di çêkirin û pêşvebirina alloyeyên nû yên bi taybetmendiyên pêşkeftî de, hem di hilbera dawîn û hem jî di qonaxên navîn ên hilberîna wê de, pir caran pirsgirêka bêhevsengiyê tê zêdekirin.Di encama danasîna teknîkên çêkirinê yên nû de ku rê dide guheztinên girîng ên ji hevsengiyê, çînek tevahî nû ya aligirên metastable, ku wekî camên metalîk têne zanîn, hate dîtin.
Xebata wî ya li Caltechê di sala 1960-an de şoreşek li ser têgîna aligirên metal derxiste holê dema ku wî Au-25 li % Si alloyên camî bi lez û bez hişkkirina şilavan bi qasî mîlyonek derece di çirkeyê de sentez kir.4 Vedîtina Profesor Paul Duves ne tenê destpêka dîroka qedehên metal (MS) nîşan da, lê di heman demê de rê li ber guherîna paradîgmayê vekir ku meriv çawa li ser aligirên metal difikirin.Ji lêkolîna yekem a pêşeng a di senteza aligirên MS de, hema hema hemî camên metalîkî bi yek ji van awayên jêrîn bi tevahî hatine bidestxistin: (i) hişkbûna bilez a helandinê an buharê, (ii) têkçûna tora atomê, (iii) reaksiyonên amorfîzasyona rewşa hişk a di navbera hêmanên metalîkî yên safî û (iv) veguheztina qonaxa zirav a zirav.
MG bi nebûna rêzika atomî ya dûr-dirêj a ku bi krîstalan ve girêdayî ye, ku taybetmendiyek diyarker a krîstalan e, têne cûda kirin.Di cîhana nûjen de, di warê cama metalîk de pêşkeftinek mezin çêbûye.Vana materyalên nû yên xwedan taybetmendiyên balkêş in ku ne tenê ji bo fîzîka dewleta zexm, lê di heman demê de ji bo metalurjî, kîmya rûerdê, teknolojî, biyolojî û gelek warên din jî balkêş in.Ev cureya nû ya materyalê xwedan taybetmendiyên ku ji metalên hişk cuda ne, ew dike berendamek balkêş ji bo sepanên teknolojîk ên di warên cûrbecûr de.Ew xwedî hin taybetmendiyên girîng in: (i) guheztina mekanîkî ya bilind û hêza hilberandinê, (ii) permebûna magnetîkî ya bilind, (iii) zordestiya kêm, (iv) berxwedana korozyonê ya bêhempa, (v) serxwebûna germahiyê.Conductivity 6.7.
Alozkirina mekanîkî (MA) 1,8 rêbazek nû ye, ku yekem car di sala 19839 de ji hêla Prof. KK Kok û hevkarên wî ve hatî destnîşan kirin.Wan tozên amorf ên Ni60Nb40 bi hûrkirina tevliheviyek hêmanên paqij li germahiya hawîrdorê pir nêzê germahiya odeyê hilberandin.Bi gelemperî, reaksiyona MA di navbera girêdana belavbûna tozên reaktant de li reaktorek, ku bi gelemperî ji pola zengarnegir hatî çêkirin, di nav kargehek topê de pêk tê.10 (Hêjîra 1a, b).Ji hingê ve, ev rêbaza reaksiyonê ya rewşa zexm a ku bi mekanîkî ve hatî çêkirin ji bo amadekirina tozên aligirê camê yên amorf/metalîk ên nû bi karanîna fêkiyên topê yên kêm (Hêjîr. 1c) û enerjiya bilind û çîpên tîrêjê11,12,13,14,15,16 tê bikar anîn.Bi taybetî, ev rêbaz ji bo amadekirina pergalên nelihevkirî yên wekî Cu-Ta17 û hem jî aligirên xala helînê ya bilind ên wekî metala Al-veguhêz (TM, Zr, Hf, Nb û Ta) 18,19 û pergalên Fe-W20 hatine bikar anîn., ku bi karanîna rêbazên xwarinê yên kevneşopî nayê wergirtin.Wekî din, MA ji bo hilberîna pîvana pîşesaziyê ya nanokristalîn û nanokompozît toza oksîtên metal, karbîd, nîtrîd, hîdrod, nanotubeyên karbonê, nanodiamonds, û her weha îstîqrara berfireh bi karanîna nêzîkatiyek jorîn-xwarê yek ji amûrên nanoteknolojîk ên herî hêzdar tê hesibandin.1 û qonaxên metastable.
Skematîk ku di vê lêkolînê de rêbaza çêkirinê ya ku ji bo amadekirina Cu50 (Zr50-xNix) / SUS 304 şûşeya metalîkî tê bikar anîn nîşan dide.(a) Amadekirina tozên alloyeya MC-ê bi hûrgelên cihêreng ên Ni x (x; 10, 20, 30, û 40 li.%) bi karanîna rêbaza şînkirina topê ya kêm-enerjî.(a) Materyalên destpêkê tevî topên pola amûrê di nav silindirek amûrekê de tê barkirin û (b) di qutiyek destmalê ya tije atmosfera He de tê girtin.(c) Modela zelal a keştiya hûrkirinê ku tevgera gogê di dema qirkirinê de destnîşan dike.Hilbera toza paşîn a ku piştî 50 demjimêran hatî wergirtin ji bo pêça sar a substratê SUS 304 (d) hate bikar anîn.
Dema ku dor tê ser rûberên materyalê yên gir (substrate), endezyariya rûkal sêwirandin û guheztina rûberan (substrate) vedihewîne da ku hin taybetmendiyên fîzîkî, kîmyewî û teknîkî yên ku di materyalê girseya orjînal de tune ne peyda bike.Hin taybetmendiyên ku dikarin bi dermankirina rûkalê ve bi bandor werin baştir kirin di nav wan de hejandin, oksîdasyon û berxwedana korozyonê, hevsengiya kêşanê, biyonertness, taybetmendiyên elektrîkê û însulasyona germê hene, tenê çend navan.Qalîteya rûyê erdê dikare bi rêbazên metalurjîk, mekanîzmayî an kîmyewî çêtir bibe.Wekî pêvajoyek naskirî, xêzkirin bi tenê wekî yek an çend tebeqeyên materyalê ku bi awayekî sûnî li ser rûbera giştek (substrate) ku ji materyalek din hatî çêkirin tê pênase kirin.Ji ber vê yekê, cil û bergan ji bo bidestxistina taybetmendiyên teknîkî an xemilandî yên xwestî, û hem jî ji bo parastina materyalan ji danûstendinên kîmyewî û laşî yên çaverêkirî yên bi jîngehê re têne bikar anîn23.
Ji çend mîkrometreyan (ji 10-20 mîkrometreyan) heya ji 30 mîkrometre zêdetir an jî bi qalindahiya çend mîlîmetreyan, dikarin cûrbecûr rêbaz û teknîk werin bikar anîn da ku tebeqeyên parastinê yên guncan werin sepandin.Bi gelemperî, pêvajoyên nixumandinê dikarin li du kategoriyan bêne dabeş kirin: (i) Rêbazên xêzkirina şil, di nav de elektroplating, elektroplating, û galvanîzasyona germ, û (ii) rêbazên xêzkirina zuwa, di nav de zeliqandin, hişkbûn, depokirina buhara laşî (PVD).), depokirina buhara kîmyewî (CVD), teknîkên spraya termal, û herî dawî jî teknîkên spraya sar 24 (Wêne 1d).
Biofilm wekî civakên mîkrobial ên ku bi rengekî bêveger bi rûberan ve girêdayî ne û ji hêla polîmerên derveyî hucreyî yên xweser (EPS) ve têne dorpêç kirin têne destnîşan kirin.Damezrandina biyofilmek serpêhatî dikare bibe sedema windahiyên girîng di gelek pîşesaziyê de, di nav de hilberîna xwarinê, pergalên avê, û lênihêrîna tenduristî.Di mirovan de, bi damezrandina biyofilman, ji% 80 zêdetir bûyerên enfeksiyonên mîkrobîkî (di nav de Enterobacteriaceae û Staphylococci) dijwar e ku were derman kirin.Wekî din, biyofilmên gihîştî hatine ragihandin ku li gorî şaneyên bakterî yên planktonic, ku wekî dijwariyek dermankirinê ya sereke tê hesibandin, 1000 carî ji dermankirina antîbiyotîk re berxwedêrtir in.Ji hêla dîrokî ve, materyalên rûkalê yên antîmîkrobî yên ku ji pêkhateyên organîk ên hevpar têne bikar anîn.Her çend materyalên weha bi gelemperî pêkhateyên jehrîn ên ku ji mirovan re potansiyel zirardar in hene, 25,26 ev dikare bibe alîkar ku ji veguheztina bakteriyan û hilweşandina materyalê dûr bikevin.
Berxwedana bakterî ya berbelav a li hember dermankirina antîbiyotîkê ji ber avakirina biyofilmê rê li ber hewcedariya pêşvebirina rûyek pêvekirî ya membrana antîmîkrobî ya bi bandor ku dikare bi ewlehî were sepandin27 kiriye.Di vê pêvajoyê de pêşkeftina rûyek antî-adhesive ya fizîkî an kîmyewî ya ku şaneyên bakteriyan nikaribin pê ve girêbidin û biyofilm çêkin ji ber adhesionê nêzîkatiya yekem e27.Teknolojiya duyemîn ew e ku pêlavên ku kîmyewiyên antîmîkrobial tam li cîhê ku hewce ne, di mîqdarên pir konsantrekirî û lihevhatî de radigihînin.Ev bi pêşkeftina materyalên xêzkirinê yên bêhempa yên wekî grafene/germanium28, almasa reş29 û pêlên karbonê yên mîna almas-dopkirî yên ZnO30-ê ku li hember bakteriyan berxwedêr in, tê bidestxistin, teknolojiyek ku ji ber çêbûna biyofilmê pêşkeftina jehrî û berxwedanê herî zêde dike.Wekî din, pêlavên ku kîmyewiyên mîkrokujî hene ku parastina demdirêj li dijî gemariya bakteriyan peyda dikin her ku diçe populer dibin.Dema ku her sê prosedur dikarin çalakiya antîmîkrobial li ser rûberên pêçandî bikin, her yek xwedan rêzek tixûbên xwe hene ku divê dema ku stratejiyek serîlêdanê pêşve bixin.
Berhemên ku niha li sûkê ne ji ber kêmbûna demê ji bo analîzkirin û ceribandina pêlên parastinê yên ji bo pêkhateyên biyolojîkî çalak têne asteng kirin.Pargîdanî îdîa dikin ku hilberên wan dê aliyên fonksiyonê yên xwestî ji bikarhêneran re peyda bikin, lêbelê, ev bûye astengek li pêşiya serkeftina hilberên ku niha li sûkê ne.Pêkhateyên ku ji zîv têne çêkirin di piraniya antîmîkrobialên ku niha ji xerîdaran re peyda dibin têne bikar anîn.Van hilberan ji bo parastina bikarhêneran ji potansiyela zirardar a mîkro-organîzmayan hatine çêkirin.Bandora derengmayî ya antîmîkrobî û jehra têkildar a pêkhateyên zîv zextê li ser lêkolîneran zêde dike ku alternatîfek kêmtir zirardar pêşve bibin36,37.Afirandina pêçek antîmîkrobî ya gerdûnî ku li hundur û derve dixebite, pirsgirêkek dimîne.Ev bi xetereyên tenduristî û ewlehiyê ve girêdayî ye.Vedîtina antîmîkrobialek ku ji mirovan re kêmtir zerardar e û fêhmkirina ka meriv wê çawa di nav jêrzemînên xêzkirinê de yên ku temenê wan dirêjtir e têxe nav armancek pir tê xwestin38.Materyalên antîmîkrobial û antîbiofilm ên herî dawî ji bo kuştina bakteriyan ji nêzik ve an bi têkiliya rasterast an jî piştî berdana kirdeyê çalak hatine çêkirin.Ew dikarin vê yekê bi astengkirina adhesiona bakterî ya destpêkê (tevî pêşîlêgirtina avakirina qatek proteîn a li ser rûxê) an jî bi kuştina bakteriyan bi destwerdana dîwarê hucreyê bikin.
Di bingeh de, rûxandina rûkê pêvajoyek sepandina qatek din li ser rûyê pêkhateyek e da ku taybetmendiyên rûkalê baştir bike.Mebesta rûxandina rûkalê guheztina mîkroavahî û/an pêkhatina herêma nêzik a pêkhateyek e39.Rêbazên nixumandina rûyê erdê dikarin di nav awayên cihêreng de bêne dabeş kirin, ku di Xiflteya 2a de hatine kurt kirin.Li gorî awayê ku ji bo çêkirina cilê tê bikar anîn, cil û berg dikarin li kategoriyên termal, kîmyewî, fîzîkî û elektrokîmyayî bêne dabeş kirin.
(a) Kevirek ku teknîkên çêkirina rûkala sereke destnîşan dike, û (b) avantaj û dezawantajên bijartî yên rêbaza spraya sar.
Teknolojiya spraya sar bi teknîkên spraya germî ya kevneşopî re pir hevpar e.Lêbelê, di heman demê de hin taybetmendiyên bingehîn ên bingehîn jî hene ku pêvajoya spraya sar û materyalên spraya sar bi taybetî bêhempa dikin.Teknolojiya spraya sar hîn di destpêka xwe de ye, lê pêşerojek wê ya mezin heye.Di hin rewşan de, taybetmendiyên bêhempa yên rijandina sar feydeyên mezin pêşkêşî dike, ku sînorên teknîkên sprakirina germî ya kevneşopî derbas dike.Ew tixûbên girîng ên teknolojiya spraya termal a kevneşopî derbas dike, ku tê de pêdivî ye ku toz were helandin da ku li ser substratek were razandin.Eşkere ye, ev pêvajoya kelijandina kevneşopî ji bo materyalên pir hesas ên germahiyê yên wekî nanokristal, nanoparçe, camên amorf û metalî ne guncan e.Teknolojiya spraya sar li ser teknolojiya spraya termal gelek avantajên girîng hene, wek (i) ketina germa hindiktirîn a jêrzemînê, (ii) nermbûn di bijartina paldanka substratê de, (iii) neguherîna qonaxê û mezinbûna genim, (iv) hêza adhesive ya bilind1 .39 (Hêjî. 2b).Digel vê yekê, materyalên pêlava spraya sar xwedan berxwedana korozyonê ya bilind, hêz û serhişkiya bilind, gihandina elektrîkê ya bilind û dendika bilind41 in.Tevî avantajên pêvajoya spereya sar, ev rêbaz hîn jî hin kêmasiyên xwe hene, wekî ku di Figure 2b de tê xuyang kirin.Dema ku tozên seramîk ên safî yên wekî Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, hwd tê rijandin, rêbaza spraya sar nayê bikar anîn.Ji hêla din ve, tozên pêkhatî yên seramîk/metal dikarin wekî madeyên xav ji bo xêzkirinê werin bikar anîn.Heman tişt ji bo rêbazên din ên rijandina termal jî derbas dibe.Rûyên dijwar û hundurê boriyan hîn jî dijwar e ku meriv birijîne.
Ji ber vê yekê ku xebata heyî ji bo karanîna tozên vîtrîkî yên metalîkî wekî materyalên destpêkê yên ji bo xêzkirinan têne rêve kirin, diyar e ku sprekirina germî ya kevneşopî ji bo vê armancê nayê bikar anîn.Ev ji ber wê yekê ye ku tozên vîtreyî yên metalîk di germahiyên bilind de krîstal dibin1.
Piraniya amûrên ku di pîşesaziyên bijîjkî û xwarinê de têne bikar anîn ji aligirên pola zengarnegir austenitic (SUS316 û SUS304) bi naveroka kromî ya 12 heta 20% wt. ji bo hilberîna amûrên cerahî têne çêkirin.Bi gelemperî tê pejirandin ku karanîna metala kromê wekî hêmanek lêdanê di aligirên pola de dikare bi girîngî berxwedana korozyonê ya aligirên pola standard baştir bike.Alîgirên pola zengarnegir, tevî berxwedana xwe ya bilind a korozyonê, ne xwediyê taybetmendiyên antîmîkrobial ên girîng in38,39.Ev berevajî berxwedana wan a bilind a korozyonê ye.Piştî wê, gengaz e ku meriv pêşkeftina enfeksiyon û iltîhaba pêşbîn bike, ku bi giranî ji ber girêdana bakterî û kolonîzasyona li ser rûyê biyomaterialên pola zengarnegir in.Zehmetiyên girîng dibe ku ji ber zehmetiyên girîng ên ku bi rêyên avakirina bakterî û rêgezên avakirina biyofilmê ve girêdayî ne, ku dikare bibe sedema tenduristiya belengaz, ku dikare bibe xwedî gelek encamên ku rasterast an nerasterast bandorê li tenduristiya mirovan bike.
Ev lêkolîn qonaxa yekem a projeyek e ku ji hêla Weqfa Kuweytê ji bo Pêşveçûna Zanistê (KFAS), peymana jimare.2010-550401, ji bo vekolîna fersendiya hilberîna tozên sêalî yên camê yên metalîkî yên Cu-Zr-Ni bi karanîna teknolojiya MA (tablo).1) Ji bo hilberandina SUS304 fîlim / pêlava parastina rûyê antîbakteryal.Qonaxa duyemîn a projeyê, ku dê di Çile 2023 de dest pê bike, dê bi hûrgulî taybetmendiyên korozyona galvanîkî û taybetmendiyên mekanîkî yên pergalê lêkolîn bike.Ji bo cûrbecûr bakteriyan testên mîkrobiyolojîkî yên berfireh dê bêne kirin.
Ev gotar li ser bingeha taybetmendiyên morfolojîk û avahîsaziyê li ser kapasîteya çêkirina camê (GFA) li ser bandora naveroka alloya Zr nîqaş dike.Wekî din, taybetmendiyên antîbakteriyal ên şûşeya metalê ya bi toz / SUS304 pêkhatî jî hatin nîqaş kirin.Wekî din, xebatek domdar ji bo vekolîna îhtîmala veguheztina strukturî ya tozên cama metalîkî yên ku di dema rijandina sar de li herêma şilavê ya supersar a pergalên cama metalîkî yên çêkirî pêk tê, hatine meşandin.Cu50Zr30Ni20 û Cu50Zr20Ni30 kelûmelên cama metalîkî wekî nimûneyên temsîlî di vê lêkolînê de hatine bikar anîn.
Ev beş guheztinên morfolojîk ên di tozên hêmanên Cu, Zr û Ni de di dema qirkirina topê ya kêm-enerjî de pêşkêşî dike.Du pergalên cihêreng ên ku ji Cu50Zr20Ni30 û Cu50Zr40Ni10 pêk tên dê wekî mînakên berbiçav werin bikar anîn.Pêvajoya MA dikare di sê qonaxên cihêreng de were dabeş kirin, wekî ku ji hêla taybetmendiya metallografî ya toza ku di qonaxa qirkirinê de hatî peyda kirin ve tê îspat kirin (Wêne. 3).
Taybetmendiyên metalografîk ên tozên alloyên mekanîkî (MA) yên ku piştî qonaxên cihêreng ên qirkirina topê têne wergirtin.Wêneyên mîkroskopiya elektronîkî ya şopandina belavkirina zeviyê (FE-SEM) ên tozên MA û Cu50Zr40Ni10 ên ku piştî 3, 12 û 50 demjimêran rijandina topa enerjiya kêm hatine bidestxistin, di (a), (c) û (e) de ji bo pergala Cu50Zr20Ni30, dema ku li ser heman MA ye, têne destnîşan kirin.Wêneyên têkildar ên pergala Cu50Zr40Ni10 ku piştî wextê hatine kişandin di (b), (d), û (f) de têne xuyang kirin.
Di dema qirkirina topê de, enerjiya kînetîk a bi bandor a ku dikare li toza metalê were veguheztin ji hêla berhevokek pîvanan ve tê bandor kirin, wekî ku di Fig. 1a de tê xuyang kirin.Ev tê de lihevketina di navbera toz û toz de, şilbûna toza ku di navbera an di navbera medyaya qijkirinê de asê maye, bandorên ji ketina topan, rijandin û xişandina ku ji ber kêşana tozê di navbera laşên diherikin a gulikê de çêdibe, û pêleke şokê ya ku di nav topên daketinê de derbas dibe û di nav çanda barkirî de belav dibe (Hêjî. 1a). 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 mm di diametre). Tozên hêmanên Cu, Zr, û Ni ji ber welding sar di qonaxek zû ya MA (3 demjimêran) de bi tundî hatin guheztin, ku bû sedema çêbûna pariyên tozê yên mezin (bi dirêjahiya 1 mm).Van perçeyên pêkhatî yên mezin bi avakirina tebeqên qalind ên hêmanên alloybûnê (Cu, Zr, Ni) ve têne diyar kirin, wekî ku di hêjîrê de tê xuyang kirin.3a,b.Zêdebûna dema MA heya 12 demjimêran (qonaxa navîn) bû sedema zêdebûna enerjiya kînetîk a topa topê, ku bû sedema perçebûna toza pêkhatî nav tozên piçûktir (kêmtir ji 200 μm), wekî ku di Fig. 3c, bajar de tê xuyang kirin.Di vê qonaxê de, hêza rijandinê ya ku tê sepandin dibe sedema çêbûna rûxeyek metalek nû ya bi qatên hûr ên Cu, Zr, Ni, wekî ku di Fig. 3c, d de tê xuyang kirin.Di encama qirkirina qatan de li navberê fêkiyan, reaksiyonên qonaxa hişk bi pêkhatina qonaxên nû re çêdibin.
Di lûtkeya pêvajoya MA de (piştî 50 demjimêran), metallografya pelçiqandî bi zorê xuya bû (Wêne. 3e, f), û metallografya neynikê li ser rûyê paqijkirî ya tozê hate dîtin.Ev tê vê wateyê ku pêvajoya MA qediya û qonaxek reaksiyonê ya yekane hate afirandin.Pêkhatina hêmanan a herêmên ku di Fig.3e (I, II, III), f, v, vi) bi karanîna mîkroskopiya elektronîkî ya şopandina belavkirina zeviyê (FE-SEM) bi tevlêbûna bi spektroskopiya tîrêjê ya X-ê ya belavkirina enerjiyê (EDS) ve hate destnîşankirin.(IV).
Di tabloyê de.2 kombûna hêmanên hêmanên alloykirinê wekî ji sedî ji girseya giştî ya her herêmek hatî hilbijartin di jimarê de têne destnîşan kirin.3e, f.Berawirdkirina van encaman bi pêkhateyên binavkirî yên destpêkê yên Cu50Zr20Ni30 û Cu50Zr40Ni10 yên ku di Tabloya 1-ê de hatine dayîn nîşan dide ku pêkhateyên van her du hilberên dawîn pir nêzikî pêkhateyên binavkirî ne.Wekî din, nirxên têkildar ên pêkhateyan ji bo herêmên ku di Xiflteya 3e,f de hatine rêz kirin, xirabbûn an cûdahiyek girîng di pêkhatina her nimûneyê de ji herêmek bo herêmek din pêşniyar nakin.Ev yek bi wê yekê tê îspatkirin ku di pêkhatinê de ji herêmek bo herêmek din guhertinek tune ye.Ev hilberîna tozên alloyek yekgirtî wekî ku di Tablo 2 de tê xuyang kirin destnîşan dike.
Mîkrografên FE-SEM yên toza hilbera dawîn a Cu50(Zr50-xNix) piştî 50 MA-caran hatin wergirtin, wekî ku di Fig.Piştî vê gavê qirkirinê, toz ji ber bandora van der Waals, ku dibe sedema pêkhatina berhevokên mezin ên ku ji pariyên ultrafine yên bi dirêjahiya 73 heya 126 nm pêk tê, kom dibe, wekî ku di Figure 4 de tê xuyang kirin.
Taybetmendiyên morfolojîk ên tozên Cu50 (Zr50-xNix) piştî MA 50-saetan têne wergirtin.Ji bo pergalên Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, wêneyên FE-SEM yên tozên ku piştî 50 MA-yê hatine wergirtin, bi rêzdarî di (a), (b), (c), û (d) de têne destnîşan kirin.
Berî ku toz têxin nav xwarina spreya sar, ew pêşî di etanolê pola analîtîk de 15 hûrdeman hatin sonik kirin û dûv re 2 demjimêran di germahiya 150 ° C de hatin hişk kirin.Pêdivî ye ku ev gav were avêtin da ku bi serfirazî li dijî aglomerasyonê şer bike, ku bi gelemperî di pêvajoya cilê de dibe sedema gelek pirsgirêkên cidî.Piştî bidawîbûna pêvajoya MA, lêkolînên din hatin kirin da ku homojeniya tozên alloyê lêkolîn bikin.Li ser hêjîrê.5a–d mîkrografên FE-SEM û wêneyên EDS-ê yên têkildar ên hêmanên aligirê Cu, Zr û Ni yên alloya Cu50Zr30Ni20, bi rêzê, piştî 50 demjimêran M ku hatine girtin nîşan dide.Pêdivî ye ku were zanîn ku tozên alloyê yên ku piştî vê gavê têne wergirtin homojen in, ji ber ku ew ji asta jêr-nanometerê wêdetir ti guheztinên pêkhateyê nîşan nadin, wekî ku di Figure 5 de tê xuyang kirin.
Morfolojî û belavkirina herêmî ya hêmanan di toza MG Cu50Zr30Ni20 de ku piştî 50 MA-yê ji hêla FE-SEM / Spectroscopy X-ray Dispersive (EDS) ve hatî wergirtin.(a) SEM û X-ray EDS wênekirina (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, û (d) Ni-Kα.
Nimûneyên dabeşkirina tîrêjên X-ê yên Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, û Cu50Zr20Ni30 ên ku bi mekanîkî ve girêdayî ne, ku piştî MA-ya 50-saetan hatine wergirtin, di Hêjîrê de têne xuyang kirin.6a-d, bi rêzê ve.Piştî vê qonaxa qirkirinê, hemî nimûneyên bi hûrgelên Zr yên cihêreng xwedan strukturên amorfîkî bûn ku bi qalibên belavbûna halo yên taybetmendî di Xiflteya 6-ê de têne xuyang kirin.
Nimûneyên belavbûna tîrêjê yên Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), û Cu50Zr20Ni30 (d) tozên piştî MA 50 demjimêran.Nimûneyek halo-difuzyonê di hemî nimûneyan de bêyî îstîsna hate dîtin, ku avakirina qonaxek amorf nîşan dide.
Mîkroskopiya elektronîkî ya veguheztina zeviyê bi rezîliya bilind (FE-HRTEM) ji bo çavdêrîkirina guheztinên strukturî û têgihîştina strukturên herêmî yên tozên ku di demên MA-yê yên cihêreng de ji ber gulebarana topê derdikevin, hate bikar anîn.Wêneyên tozên ku bi rêbaza FE-HRTEM-ê piştî qonaxên destpêkê (6 demjimêr) û navîn (18 demjimêr) yên hûrkirina tozên Cu50Zr30Ni20 û Cu50Zr40Ni10 hatine wergirtin di Hêjîrê de têne xuyang kirin.7a, bi rêzê ve.Li gorî wêneya zeviya geş (BFI) ya toza ku piştî 6 demjimêrên MA-yê hatî wergirtin, toz ji gewherên mezin ên bi sînorên bi zelalî yên hêmanên fcc-Cu, hcp-Zr, û fcc-Ni pêk tê, û wekî ku di Fig.Wekî din, nexşeyek dabeşkirina devera bijartî ya têkildar (SADP) ku ji devera navîn (a) hatî hilanîn, nexşeyek perçebûnê ya tûj (Hêjîrê. 7b) eşkere kir ku hebûna krîstalîteyên mezin û nebûna qonaxek reaktîf nîşan dide.
Taybetmendiyên strukturî yên herêmî yên toza MA-yê piştî qonaxên destpêkê (6 demjimêr) û navîn (18 demjimêr) têne wergirtin.(a) Mîkroskopiya elektronîkî ya veguheztina zeviyê bi rezîliya bilind (FE-HRTEM) û (b) diffractograma devera bijartî ya têkildar (SADP) ya toza Cu50Zr30Ni20 piştî dermankirina MA 6 demjimêran.Wêneya FE-HRTEM ya Cu50Zr40Ni10 ku piştî MA-ya 18-saetan hatî wergirtin di (c) de tê xuyang kirin.
Wekî ku di jimarê de tê nîşandan.7c, zêdebûna dirêjahiya MA-ê heya 18 demjimêran bû sedema kêmasiyên tîrêjê yên cidî digel deformasyona plastîk.Di vê qonaxa navîn a pêvajoya MA de, kêmasiyên cûrbecûr di tozê de xuya dibin, di nav de xeletiyên stacking, kêmasiyên tîrêjê, û kêmasiyên xalê (Wêne. 7).Van kêmasiyan dibin sedema perçebûna gewriyên mezin ên li ser sînorên genim di binxalên ku mezinahiya wan ji 20 nm piçûktir in (Hêl. 7c).
Struktura herêmî ya toza Cu50Z30Ni20 ya ku ji bo 36 demjimêrên MA hatî rijandin, bi avakirina nanogiranên ultrafine yên ku di matrixek zirav a amorf de hatine bicîh kirin, wekî ku di Fig. 8a de tê xuyang kirin, tête diyar kirin.Analîzek herêmî ya EMF destnîşan kir ku nanoklusterên ku di Fig.8a bi tozên Cu, Zr û Ni yên nehatî derman kirin re têkildar in.Naveroka Cu di matrixê de ji ~32 at.% (herêma feqîr) heya ~74 at.% (herêma dewlemend) diguhere, ku ev yek nîşana pêkhatina hilberên heterojen dide.Wekî din, SADP-yên têkildar ên tozên ku di vê gavê de piştî şilkirinê hatine bidestxistin, xelekên qonaxa amorf a halo-difuzyonê ya seretayî û duyemîn nîşan didin ku bi xalên tûj ên ku bi van hêmanên alloyê yên nehatî dermankirin ve girêdayî ne, wekî ku di Fig. 8b de têne xuyang kirin.
Taybetmendiyên avahîsaziya herêmî yên nanoscale yên Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 toz.(a) Wêneyê zeviyê ronî (BFI) û têkildar (b) SADP ya Cu50Zr30Ni20 toza ku piştî şînkirina 36 demjimêran MA hatî wergirtin.
Ber bi dawiya pêvajoya MA (50 h), Cu50 (Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, û 40 at.% toz, bê îstîsna, xwedî morfolojiya labîrentîn a qonaxa amorf e, wekî ku di Fig.Di SADS-ên têkildar ên her kompozîsyonê de ne dabeşkirina xalê û ne jî qalibên nalbendî yên tûj nehatin tespît kirin.Ev yek nebûna metala krîstal a nehatî dermankirin, lê ji ber vê yekê avakirina tozek alloyek amorf nîşan dide.Van SADP-yên têkildar ên ku şêwazên belavkirina halo nîşan didin jî wekî delîl ji bo pêşkeftina qonaxên amorfîkî di materyalê hilberê paşîn de têne bikar anîn.
Avahiya herêmî ya hilbera dawî ya pergala Cu50 MS (Zr50-xNix).FE-HRTEM û qalibên belavbûna nanobeamê yên têkildar (NBDP) yên (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, û (d) Cu50Zr10Ni40 piştî 50 saetên MA-yê hatine wergirtin.
Bi karanîna kalorimetrîya şopandina cihêreng, aramiya germî ya germahiya veguheztina camê (Tg), devera şilavê ya supersar (ΔTx) û germahiya krîstalîzasyonê (Tx) li gorî naveroka Ni (x) di pergala amorf a Cu50 (Zr50-xNix) de hate lêkolîn kirin.Taybetmendiyên (DSC) di herikîna gaza He de.Kevirên DSC yên tozên Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, û Cu50Zr10Ni40 aligirên amorf ên ku piştî MA-yê 50 demjimêran hatine wergirtin di Figure de têne xuyang kirin.10a, b, e, bi rêzê.Dema ku kêşeya DSC ya Cu50Zr20Ni30 amorf di Fig.
Stabiliya germî ya tozên Cu50 (Zr50-xNix) MG yên ku piştî MA-yê 50 demjimêran têne wergirtin ji hêla germahiya veguheztina camê (Tg), germahiya krîstalîzasyonê (Tx) û devera şilavê ya supersar (ΔTx) ve tê destnîşankirin.Termogramên tozên kalorîmetreya şopandina cihêreng (DSC) yên Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), û (e) Cu50Zr10Ni40 MG tozên alloyê piştî MA 50 demjimêran.Nimûneyek dabeşkirina tîrêjê ya X (XRD) ya nimûneya Cu50Zr30Ni20 ku di DSC-ê de heya ~700°C tê germ kirin di (d) de tê xuyang kirin.
Wekî ku di Figure 10-ê de tê xuyang kirin, kelûpelên DSC-ê ji bo hemî pêkhateyên ku bi giraniya nîkelê cûda ne (x) du rewşên cihêreng destnîşan dikin, yek endotermîk û ya din exotermîk.Bûyera endotermîk a yekem bi Tg re têkildar e, û ya duyemîn bi Tx ve girêdayî ye.Devera spaneya horizontî ya ku di navbera Tg û Tx de heye, jê re qada şilavê ya binavkirî (ΔTx = Tx - Tg) tê gotin.Encam nîşan didin ku Tg û Tx ya nimûneya Cu50Zr40Ni10 (Hêl. 10a) ku li 526°C û 612°C hatî danîn naveroka (x) heya %20-ê ber bi alîyê germahiya nizm 482°C û 563°C ve diguhezîne.°C bi zêdebûna naveroka Ni (x), bi rêzdarî, wekî ku di jimar 10b de tê xuyang kirin.Ji ber vê yekê, ΔTx Cu50Zr40Ni10 ji 86°С (Hêl. 10a) dadikeve 81°С ji bo Cu50Zr30Ni20 (Hêl. 10b).Ji bo alloya MC Cu50Zr40Ni10, kêmbûnek di nirxên Tg, Tx, û ΔTx de heya astên 447°С, 526°С, û 79°С jî hate dîtin (Wêne. 10b).Ev destnîşan dike ku zêdebûna naveroka Ni dibe sedema kêmbûna aramiya germî ya alloya MS.Berevajî vê, nirxa Tg (507 °C) ya alloya MC Cu50Zr20Ni30 ji ya alloya MC Cu50Zr40Ni10 kêmtir e;dîsa jî, Tx-ya wê nirxek li gorî wê (612 °C) nîşan dide.Ji ber vê yekê, ΔTx nirxek bilindtir e (87 ° C) wekî ku di jimarê de tê xuyang kirin.sedsala 10
Pergala Cu50(Zr50-xNix) MC, ku wekî mînakek alema Cu50Zr20Ni30 MC bikar tîne, bi lûtkek exotermîk a tûj di qonaxên fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, û orthorhombic-ZrNi de krîstalîze dibe (Fig.10crystalline).Ev derbasbûna qonaxê ji amorf ber bi krîstalîn ve bi analîza belavbûna tîrêjê ya rontgenê ya nimûneya MG (Wêne. 10d) ku di DSC-ê de heya 700 °C hate germ kirin hate pejirandin.
Li ser hêjîrê.11 wêneyên ku di dema pêvajoya sarbûna sar de ku di xebata heyî de pêk tê de hatine kişandin nîşan dide.Di vê lêkolînê de, perçeyên toza camê yên metal ên ku piştî MA-yê 50 demjimêran hatine sentez kirin (ku mînakek Cu50Zr20Ni30 bikar tînin) wekî madeyek xav antîbakterîal hatine bikar anîn, û plakaya pola zengarnegir (SUS304) bi spreya sar hate pêçandin.Rêbaza spraya sar ji bo xêzkirina di rêza teknolojiya spraya termal de hate hilbijartin ji ber ku ew di rêza teknolojiya spraya termal de rêbaza herî bikêrhatî ye ku ew dikare ji bo materyalên hesas ên germê yên metastabîl ên wekî tozên amorf û nanokristalîn were bikar anîn.Ne girêdayî qonaxê ye.veguherînan.Di hilbijartina vê rêbazê de faktora sereke ye.Pêvajoya hilweşandina sar bi karanîna pirçikên leza bilind ên ku enerjiya kînetîk a pirçan vediguhezînin deformasyona plastîk, deformasyon û germê li ser bandorkirina bi substratê an jî perçeyên ku berê hatine razandin pêk tê.
Wêneyên zeviyê prosedûra spreya sar nîşan didin ku ji bo pênc amadekariyên li pey hev ên MG/SUS 304 di 550°C de têne bikar anîn.
Enerjiya kînetîk a pirtikan, û her weha leza her perçeyek di dema pêkhatina paldankê de, divê bi mekanîzmayên wekî deformasyona plastîk (perçeyên seretayî û danûstendinên navpartîkan ên di matrixê de û danûstendinên pirçandî), girêkên navberî yên maddeyên hişk, zivirîna di navbera zêdebûnê de, gerguhêzkirina di navbera her tiştî de, veguhertina formên din ên enerjiyê, were veguheztin. enerjiya kinetîk vediguhere enerjiya germî û enerjiya deformasyonê, encam dê bibe lêdanek elastîk, ku tê vê wateyê ku pirtikan bi tenê piştî bandorê radibin.Hatiye zanîn ku ji sedî 90 ê enerjiya bandorê ya ku li ser maddeya perçe/substratê tê veguheztin vediguhere germahiya herêmî 40 .Wekî din, dema ku stresa bandorê tê sepandin, di demek pir kin de rêjeyên çenga plastîk ên bilind li herêma pêwendiya parçik/substratê têne bidestxistin41,42.
Deformasyona plastîk bi gelemperî wekî pêvajoyek belavbûna enerjiyê, an bêtir, wekî çavkaniyek germê ya li herêma navberê tê hesibandin.Lêbelê, zêdebûna germahiyê li herêma navberê bi gelemperî ji bo rûdana helîna navrûyê an teşwîqek girîng a belavbûna hevbeş a atoman têrê nake.Ti weşanek ku ji hêla nivîskaran ve tê zanîn, bandora taybetmendiyên van tozên vîtreyî yên metalîkî yên li ser girêdana tozê û rûniştina ku di dema karanîna teknîkên spraya sar de çêdibe lêkolîn nekiriye.
BFI-ya toza alloyeya MG Cu50Zr20Ni30 di Fig. 12a de, ku li ser substrata SUS 304 hate razandin, tê dîtin (Wêne. 11, 12b).Wekî ku ji jimarê tê dîtin, tozên pêçandî avahiya xweya amorf a orjînal diparêzin ji ber ku ew xwedan avahiyek labîrentê ya nazik bêyî taybetmendiyên krîstalî an kêmasiyên tîrêjê ne.Ji hêla din ve, wêne hebûna qonaxek biyanî destnîşan dike, wekî ku ji hêla nanoparçeyên ku di matrixa toz-pêçayî ya MG-ê de tête xuyang kirin (Wêne. 12a).Hêjmara 12c nîgara veqetandina nanotîrêjê ya pêvekirî (NBDP) ya ku bi herêma I ve girêdayî ye nîşan dide (Wêne 12a).Wekî ku di jimarê de tê nîşandan.12c, NBDP qalibek halo-difuzyonê ya qels a strukturek amorf nîşan dide û bi deqên tûj ên ku bi qonaxek mezin a kristal a metastable Zr2Ni û qonaxek CuO-ya tetragonal re têkildar in, pêk tê.Damezrandina CuO dikare bi oksîdkirina tozê dema ku ji nozê çeka spreyê berbi SUS 304 ve diçe li hewaya vekirî di herikîna supersonîk de were rave kirin.Ji hêla din ve, hilweşandina tozên şûşê yên metalî piştî dermankirina spreya sar li 550 ° C ji bo 30 hûrdeman bû sedema pêkhatina qonaxên kub ên mezin.
(a) Wêneya FE-HRTEM ya toza MG ku li ser (b) substrata SUS 304 hatî razandin (Desteya wêneyê).Indeksa NBDP ya sembola dora ku di (a) de hatî xuyang kirin di (c) de tê xuyang kirin.
Ji bo ceribandina vê mekanîzmaya potansiyel a ji bo pêkhatina nanoparçeyên mezin ên kubî yên Zr2Ni, ceribandinek serbixwe hate kirin.Di vê ceribandinê de, toz ji atomîzerek di 550°C de ber bi jêrzemîna SUS 304 ve hatin rijandin;lêbelê, ji bo destnîşankirina bandora lêdanê, toz bi lez û bez (nêzîkî 60 s) ji şiba SUS304 hatin rakirin.).Rêzeyek din a ceribandinan hate kirin ku tê de pîvaz bi qasî 180 saniyeyan piştî serîlêdanê ji substratê hate derxistin.
Wêneyên zeviya tarî (DFI) Mîkroskopiya Veguhastina Elektronî ya Veguhastina Scanning (STEM) yên du materyalên rijandinî yên ku li ser substratên SUS 304 bi rêzê ve ji bo 60 û 180 s hatine razandin nîşan dide.Wêneya tozê ya ku ji bo 60 saniyeyan tê razandin kêmasiya hûrguliyên morfolojîk e, ku bêtaybetmendiyê nîşan dide (Wêne. 13a).Ev ji hêla XRD-ê ve jî hate pejirandin, ku destnîşan kir ku avahiya giştî ya van tozên amorfîk bû, wekî ku ji hêla lûtkeyên berbelav ên bingehîn û navîn ên berfireh ên ku di Figure 14a de têne xuyang kirin.Ev nîşan dide ku nebûna barên metastable/mesophase, ku tê de toz avahiya xweya amorf a orjînal digire.Berevajî vê, toza ku di heman germahiyê de (550°C) tê razandin lê 180 seqeyan li ser binê binê mayî hişt, rabûna gewherên nanosized nîşan da, wekî ku bi tîrên di Fig. 13b de tê xuyang kirin.