Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngajantenkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Biofilm mangrupakeun komponén penting dina ngembangkeun inféksi kronis, utamana lamun datang ka alat médis.Masalah ieu masihan tangtangan anu ageung pikeun komunitas médis, sabab antibiotik standar ngan ukur tiasa ngancurkeun biofilm dugi ka kawates pisan.Pencegahan formasi biofilm parantos nyababkeun ngembangkeun rupa-rupa metode palapis sareng bahan anyar.Téhnik ieu tujuanana pikeun nutupan permukaan ku cara anu nyegah formasi biofilm.Paduan logam vitreous, khususna anu ngandung logam tambaga sareng titanium, parantos janten palapis antimikrobial anu idéal.Dina waktos anu sami, panggunaan téknologi semprot tiis parantos ningkat sabab éta mangrupikeun metode anu cocog pikeun ngolah bahan anu sénsitip suhu.Bagian tina tujuan ieu panalungtikan nya éta pikeun ngembangkeun hiji film antibakteri anyar kaca logam diwangun ku Cu-Zr-Ni ternary ngagunakeun téhnik alloying mékanis.Bubuk buleud anu ngawangun produk ahir dianggo salaku bahan baku pikeun nyemprot tiis tina permukaan stainless steel dina suhu anu handap.Substrat logam kaca coated éta bisa nyata ngurangan formasi biofilm ku sahanteuna 1 log dibandingkeun stainless steel.
Sapanjang sajarah manusa, sagala masarakat geus bisa ngamekarkeun jeung ngamajukeun bubuka bahan anyar pikeun minuhan sarat husus na, hasilna ngaronjat produktivitas jeung ranking dina ékonomi globalized1.Éta salawasna dikaitkeun kana kamampuan manusa pikeun ngararancang bahan sareng alat manufaktur, ogé desain pikeun ngahasilkeun sareng ciri bahan pikeun ngahontal kaséhatan, pendidikan, industri, ékonomi, budaya sareng widang sanés ti hiji nagara atanapi daérah ka anu sanés.Kamajuan diukur teu paduli nagara atawa wewengkon2.Pikeun 60 taun, élmuwan bahan geus devoted loba waktu pikeun hiji tugas utama: milarian bahan anyar jeung canggih.Panalungtikan panganyarna geus fokus kana ngaronjatkeun kualitas sarta kinerja bahan aya, kitu ogé sintésis jeung inventing jenis sagemblengna anyar bahan.
Penambahan elemen paduan, modifikasi mikrostruktur bahan sareng aplikasi metode perlakuan termal, mékanis atanapi thermomechanical parantos nyababkeun paningkatan anu signifikan dina sipat mékanis, kimia sareng fisik tina sababaraha bahan.Salaku tambahan, sanyawa anu teu dipikanyaho ayeuna parantos hasil disintésis.Usaha pengkuh ieu nyababkeun kulawarga anyar bahan inovatif sacara koléktif katelah Advanced Materials2.Nanocrystals, nanopartikel, nanotube, titik-titik kuantum, nol-dimensi, gelas logam amorf, jeung alloy tinggi-éntropi téh ngan sababaraha conto bahan canggih nu geus mucunghul di dunya saprak pertengahan abad ka tukang.Dina pembuatan sareng pamekaran alloy énggal kalayan pasipatan anu ningkat, boh dina produk ahir sareng dina tahap panengah produksina, masalah henteu saimbang sering ditambah.Salaku hasil tina bubuka téhnik manufaktur anyar nu ngidinan simpangan signifikan tina kasatimbangan, sakabeh kelas anyar alloy metastabil, katelah gelas logam, geus kapanggih.
Karyana di Caltech di 1960 revolutionized konsép alloy logam nalika anjeunna disintésis Au-25 at.% Si alloy glassy ku gancang solidifying cair dina ampir sajuta darajat per detik.4 Papanggihan Professor Paul Duves 'teu ngan ditandaan awal gelas logam sajarah (MS), tapi ogé ngarah ka shift paradigma kumaha urang mikir ngeunaan alloy logam.Ti mimiti panalungtikan pioneering dina sintésis alloy MS, ampir kabéh gelas logam geus lengkep diala ngagunakeun salah sahiji metodeu di handap ieu: (i) solidification gancang tina ngalembereh atawa uap, (ii) gangguan kisi atom, (iii) réaksi amorphization solid-state antara unsur logam murni jeung (iv) transisi fase padet fase metastabil.
MG dibédakeun ku henteuna ordo atom jarak jauh anu aya hubunganana sareng kristal, anu mangrupikeun ciri kristal.Di dunya modern, kamajuan hébat geus dilakukeun dina widang kaca logam.Ieu bahan anyar kalawan sipat metot nu dipikaresep teu ukur keur fisika solid state, tapi ogé pikeun metallurgy, kimia permukaan, téhnologi, biologi, sarta loba wewengkon séjén.Jenis bahan anyar ieu miboga sipat anu béda ti logam teuas, sahingga hiji calon metot pikeun aplikasi téhnologis dina rupa-rupa widang.Aranjeunna mibanda sababaraha sipat penting: (i) ductility mékanis tinggi jeung kakuatan ngahasilkeun, (ii) perméabilitas magnét tinggi, (iii) coercivity low, (iv) lalawanan korosi mahiwal, (v) kamerdikaan suhu.Konduktivitas 6.7.
Mechanical alloying (MA)1,8 mangrupakeun cara anu kawilang anyar, mimiti diwanohkeun dina taun 19839 ku Prof. KK Kok sareng batur-baturna.Aranjeunna ngahasilkeun bubuk amorf Ni60Nb40 ku grinding campuran unsur murni dina suhu ambient deukeut pisan suhu kamar.Ilaharna, réaksi MA dilaksanakeun antara beungkeutan difusi bubuk réaktan dina réaktor, biasana dijieun tina stainless steel, kana ball mill.10 (Gbr. 1a, b).Saprak harita, metoda réaksi kaayaan padet mechanically ngainduksi ieu dipaké pikeun nyiapkeun bubuk alloy kaca amorf / logam anyar maké low (Gbr. 1c) jeung énérgi tinggi ball Mills na rod Mills11,12,13,14,15,16.Khususna, metode ieu dianggo pikeun nyiapkeun sistem anu teu tiasa dicampur sapertos Cu-Ta17 sareng alloy titik lebur tinggi sapertos logam Al-transisi (TM, Zr, Hf, Nb sareng Ta) 18,19 sareng sistem Fe-W20., nu teu bisa diala ngagunakeun métode masak konvensional.Sajaba ti éta, MA dianggap salah sahiji parabot nanotechnological pangkuatna pikeun produksi skala industri nanocrystalline na nanocomposite partikel bubuk oksida logam, karbida, nitrides, hidrida, nanotube karbon, nanodiamonds, kitu ogé stabilisasi lega ngagunakeun pendekatan luhur-handap.1 jeung tahap metastabil.
Schematic némbongkeun métode fabrikasi dipaké pikeun nyiapkeun Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 palapis kaca logam dina ulikan ieu.(a) Nyiapkeun bubuk alloy MC kalayan rupa-rupa konsentrasi Ni x (x; 10, 20, 30, jeung 40 at.%) ngagunakeun métode panggilingan bola énergi low.(a) Bahan awal dimuat kana alat silinder sapanjang kalawan bal alat baja jeung (b) disegel dina He atmosfir kaeusi kotak sarung.(c) Modél transparan tina wadah grinding illustrating gerakan bal salila grinding.Produk bubuk ahir diala sanggeus 50 jam ieu dipaké pikeun menyemprot tiis coated substrat SUS 304 (d).
Lamun datang ka surfaces bahan bulk (substrat), rékayasa permukaan ngalibatkeun desain jeung modifikasi surfaces (substrat) nyadiakeun sipat fisik, kimia, jeung teknis tangtu nu teu aya dina bahan bulk aslina.Sababaraha pasipatan anu tiasa dironjatkeun sacara efektif ngaliwatan perlakuan permukaan kalebet abrasion, oksidasi sareng résistansi korosi, koefisien gesekan, bioinertness, sipat listrik sareng insulasi termal, ngan ukur sababaraha.Kualitas permukaan tiasa ningkat ku cara metalurgi, mékanis atanapi kimia.Salaku prosés dipikawanoh, palapis saukur dihartikeun salaku hiji atawa leuwih lapisan bahan artifisial dilarapkeun kana beungeut hiji objék bulk (substrat) dijieun tina bahan séjén.Ku kituna, palapis digunakeun sabagian pikeun ngahontal sipat téknis atawa dekoratif anu dipikahoyong, ogé pikeun ngajagi bahan tina interaksi kimia sareng fisik anu dipiharep sareng lingkungan23.
Rupa-rupa metode sareng téknik tiasa dianggo pikeun nerapkeun lapisan pelindung anu cocog tina sababaraha mikrométer (handap 10-20 mikrométer) dugi ka langkung ti 30 mikrometer atanapi bahkan sababaraha milimeter dina ketebalan.Sacara umum, prosés palapis bisa dibagi jadi dua kategori: (i) métode palapis baseuh, kaasup electroplating, electroplating, sarta hot dip galvanizing, sarta (ii) métode palapis garing, kaasup soldering, hardfacing, déposisi uap fisik (PVD).), déposisi uap kimiawi (CVD), téhnik semprot termal, jeung téhnik semprot tiis nu leuwih anyar 24 (Gambar 1d).
Biofilm dihartikeun salaku komunitas mikroba anu teu bisa balik napel na surfaces tur dikurilingan ku polimér extrasélular sorangan (EPS).Kabentukna biofilm dewasa anu deet tiasa nyababkeun karugian anu signifikan dina seueur industri, kalebet pangolahan pangan, sistem cai, sareng kasehatan.Dina manusa, kalayan kabentukna biofilm, langkung ti 80% kasus inféksi mikroba (kalebet Enterobacteriaceae sareng Staphylococci) hese diubaran.Salaku tambahan, biofilm dewasa parantos dilaporkeun janten 1000 kali langkung tahan ka pengobatan antibiotik dibandingkeun sél baktéri planktonik, anu dianggap tantangan terapi utama.Dina sajarahna, bahan palapis permukaan antimikroba anu diturunkeun tina sanyawa organik umum parantos dianggo.Sanaos bahan sapertos kitu sering ngandung komponén toksik anu berpotensi ngabahayakeun pikeun manusa, 25,26 ieu tiasa ngabantosan ngahindarkeun transmisi baktéri sareng degradasi bahan.
Résistansi baktéri anu nyebar pikeun pengobatan antibiotik kusabab formasi biofilm nyababkeun kabutuhan pikeun ngembangkeun permukaan dilapisan mémbran antimikroba anu efektif anu tiasa diterapkeun sacara aman27.Ngembangkeun permukaan anti napel fisik atanapi kimia anu sél baktéri henteu tiasa ngabeungkeut sareng ngabentuk biofilm kusabab adhesion mangrupikeun pendekatan anu munggaran dina prosés ieu27.Téknologi kadua nyaéta ngembangkeun palapis anu nganteurkeun bahan kimia antimikroba persis dimana aranjeunna diperyogikeun, dina jumlah anu kentel sareng disesuaikan.Ieu kahontal ngaliwatan ngembangkeun bahan palapis unik kayaning graphene / germanium28, black diamond29 sarta ZnO30-doped inten-kawas palapis karbon anu tahan ka baktéri, téhnologi nu maximizes ngembangkeun karacunan sarta lalawanan alatan formasi biofilm.Salaku tambahan, palapis anu ngandung bahan kimia germicidal anu nyayogikeun panyalindungan jangka panjang ngalawan kontaminasi baktéri beuki populer.Bari sakabeh tilu prosedur sanggup exerting aktivitas antimikrobial on surfaces coated, unggal boga set sorangan watesan nu kudu dianggap nalika ngamekarkeun hiji strategi aplikasi.
Produk anu ayeuna aya di pasar dihambat ku kurangna waktos pikeun nganalisa sareng nguji palapis pelindung pikeun bahan aktip sacara biologis.Pausahaan ngaku yén produk maranéhanana baris nyadiakeun pamaké kalawan aspék fungsional nu dipikahoyong, kumaha oge, ieu geus jadi halangan pikeun kasuksésan produk ayeuna di pasar.Sanyawa anu diturunkeun tina pérak dianggo dina seuseueurna antimikroba anu ayeuna sayogi pikeun konsumén.Produk ieu dirancang pikeun ngajagi pangguna tina paparan anu berpotensi ngabahayakeun ka mikro-organisme.Pangaruh antimikroba nu nyangsang jeung karacunan pakait sanyawa pérak ngaronjatkeun tekanan dina peneliti pikeun ngembangkeun alternatif kirang ngabahayakeun36,37.Nyiptakeun lapisan antimikroba global anu tiasa dianggo di jero sareng di luar tetep tangtangan.Ieu kalebet résiko kaséhatan sareng kaamanan anu aya hubunganana.Ngajalajah agén antimikroba anu kirang ngabahayakeun pikeun manusa sareng milari kumaha cara ngalebetkeun kana substrat palapis anu umurna langkung panjang mangrupikeun tujuan anu seueur dipilarian38.Bahan antimikroba sareng antibiofilm panganyarna dirancang pikeun maéhan baktéri dina jarak anu caket boh ku kontak langsung atanapi saatos sékrési agén aktip.Éta tiasa ngalakukeun ieu ku cara ngahambat adhesion baktéri awal (kalebet nyegah formasi lapisan protéin dina permukaan) atanapi ku maéhan baktéri ku cara ngaganggu témbok sél.
Intina, palapis permukaan nyaéta prosés nerapkeun lapisan séjén kana beungeut komponén pikeun ngaronjatkeun ciri permukaan.Tujuan palapis permukaan nyaéta pikeun ngarobih struktur mikro sareng/atanapi komposisi daérah caket permukaan komponén39.Métode palapis permukaan bisa dibagi kana métode béda, nu diringkeskeun dina Gbr. 2a.Palapis tiasa dibagi kana kategori termal, kimia, fisik sareng éléktrokimia gumantung kana metode anu dianggo pikeun nyiptakeun palapis.
(a) Inset nunjukkeun téknik fabrikasi permukaan utama, sareng (b) kaunggulan sareng kalemahan anu dipilih tina metode semprot tiis.
Téknologi semprot tiis gaduh seueur anu umum sareng téknik semprot termal tradisional.Nanging, aya ogé sababaraha sipat dasar anu ngajantenkeun prosés semprot tiis sareng bahan semprot tiis khususna unik.Téknologi semprot tiis masih di infancy na, tapi boga masa depan hébat.Dina sababaraha kasus, sipat unik tina nyemprot tiis nawiskeun kauntungan hébat, overcoming watesan téhnik nyemprot termal konvensional.Ieu overcomes watesan signifikan tina téhnologi semprot termal tradisional, nu bubuk kudu dilebur pikeun disimpen dina substrat.Jelas, prosés palapis tradisional ieu henteu cocog pikeun bahan anu sénsitip pisan suhu sapertos nanocrystals, nanopartikel, gelas amorf sareng logam40, 41, 42. Sajaba ti éta, bahan palapis semprot termal sok ngagaduhan tingkat porositas sareng oksida anu luhur.Téknologi semprot tiis ngagaduhan seueur kaunggulan anu signifikan dina téknologi semprot termal, sapertos (i) input panas minimal kana substrat, (ii) kalenturan dina milih palapis substrat, (iii) henteu aya transformasi fase sareng kamekaran gandum, (iv) kakuatan napel anu luhur1 .39 (Gbr. 2b).Salaku tambahan, bahan palapis semprot tiis gaduh résistansi korosi anu luhur, kakuatan sareng karasa anu luhur, konduktivitas listrik anu luhur sareng dénsitas anu luhur41.Sanajan kaunggulan tina prosés semprot tiis, metoda ieu masih mibanda sababaraha drawbacks, ditémbongkeun saperti dina Gambar 2b.Nalika palapis bubuk keramik murni sapertos Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, jsb, metode semprot tiis henteu tiasa dianggo.Di sisi anu sanésna, bubuk komposit keramik / logam tiasa dianggo salaku bahan baku pikeun palapis.Sami lumaku pikeun métode nyemprot termal séjén.Permukaan sesah sareng interior pipa masih sesah disemprot.
Nganggap yén padamelan ayeuna diarahkeun kana panggunaan bubuk vitreous logam salaku bahan awal pikeun palapis, jelas yén nyemprot termal konvensional henteu tiasa dianggo pikeun tujuan ieu.Ieu alatan kanyataan yén powders vitreous logam crystallize dina suhu luhur1.
Kaseueuran instrumen anu dianggo dina industri médis sareng pangan didamel tina alloy stainless steel austenitik (SUS316 sareng SUS304) kalayan eusi kromium 12 dugi ka 20 wt.% pikeun produksi alat-alat bedah.Ditampi sacara umum yén panggunaan logam kromium salaku unsur paduan dina alloy baja tiasa sacara signifikan ningkatkeun résistansi korosi tina alloy baja standar.Alloy stainless steel, sanajan résistansi korosi anu luhur, henteu gaduh sipat antimikroba anu signifikan38,39.Ieu kontras sareng résistansi korosi anu luhur.Sanggeus éta, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ngaduga ngembangkeun inféksi and inflammation, nu utamana alatan adhesion baktéri jeung kolonisasi dina beungeut biomaterials stainless steel.Kasusah signifikan bisa timbul alatan kasusah signifikan pakait sareng adhesion baktéri sarta jalur formasi biofilm, nu bisa ngakibatkeun kaséhatan goréng, nu bisa boga loba konsékuansi nu bisa langsung atawa teu langsung mangaruhan kaséhatan manusa.
Panaliti ieu mangrupikeun fase kahiji tina proyék anu dibiayaan ku Yayasan Kuwait pikeun Kamajuan Élmu (KFAS), kontrak No.2010-550401, pikeun nalungtik feasibility ngahasilkeun powders ternary Cu-Zr-Ni metalik glassy ngagunakeun téhnologi MA (méja).1) Pikeun produksi SUS304 pilem panyalindungan permukaan antibakteri / palapis.Fase kadua proyék éta, dimimitian dina Januari 2023, bakal diajar sacara rinci karakteristik korosi galvanik sareng sipat mékanis sistem.Uji mikrobiologis lengkep pikeun sababaraha jinis baktéri bakal dilaksanakeun.
Tulisan ieu ngabahas pangaruh eusi alloy Zr dina kamampuan ngabentuk gelas (GFA) dumasar kana ciri morfologis sareng struktural.Sajaba ti éta, sipat antibakteri bubuk coated kaca logam / SUS304 komposit ieu ogé dibahas.Sajaba ti éta, karya lumangsung geus dilaksanakeun pikeun nalungtik kamungkinan transformasi struktural bubuk kaca logam lumangsung salila nyemprot tiis di wewengkon cair supercooled sistem kaca logam fabricated.Cu50Zr30Ni20 jeung Cu50Zr20Ni30 alloy kaca logam dipaké salaku conto wawakil dina ulikan ieu.
bagian ieu presents parobahan morfologis dina powders unsur Cu, Zr jeung Ni salila low-énergi ball panggilingan.Dua sistem béda diwangun ku Cu50Zr20Ni30 na Cu50Zr40Ni10 bakal dipaké salaku conto illustrative.Prosés MA bisa dibagi kana tilu hambalan misah, sakumaha dibuktikeun ku characterization metallographic bubuk diala dina tahap grinding (Gbr. 3).
ciri Metallographic of powders tina alloy mékanis (MA) diala sanggeus rupa-rupa tahapan grinding bola.Émisi médan scanning éléktron mikroskop (FE-SEM) gambar bubuk MA na Cu50Zr40Ni10 diala sanggeus low énergi panggilingan bola pikeun 3, 12 jeung 50 jam ditémbongkeun dina (a), (c) jeung (e) pikeun sistem Cu50Zr20Ni30, bari dina MA sarua.Gambar pakait tina sistem Cu50Zr40Ni10 dicokot sanggeus waktu ditémbongkeun dina (b), (d), jeung (f).
Salila panggilingan bola, énergi kinétik éféktif nu bisa dibikeun ka bubuk logam kapangaruhan ku kombinasi parameter, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 1a.Ieu ngawengku tabrakan antara bal jeung powders, komprési geser bubuk nyangkut antara atawa antara média grinding, tabrakan ti bal ragrag, geser jeung maké disababkeun ku sered bubuk antara awak pindah tina hiji ball mill, sarta gelombang shock ngaliwatan ragrag bal propagating ngaliwatan budaya dimuat (Gbr. 1a). Элементарные порошки Cu, Zr и Ni Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадин МА (3 ч), люкозок х частиц порошка (> 1 мм в диаметре). The unsur Cu, Zr, sarta bubuk Ni anu parah deformed alatan las tiis dina tahap awal MA (3 h), nu ngarah ka formasi partikel bubuk badag (> 1 mm diaméterna).Partikel komposit badag ieu dicirikeun ku formasi lapisan kandel elemen alloying (Cu, Zr, Ni), ditémbongkeun saperti dina Gbr.3a,b.Paningkatan dina waktu MA ka 12 h (tahap panengah) ngarah ka kanaékan énergi kinétik tina ngagiling bola, nu ngarah ka dékomposisi bubuk komposit kana powders leutik (kirang ti 200 μm), ditémbongkeun saperti dina Gbr. 3c, kota.Dina tahap ieu, gaya geser dilarapkeun ngabalukarkeun formasi permukaan logam anyar kalawan Cu ipis, Zr, lapisan hint Ni, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 3c, d.Salaku hasil tina grinding lapisan dina panganteur flakes, réaksi fase padet lumangsung kalayan formasi fase anyar.
Dina klimaks prosés MA (sanggeus 50 h), metallography flake éta bieu noticeable (Gbr. 3e, f), sarta metallography eunteung ieu observasi dina beungeut digosok bubuk.Ieu ngandung harti yén prosés MA geus réngsé sarta fase réaksi tunggal dijieun.Komposisi unsur daérah anu dituduhkeun dina Gbr.3e (I, II, III), f, v, vi) ditangtukeun ngagunakeun médan émisi scanning mikroskop éléktron (FE-SEM) dina kombinasi kalayan énergi dispersive X-ray spéktroskopi (EDS).(IV).
Dina méja.2 konséntrasi unsur unsur alloying ditémbongkeun salaku persentase tina total massa unggal wewengkon dipilih dina Gbr.3e, f.Ngabandingkeun hasil ieu sareng komposisi nominal awal Cu50Zr20Ni30 sareng Cu50Zr40Ni10 anu dipasihkeun dina Tabel 1 nunjukkeun yén komposisi dua produk ahir ieu caket pisan sareng komposisi nominal.Salaku tambahan, nilai relatif komponén pikeun daérah anu didaptarkeun dina Gbr. 3e,f henteu nunjukkeun karusakan atanapi variasi anu signifikan dina komposisi unggal sampel ti hiji daérah ka daérah anu sanés.Ieu dibuktikeun ku kanyataan yén teu aya parobahan komposisi ti hiji wewengkon ka wewengkon séjén.Ieu nunjukkeun produksi bubuk alloy seragam sakumaha ditémbongkeun dina Table 2.
FE-SEM micrographs tina bubuk produk ahir Cu50 (Zr50-xNix) dicandak sanggeus 50 kali MA, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 4a-d, dimana x nyaeta 10, 20, 30 jeung 40 at.%, mungguh.Saatos léngkah ngagiling ieu, bubuk agrégat kusabab pangaruh van der Waals, anu nyababkeun kabentukna agrégat ageung anu diwangun ku partikel ultrafine kalayan diaméter 73 dugi ka 126 nm, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4.
Ciri morfologis bubuk Cu50(Zr50-xNix) diala sanggeus 50-jam MA.Pikeun sistem Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, gambar FE-SEM bubuk anu dicandak saatos 50 MA dipidangkeun dina (a), (b), (c), sareng (d), masing-masing.
Sateuacan ngamuat bubuk kana feeder semprot tiis, aranjeunna mimiti sonicated dina étanol kelas analitik salami 15 menit teras garing dina suhu 150 ° C salami 2 jam.Léngkah ieu kedah dilaksanakeun pikeun suksés merangan aglomerasi, anu sering nyababkeun seueur masalah anu serius dina prosés palapis.Sanggeus parantosan prosés MA, studi salajengna dilaksanakeun pikeun nalungtik homogénitas bubuk alloy.Dina Gbr.5a-d nembongkeun micrographs FE-SEM jeung gambar EDS pakait tina elemen alloying Cu, Zr jeung Ni alloy Cu50Zr30Ni20 dicokot sanggeus 50 h waktos M, mungguh.Ieu kudu dicatet yén bubuk alloy diala sanggeus hambalan ieu homogen, sabab teu némbongkeun fluctuations komposisi saluareun tingkat sub-nanometer, ditémbongkeun saperti dina Gambar 5.
Morfologi jeung distribusi lokal unsur dina bubuk mg Cu50Zr30Ni20 diala sanggeus 50 MA ku FE-SEM / Énergi Dispersive X-ray Spéktroskopi (EDS).(a) SEM jeung X-ray EDS Imaging of (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, jeung (d) Ni-Kα.
The X-ray pola difraksi tina mechanically alloyed Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, sarta bubuk Cu50Zr20Ni30 diala sanggeus 50-jam MA ditémbongkeun dina Gbr.6a–d, masing-masing.Sanggeus tahap grinding ieu, sakabéh sampel kalawan konsentrasi Zr béda miboga struktur amorf jeung pola difusi halo karakteristik ditémbongkeun dina Gbr. 6.
Pola difraksi sinar-X Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), sareng Cu50Zr20Ni30 (d) bubuk saatos MA salami 50 jam.Pola halo-difusi dititénan dina sakabéh sampel tanpa iwal, nunjukkeun formasi fase amorf.
Résolusi luhur médan émisi transmisi mikroskop éléktron (FE-HRTEM) ieu dipaké pikeun niténan parobahan struktural tur ngartos struktur lokal powders hasilna tina panggilingan bola dina waktu MA béda.Gambar bubuk diala ku metoda FE-HRTEM sanggeus mimiti (6 h) jeung panengah (18 h) tahap grinding Cu50Zr30Ni20 na Cu50Zr40Ni10 powders ditémbongkeun dina Gbr.7a, masing-masing.Nurutkeun kana gambar caang-widang (BFI) bubuk diala sanggeus 6 h MA, bubuk diwangun ku séréal badag kalayan wates diartikeun jelas tina elemen fcc-Cu, hcp-Zr, sarta fcc-Ni, sarta euweuh tanda formasi fase réaksi, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 7a.Sajaba ti éta, hiji correlated dipilih pola difraksi aréa (SADP) dicokot ti wewengkon tengah (a) nembongkeun pola difraksi seukeut (Gbr. 7b) nunjukkeun ayana crystallites badag sarta henteuna fase réaktif.
Ciri struktural lokal bubuk MA diala sanggeus mimiti (6 h) jeung panengah (18 h) tahap.(A) resolusi luhur médan émisi transmisi mikroskop éléktron (FE-HRTEM) jeung (b) pakait wewengkon dipilih diffractogram (SADP) bubuk Cu50Zr30Ni20 sanggeus perlakuan MA pikeun 6 jam.The FE-HRTEM gambar tina Cu50Zr40Ni10 diala sanggeus 18-jam MA ditémbongkeun dina (c).
Ditémbongkeun saperti dina Gbr.7c, paningkatan dina durasi MA ka 18 h ngarah ka defects kisi serius dina kombinasi kalayan deformasi plastik.Dina tahap panengah ieu prosés MA, rupa defects muncul dina bubuk, kaasup stacking faults, defects kisi, sarta defects titik (Gbr. 7).Cacat ieu ngabalukarkeun fragméntasi séréal badag sapanjang wates sisikian kana subgrains ukuranana leuwih leutik ti 20 nm (Gbr. 7c).
Struktur lokal bubuk Cu50Z30Ni20 giling pikeun 36 h MA dicirikeun ku formasi nanograins ultrafine study dina matrix ipis amorf, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 8a.Analisis lokal EMF nunjukkeun yén nanocluster anu dipidangkeun dina Gbr.8a pakait sareng alloy bubuk Cu, Zr jeung Ni untreated.Eusi Cu dina matriks variatif ti ~32 at.% (zona goréng) nepi ka ~74 at.% (zona euyeub), nu nunjukkeun formasi produk hétérogén.Sajaba ti éta, SADPs pakait tina powders diala sanggeus panggilingan dina hambalan ieu némbongkeun primér sarta sekundér halo-difusi cingcin fase amorf tumpang tindih jeung titik seukeut pakait sareng ieu elemen alloying untreated, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 8b.
Fitur struktural lokal skala nano tina Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 bubuk.(a) Gambar widang caang (BFI) jeung saluyu (b) SADP bubuk Cu50Zr30Ni20 diala sanggeus panggilingan pikeun 36 h MA.
Nepi ka tungtun taun prosés MA (50 h), Cu50 (Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, jeung 40 at.% powders, tanpa iwal, boga morfologi labyrinthine fase amorf, ditémbongkeun saperti dina Gbr.Sanes difraksi titik atanapi pola annular anu seukeut tiasa dideteksi dina SADS anu saluyu pikeun unggal komposisi.Ieu nunjukkeun henteuna logam kristalin untreated, tapi rada formasi bubuk alloy amorf.SADPs correlated ieu némbongkeun pola difusi halo ogé dipaké salaku bukti pikeun ngembangkeun fase amorf dina bahan produk ahir.
Struktur lokal tina produk ahir sistem Cu50 MS (Zr50-xNix).FE-HRTEM jeung pola difraksi nanobeam correlated (NBDP) tina (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, jeung (d) Cu50Zr10Ni40 diala sanggeus 50 h MA.
Ngagunakeun calorimetry scanning diferensial, stabilitas termal tina suhu transisi kaca (Tg), wewengkon cair supercooled (ΔTx) jeung hawa kristalisasi (Tx) ieu diulik gumantung kana eusi Ni (x) dina Cu50 (Zr50-xNix) sistem amorf.(DSC) sipat dina aliran gas He.Kurva DSC of powders of Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, sarta Cu50Zr10Ni40 alloy amorf diala sanggeus MA pikeun 50 h ditémbongkeun dina Gbr.10a, b, e, masing-masing.Bari kurva DSC of amorf Cu50Zr20Ni30 ditémbongkeun misah dina Gbr. abad ka-10 Samentara éta, sampel Cu50Zr30Ni20 dipanaskeun nepi ka ~ 700 ° C dina DSC ditémbongkeun dina Gbr. 10g.
Stabilitas termal bubuk Cu50 (Zr50-xNix) MG diala saatos MA salami 50 jam ditangtukeun ku suhu transisi kaca (Tg), suhu kristalisasi (Tx) sareng daérah cair supercooled (ΔTx).Thermograms of diferensial scanning calorimeter (DSC) powders of Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), jeung (e) Cu50Zr10Ni40 MG alloy powders sanggeus MA salila 50 jam.Pola difraksi sinar-X (XRD) tina sampel Cu50Zr30Ni20 dipanaskeun nepi ka ~700°C dina DSC dipidangkeun dina (d).
Ditémbongkeun saperti dina Gambar 10, kurva DSC pikeun sakabéh komposisi jeung konsentrasi nikel béda (x) nunjukkeun dua kasus béda, hiji endothermic jeung exothermic lianna.Kajadian endotermik kahiji pakait jeung Tg, sarta kadua pakait jeung Tx.Wewengkon bentang horizontal nu aya antara Tg jeung Tx disebut wewengkon cair subcooled (ΔTx = Tx – Tg).Hasilna nunjukkeun yén Tg sareng Tx tina sampel Cu50Zr40Ni10 (Gbr. 10a) disimpen dina 526 ° C sareng 612 ° C mindahkeun eusi (x) dugi ka 20 dina % nuju ka sisi suhu rendah 482 ° C sareng 563 ° C.°C kalayan ngaronjatna eusi Ni (x), masing-masing, ditémbongkeun saperti dina Gambar 10b.Akibatna, ΔTx Cu50Zr40Ni10 turun tina 86 ° С (Gbr. 10a) ka 81 ° C pikeun Cu50Zr30Ni20 (Gbr. 10b).Pikeun alloy MC Cu50Zr40Ni10, panurunan dina nilai Tg, Tx, sareng ΔTx ka tingkat 447 ° C, 526 ° C, sareng 79 ° C ogé ditingali (Gbr. 10b).Ieu nunjukkeun yén paningkatan dina eusi Ni ngabalukarkeun panurunan dina stabilitas termal tina alloy MS.Sabalikna, nilai Tg (507 °C) tina alloy MC Cu50Zr20Ni30 leuwih handap tina alloy MC Cu50Zr40Ni10;Sanajan kitu, Tx na nembongkeun nilai comparable eta (612 °C).Ku alatan éta, ΔTx boga nilai nu leuwih luhur (87 ° C) sakumaha ditémbongkeun dina Gbr.abad ka-10
Sistem Cu50(Zr50-xNix) MC, ngagunakeun alloy Cu50Zr20Ni30 MC sabagé conto, kristalisasi ngaliwatan puncak exothermic seukeut kana fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, jeung orthorhombic-ZrNi fase kristalin (Gbr. 10c).Transisi fase ieu tina amorf ka kristalin dikonfirmasi ku analisis difraksi sinar-X tina sampel MG (Gbr. 10d) nu dipanaskeun nepi ka 700 ° C dina DSC.
Dina Gbr.11 nunjukkeun poto-poto anu dicandak nalika prosés semprot tiis anu dilakukeun dina padamelan ayeuna.Dina ulikan ieu, partikel bubuk glassy logam disintésis sanggeus MA salila 50 jam (maké Cu50Zr20Ni30 salaku conto) dipaké salaku bahan baku antibakteri, sarta plat stainless steel (SUS304) ieu tiis semprot coated.Metodeu semprot tiis dipilih pikeun palapis dina séri téknologi semprot termal sabab éta mangrupikeun metode anu paling éfisién dina séri téknologi semprot termal dimana éta tiasa dianggo pikeun bahan sénsitip panas métastabil logam sapertos bubuk amorf sareng nanocrystalline.Teu tunduk kana fase.transisi.Ieu faktor utama dina milih metoda ieu.Prosés déposisi tiis dilumangsungkeun maké partikel laju luhur nu ngarobah énergi kinétik partikel kana deformasi plastik, deformasi jeung panas kana dampak kana substrat atawa partikel disimpen saméméhna.
Poto lapangan nunjukkeun prosedur semprot tiis anu dianggo pikeun lima persiapan berturut-turut MG/SUS 304 dina suhu 550°C.
Énergi kinétik partikel, kitu ogé moméntum unggal partikel salila formasi palapis nu, kudu dirobah jadi bentuk sejen énergi ngaliwatan mékanisme kayaning deformasi palastik (partikel primér sarta interaksi interparticle dina matrix jeung interaksi partikel), knots interstitial padet, rotasi antara partikel, deformasi jeung sagala énérgi ngawatesan dina com énérgi termal, 3. énergi deformasi, hasilna bakal tabrakan elastis, nu hartina partikel saukur bounce off sanggeus dampak.Eta geus dicatet yén 90% tina énérgi dampak dilarapkeun ka partikel / bahan substrat dirobah jadi panas lokal 40 .Salaku tambahan, nalika tegangan dampak diterapkeun, laju galur palastik anu luhur dihontal di daérah kontak partikel / substrat dina waktos anu pondok41,42.
Deformasi palastik biasana dianggap salaku prosés dissipation énergi, atawa rada, salaku sumber panas di wewengkon interfacial.Sanajan kitu, kanaékan suhu di wewengkon panganteur biasana teu cukup pikeun lumangsungna lebur panganteur atawa stimulasi signifikan tina difusi silih atom.Teu aya publikasi anu dipikanyaho ku pangarang anu nalungtik pangaruh sipat bubuk vitreous logam ieu dina adhesion bubuk sareng netepkeun nalika ngagunakeun téknik semprot tiis.
BFI bubuk alloy mg Cu50Zr20Ni30 tiasa ditingali dina Gbr. 12a, anu disimpen dina substrat SUS 304 (Gbr. 11, 12b).Salaku bisa ditempo ti gambar, bubuk coated nahan struktur amorf aslina maranéhna boga struktur labyrinth hipu tanpa fitur kristalin atanapi defects kisi.Di sisi séjén, gambar nunjukkeun ayana fase asing, sakumaha dibuktikeun ku nanopartikel kaasup dina matrix bubuk MG-coated (Gbr. 12a).Gambar 12c nunjukkeun pola difraksi nanobeam indéks (NBDP) pakait sareng wilayah I (Gambar 12a).Ditémbongkeun saperti dina Gbr.12c, NBDP némbongkeun pola halo-difusi lemah struktur amorf jeung coexists kalawan bintik seukeut pakait jeung kristalin badag kubik metastabil fase Zr2Ni tambah hiji fase tetragonal CuO.Formasi CuO tiasa dijelaskeun ku oksidasi bubuk nalika pindah tina nozzle gun semprot ka SUS 304 dina hawa kabuka dina aliran supersonik.Di sisi séjén, devitrification of powders glassy logam nyababkeun formasi fase kubik badag sanggeus perlakuan semprot tiis dina 550 ° C salila 30 mnt.
(a) Gambar FE-HRTEM bubuk MG disimpen dina (b) substrat SUS 304 (Gambar inset).Indéks NBDP sahiji simbol buleud ditémbongkeun dina (a) ditémbongkeun dina (c).
Pikeun nguji mékanisme poténsi ieu pikeun formasi nanopartikel Zr2Ni kubik ageung, percobaan mandiri dilaksanakeun.Dina percobaan ieu, bubuk disemprot tina atomizer dina 550 ° C dina arah substrat SUS 304;kumaha oge, pikeun nangtukeun éfék annealing, éta powders dikaluarkeun tina strip SUS304 gancang-gancang (kira-kira 60 s).).Séri percobaan anu sanés dilaksanakeun dimana bubukna dikaluarkeun tina substrat sakitar 180 detik saatos aplikasi.
Angka 13a,b nunjukkeun Gambar Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) médan poék (DFI) tina dua bahan sputtered anu disimpen dina substrat SUS 304 masing-masing pikeun 60 detik sareng 180 detik.Gambar bubuk disimpen pikeun 60 detik lacks rinci morfologis, némbongkeun featurelessness (Gbr. 13a).Ieu ogé dikonfirmasi ku XRD, nu némbongkeun yén sakabéh struktur powders ieu amorf, sakumaha dituduhkeun ku lega primér sarta puncak difraksi sekundér ditémbongkeun dina Gambar 14a.Ieu nunjukkeun henteuna endapan métastabil/mésophase, nu bubuk nahan struktur amorf aslina.Kontras, bubuk disimpen dina suhu anu sarua (550 ° C) tapi ditinggalkeun dina substrat pikeun 180 s némbongkeun déposisi séréal nanosized, sakumaha ditémbongkeun ku panah dina Gbr. 13b.