Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň.Ulanylýan brauzer wersiýaňyzyň çäkli CSS goldawy bar.Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gabat geliş tertibini öçüriň).Şol aralykda, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript bolmazdan hödürläris.
Biofilmler, esasanam lukmançylyk enjamlary barada aýdylanda, dowamly ýokançlyklaryň ösmeginde möhüm elementdir.Bu mesele lukmançylyk jemgyýetine uly kynçylyk döredýär, sebäbi adaty antibiotikler diňe çäkli derejede biofilmleri ýok edip biler.Biofilmiň emele gelmeginiň öňüni almak dürli örtük usullarynyň we täze materiallaryň ösmegine sebäp boldy.Bu usullar, biofilmiň döremeginiň öňüni alýan görnüşde ýüzleri örtmegi maksat edinýär.Witrli metal erginleri, esasanam mis we titanium metallary öz içine alýanlar, mikroblara garşy iň oňat örtüklere öwrüldi.Şol bir wagtyň özünde, temperatura duýgur materiallary gaýtadan işlemek üçin amatly usul bolany üçin sowuk pürküji tehnologiýasynyň ulanylyşy artdy.Bu gözlegiň maksadynyň bir bölegi, mehaniki garyş usullaryny ulanyp, Cu-Zr-Ni üçlüginden düzülen täze antibakterial film metal aýnany döretmekdi.Iň soňky önümi emele getirýän sferik poroşok, pes temperaturada poslamaýan polat ýüzlerine sowuk sepmek üçin çig mal hökmünde ulanylýar.Metal aýna bilen örtülen substratlar poslamaýan polat bilen deňeşdirilende azyndan 1 log bilen biofilmiň emele gelmegini ep-esli azaltmagy başardy.
Adamzat taryhynyň dowamynda islendik jemgyýet anyk talaplara laýyk gelýän täze materiallaryň ornaşdyrylmagyny we globallaşan ykdysadyýetde öndürijiligiň we reýtingiň ýokarlanmagyna sebäp boldy1.Elmydama adamyň materiallary we önümçilik enjamlaryny dizaýn etmek ukyby, şeýle hem saglyk, bilim, senagat, ykdysadyýet, medeniýet we beýleki ýurtlardan bir ýurda ýa-da beýleki ugurlara ýetmek üçin materiallary öndürmek we häsiýetlendirmek dizaýnlary bilen baglanyşyklydyr.Ösüş ýurda ýa-da sebite garamazdan ölçelýär2.60 ýyl bäri material alymlary bir esasy meselä köp wagt sarp etdiler: täze we ösen materiallary gözlemek.Soňky gözlegler, bar bolan materiallaryň hilini we öndürijiligini ýokarlandyrmaga, şeýle hem düýbünden täze görnüşli materiallary sintezlemäge we oýlap tapmaga gönükdirildi.
Garyjy elementleriň goşulmagy, materialyň mikrostrukturasynyň üýtgemegi we ýylylyk, mehaniki ýa-da termomehaniki bejeriş usullarynyň ulanylmagy dürli materiallaryň mehaniki, himiki we fiziki aýratynlyklarynyň ep-esli gowulaşmagyna sebäp boldy.Mundan başga-da, şu wagta çenli näbelli birleşmeler üstünlikli sintez edildi.Bu tutanýerli tagallalar, “Advanced Materials2” diýlip atlandyrylýan innowasiýa materiallarynyň täze maşgalasyny döretdi.Nanokristallar, nanobölejikler, nanoturbajyklar, kwant nokatlary, nol ölçegli, amorf metal äýnekler we ýokary entropiýa erginleri geçen asyryň ortalaryndan bäri dünýäde ýüze çykan ösen materiallaryň diňe käbir mysallarydyr.Soňky önümde-de, önümçiligiň aralyk döwürlerinde-de gowulaşan häsiýetli täze erginleri öndürmekde we ösdürmekde deňagramsyzlyk meselesi köplenç ýüze çykýar.Deňagramlylykdan ep-esli sowulmaga mümkinçilik berýän täze önümçilik usullarynyň ornaşdyrylmagy netijesinde, metal äýnek diýlip atlandyrylýan metastable erginleriň täze bir topary tapyldy.
1960-njy ýylda Caltech-de eden işi, Au-25-i.% Si aýna erginlerini sekuntda million dereje çalt berkitmek arkaly metal erginleri düşünjesini özgertdi.4 Professor Pol Dýuwsyň açyşy diňe bir metal äýnekleriň (MS) başlangyjy bolman, eýsem adamlaryň metal erginleri hakda pikirleriniň paradigma üýtgemegine sebäp boldy.MS erginleriniň sintezinde ilkinji ilkinji gözleglerden bäri, metal äýnekleriň hemmesi diýen ýaly aşakdaky usullaryň biri bilen doly alyndy: (i) eremegiň ýa-da bugyň çalt berkleşmegi, (ii) atom panjarasynyň bozulmagy, (iii) arassa metal elementleriniň arasynda berk amorfizasiýa reaksiýalary we (iv) gaty fazaly geçişler.
MG-ler, kristallaryň kesgitleýji aýratynlygy bolan kristallar bilen baglanyşykly uzak aralyk atom tertibiniň ýoklugy bilen tapawutlanýar.Häzirki zaman dünýäsinde metal aýna pudagynda uly ösüşler gazanyldy.Bular diňe bir berk döwlet fizikasy üçin däl, eýsem metallurgiýa, ýerüsti himiýa, tehnologiýa, biologiýa we beýleki köp ugurlar üçin hem gyzykly aýratynlyklary bolan täze materiallar.Bu täze görnüşli material, gaty metallardan tapawutly häsiýetlere eýe bolup, ony dürli ugurlardaky tehnologiki programmalar üçin gyzykly kandidat edýär.Olaryň käbir möhüm aýratynlyklary bar: (i) ýokary mehaniki süýşme we öndürijilik güýji, (ii) ýokary magnit geçirijiligi, (iii) pes güýji, (iv) adaty poslama garşylyk, (v) temperatura garaşsyzlygy.Geçirijilik 6.7.
Mehaniki garyndy (MA) 1,8, 19839-njy ýylda professor KK Kok we onuň kärdeşleri tarapyndan ilkinji gezek girizilen has täze usul.Otag temperaturasyna ýakyn gurşawda arassa elementleriň garyndysyny üwürip, amorf Ni60Nb40 tozanlaryny öndürdiler.Adatça, MA reaksiýasy reaktiw tozanlaryň reaktorda, adatça poslamaýan polatdan ýasalan top degirmenine ýaýramagynyň arasynda amala aşyrylýar.10 (1a surat, b).Şondan bäri pes (1-nji surat) we ýokary energiýa top degirmenleri we çybyk degirmenleri 11,12,13,14,15,16 ulanyp, täze amorf / metal aýna garyndy tozanlaryny taýýarlamak üçin mehaniki taýdan döredilen gaty döwlet reaksiýa usuly ulanylýar.Hususan-da, bu usul Cu-Ta17 ýaly üýtgemeýän ulgamlary, şeýle hem Al-geçiş metal (TM, Zr, Hf, Nb we Ta) 18,19 we Fe-W20 ulgamlary ýaly ýokary ereýän nokat erginlerini taýýarlamak üçin ulanyldy.adaty bişirmek usullaryny ulanyp alyp bolmaýar.Mundan başga-da, MA metal oksidleriniň, karbidleriň, nitridleriň, gidridleriň, uglerod nanoturbajyklarynyň, nanodiamondlaryň nanokristally we nanokompozit tozan bölejiklerini senagat taýdan öndürmek üçin iň güýçli nanotehnologiki gurallaryň biri hasaplanýar, şeýle hem ýokarky çemeleşme arkaly giň durnuklaşdyrma.1 we metastable tapgyrlar.
Bu gözlegde Cu50 (Zr50-xNix) / SUS 304 metal aýna örtügini taýýarlamak üçin ulanylýan ýasama usulyny görkezýän shematik.(a) Az energiýaly top üwemek usuly bilen Ni x (x; 10, 20, 30 we 40%) dürli konsentrasiýaly MC garyndy tozanlaryny taýýarlamak.(a) Başlangyç material gural polat toplary bilen birlikde gural silindrine ýüklenýär we (b) He atmosferadan doldurylan ellik gutusyna möhürlenýär.ç) üweýiş wagtynda topuň hereketini görkezýän ýylmaýjy gäminiň aç-açan modeli.50 sagatdan soň alnan iň soňky poroşok önümi SUS 304 substratyny (d) sowuk pürkmek üçin ulanyldy.
Köp material material ýüzleri (substratlar) barada aýdylanda, ýerüsti in engineeringenerçilik, asyl köp materialda ýok bolan käbir fiziki, himiki we tehniki aýratynlyklary üpjün etmek üçin ýüzleriň (substratlaryň) dizaýnyny we üýtgedilmegini öz içine alýar.Surfaceerüsti bejerginiň üsti bilen netijeli gowulaşyp boljak käbir häsiýetlere aşgazan, okislenme we poslama garşylyk, sürtülme koeffisiýenti, bioinertness, elektrik häsiýetleri we ýylylyk izolýasiýasy degişlidir.Faceerüsti hilini metallurgiýa, mehaniki ýa-da himiki usullar arkaly gowulandyryp bolýar.Belli bir proses hökmünde örtük, başga bir materialdan ýasalan köp zadyň (substratyň) ýüzüne emeli usulda ulanylýan bir ýa-da birnäçe gatlak hökmünde kesgitlenýär.Şeýlelik bilen, örtükler islenýän tehniki ýa-da bezeg aýratynlyklaryna ýetmek, şeýle hem materiallary daşky gurşaw bilen garaşylýan himiki we fiziki täsirlerden goramak üçin ulanylýar23.
Birnäçe mikrometrden (10-20 mikrometrden aşakda) 30-dan gowrak mikrometre ýa-da birnäçe millimetr galyňlykda gorag gatlaklaryny ulanmak üçin dürli usullar we usullar ulanylyp bilner.Umuman, örtük amallaryny iki kategoriýa bölmek bolar: (i) çygly örtük usullary, şol sanda elektroplatirlemek, elektroplatirlemek we gyzgyn suw galvanizlemek we (ii) lehimlemek, gaty ýerlemek, fiziki bug çökdürmek (PVD) ýaly gury örtük usullary.), himiki buglary çökdürmek (CVD), termiki pürkmek usullary we ýakynda sowuk pürkmek usullary 24 (1d surat).
Biofilmler ýüzlere yzyna dolanyp bolmajak we öz-özünden öndürilen öýjükli polimerler (EPS) bilen gurşalan mikrob jemgyýetleri hökmünde kesgitlenilýär.Superüzleý ýetişen biofilmiň emele gelmegi azyk önümlerini gaýtadan işlemek, suw ulgamlary we saglygy goraýyş ýaly köp pudakda ep-esli ýitgilere sebäp bolup biler.Adamlarda biofilmleriň emele gelmegi bilen mikrob ýokançlygynyň 80% -den gowragy (Enterobacteriaceae we Staphylococci hem) bejermek kyn.Mundan başga-da, ýetişen biofilmleriň esasy bejeriş kynçylygy hasaplanýan planktonik bakteriýa öýjükleri bilen deňeşdirilende antibiotik bejergisine 1000 esse çydamlydygy habar berildi.Taryhy taýdan umumy organiki birleşmelerden alnan mikroblara garşy örtük materiallary ulanyldy.Şeýle materiallarda köplenç adamlara zyýanly zäherli komponentler bar bolsa-da, 25,26 bu bakteriýalaryň ýaýramagynyň we maddy zaýalanmagynyň öňüni alyp biler.
Biofilmiň emele gelmegi sebäpli antibiotik bejergisine giňden ýaýran bakteriýa garşylygy, howpsuz ulanyp boljak mikroblara garşy membrananyň örtülen üstüni ösdürmegiň zerurlygyna sebäp boldy27.Bakteriýa öýjükleriniň ýapyşmagy sebäpli biofilmleri emele getirip bilmeýän fiziki ýa-da himiki ýelimleýiş ýüzüniň ösüşi bu prosesiň ilkinji çemeleşmesi27.Ikinji tehnologiýa, mikroblara garşy himiki serişdeleri zerur ýerlerde, ýokary konsentrirlenen we aýratyn mukdarda iberýän örtükleri ösdürmekdir.Bu, grafen / germanium28, gara göwher 29 we bakteriýalara çydamly ZnO30 doply göwher ýaly uglerod örtükleri, biofilmiň emele gelmegi sebäpli zäherlenmäniň we garşylygyň ösmegini ýokarlandyrýan tehnologiýa ýaly täsin örtük materiallaryny ösdürmek arkaly gazanylýar.Mundan başga-da, bakteriýalaryň hapalanmagyndan uzak möhletleýin goragy üpjün edýän germisid himiki maddalary öz içine alýan örtükler has meşhur bolýar.Üç amalyň hemmesi örtülen ýüzlerde mikroblara garşy işjeňlik etmäge ukyply bolsa-da, amaly strategiýa işlenip düzülende göz öňünde tutulmaly çäklendirmeler bar.
Häzirki wagtda bazardaky önümler biologiki taýdan işjeň maddalar üçin gorag örtüklerini seljermek we synagdan geçirmek üçin wagtyň ýoklugy bilen päsgelçilik döredýär.Kompaniýalar önümleriniň ulanyjylara islenýän funksional taraplar bilen üpjün etjekdigini öňe sürýärler, ýöne bu häzirki wagtda bazardaky önümleriň üstünlik gazanmagyna päsgelçilik boldy.Kümüşden alnan birleşmeler häzirki wagtda sarp edijiler üçin bar bolan mikroblara garşy dermanlaryň köpüsinde ulanylýar.Bu önümler ulanyjylary mikro-organizmlere zyýanly täsirlerden goramak üçin niýetlenendir.Mikroblara garşy gijikdirilen täsir we kümüş birleşmeleriň zäherliligi gözlegçilere az zyýanly alternatiwany döretmek üçin basyşy artdyrýar36,37.Içinde we daşynda işleýän global mikroblara garşy örtük döretmek kyn mesele bolup galýar.Bu saglyk we howpsuzlyk töwekgelçiligi bilen baglanyşykly.Adamlara az zyýan berýän mikroblara garşy serişdäni tapmak we ony has uzak ömri bilen örtülen substratlara nädip goşmalydygyny anyklamak 38-nji maksatdyr.Mikroblara garşy we antibiofilmiň iň soňky materiallary bakteriýalary göni aragatnaşykda ýa-da işjeň agent goýberilenden soň ýakyn aralykda öldürmek üçin niýetlenendir.Olar muny başlangyç bakteriýalaryň ýelmeşmegini saklamak (üstünde belok gatlagynyň döremeginiň öňüni almak) ýa-da öýjük diwaryna päsgel bermek arkaly bakteriýalary öldürmek arkaly edip bilerler.
Aslynda, ýerüsti örtük, ýerüsti aýratynlyklaryny gowulandyrmak üçin bir komponentiň ýüzüne başga bir gatlagy ulanmak prosesi.Surfaceerüsti örtügiň maksady, bir komponentiň ýakyn ýer böleginiň mikrostrukturasyny we / ýa-da düzümini üýtgetmekdir.Faceerüsti örtük usullaryny 2a-njy suratda jemlenen dürli usullara bölmek mümkin.Örtükleri döretmek üçin ulanylýan usula baglylykda örtükleri ýylylyk, himiki, fiziki we elektrokimiki kategoriýalara bölmek mümkin.
(a) surfaceerüsti ýasamagyň esasy usullaryny görkezýän goşgy we (b) sowuk pürküji usulynyň saýlanan artykmaçlyklary we kemçilikleri.
Sowuk pürküji tehnologiýasynyň adaty termiki pürküji usullary bilen köp umumylygy bar.Şeýle-de bolsa, sowuk pürküji prosesi we sowuk pürküji materiallary aýratyn özboluşly edýän käbir esasy häsiýetler bar.Sowuk pürküji tehnologiýasy entek çagalyk döwründe, ýöne geljegi uly.Käbir ýagdaýlarda sowuk püskürmegiň özboluşly aýratynlyklary adaty termiki pürkmek usullarynyň çäklendirmelerini ýeňip geçip, uly peýdalary hödürleýär.Adaty ýylylyk pürküji tehnologiýasynyň ep-esli çäklendirmelerini ýeňip geçýär, onda poroşok substrata goýulmaly.Elbetde, bu adaty örtük prosesi nanokristallar, nanopartikullar, amorf we metal äýnekler ýaly gaty temperatura duýgur materiallar üçin amatly däl, 40, 41, 42. Mundan başga-da, termiki pürküji örtük materiallary hemişe ýokary derejeli gözenek we oksidlere eýe.Sowuk pürküji tehnologiýasy ýylylyk pürküji tehnologiýasyndan ep-esli artykmaçlyga eýedir, meselem: (i) substrata iň az ýylylyk girizilmegi, (ii) substrat örtügini saýlamakda çeýeligi, (iii) fazanyň üýtgemegi we däne ösmegi, (iv) ýokary ýelim güýji1 .39 (2-nji surat).Mundan başga-da, sowuk pürküji örtük materiallary ýokary poslama garşylygy, ýokary güýji we gatylygy, ýokary elektrik geçirijiligi we ýokary dykyzlygy41.Sowuk pürküji prosesiniň artykmaçlyklaryna garamazdan, bu usul 2b suratda görkezilişi ýaly käbir kemçilikleri bar.Al2O3, TiO2, ZrO2, WC we ş.m. ýaly arassa keramiki tozanlar örtülende sowuk pürküji usuly ulanylyp bilinmez.Beýleki tarapdan, keramiki / metaldan ýasalan tozanlar örtük üçin çig mal hökmünde ulanylyp bilner.Beýleki ýylylyk sepmek usullary üçin hem edil şonuň ýaly.Kyn ýüzler we turba interýerleri sepmek henizem kyn.
Häzirki işiň örtük üçin başlangyç material hökmünde metal witreli poroşoklary ulanmaga gönükdirilendigini göz öňünde tutsak, adaty termiki pürküjiniň bu maksat bilen ulanylyp bilinmejekdigi aýdyňdyr.Munuň sebäbi, metal witrusly poroşoklaryň ýokary temperaturada kristallaşmagy1 bilen baglanyşyklydyr.
Lukmançylyk we azyk senagatynda ulanylýan gurallaryň köpüsi hirurgiki gurallary öndürmek üçin hrom mukdary 12-20 wt% bolan austenit poslamaýan polat erginlerinden (SUS316 we SUS304) öndürilýär.Hrom metalyň polat erginlerinde garyndy elementi hökmünde ulanylmagy, adaty polat erginleriniň poslama garşylygyny ep-esli gowulaşdyryp biljekdigi kabul edilýär.Poslamaýan polatdan ýasalan erginler, ýokary poslama garşylygyna garamazdan, mikroblara garşy ep-esli aýratynlyklary ýok 38,39.Bu olaryň ýokary poslama garşylygy bilen tapawutlanýar.Ondan soň poslamaýan polatdan ýasalan biomateriallaryň üstünde bakteriýalaryň ýelmeşmegi we kolonizasiýasy sebäpli ýüze çykýan ýokançlygyň we çişmegiň ösüşini çaklamak mümkin.Adamlaryň saglygyna gönüden-göni ýa-da gytaklaýyn täsir edip biljek köp netijelere sebäp bolup biljek bakteriýalaryň ýelmeşmegi we biofilmiň emele gelmegi bilen baglanyşykly düýpli kynçylyklar sebäpli ýüze çykyp biler.
Bu gözleg, Kuweýt Ylmyň Ösüş Gaznasy (KFAS) tarapyndan maliýeleşdirilýän taslamanyň birinji tapgyry.2010-550401, MA tehnologiýasy (tablisa) ulanyp, metal aýna Cu-Zr-Ni üç taraplaýyn tozan öndürmegiň mümkinçiligini öwrenmek üçin.1) SUS304 antibakterial ýerüsti gorag filmi / örtügi öndürmek üçin.Taslamanyň ikinji tapgyry, 2023-nji ýylyň ýanwar aýynda başlamaly, galvaniki poslama häsiýetleri we ulgamyň mehaniki aýratynlyklary jikme-jik öwreniler.Dürli bakteriýalar üçin jikme-jik mikrobiologiki synaglar geçiriler.
Bu makalada morfologiki we gurluş aýratynlyklaryna esaslanýan Zr garyndysynyň aýna emele getiriş ukybyna (GFA) täsiri ara alnyp maslahatlaşylýar.Mundan başga-da, poroşok bilen örtülen metal aýna / SUS304 birleşmesiniň antibakterial aýratynlyklary hem ara alnyp maslahatlaşyldy.Mundan başga-da, ýasalan metal aýna ulgamlarynyň aşa sowadylan suwuk sebitine sowuk sepilende ýüze çykýan metal aýna tozanlarynyň gurluş taýdan üýtgemeginiň mümkinçiligini öwrenmek üçin dowam etdirilýän işler geçirildi.Bu işde Cu50Zr30Ni20 we Cu50Zr20Ni30 metal aýna erginleri ulanyldy.
Bu bölüm, az energiýa topy üweýiş wagtynda elementar Cu, Zr we Ni tozanlarynyň morfologiki üýtgemelerini görkezýär.Suratly mysal hökmünde Cu50Zr20Ni30 we Cu50Zr40Ni10-dan ybarat iki dürli ulgam ulanylar.MA prosesi üç aýry basgançaga bölüp bolar, bu üweýiş tapgyrynda alnan poroşokyň metalografiki häsiýetnamasy bilen subut edilýär (3-nji surat).
Top üwemegiň dürli etaplaryndan soň alnan mehaniki erginleriň (MA) tozanlarynyň metalografiki aýratynlyklary.3, 12 we 50 sagat pes energiýa topy üwenden soň alnan MA we Cu50Zr40Ni10 tozanlarynyň meýdan zyňyndylaryny skanerleýän elektron mikroskopiýa (FE-SEM) şekilleri, şol bir MA-da bolsa, Cu50Zr20Ni30 ulgamy üçin (a), (c) we (e) görkezilýär.Wagtdan soň alnan Cu50Zr40Ni10 ulgamynyň degişli şekilleri (b), (d) we (f) -de görkezilýär.
Top degirmeni wagtynda, metal poroşokyna geçirilip bilinjek täsirli kinetiki energiýa, 1a suratda görkezilişi ýaly parametrleriň utgaşmasy täsir edýär.Bu toplar bilen poroşoklaryň arasyndaky çaknyşyklary, üweýji mediýanyň arasynda ýa-da arasynda gysylan poroşokyň gyrkylmagy, top degirmenleriniň hereket edýän jisimleriniň arasynda poroşok süýräp çykmagy sebäpli dörän toplaryň täsiri, ýüklenen medeniýetiň üsti bilen ýaýran toplaryň üstünden geçýän tolkun (1a surat). Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированя из-за холодной сварки на раннейдидиди МА (3 ч), что привело к курованию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Esasy Cu, Zr we Ni poroşoklary MA (3 sag) irki döwürde sowuk kebşirlemek sebäpli uly poroşok bölejikleriniň (diametri 1 mm) emele gelmegine sebäp bolup, gaty deformasiýa edildi.Bu uly birleşýän bölejikler, injirde görkezilişi ýaly, garyndy elementleriniň (Cu, Zr, Ni) galyň gatlaklarynyň emele gelmegi bilen häsiýetlendirilýär.3a, b.MA wagtynyň 12 sagada (aralyk etap) ýokarlanmagy, top fabriginiň kinetik energiýasynyň ýokarlanmagyna sebäp boldy, bu bolsa 3c-nji suratda görkezilişi ýaly, birleşýän poroşokyň kiçi tozanlara (200 μm-dan az) bölünmegine sebäp boldy.Bu etapda ulanylýan gyrkym güýji, 3c, d suratda görkezilişi ýaly inçe Cu, Zr, Ni yşarat gatlaklary bilen täze metal ýüzüň emele gelmegine getirýär.Gatlaklaryň interfeýsinde gatlaklaryň üýşmegi netijesinde täze fazalaryň emele gelmegi bilen gaty fazaly reaksiýalar ýüze çykýar.
MA prosesiniň iň ýokary nokadynda (50 sagatdan soň), ýalpak metalografiýa zordan görnüp başlady (3e surat, f) we poroşokyň ýalpyldawuk ýüzünde aýna metallografiýasy syn edildi.Bu MA işiniň tamamlanandygyny we ýekeje reaksiýa tapgyrynyň döredilendigini aňladýar.Şekillerde görkezilen sebitleriň elementar düzümi.3e (I, II, III), f, v, vi) energiýa ýaýradyjy rentgen spektroskopiýasy (EDS) bilen bilelikde meýdan zyňyndylaryny skanerleýän elektron mikroskopiýa (FE-SEM) ulanylyp kesgitlenildi.(IV).
Tablisada.Garyjy elementleriň 2 elementar konsentrasiýasy, injirde saýlanan her sebitiň umumy massasynyň göterimi hökmünde görkezilýär.3e, f.Bu netijeleri 1-nji tablisada berlen Cu50Zr20Ni30 we Cu50Zr40Ni10 başlangyç nominal kompozisiýalary bilen deňeşdirmek, bu iki soňky önümiň kompozisiýalarynyň nominal kompozisiýalara gaty ýakyndygyny görkezýär.Mundan başga-da, 3e, f-de görkezilen sebitler üçin komponentleriň deňeşdirilen bahalary, her nusganyň düzüminiň bir sebitden beýlekisine üýtgemegini aňlatmaýar.Muny bir sebitden beýlekisine kompozisiýanyň üýtgemezligi subut edýär.Bu, 2-nji tablisada görkezilişi ýaly birmeňzeş garyndy tozanlarynyň öndürilişini görkezýär.
Cu50 (Zr50-xNix) ahyrky önüm tozynyň FE-SEM mikrograflary, 4a-d suratda görkezilişi ýaly 50 MA-dan soň alyndy, bu ýerde x degişlilikde 10, 20, 30 we 40 bolýar.Bu üweýiş ädiminden soň, 4-nji suratda görkezilişi ýaly, diametri 73 - 126 nm bolan ultrafin bölejiklerden ybarat uly agregatlaryň emele gelmegine sebäp bolýan van der Waals täsiri sebäpli poroşok agregatlary.
50 sagatlyk MA-dan soň alnan Cu50 (Zr50-xNix) tozanlarynyň morfologik aýratynlyklary.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 ulgamlary üçin 50 MA-dan soň alnan tozanlaryň FE-SEM şekilleri degişlilikde (a), (b), (c) we (d) görnüşlerinde görkezilýär.
Poroşoklary sowuk pürküji iýmitlendirijisine ýüklemezden ozal, analitik derejeli etanolda 15 minutlap sonikasiýa edildi, soň bolsa 150 ° C-de 2 sagat guradyldy.Bu ädim örtük prosesinde köplenç çynlakaý problemalara sebäp bolýan aglomerasiýa üstünlikli garşy göreşmek üçin edilmeli.MA prosesi tamamlanandan soň, garyndy tozanlarynyň birmeňzeşligini barlamak üçin goşmaça barlaglar geçirildi.Injirde.5a - d, degişlilikde 50 sagatdan soň alnan Cu50Zr30Ni20 garyndysynyň Cu, Zr we Ni garyndy elementleriniň degişli EDS şekillerini FE-SEM mikrograflaryny we degişli EDS şekillerini görkezýär.Bu ädimden soň alnan garyndy poroşoklarynyň birmeňzeşdigini bellemelidiris, sebäbi 5-nji suratda görkezilişi ýaly kiçi nanometr derejesinden has ýokary kompozisiýa üýtgemelerini görkezmeýär.
FE-SEM / Energy Dispersive rentgen spektroskopiýasy (EDS) tarapyndan 50 MA-dan soň alnan MG Cu50Zr30Ni20 tozyndaky elementleriň morfologiýasy we ýerli paýlanyşy.(a) SEM we rentgen EDS şekillendirişi (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα we (d) Ni-Kα.
50 sagatlyk MA-dan soň alnan Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 we Cu50Zr20Ni30 tozanlarynyň rentgen difraksiýa nagyşlary şekillerde görkezilýär.Degişlilikde 6a - d.Bu üweýiş tapgyryndan soň, dürli Zr konsentrasiýasy bolan ähli nusgalarda 6-njy suratda görkezilen häsiýetli halo diffuziýa nagyşlary bolan amorf gurluşlar bar.
Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c) we Cu50Zr20Ni30 (d) tozanlaryň rentgen difraksiýa nagyşlary MA-dan soň 50 sagatda.Amporf fazanyň emele gelendigini görkezýän ähli nusgalarda halo-diffuziýa nagşy hasaba alyndy.
Resolutionokary çözgütli meýdan zyňyndy elektron mikroskopiýasy (FE-HRTEM) gurluş üýtgemelerini synlamak we dürli MA döwürlerinde top üwemek netijesinde dörän tozanlaryň ýerli gurluşyna düşünmek üçin ulanyldy.Cu50Zr30Ni20 we Cu50Zr40Ni10 poroşoklaryny irlemegiň irki (6 sag) we orta (18 sag) tapgyrlaryndan soň FE-HRTEM usuly bilen alnan tozanlaryň suratlary suratlarda görkezilýär.Degişlilikde 7a.MA-dan 6 sagatdan soň alnan poroşokyň açyk meýdan şekiline (BFI) görä, poroşok fcc-Cu, hcp-Zr we fcc-Ni elementleriniň anyk kesgitlenen çäkleri bolan uly dänelerden durýar we 7a-njy suratda görkezilişi ýaly reaksiýa tapgyrynyň emele gelmeginiň alamatlary ýok.Mundan başga-da, orta sebitden (a) alnan korrelirlenen saýlanan meýdan difraksiýa nagşy (SADP) uly kristallaryň bardygyny we reaktiw fazanyň ýoklugyny görkezýän ýiti difraksiýa nagşyny (7b surat) ýüze çykardy.
Irki (6 sag) we aralyk (18 sag) tapgyrlardan soň alnan MA poroşokynyň ýerli gurluş aýratynlyklary.(a) resolutionokary çözgütli meýdan zyňyndylaryny elektron mikroskopiýa (FE-HRTEM) we (b) 6 sagatlap MA bejergisinden soň Cu50Zr30Ni20 poroşokynyň degişli saýlanan meýdan diffraktogrammasy (SADP).18 sagatlyk MA-dan soň alnan Cu50Zr40Ni10-nyň FE-HRTEM şekili (c) görkezilýär.
Injirde görkezilişi ýaly.7c, MA-nyň dowamlylygynyň 18 sagada çenli ýokarlanmagy, plastmassa deformasiýasy bilen utgaşyp, panjara kemçiliklerine sebäp boldy.MA prosesiniň bu aralyk tapgyrynda, poroşokda dürli kemçilikler ýüze çykýar, şol sanda gaplama kemçilikleri, panjara kemçilikleri we nokat kemçilikleri (7-nji surat).Bu kemçilikler, däne araçäkleri boýunça uly däneleriň 20 nm-den kiçi göwrümli böleklere bölünmegine sebäp bolýar (7-nji surat).
36 sagat MA üçin üwelen Cu50Z30Ni20 poroşokynyň ýerli gurluşy, 8a-njy suratda görkezilişi ýaly, amorf inçe matrisada ýerleşdirilen ultrafin nanograinleriň emele gelmegi bilen häsiýetlendirilýär.EMF-iň ýerli derňewi, injirde görkezilen nanoklasterleriň bardygyny görkezdi.8a bejerilmedik Cu, Zr we Ni tozan erginleri bilen baglanyşykly.Matrisadaky Cu-nyň mazmuny ~ 32-den.Mundan başga-da, bu ädimde üwenden soň alnan poroşoklaryň degişli SADP-leri, 8b-nji suratda görkezilişi ýaly, bejerilmedik garyndy elementleri bilen baglanyşykly ýiti nokatlar bilen birmeňzeş we ikinji derejeli hal-diffuziýa amorf faza halkalaryny görkezýär.
36 h-Cu50Zr30Ni20 poroşokdan başga Nanoskale ýerli gurluş aýratynlyklary.(a) Açyk meýdan şekili (BFI) we degişli (b) Cu50Zr30Ni20 poroşokynyň 36 sagatda degirmeninden soň alnan SADP.
MA prosesiniň ahyrynda (50 sag), Cu50 (Zr50-xNix), X, 10, 20, 30 we 40%. Poroşoklar, suratda görkezilişi ýaly, amorf fazanyň labyrintin morfologiýasyna eýe.Her kompozisiýanyň degişli SADS-da nokat difraksiýasy ýa-da ýiti ýyllyk nagyşlar tapylmady.Bu bejerilmedik kristal metalyň ýoklugyny, has dogrusy amorf garyndy poroşokynyň emele gelendigini görkezýär.Halo diffuziýa nagyşlaryny görkezýän bu korrelirlenen SADP-ler soňky önüm materialynda amorf fazalaryň ösmegine subutnama hökmünde ulanyldy.
Cu50 MS ulgamynyň (Zr50-xNix) soňky önüminiň ýerli gurluşy.FE-HRTEM we korrelirlenen nanobeam difraksiýa nagyşlary (NBDP) (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 we (d) Cu50Zr10Ni40 50 sagat MA-dan soň alnan.
Differensial skaner kalorimetriýasyny ulanyp, Cu50 (Zr50-xNix) amorf ulgamyndaky Ni (x) mazmunyna baglylykda aýna geçiş temperaturasynyň (Tg), aşa sowadylan suwuk sebitiň (ΔTx) we kristalizasiýa temperaturasynyň (Tx) ýylylyk durnuklylygy öwrenildi.He gaz akymynda (DSC) häsiýetleri.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 we Cu50Zr10Ni40 tozanlarynyň DSC egrileri MA-dan 50 sagadyň dowamynda alnan amorf erginleri Şekillerde görkezilýär.Degişlilikde 10a, b, e.Amor Cu50Zr20Ni30-nyň DSC egrisi 10-njy suratda aýratyn görkezilse-de, DSC-de ~ 700 ° C çenli gyzdyrylan Cu50Zr30Ni20 nusgasy 10g suratda görkezilýär.
MA-dan soň 50 sagatlap alnan Cu50 (Zr50-xNix) MG tozanlarynyň ýylylyk durnuklylygy aýna geçiş temperaturasy (Tg), kristallaşma temperaturasy (Tx) we aşa sowadylan suwuk sebit (ΔTx) bilen kesgitlenýär.Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c) we (e) Cu50Zr10Ni40 MG garyndy tozanlarynyň diferensial skaner kalorimetri (DSC) tozanlarynyň termogramlary.DSC-de ~ 700 ° C çenli gyzdyrylan Cu50Zr30Ni20 nusgasynyň rentgen difraksiýa nagşy (XRD) görkezilýär.
10-njy suratda görkezilişi ýaly, dürli nikel konsentrasiýalary (x) bolan ähli kompozisiýalar üçin DSC egrileri iki dürli ýagdaýy görkezýär, biri endotermiki, beýlekisi ekzotermiki.Birinji endotermiki hadysa Tg, ikinjisi Tx bilen baglanyşykly.Tg bilen Tx arasynda bar bolan gorizontal aralyk meýdany, sowadylan suwuk meýdan (ΔTx = Tx - Tg) diýilýär.Netijeler, 526 ° C we 612 ° C derejesinde ýerleşdirilen Cu50Zr40Ni10 nusgasynyň Tg we Tx (10a surat) mazmuny (x) 20% -e çenli pes temperatura tarapyna 482 ° C we 563 ° C üýtgedýändigini görkezýär.10b suratda görkezilişi ýaly degişlilikde Ni mazmuny (x) ýokarlanýar.Netijede, Cu50Zr30Ni20 üçin ΔTx Cu50Zr40Ni10 86 ° С (10a surat) -dan 81 ° С çenli azalýar (10b surat).MC Cu50Zr40Ni10 garyndysy üçin Tg, Tx we ΔTx bahalarynyň 447 ° С, 526 ° С we 79 ° С derejelerine çenli peselmegi hasaba alyndy (10b surat).Bu, Ni düzüminiň köpelmeginiň MS garyndysynyň ýylylyk durnuklylygynyň peselmegine sebäp bolýandygyny görkezýär.Munuň tersine, MC Cu50Zr20Ni30 garyndysynyň Tg (507 ° C) bahasy, MC Cu50Zr40Ni10 garyndysyndan pesdir;Şeýle-de bolsa, Tx oňa deňeşdirip boljak bahany görkezýär (612 ° C).Şonuň üçin ΔTx injirde görkezilişi ýaly has ýokary (87 ° C) bolýar.X asyr
Cu50Zr20Ni30 MC garyndysyny ulanyp, Cu50 (Zr50-xNix) MC ulgamy, ýiti ekzotermiki pikden fcc-ZrCu5, ortorombik-Zr7Cu10 we ortorombik-ZrNi kristal fazalaryna kristallaşýar (10-njy surat).Amorfdan kristala geçişiň bu fazasy, DSC-de 700 ° C-e çenli gyzdyrylan MG nusgasynyň rentgen difraksiýa derňewi bilen tassyklandy (10-njy surat).
Injirde.11-de häzirki işde geçirilen sowuk pürküji prosesinde düşürilen suratlar görkezilýär.Bu gözlegde, MA-dan soň 50 sagat sintezlenen metal aýna poroşok bölejikleri antibakterial çig mal hökmünde ulanyldy, poslamaýan polat plastinka (SUS304) sowuk pürküji bilen örtüldi.Sowuk pürküji usuly, ýylylyk pürküji tehnologiýa seriýasynda örtük üçin saýlandy, sebäbi amorf we nanokristally poroşoklar ýaly metal metastable ýylylyga duýgur materiallar üçin ulanylyp bilinýän ýylylyk pürküji tehnologiýa seriýasyndaky iň täsirli usuldyr.Faza degişli däl.geçişleri.Bu usuly saýlamagyň esasy faktory.Sowuk çöketlik prosesi bölejikleriň kinetik energiýasyny substrat ýa-da öň goýlan bölejikler bilen täsir edende plastiki deformasiýa, deformasiýa we ýylylyga öwürýän ýokary tizlikli bölejikleri ulanmak arkaly amala aşyrylýar.
Meýdan suratlarynda MG / SUS 304 550 ° C-de yzygiderli bäş taýýarlyk üçin ulanylýan sowuk pürküji prosedurasy görkezilýär.
Bölejikleriň kinetik energiýasy, şeýle hem örtük emele gelende her bölejigiň tizligi, plastiki deformasiýa (esasy bölejikler we bölejikleriň özara täsiri), gaty jisimleriň düwünleri, bölejikleriň arasynda aýlanma, deformasiýa we ýylylygy çäklendirýän energiýa ýaly beýleki mehanizmler arkaly energiýa görnüşlerine öwrülmelidir. täsirinden soň.Bölejik / substrat materialyna ulanylýan täsir energiýasynyň 90% -iniň ýerli ýylylyk 40-a öwrülýändigi bellendi.Mundan başga-da, täsir stres ulanylanda, bölejikleriň / substratyň aragatnaşyk sebitinde gaty gysga wagtyň içinde ýokary plastmassa ştamlary bolýar41,42.
Plastiki deformasiýa, adatça, energiýanyň ýaýramagy, has dogrusy, sebitara sebitdäki ýylylyk çeşmesi hökmünde kabul edilýär.Şeýle-de bolsa, sebitara sebitdäki temperaturanyň ýokarlanmagy, adatça interfeýsara eremegiň ýa-da atomlaryň özara ýaýramagynyň ep-esli höweslendirilmegi üçin ýeterlik däl.Authorsazyjylara mälim bolan hiç bir neşir bu metal witrus poroşoklarynyň häsiýetleriniň poroşok ýelimlenmegine we sowuk pürküji usullaryny ulananyňyzda ýüze çykýan ýerlere täsirini öwrenmedi.
MG Cu50Zr20Ni30 garyndy poroşokynyň BFI-sini SUS 304 substratyna goýlan 12a suratda görmek bolýar (11, 12b surat).Suratdan görnüşi ýaly, örtülen poroşoklar asyl amorf gurluşyny saklaýar, sebäbi kristal aýratynlyklary ýa-da panjara kemçilikleri bolmazdan näzik labyrint gurluşy bar.Beýleki tarapdan, şekil MG bilen örtülen tozan matrisasyna goşulan nanopartikller bilen subut edilişi ýaly, daşary ýurt fazasynyň bardygyny görkezýär (12a surat).12c-nji suratda I sebit bilen baglanyşykly indekslenen nanobeam difraksiýa nagşy (NBDP) görkezilýär (12a surat).Injirde görkezilişi ýaly.12c, NBDP amorf gurluşyň gowşak halo-diffuziýa görnüşini görkezýär we kristal uly kub metastable Zr2Ni fazasyna we üçburçluk CuO fazasyna gabat gelýän ýiti tegmiller bilen bilelikde ýaşaýar.CuO-nyň emele gelmegini, pürküji ýaragyň burnundan ýokary howa akymynda açyk howada SUS 304-e geçende tozanyň okislenmegi bilen düşündirip bolar.Beýleki tarapdan, metal aýna poroşoklaryň bölünmegi, 550 ° C-de 30 minutda sowuk pürküji bejergisinden soň uly kub fazalaryň döremegine sebäp boldy.
(a) MG tozynyň FE-HRTEM şekili (b) SUS 304 substratda goýlan (Surat goşgy).(A) -da görkezilen tegelek nyşanyň NBDP görkezijisi (c) -de görkezilýär.
Uly kub Zr2Ni nanopartikullarynyň emele gelmeginiň bu potensial mehanizmini barlamak üçin garaşsyz synag geçirildi.Bu synagda, atomizatordan 550 ° C derejesinde poroşoklar SUS 304 substratynyň ugruna sepildi;Şeýle-de bolsa, garyjy täsirini kesgitlemek üçin poroşoklar SUS304 zolagyndan mümkin boldugyça çalt (60 s) aýryldy.).Anotherene bir topar synag geçirildi, onda poroşok substratdan ulanylandan takmynan 180 sekunt soň aýryldy.
13a, b suratlar, degişlilikde 60 s we 180 s üçin SUS 304 substratlaryna ýerleşdirilen iki sany dökülen materialyň skaner geçiriş elektron mikroskopiýasy (STEM) garaňky meýdany (DFI) görkezýär.60 sekuntda goýlan poroşok şekilinde, aýratynlygy görkezýän morfologiki jikme-jiklikler ýok (13a surat).Muny, 14a-njy suratda görkezilen giň başlangyç we ikinji derejeli difraksiýa pikleriniň görkezişi ýaly, bu poroşoklaryň umumy gurluşynyň amorfdygyny görkezýän XRD hem tassyklady.Bu, tozanyň asyl amorf gurluşyny saklaýan metastable / mezofaza çökündileriniň ýoklugyny görkezýär.Munuň tersine, şol bir temperaturada (550 ° C) goýlan, ýöne substratda 180 s galan poroşok, 13b-nji suratda görkezilen oklarda görkezilişi ýaly, nanosizlenen däneleriň çöketligini görkezdi.