Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез кулланган браузер версиясенең CSS ярдәме чикләнгән.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Шул ук вакытта, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Биофильмнар хроник инфекцияләр үсешендә мөһим компонент, аеруча медицина җайланмаларына килгәндә.Бу проблема медицина җәмгыяте өчен бик зур проблема тудыра, чөнки стандарт антибиотиклар биофильмнарны бик чикләнгән дәрәҗәдә юк итә ала.Биофильм формалашуны профилактикалау төрле каплау ысуллары һәм яңа материаллар үсешенә китерде.Бу ысуллар биофильм формалашуга комачаулый торган өслекләрне капларга омтыла.Витруслы металл эретмәләре, аеруча бакыр һәм титан металллары булганнар, идеаль антимикробиаль капламаларга әйләнделәр.Шул ук вакытта, салкын спрей технологиясен куллану артты, чөнки температурага сизгер материалларны эшкәртү өчен яраклы ысул.Бу тикшеренүнең максаты - механик эретү техникасын кулланып, Cu-Zr-Ni өченчедән торган яңа антибактериаль фильм металл пыяла булдыру иде.Соңгы продуктны тәшкил иткән сферик порошок түбән температурада дат басмаган корыч өслекләргә салкын сиптерү өчен чимал буларак кулланыла.Металл пыяла белән капланган субстратлар биофильм формалашуны тотрыксыз корыч белән чагыштырганда ким дигәндә 1 бүрәнәгә киметә алды.
Кешелек тарихы дәвамында, теләсә нинди җәмгыять, махсус таләпләргә туры китереп, яңа материаллар кертүне үстерә һәм алга этәрә алды, нәтиҗәдә җитештерүчәнлек артты һәм глобальләшкән икътисадта рейтингы1.Бу һәрвакыт кешенең материаллар һәм җитештерү җиһазларын проектлау сәләтенә, шулай ук ​​сәламәтлек, мәгариф, сәнәгать, икътисад, мәдәният һәм башка өлкәләргә бер илдән икенчесенә ирешү өчен материаллар җитештерү һәм характеристика ясау белән бәйле.Алга китеш илгә яки төбәккә карамастан үлчәнә2.60 ел дәвамында материал галимнәре күп вакытны бер төп эшкә багышладылар: яңа һәм алдынгы материаллар эзләү.Соңгы тикшеренүләр төп материалларның сыйфатын һәм эшләвен яхшыртуга, синтезлау һәм бөтенләй яңа төр материаллар уйлап табуга юнәлтелгән.
Эретүче элементлар өстәү, материалның микроструктурасын модификацияләү һәм җылылык, механик яки термомеханик дәвалау ысулларын куллану төрле материалларның механик, химик һәм физик үзлекләрен сизелерлек яхшыртуга китерде.Моннан тыш, әлегә кадәр билгесез кушылмалар уңышлы синтезланган.Бу өзлексез тырышлыклар инновацион материалларның яңа гаиләсен барлыкка китерделәр, алга киткән материаллар2.Нанокристаллар, нанопартиклар, нанотублар, квант нокталары, нуль үлчәмле, аморф металл стаканнар, һәм югары энтропия эретмәләре - узган гасыр урталарыннан дөньяда барлыкка килгән алдынгы материалларның кайбер үрнәкләре.Соңгы продуктта да, җитештерүнең арадаш этапларында да яхшыртылган үзлекләре булган яңа эретмәләрне җитештерүдә һәм үстерүдә тигезсезлек проблемасы еш өстәлә.Тигезлектән зур тайпылышларга мөмкинлек бирүче яңа җитештерү техникасын кертү нәтиҗәсендә, металл стакан дип аталган метастабель эретмәләренең бөтенләй яңа сыйныфы табылды.
Аның 1960-нчы елда Калтехтагы эше металл эретмәләре концепциясен революцияләде, ул Au-25 синтезлаганда.4 Профессор Пол Дювсның ачуы тарих металл стаканнарның (MS) башлануын гына түгел, ә кешеләрнең металл эретмәләре турында уйлауларында парадигма үзгәрүенә китерде.МС эретмәләрен синтезлауда беренче пионер тикшеренүләреннән башлап, барлык металл стаканнар да түбәндәге ысулларның берсе ярдәмендә тулысынча алынган: (i) эретү яки парның тиз катгыйлануы, (ii) атом тактасы бозылуы, (iii) саф металл элементлар арасындагы каты дәүләт аморфизация реакцияләре һәм (iv) метазлы этапларның каты фаза күчү.
МГ кристалллар белән бәйләнгән озын диапазонлы атом тәртибенең булмавы белән аерылып тора, бу кристаллларның билгеләү характеристикасы.Хәзерге дөньяда металл пыяла өлкәсендә зур уңышларга ирешелде.Бу каты дәүләт физикасы өчен генә түгел, металлургия, җир өсте химиясе, технология, биология һәм башка бик күп кызыклы кызыклы яңа материаллар.Бу яңа төр материал каты металлдан аерылып торган үзенчәлекләргә ия, аны төрле өлкәләрдәге технологик кушымталарга кызыклы кандидат итә.Аларның кайбер мөһим үзенчәлекләре бар: (i) югары механик сыгылу һәм җитештерү көче, (ii) югары магнит үткәрүчәнлеге, (iii) түбән көчләү, (iv) гадәти булмаган коррозиягә каршы тору, (v) температураның бәйсезлеге.Ucткәрүчәнлек 6.7.
Механик эретү (MA) 1,8 - чагыштырмача яңа ысул, 19839 елда профессор К.К.Кок һәм аның хезмәттәшләре тарафыннан кертелгән.Алар аморф Ni60Nb40 порошоклары җитештерделәр, бүлмә температурасына бик якын тирә температурада саф элементлар катнашмасын тарттылар.Гадәттә, MA реакциясе реактордагы порошокларның диффузия бәйләнеше арасында үткәрелә, гадәттә дат басмас корычтан ясалган, туп тегермәненә.10 (1а рәсем, б).Шул вакыттан алып, бу механик рәвештә эшләнгән каты дәүләт реакциясе ысулы түбән (1с рәсем) һәм югары энергия туп тегермәннәре һәм таяк тегермәннәре ярдәмендә яңа аморф / металл пыяла эретелгән порошоклар әзерләү өчен кулланыла11,12,13,14,15,16.Аерым алганда, бу ысул Cu-Ta17 кебек үзгәрмәс системалар, шулай ук ​​Al-transition металл (TM, Zr, Hf, Nb һәм Ta) 18,19 һәм Fe-W20 системалары кебек эретү ноктасы эретмәләрен әзерләү өчен кулланылган., гадәти пешерү ысулларын кулланып булмый.Моннан тыш, MA металл оксидлары, карбидлар, нитридлар, гидридлар, углерод нанотублары, нанодиамондлар, шулай ук ​​киң стабилизация, нанокристалл һәм нанокомпозит порошок кисәкчәләрен сәнәгать масштабында җитештерү өчен иң көчле нанотехнологик коралларның берсе санала.1 һәм метастабель этаплар.
Бу тикшеренүдә Cu50 (Zr50-xNix) / SUS 304 металл пыяла каплау әзерләү өчен кулланылган ясалма ысулны күрсәтүче схематик.а) аз энергияле туп тегермән ысулы кулланып Ni x (x; 10, 20, 30, һәм 40%.) төрле концентрацияле MC эретелгән порошоклар әзерләү.а) Башлангыч материал корал корыч шарлар белән бергә корал цилиндрына салынган һәм б) Ул атмосферада тутырылган перчатка белән мөһерләнгән.в) тарту вакытында тупның хәрәкәтен күрсәтүче тегермән савытының ачык моделе.50 сәгатьтән соң алынган соңгы порошок продукты SUS 304 субстратына (г) салкын спрей пальто өчен кулланылды.
Күпчелек материал өслекләренә (субстратлар) килгәндә, өслек инженериясе өслекләрнең (субстратларның) дизайнын һәм модификациясен үз эченә ала, төп физик материалда булмаган физик, химик һәм техник үзлекләр белән тәэмин итү.Surfaceир өстендә эшкәртү ярдәмендә эффектив камилләштерелә торган кайбер үзлекләргә абразия, оксидлашу һәм коррозиягә каршы тору, сүрелү коэффициенты, биоинернесс, электр үзлекләре һәм җылылык изоляциясе керә.Металлургия, механик яки химик ысуллар белән өслек сыйфатын яхшыртырга мөмкин.Билгеле процесс буларак, каплау башка материалдан ясалган күпчелек әйбер (субстрат) өслегенә ясалма рәвештә кулланылган бер яки берничә катлам катламы итеп билгеләнә.Шулай итеп, каплау өлешчә кирәкле техник яки декоратив үзенчәлекләргә ирешү өчен, шулай ук ​​материалларны әйләнә-тирә мохит белән көтелгән химик һәм физик бәйләнешләрдән саклау өчен кулланыла23.
Берничә микрометрдан (10-20 микрометрдан түбән) 30дан артык микрометрга яки хәтта берничә миллиметр калынлыктагы саклагыч катламнарны куллану өчен төрле ысуллар һәм ысуллар кулланылырга мөмкин.Гомумән алганда, каплау процессларын ике категориягә бүлеп була: (i) дым белән каплау ысуллары, шул исәптән электроплатировкалау, электроплатлау һәм кайнар суга батыру, һәм (ii) коры каплау ысуллары, шул исәптән эретү, каты катлам, физик пар парлау (PVD).), химик пар парламенты (CVD), җылылык спрей техникасы, һәм күптән түгел салкын спрей техникасы 24 (рәсем 1д).
Биофильмнар микробиаль җәмгыятьләр дип билгеләнәләр, алар өслекләргә кире кайтарылмыйлар һәм үз-үзләре җитештергән күзәнәктән тыш полимерлар (EPS) белән әйләндереп алынган.Өстән җиткән биофильм формалашу күп тармакларда, шул исәптән азык эшкәртү, су системалары, сәламәтлек саклау өлкәсендә зур югалтуларга китерергә мөмкин.Кешеләрдә, биофильмнар барлыкка килгәндә, микробиаль инфекция очракларының 80% тан артыгы (шул исәптән Enterobacteriaceae һәм Staphylococci) дәвалау авыр.Моннан тыш, җитлеккән биофильмнар, төп терапевтик проблема дип саналган планктон бактерия күзәнәкләре белән чагыштырганда, антибиотик дәвалауга 1000 тапкыр чыдамрак булулары турында хәбәр иттеләр.Тарихи яктан, гомуми органик кушылмалардан алынган антимикробиаль өслек каплау материаллары кулланылган.Мондый материалларда еш кына кешеләргә зарарлы агулы компонентлар булса да, 25,26 бу бактерияләр таралудан һәм материаль деградациядән сакланырга ярдәм итә.
Биофильм формалашу аркасында антибиотик дәвалауга киң таралган бактерия каршылыгы, антимикробиаль мембрана белән капланган эффектив өслекне булдыру кирәклегенә китерде, куркынычсыз кулланыла ала27.Физик яки химик анти-ябыштыргыч өслекне үстерү, бактерия күзәнәкләре бәйләнә алмый һәм ябышу аркасында биофильмнар формалаштыра алмый бу процессның беренче ысулы27.Икенче технология - антимикробиаль химик матдәләрне кирәк булган урында, бик концентрацияләнгән һәм махсус күләмдә китерә торган капламалар эшләү.Бу графен / германий28, кара бриллиант 29 һәм ZnO30-допедлы бриллиантка охшаган углерод капламнары кебек бактерияләргә каршы торучы, биофильм формалашу аркасында агулану һәм каршылык үсешен максимумлаштыручы технологияләр ярдәмендә ирешелә.Моннан тыш, бактерия пычрануыннан озак вакыт саклаучы гермицид химикатлары булган каплаулар популярлаша бара.Өч процедура да капланган өслекләрдә антимикробиаль эшчәнлек ясарга сәләтле булса да, һәрберсенең үз чикләүләре бар, аларны куллану стратегиясен эшләгәндә карарга кирәк.
Хәзерге вакытта базарда булган продуктларга биологик актив ингредиентлар өчен саклагыч каплауларны анализларга һәм сынап карау өчен вакыт җитмәү комачаулый.Компанияләр әйтүенчә, аларның продуктлары кулланучыларга кирәкле функциональ аспектлар бирәчәк, ләкин бу хәзерге вакытта базардагы продуктларның уңышына комачаулый.Көмештән алынган кушылмалар хәзерге вакытта кулланучылар өчен булган антимикробларның күпчелек өлешендә кулланыла.Бу продуктлар кулланучыларны микроорганизмнарга зарарлы тәэсирдән саклау өчен эшләнгән.Антимикробиаль эффектның тоткарлануы һәм көмеш кушылмаларның токсиклылыгы тикшерүчеләргә азрак зарарлы альтернатива булдыру басымын арттыра36,37.Эчтә дә, тышта да эшләүче глобаль антимикробиаль каплау булдыру авыр булып кала.Бу сәламәтлек һәм куркынычсызлык белән бәйле.Кешеләргә азрак зыян китерүче антимикробиаль агентны табу һәм аны озынрак саклану срогы белән каплау субстратларына ничек кертү турында уйлау бик күп максат 38.Соңгы антимикробиаль һәм антибиофильм материаллары бактерияләрне якын арада яисә актив агент чыгарылганнан соң үтерү өчен эшләнгән.Алар моны башлангыч бактерия ябыштыруны тыеп (өслектә протеин катламы барлыкка килүне дә кертеп) яки күзәнәк стенасына комачаулап бактерияләрне үтереп эшли алалар.
Асылда, өслек каплавы - өслек характеристикаларын яхшырту өчен компонент өслегенә бүтән катлам куллану процессы.Surfaceир өсте каплауның максаты - компонентның микросруктурасын һәм / яки составын үзгәртү.Faceир өслеген каплау ысулларын төрле ысулларга бүлеп була, алар 2-нче рәсемдә йомгак ясала.Катламнарны җылылык, химик, физик һәм электрохимик категорияләргә бүлеп була, каплау ясау ысулына карап.
а) төп өслек ясау техникасын күрсәтүче инсетт, һәм б) салкын спрей ысулының өстенлеге һәм кимчелекләре.
Салкын спрей технологиясе традицион җылылык спрей техникасы белән бик охшаш.Ләкин, шулай ук, салкын спрей процессын һәм салкын спрей материалларын аеруча уникаль итә торган төп фундаменталь үзенчәлекләр бар.Салкын спрей технологиясе әле дә башлана, ләкин аның киләчәге зур.Кайбер очракларда, салкын сиптерүнең уникаль үзенчәлекләре зур җылылык сиптерү техникасының чикләрен җиңеп, зур файда китерә.Ул традицион җылылык спрей технологиясенең мөһим чикләүләрен җиңә, порошокны субстратка салыр өчен эретергә кирәк.Билгеле, бу традицион каплау процессы нанокристаллар, нанопартиклар, аморф һәм металл стаканнар кебек бик температурага сизгер материаллар өчен яраксыз, 40, 41, 42. Моннан тыш, җылылык спрей каплау материаллары һәрвакыт югары дәрәҗәдә күзәнәк һәм оксидларга ия.Салкын спрей технологиясе җылылык спрей технологиясенә караганда бик күп өстенлекләргә ия, мәсәлән (i) субстратка минималь җылылык кертү, (ii) субстрат каплауны сайлауда сыгылучылык, (iii) фаза үзгәреше һәм ашлык үсеше, (iv) югары ябыштыргыч көч1 .39 (2б рәсем).Моннан тыш, салкын спрей каплау материаллары коррозиягә каршы, югары көч һәм каты, югары электр үткәрүчәнлеге һәм югары тыгызлык41.Салкын спрей процессының өстенлекләренә карамастан, бу ысулның кайбер кимчелекләре бар, рәсем 2б.Al2O3, TiO2, ZrO2, WC һ.б. кебек саф керамик порошокларны каплаганда, салкын спрей ысулы кулланып булмый.Икенче яктан, керамик / металл композит порошоклар каплау өчен чимал буларак кулланылырга мөмкин.Башка җылылык сиптерү ысуллары өчен дә шул ук.Авыр өслекләр һәм торба интерьерларын сиптерү әле дә авыр.
Хәзерге эш металл витруслы порошокларны каплау өчен башлангыч материал буларак куллануга юнәлтелгәнен исәпкә алсак, гадәти җылылык сиптерүне моның өчен кулланып булмый.Бу металл витруслы порошокларның югары температурада кристаллашуы белән бәйле.
Медицина һәм азык-төлек тармагында кулланылган инструментларның күбесе хирургия кораллары җитештерү өчен хром күләме 12 - 20 вт% булган остенитик дат басмаган корыч эретмәләрдән (SUS316 һәм SUS304) эшләнгән.Хром металлны корыч эретмәләрдә эретүче элемент буларак куллану стандарт корыч эретмәләренең коррозиягә каршы торышын сизелерлек яхшырта ала.Датсыз корыч эретмәләре, коррозиягә каршы торуларына карамастан, антимикробиаль үзенчәлекләргә ия түгел 38,39.Бу аларның югары коррозиягә каршы торулары белән капма-каршы.Аннан соң, инфекция һәм ялкынсыну үсешен алдан әйтеп була, бу, нигездә, пассажир корыч биоматериаллар өстендә бактерия ябышуы һәм колонизация аркасында.Бактерия ябышуы һәм биофильм формалаштыру юллары белән бәйле зур кыенлыклар аркасында зур кыенлыклар барлыкка килергә мөмкин, бу начар сәламәтлеккә китерә ала, кеше сәламәтлегенә турыдан-туры яки турыдан-туры йогынты ясый алган күп нәтиҗәләргә китерә ала.
Бу өйрәнү Кувейтның Фәнне алга җибәрү фонды (KFAS) тарафыннан финансланган проектның беренче этабы, контракт no2.2010-550401, металл пыяла Cu-Zr-Ni өченче порошоклар җитештерү мөмкинлеген тикшерү өчен, MA технологиясе (таблица).1) SUS304 антибактериаль өслекне саклау пленкасы / каплау өчен.Проектның икенче этабы, 2023 елның гыйнварында башланырга тиеш, гальван коррозия үзенчәлекләрен һәм системаның механик үзлекләрен җентекләп өйрәнәчәк.Төрле бактерияләр өчен җентекле микробиологик тестлар үткәреләчәк.
Бу мәкаләдә Zr эритмәсе эчтәлегенең пыяла формалаштыру сәләтенә (GFA) морфологик һәм структур үзенчәлекләренә нигезләнеп карала.Моннан тыш, порошок белән капланган металл пыяла / SUS304 композитының антибактериаль үзлекләре турында да сөйләштеләр.Моннан тыш, металл пыяла системаларының салкын суыту вакытында металл пыяла порошокларының структур үзгәрүен тикшерү өчен дәвамлы эш алып барылды.Бу тикшеренүдә Cu50Zr30Ni20 һәм Cu50Zr20Ni30 металл пыяла эретмәләре кулланылган.
Бу бүлектә аз энергияле шар тегермәне вакытында Cu, Zr һәм Ni элементларының порошокларында морфологик үзгәрешләр тәкъдим ителә.Күрсәткеч мисал итеп Cu50Zr20Ni30 һәм Cu50Zr40Ni10 булган ике төрле система кулланылачак.MA процессын өч аерым этапка бүлеп була, моны тарту этабында алынган порошокның металлографик характеристикасы раслый (3 нче рәсем).
Шар тартуның төрле этапларыннан соң алынган механик эретмәләрнең (MA) порошокларының металлографик характеристикалары.Электрон микроскопия (FE-SEM) MA һәм Cu50Zr40Ni10 порошокларының 3, 12 һәм 50 сәгать эчендә аз энергия туплаганнан соң алынган рәсемнәре Cu50Zr20Ni30 системасы өчен (a), (c) һәм (e) күрсәтелә, шул ук MAда.Вакыттан соң алынган Cu50Zr40Ni10 системасының тиешле рәсемнәре (b), (d) һәм (f) күрсәтелгән.
Шар тегермәне вакытында металл порошокка күчерелә торган эффектив кинетик энергия параметрлар кушылуы белән тәэсир итә, 1а рәсемдә күрсәтелгәнчә.Бу туплар һәм порошоклар арасында бәрелешләр, тартма массасы арасында яисә ябыштырылган порошокның кысылуы, туп тегермәненең хәрәкәт итүче органнары арасында порошок тарту аркасында килеп чыккан шар дулкыны, йөкләнгән культура аша таралган шар дулкыны аша шок дулкыны (1а рәсем). Элементарные порошки Ку, Зр и Ни былы сильно деформамированя из-за холодной сварки на раннейдидиди МА (3 ч), что привело к крадованию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Cu, Zr, Ni порошоклары MA (3 с) башлангыч этапта салкын эретеп ябыштыру аркасында каты деформацияләнде, бу зур порошок кисәкчәләренең барлыкка килүенә китерде (диаметры 1 мм).Бу зур составлы кисәкчәләр, инҗирдә күрсәтелгәнчә, эретелгән элементларның калын катламнары (Cu, Zr, Ni) формалашуы белән аерылып торалар.3а, б.МА вакытының 12 сәгатькә артуы (арадаш этап) шар тегермәненең кинетик энергиясенең үсүенә китерде, бу композит порошокның кечерәк порошокларга (200 ммнан да азрак) таркалуына китерде, шәһәр 3c рәсемдә күрсәтелгәнчә.Бу этапта кулланылган кыру көче нечкә Cu, Zr, Ni ишарә катламнары белән яңа металл өслеген барлыкка китерә, 3c, d рәсемендә күрсәтелгәнчә.Плиткаларның интерфейсындагы катламнарны тарту нәтиҗәсендә, яңа фазалар барлыкка килү белән каты фазалы реакцияләр барлыкка килә.
MA процессының иң югары ноктасында (50 сәгатьтән соң), вак металлография сизелерлек сизелмәде (3e, f), һәм порошокның чистартылган өслегендә көзге металлография күзәтелде.Димәк, MA процессы тәмамланган һәм бер реакция этабы булдырылган.Рәсемнәрдә күрсәтелгән төбәкләрнең элементаль составы.3e (I, II, III), f, v, vi) энергия дисперсив рентген спектроскопиясе (EDS) белән берлектә электрон микроскопия (FE-SEM) кыр чыгаруны сканерлау ярдәмендә билгеләнде.(IV).
Таблицада.Эретелгән элементларның 2 элемент концентрациясе инҗирдә сайланган һәр төбәкнең гомуми массасы процентында күрсәтелә.3e, f.Бу нәтиҗәләрне Cu50Zr20Ni30 һәм Cu50Zr40Ni10 башлангыч номиналь композицияләре белән чагыштыру күрсәтә, бу ике соңгы продуктның композицияләре номиналь композицияләргә бик якын.Моннан тыш, 3e рәсемдә күрсәтелгән регионнар өчен компонентларның чагыштырма кыйммәтләре, һәр үрнәкнең составы бер төбәктән икенчесенә үзгәрүен күрсәтми.Моны бер төбәктән икенчесенә композициянең үзгәрмәве раслый.Бу 2-нче таблицада күрсәтелгәнчә бердәм эретелгән порошоклар җитештерүне күрсәтә.
Cu50 (Zr50-xNix) FE-SEM микрографлары соңгы продукт порошогы 50 MA тапкыр алынган, 4а-d рәсемендә күрсәтелгәнчә, монда x, тиешенчә, 10, 20, 30 һәм 40%.Бу тарту адымыннан соң, ван дер Вальс эффекты аркасында порошок агрегатлары, 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, диаметры 73 - 126 нм булган ультрафиналы кисәкчәләрдән торган зур агрегатлар барлыкка килә.
50 сәгатьлек MAдан соң алынган Cu50 (Zr50-xNix) порошокларының морфологик үзенчәлекләре.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 системалары өчен, 50 MAдан соң алынган порошокларның FE-SEM рәсемнәре тиешенчә (a), (b), (c), һәм (d) күрсәтелә.
Порошокларны салкын спрей ашаткычка салганчы, алар башта аналитик класслы этанолда 15 минутка, аннары 150 ° C ка 2 сәгать киптерделәр.Бу адым агломерациягә уңышлы каршы тору өчен ясалырга тиеш, бу еш каплау процессында бик җитди проблемалар тудыра.Магистраль процессы тәмамланганнан соң, эретелгән порошокларның бер тигезлеген тикшерү өчен алга таба тикшеренүләр үткәрелде.Инҗирдә.5a - d FE-SEM микрографларын һәм Cu, Zr һәм Ni Cu50Zr30Ni20 эретмәсе элементларының EDS рәсемнәрен күрсәтәләр, тиешенчә 50 сәгатьтән соң M.Әйтергә кирәк, бу адымнан соң алынган эретелгән порошоклар бертөрле, чөнки алар 5-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә суб-нанометр дәрәҗәсеннән арткан композиция үзгәрүләрен күрсәтмиләр.
MG Cu50Zr30Ni20 порошогындагы элементларның морфологиясе һәм җирле бүленеше FE-SEM / Энергия дисперсив рентген спектроскопиясе (EDS) тарафыннан 50 MAдан соң алынган.а) SEM һәм рентген EDS тасвирламасы (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, һәм d) Ni-Kα.
50 сәгатьлек MAдан соң алынган Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, һәм Cu50Zr20Ni30 порошокларының рентген дифракция үрнәкләре Рәсемнәрдә күрсәтелгән.6а - d.Бу тарту этабыннан соң, төрле Zr концентрацияләре булган барлык үрнәкләр 6-нчы рәсемдә күрсәтелгән характерлы гало диффузия үрнәкләре белән аморф структураларга ия булдылар.
Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), һәм Cu50Zr20Ni30 (d) порошокларының рентген дифракция үрнәкләре MA өчен 50 сәг.Барлык үрнәкләрдә дә гало-диффузия үрнәге күзәтелде, бу аморфоз фазаның барлыкка килүен күрсәтә.
Электрон микроскопия (FE-HRTEM) югары резолюция кыры чыгару структур үзгәрешләрне күзәтү һәм төрле MA вакытында шар тегермәне нәтиҗәсендә порошокларның җирле структурасын аңлау өчен кулланылды.FE-HRTEM ысулы белән Cu50Zr30Ni20 һәм Cu50Zr40Ni10 порошокларын тартуның эре (6 с) һәм урта (18 с) этапларыннан соң алынган порошок рәсемнәре Рәсемнәрдә күрсәтелгән.7а.6 сәгатьтән соң алынган порошокның якты кыр рәсеме (BFI) буенча, порошок fcc-Cu, hcp-Zr, fcc-Ni элементларының төгәл билгеләнгән чикләре булган зур бөртекләрдән тора, һәм реакция этабы формалашу билгеләре юк, 7а рәсемдә.Моннан тыш, корреляцияләнгән сайланган өлкә дифракция үрнәге (SADP) урта төбәктән алынган (а) зур кристаллларның булуын һәм реактив этапның булмавын күрсәтүче кискен дифракция үрнәген күрсәтте (7б рәсем).
MA порошогының җирле структур характеристикалары иртә (6 с) һәм арада (18 с) этаплардан соң алынган.а) 6 сәгать дәвамында MA эшкәртүдән соң Cu50Zr30Ni20 порошогының югары резолюция кыры эмиссия электрон микроскопиясе (FE-HRTEM) һәм (б) Cu50Zr30Ni20 порошогының сайланган өлкәсе дифрактограммасы (SADP).18 сәгатьлек MAдан соң алынган Cu50Zr40Ni10 FE-HRTEM рәсеме (в) күрсәтелгән.
Инҗирдә күрсәтелгәнчә.7с, MA-ның 18 сәгатькә кадәр артуы пластик деформация белән берлектә җитди такталар җитешсезлекләренә китерде.MA процессының бу арадаш этабында порошокта төрле җитешсезлекләр барлыкка килә, шул исәптән стакинг җитешсезлекләре, такталар җитешсезлекләре һәм нокта җитешсезлекләре (7 нче рәсем).Бу җитешсезлекләр ашлык чикләре буенча зур бөртекләрнең 20 нм дан кечерәк субгрейннарга бүленүенә китерә (7с рәсем).
36 сәгать MA өчен тегермәнләнгән Cu50Z30Ni20 порошогының җирле структурасы, 8а рәсемдә күрсәтелгәнчә, аморф нечкә матрицага салынган ультрафиналы наногрейннар барлыкка килү белән характерлана.EMF-ның җирле анализы күрсәткәнчә, фигураларда күрсәтелгән нанокластерлар.8а эшкәртелмәгән Cu, Zr һәм Ni порошок эретмәләре белән бәйләнгән.Cu матрицасында эчтәлеге ~ 32 дән.% (Начар зона) ~ 74% ка кадәр (бай зона) үзгәрде, бу гетероген продуктларның барлыкка килүен күрсәтә.Моннан тыш, бу адымда тегермәннән соң алынган порошокларның тиешле SADPлары беренчел һәм икенчел гало-диффузия аморфоз фаза боҗраларын күрсәтәләр, бу эшкәртелмәгән эретү элементлары белән бәйле кискен нокталар белән капланган, 8б рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Наноскаль җирле структур үзенчәлекләре 36 h-Cu50Zr30Ni20 порошогы.а) Якты кыр образы (BFI) һәм тиешле (b) Cu50Zr30Ni20 порошогының SADP 36 сәг.
MA процессы ахырында (50 с), Cu50 (Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, һәм 40%.Pointәрбер композициянең тиешле SADSында нокта дифракциясе дә, кискен еллык үрнәкләр дә табылмады.Бу эшкәртелмәгән кристалл металлның юклыгын күрсәтә, киресенчә, аморф эритмәсе порошогы барлыкка килүен күрсәтә.Гало диффузия үрнәкләрен күрсәтүче бу корреляцияләнгән SADPлар шулай ук ​​соңгы продукт материалында аморфоз этаплар үсеше өчен дәлил буларак кулланылды.
Cu50 MS системасының соңгы продуктының җирле структурасы (Zr50-xNix).FE-HRTEM һәм корреляцияләнгән нанобам дифракция үрнәкләре (NBDP) (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, һәм (d) Cu50Zr10Ni40 50 сәгатьтән соң алынган.
Дифференциаль сканер калориметриясен кулланып, пыяла күчү температурасының җылылык тотрыклылыгы (Tg), суытылган сыек төбәк (ΔTx) һәм кристаллизация температурасы (Tx) Cu50 (Zr50-xNix) аморф системасында Ni (x) эчтәлегенә карап өйрәнелде.(DSC) He газ агымындагы үзлекләр.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, һәм Cu50Zr10Ni40 порошокларының DSC кәкреләре Рәсемнәрдә күрсәтелгән.10а, б, е.Cu50Zr20Ni30 аморф DSC сызыгы 10-нчы рәсемдә аерым күрсәтелсә, 10-нчы рәсемдә DSC-да ~ 700 ° C кадәр җылытылган Cu50Zr30Ni20 үрнәге күрсәтелгән.
Cu50 (Zr50-xNix) MG порошокларының җылылык тотрыклылыгы MAдан соң 50 сәгать дәвамында алынган пыяла күчү температурасы (Tg), кристаллизация температурасы (Tx) һәм суытылган сыеклык өлкәсе (ΔTx) белән билгеләнә.Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), һәм (e) Cu50Zr10Ni40 MG эретелгән порошокларның дифференциаль сканер калориметры (DSC) порошоклары термограммалары.DSCда ~ 700 ° C кадәр җылытылган Cu50Zr30Ni20 үрнәгенең рентген дифракция үрнәге (XR) күрсәтелә.
10-нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә, төрле никель концентрацияләре булган барлык композицияләр өчен DSC кәкреләре ике төрле очракны күрсәтәләр, берсе эндотермик, икенчесе экзотермик.Беренче эндотермик вакыйга Tg белән, икенчесе Tx белән бәйле.Tg һәм Tx арасында булган горизонталь озынлык мәйданы суытылган сыеклык өлкәсе дип атала (ΔTx = Tx - Tg).Нәтиҗә шуны күрсәтә: 526 ° C һәм 612 ° C урнаштырылган Cu50Zr40Ni10 үрнәгенең Tg һәм Tx (10а рәсем) эчтәлекне (x) 20% ка кадәр түбән температура ягына 482 ° C һәм 563 ° C ка күчерәләр.° C арту белән Ni эчтәлеге (x), рәсем 10бда күрсәтелгәнчә.Димәк, CuTZ Cu50Zr40Ni10 86 ° Стан (10а рәсем) Cu50Zr30Ni20 өчен 81 ° Ска кадәр кими (10б рәсем).MC Cu50Zr40Ni10 эретмәсе өчен Tg, Tx, ΔTx кыйммәтләренең 447 ° С, 526 ° С, һәм 79 ° С дәрәҗәләренә төшүе дә күзәтелде (10б рәсем).Бу Ni эчтәлегенең артуы MS эретмәсе җылылык тотрыклылыгының кимүенә китерә.Киресенчә, MC Cu50Zr20Ni30 эретмәсе Tg (507 ° C) кыйммәте MC Cu50Zr40Ni10 эретмәсе белән чагыштырганда түбән;шулай да, аның Tx аның белән чагыштырырлык кыйммәт күрсәтә (612 ° C).Шуңа күрә, figTx инҗирдә күрсәтелгәнчә югарырак кыйммәткә ия (87 ° C).X гасыр
Cu50 (Zr50-xNix) MC системасы, Cu50Zr20Ni30 MC эретмәсен кулланып, кискен экзотермик чок аша fcc-ZrCu5, орторомбик-Zr7Cu10, һәм орторомбик-ZrNi кристалл фазаларына кристаллаша (10с рәсем).Бу фаза аморфтан кристаллга күчү MG үрнәгенең рентген дифракция анализы белән расланды (10d рәсем), DSCда 700 ° C ка кадәр җылытылган.
Инҗирдә.11 агымдагы эштә башкарылган салкын спрей процессында төшерелгән фотоларны күрсәтә.Бу тикшеренүдә, МАдан соң синтезланган металл пыяла порошок кисәкчәләре 50 сәгать дәвамында (Cu50Zr20Ni30 кулланып) антибактериаль чимал буларак кулланылды, һәм пасовкасыз корыч тәлинкә (SUS304) салкын спрей белән капланган.Салкын спрей ысулы җылылык спрей технологиясе сериясендә каплау өчен сайланган, чөнки ул җылылык спрей технологиясе сериясендә иң эффектив ысул, анда аморф һәм нанокристалл порошоклары кебек металл метастабель җылылыкка сизгер материаллар өчен кулланыла ала.Фазага буйсынмый.күчү.Бу ысулны сайлауда төп фактор.Салкын чүпләү процессы югары тизлекле кисәкчәләр ярдәмендә башкарыла, алар кинетик энергияне пластик деформациягә, деформациягә һәм җылылыкка субстрат яки элек урнаштырылган кисәкчәләр тәэсиренә әйләндерәләр.
Кыр фотосурәтләрендә MG / SUS 304 550 ° C температурада бер-бер артлы биш препарат өчен кулланылган салкын спрей процедурасы күрсәтелә.
Кисәкчәләрнең кинетик энергиясе, шулай ук ​​каплау формалашкан вакытта һәр кисәкчәнең моменты, пластик деформация (матрицада төп кисәкчәләр һәм үзара бәйләнешләр), каты катламнарның интерстиаль төеннәре, кисәкчәләр арасындагы әйләнеш, деформация һәм җылылыкны чикләү кебек механизмнар ярдәмендә энергиянең башка формаларына әверелергә тиеш. тәэсиреннән соң.Билгеле булганча, кисәкчәләр / субстрат материалга кулланылган тәэсир энергиясенең 90% җирле җылылыкка әверелә.Моннан тыш, тәэсир стрессы кулланылганда, кисәкчәләр / субстрат контакт өлкәсендә бик кыска вакыт эчендә югары пластик штамм ставкаларына ирешәләр41,42.
Пластик деформация гадәттә энергия тарату процессы, дөресрәге, интерфейсара төбәктә җылылык чыганагы буларак карала.Ләкин, интерфейсара төбәктә температураның артуы, гадәттә, интерфейсара эретү яки атомнарның үзара диффузиясен сизелерлек стимуллаштыру өчен җитәрлек түгел.Авторларга билгеле бер басма да бу металл витруслы порошокларның порошок ябышуына һәм салкын спрей техникасын кулланганда килеп чыккан хәлгә тәэсирен тикшермәгән.
MG Cu50Zr20Ni30 эретелгән порошокның BFI SUS 304 субстратына салынган 12а рәсемдә күренә (11, 12б рәсем).Рәсемнән күренгәнчә, капланган порошоклар үзләренең оригиналь аморф структурасын саклыйлар, чөнки нечкә лабиринт структурасы бар, аларда кристалл үзенчәлекләр яки такталар җитешсезлекләре юк.Икенче яктан, рәсем чит фазаның булуын күрсәтә, моны MG белән капланган порошок матрицасына кертелгән нанопартиклар раслый (12а рәсем).12c рәсемдә I өлкә белән бәйләнгән индексацияләнгән нанобеам дифракция үрнәге (NBDP) күрсәтелгән (12а рәсем).Инҗирдә күрсәтелгәнчә.12c, NBDP аморф структурасының зәгыйфь гало-диффузия үрнәген күрсәтә һәм кристалл зур куб метастабель Zr2Ni фазасына һәм тетрагональ CuO фазасына туры килгән үткен таплар белән бергә яши.CuO формалашуы порошокның оксидлашуы белән спрей мылтыгыннан SUS 304 суперсоник агымда ачык һавада күчкәндә аңлатыла ала.Икенче яктан, металл пыяла порошокларның девитрификациясе 30 минут эчендә 550 ° C салкын спрей белән эшкәртелгәннән соң зур куб фазалар барлыкка килде.
а) MG порошогының FE-HRTEM образы (b) SUS 304 субстратына урнаштырылган (Рәсем кертү).(A) белән күрсәтелгән түгәрәк символның NBDP индексы (в) күрсәтелгән.
Зур куб Zr2Ni нанопартикларын формалаштыру өчен бу потенциаль механизмны сынау өчен, бәйсез эксперимент үткәрелде.Бу экспериментта порошоклар атомизатордан 550 ° C температурада SUS 304 субстрат юнәлешендә сиптеләр;шулай да, аннальинг эффектын ачыклау өчен, порошоклар SUS304 полосасыннан мөмкин кадәр тизрәк алынды (якынча 60 с).).Тагын бер экспериментлар сериясе үткәрелде, анда порошок субстраттан кулланылганнан соң якынча 180 секундтан алынды.
13а, b рәсемнәрендә Сканерлау Электрон Микроскопия (STEM) караңгы кыр (DFI) күрсәтелә, SUS 304 субстратларына 60 s һәм 180 s өчен урнаштырылган.60 секунд эчендә урнаштырылган порошок образында морфологик детальләр юк, алар үзенчәлексезлекне күрсәтәләр (13а рәсем).Бу шулай ук ​​XRD белән расланды, бу порошокларның гомуми структурасы аморф булганын күрсәтте, 14а рәсемдә күрсәтелгән киң башлангыч һәм икенчел дифракция биеклеге күрсәткәнчә.Бу метастабель / месофаз явым-төшемнәренең юклыгын күрсәтә, анда порошок үзенчәлекле аморф структурасын саклый.Киресенчә, порошок шул ук температурада (550 ° C) сакланган, ләкин субстратта 180 с калдырылган, 13б рәсемендәге уклар күрсәткәнчә, наносизацияләнгән бөртекләр чүпләнүен күрсәткән.