O ṣeun fun lilo si Nature.com.Ẹya ẹrọ aṣawakiri ti o nlo ni atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Lakoko, lati rii daju pe atilẹyin tẹsiwaju, a yoo ṣe aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Biofilms jẹ paati pataki ninu idagbasoke awọn akoran onibaje, paapaa nigbati o ba de awọn ẹrọ iṣoogun.Iṣoro yii ṣafihan ipenija nla kan si agbegbe iṣoogun, nitori pe awọn oogun apakokoro ti o peju le ṣe iparun awọn fiimu biofilms nikan ni iwọn to lopin.Idena ti iṣelọpọ biofilm ti yori si idagbasoke ti awọn ọna ibori pupọ ati awọn ohun elo tuntun.Awọn imọ-ẹrọ wọnyi ṣe ifọkansi lati wọ awọn oju ilẹ ni ọna ti o ṣe idiwọ iṣelọpọ biofilm.Awọn irin alloy vitreous, paapaa awọn ti o ni bàbà ati awọn irin titanium ninu, ti di awọn aṣọ apakokoro ti o dara julọ.Ni akoko kanna, lilo imọ-ẹrọ sokiri tutu ti pọ si bi o ṣe jẹ ọna ti o yẹ fun sisẹ awọn ohun elo ifura iwọn otutu.Apakan ibi-afẹde ti iwadii yii ni lati ṣe agbekalẹ gilaasi onirin fiimu antibacterial tuntun ti o kq ti Cu-Zr-Ni ternary nipa lilo awọn imuposi alloying ẹrọ.Iyẹfun ti iyipo ti o jẹ ọja ikẹhin ni a lo bi ohun elo aise fun sisọ tutu ti awọn oju irin alagbara irin ni awọn iwọn otutu kekere.Awọn sobusitireti ti gilasi ti a bo ni anfani lati dinku iṣelọpọ biofilm ni pataki nipasẹ o kere ju log 1 ni akawe si irin alagbara.
Ni gbogbo itan-akọọlẹ eniyan, awujọ eyikeyi ti ni anfani lati ṣe idagbasoke ati igbega ifihan awọn ohun elo tuntun lati pade awọn ibeere rẹ pato, ti o mu ki iṣelọpọ pọ si ati ipo ni eto-ọrọ agbaye kan.O ti ni iyasọtọ nigbagbogbo si agbara eniyan lati ṣe apẹrẹ awọn ohun elo ati ẹrọ iṣelọpọ, ati awọn apẹrẹ lati ṣe ati ṣe afihan awọn ohun elo lati ṣaṣeyọri ilera, eto-ẹkọ, ile-iṣẹ, eto-ọrọ, aṣa ati awọn aaye miiran lati orilẹ-ede kan tabi agbegbe si ekeji.Ilọsiwaju jẹ iwọn laibikita orilẹ-ede tabi agbegbe2.Fun ọdun 60, awọn onimo ijinlẹ sayensi ohun elo ti ya akoko pupọ si iṣẹ-ṣiṣe akọkọ kan: wiwa fun awọn ohun elo tuntun ati ilọsiwaju.Iwadi aipẹ ti dojukọ lori imudarasi didara ati iṣẹ ti awọn ohun elo ti o wa, bakanna bi iṣelọpọ ati ṣiṣẹda awọn iru awọn ohun elo tuntun patapata.
Afikun ti awọn eroja alloying, iyipada ti microstructure ti ohun elo ati ohun elo ti igbona, awọn ọna ẹrọ tabi awọn ọna itọju thermomechanical ti yori si ilọsiwaju pataki ninu ẹrọ, kemikali ati awọn ohun-ini ti ara ti awọn oriṣiriṣi awọn ohun elo.Ni afikun, titi di isisiyi awọn agbo ogun ti a ko mọ ni a ti ṣaṣepọ ni aṣeyọri.Awọn akitiyan itẹramọṣẹ wọnyi ti jẹ ki idile tuntun ti awọn ohun elo imotuntun ti a mọ lapapọ bi Awọn ohun elo To ti ni ilọsiwaju2.Nanocrystals, nanoparticles, nanotubes, quantum dots, zero-dimensional, amorphous metallic glasses, and high-entropy alloys jẹ apẹẹrẹ diẹ ninu awọn ohun elo to ti ni ilọsiwaju ti o ti han ni agbaye lati arin ọgọrun ọdun to koja.Ni iṣelọpọ ati idagbasoke awọn ohun elo tuntun pẹlu awọn ohun-ini ti o dara si, mejeeji ni ọja ikẹhin ati ni awọn ipele agbedemeji ti iṣelọpọ rẹ, iṣoro ti aiṣedeede nigbagbogbo ni afikun.Bi abajade ti iṣafihan awọn ilana iṣelọpọ tuntun ti o gba awọn iyapa pataki lati iwọntunwọnsi, gbogbo kilasi tuntun ti awọn alloy metastable, ti a mọ si awọn gilaasi ti fadaka, ti ṣe awari.
Ise re ni Caltech ni 1960 yi pada awọn Erongba ti irin alloys nigba ti o synthesize Au-25 ni.4 Awari ti Ọjọgbọn Paul Duves ko ṣe afihan ibẹrẹ ti awọn gilaasi irin (MS) nikan, ṣugbọn o tun yori si iyipada apẹrẹ ni bii awọn eniyan ṣe ronu nipa awọn ohun elo irin.Niwọn igba akọkọ ti iwadii aṣáájú-ọnà ni iṣelọpọ ti awọn ohun elo MS, o fẹrẹ jẹ pe gbogbo awọn gilaasi ti fadaka ni a ti gba patapata ni lilo ọkan ninu awọn ọna wọnyi: (i) imudara iyara ti yo tabi oru, (ii) rudurudu atomiki atomiki, (iii) awọn aati amorphization ti o lagbara-ipinle laarin awọn eroja mimọ ati (iv) awọn iyipada ipele ti o lagbara ti awọn ipele metastable.
Awọn MGs jẹ iyatọ nipasẹ isansa ti aṣẹ atomiki gigun ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn kirisita, eyiti o jẹ ẹya asọye ti awọn kirisita.Ni agbaye ode oni, ilọsiwaju nla ti ni aaye ti gilasi irin.Iwọnyi jẹ awọn ohun elo tuntun pẹlu awọn ohun-ini iwunilori ti o jẹ iwulo kii ṣe fun fisiksi ipinle ti o lagbara nikan, ṣugbọn fun irin-irin, kemistri dada, imọ-ẹrọ, isedale, ati ọpọlọpọ awọn agbegbe miiran.Iru ohun elo tuntun yii ni awọn ohun-ini ti o yatọ si awọn irin lile, ti o jẹ ki o jẹ oludije ti o nifẹ fun awọn ohun elo imọ-ẹrọ ni ọpọlọpọ awọn aaye.Wọn ni diẹ ninu awọn ohun-ini to ṣe pataki: (i) ductility ẹrọ giga ati agbara ikore, (ii) agbara oofa giga, (iii) coercivity kekere, (iv) idiwọ ipata dani, (v) ominira otutu.Iṣeṣe 6.7.
Mechanical alloying (MA) 1,8 jẹ ọna tuntun ti o jo, akọkọ ti a ṣe ni 19839 nipasẹ Ọjọgbọn KK Kok ati awọn ẹlẹgbẹ rẹ.Wọn ṣe awọn lulú amorphous Ni60Nb40 nipa lilọ adalu awọn eroja mimọ ni iwọn otutu ibaramu pupọ si iwọn otutu yara.Ni deede, iṣe MA ni a ṣe laarin isọpọ kaakiri ti awọn lulú reactant ni riakito kan, nigbagbogbo ṣe ti irin alagbara, sinu ọlọ bọọlu kan.10 (aworan 1a, b).Niwon lẹhinna, yi mechanically induced ri to ipinle lenu ọna ti a ti lo lati mura titun amorphous / irin gilasi alloy powders lilo kekere (Fig. 1c) ati ki o ga agbara rogodo Mills ati ọpá Mills11,12,13,14,15,16.Ni pato, ọna yii ni a ti lo lati ṣeto awọn ọna ṣiṣe aiṣedeede gẹgẹbi Cu-Ta17 gẹgẹbi awọn ohun elo ti o ga julọ gẹgẹbi Al-transition metal (TM, Zr, Hf, Nb and Ta) 18,19 ati Fe-W20 awọn ọna šiše., eyi ti a ko le gba nipa lilo awọn ọna sise deede.Ni afikun, MA jẹ ọkan ninu awọn irinṣẹ nanotechnological ti o lagbara julọ fun iṣelọpọ iwọn ile-iṣẹ ti nanocrystalline ati awọn patikulu lulú nanocomposite ti awọn oxides irin, awọn carbides, nitrides, hydrides, carbon nanotubes, nanodiamonds, ati imuduro gbooro nipa lilo ọna oke-isalẹ.1 ati awọn ipele metastable.
Sikematiki ti n ṣe afihan ọna iṣelọpọ ti a lo lati mura Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 gilasi gilasi ti a bo ninu iwadi yii.(a) Igbaradi ti MC alloy powders pẹlu orisirisi awọn ifọkansi ti Ni x (x; 10, 20, 30, ati 40 ni.%) lilo awọn kekere-agbara rogodo milling ọna.(a) Awọn ohun elo ti o bere ti wa ni ti kojọpọ sinu kan ọpa silinda pẹlú pẹlu ọpa irin boolu ati (b) edidi ni a He bugbamu kún ibowo apoti.(c) Sihin awoṣe ti awọn lilọ ha illustrating awọn ronu ti awọn rogodo nigba lilọ.Ọja iyẹfun ikẹhin ti o gba lẹhin awọn wakati 50 ni a lo si aso sokiri tutu SUS 304 sobusitireti (d).
Nigbati o ba de si awọn ohun elo olopobobo (awọn sobusitireti), imọ-ẹrọ dada jẹ apẹrẹ ati iyipada ti awọn roboto (awọn sobusitireti) lati pese awọn ohun-ini ti ara, kemikali, ati imọ-ẹrọ ti ko si ninu ohun elo olopobobo atilẹba.Diẹ ninu awọn ohun-ini ti o le ni ilọsiwaju ni imunadoko nipasẹ itọju dada pẹlu abrasion, oxidation ati resistance corrosion, olùsọdipúpọ ti ija, bioinertness, awọn ohun-ini itanna ati idabobo gbona, lati lorukọ diẹ.Didara oju le ni ilọsiwaju nipasẹ irin, ẹrọ tabi awọn ọna kemikali.Gẹgẹbi ilana ti a mọ daradara, ti a bo jẹ asọye nirọrun bi ọkan tabi diẹ ẹ sii awọn fẹlẹfẹlẹ ohun elo ti a lo lainidi si oju ti ohun olopobobo (sobusitireti) ti a ṣe lati ohun elo miiran.Nitorinaa, a lo awọn ideri ni apakan lati ṣaṣeyọri imọ-ẹrọ ti o fẹ tabi awọn ohun-ini ohun ọṣọ, ati lati daabobo awọn ohun elo lati kemikali ti a nireti ati awọn ibaraenisepo ti ara pẹlu agbegbe23.
Orisirisi awọn ọna ati awọn ilana le ṣee lo lati lo awọn ipele aabo to dara lati awọn micrometers diẹ (ni isalẹ 10-20 micrometers) si diẹ sii ju 30 micrometers tabi paapaa awọn milimita pupọ ni sisanra.Ni gbogbogbo, ti a bo ilana le ti wa ni pin si meji isori: (i) tutu ti a bo awọn ọna, pẹlu electroplating, electroplating, ati ki o gbona fibọ galvanizing, ati (ii) gbẹ bo awọn ọna, pẹlu soldering, hardfacing, ti ara oru iwadi (PVD).), ifasilẹ orule kemikali (CVD), awọn ilana imunmi gbona, ati diẹ sii laipẹ awọn ilana imunfun tutu tutu 24 (Figure 1d).
Biofilms ti wa ni asọye bi awọn agbegbe makirobia ti o jẹ aibikita ti o somọ awọn oju-ilẹ ati yika nipasẹ awọn polymers extracellular ti ara ẹni (EPS).Ipilẹṣẹ biofilm ti o dagba ni aipe le ja si awọn adanu nla ni ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ, pẹlu ṣiṣe ounjẹ, awọn eto omi, ati ilera.Ninu eniyan, pẹlu dida biofilms, diẹ sii ju 80% ti awọn ọran ti awọn akoran microbial (pẹlu Enterobacteriaceae ati Staphylococci) nira lati tọju.Ni afikun, ogbo biofilms ti a ti royin lati wa ni 1000 igba diẹ sooro si aporo itọju akawe si planktonic kokoro arun, eyi ti o ti kà a pataki mba ipenija.Itan-akọọlẹ, awọn ohun elo ti a bo dada antimicrobial ti o wa lati awọn agbo ogun Organic ti o wọpọ ni a ti lo.Botilẹjẹpe iru awọn ohun elo nigbagbogbo ni awọn paati majele ti o le ṣe ipalara si eniyan, 25,26 eyi le ṣe iranlọwọ yago fun gbigbe kokoro-arun ati ibajẹ ohun elo.
Itoju kokoro arun ti o gbooro si itọju aporo aporo nitori idasile biofilm ti yori si iwulo lati ṣe agbekalẹ oju ilẹ ti a bo awọ ara antimicrobial ti o munadoko ti o le lo lailewu27.Idagbasoke ti ara tabi kemikali egboogi-adhesive dada si eyiti awọn sẹẹli kokoro-arun ko le dipọ ati ṣe agbekalẹ biofilms nitori adhesion jẹ ọna akọkọ ninu ilana yii27.Imọ-ẹrọ keji ni lati ṣe agbekalẹ awọn aṣọ-ideri ti o fi awọn kemikali antimicrobial han ni deede nibiti wọn nilo wọn, ni idojukọ pupọ ati awọn iwọn ti a ṣe deede.Eyi ni aṣeyọri nipasẹ idagbasoke ti awọn ohun elo ti a bo alailẹgbẹ gẹgẹbi graphene / germanium28, diamond29 dudu ati ZnO30-doped diamond-like carbon ti o jẹ sooro si awọn kokoro arun, imọ-ẹrọ ti o pọ si idagbasoke oro ati resistance nitori iṣelọpọ biofilm.Ni afikun, awọn aṣọ-ideri ti o ni awọn kemikali germicidal ti o pese aabo igba pipẹ lodi si idoti kokoro arun n di olokiki pupọ si.Lakoko ti gbogbo awọn ilana mẹta ni o lagbara lati ṣe iṣẹ ṣiṣe antimicrobial lori awọn ipele ti a bo, ọkọọkan ni eto awọn idiwọn tirẹ ti o yẹ ki o gbero nigbati o ba dagbasoke ilana ohun elo kan.
Awọn ọja lọwọlọwọ lori ọja jẹ idiwọ nipasẹ aini akoko lati ṣe itupalẹ ati ṣe idanwo awọn aṣọ aabo fun awọn eroja ti nṣiṣe lọwọ biologically.Awọn ile-iṣẹ beere pe awọn ọja wọn yoo pese awọn olumulo pẹlu awọn aaye iṣẹ ṣiṣe ti o fẹ, sibẹsibẹ, eyi ti di idiwọ si aṣeyọri ti awọn ọja lọwọlọwọ lori ọja naa.Awọn akojọpọ ti o wa lati fadaka ni a lo ni pipọ julọ ti awọn antimicrobials ti o wa lọwọlọwọ fun awọn onibara.Awọn ọja wọnyi jẹ apẹrẹ lati daabobo awọn olumulo lati ifihan ipalara si awọn ohun alumọni.Ipa antimicrobial ti o da duro ati majele ti o ni nkan ṣe ti awọn agbo ogun fadaka pọ si titẹ lori awọn oniwadi lati ṣe agbekalẹ omiiran ipalara ti o kere si36,37.Ṣiṣẹda ibora antimicrobial agbaye ti o ṣiṣẹ inu ati ita jẹ ipenija.Eyi wa pẹlu awọn eewu ilera ati ailewu.Ṣiṣawari aṣoju antimicrobial ti ko ni ipalara si eniyan ati ṣiṣero bi o ṣe le ṣafikun rẹ sinu awọn sobusitireti ti a bo pẹlu igbesi aye selifu gigun jẹ wiwa pupọ lẹhin goal38.Awọn ohun elo antimicrobial titun ati awọn ohun elo antibiofilm jẹ apẹrẹ lati pa awọn kokoro arun ni ibiti o sunmọ boya nipasẹ olubasọrọ taara tabi lẹhin igbasilẹ ti oluranlowo ti nṣiṣe lọwọ.Wọn le ṣe eyi nipa didaduro ifaramọ kokoro-arun akọkọ (pẹlu idilọwọ dida ti Layer amuaradagba lori ilẹ) tabi nipa pipa awọn kokoro arun nipa kikọlu pẹlu ogiri sẹẹli.
Ni pataki, ibora dada jẹ ilana ti lilo Layer miiran si dada ti paati kan lati mu awọn abuda dada dara.Idi ti ibora dada ni lati yi microstructure ati/tabi akopọ ti agbegbe agbegbe ti o sunmọ ti paati39.Awọn ọna ti a bo oju oju ni a le pin si awọn ọna oriṣiriṣi, eyiti a ṣe akopọ ni aworan 2a.Awọn ideri le pin si igbona, kemikali, ti ara ati awọn ẹka elekitirokemika ti o da lori ọna ti a lo lati ṣẹda ibora naa.
(a) Inset ti n ṣafihan awọn ilana iṣelọpọ dada akọkọ, ati (b) awọn anfani ati awọn aila-nfani ti ọna fun sokiri tutu.
Imọ-ẹrọ fun sokiri tutu ni pupọ ni wọpọ pẹlu awọn ilana itọsẹ igbona ti aṣa.Sibẹsibẹ, awọn ohun-ini ipilẹ bọtini tun wa ti o jẹ ki ilana fun sokiri tutu ati awọn ohun elo sokiri tutu ni pataki pataki.Imọ-ẹrọ sokiri tutu tun wa ni ibẹrẹ rẹ, ṣugbọn o ni ọjọ iwaju nla kan.Ni awọn igba miiran, awọn ohun-ini alailẹgbẹ ti itọlẹ tutu n funni ni awọn anfani nla, bibori awọn idiwọn ti awọn ilana imunfun igbona ti aṣa.O bori awọn idiwọn pataki ti imọ-ẹrọ sokiri igbona ibile, ninu eyiti a gbọdọ yo lulú lati wa ni ifipamọ sori sobusitireti kan.O han ni, ilana iṣipopada ibile yii ko dara fun awọn ohun elo ifura iwọn otutu pupọ gẹgẹbi awọn nanocrystals, awọn ẹwẹ titobi, amorphous ati awọn gilaasi ti fadaka40, 41, 42. Ni afikun, awọn ohun elo ti o ni itọsẹ gbona nigbagbogbo ni ipele giga ti porosity ati oxides.Imọ-ẹrọ sokiri tutu ni ọpọlọpọ awọn anfani pataki lori imọ-ẹrọ sokiri gbona, gẹgẹbi (i) titẹ sii ooru kekere si sobusitireti, (ii) ni irọrun ni yiyan ti a bo sobusitireti, (iii) ko si iyipada alakoso ati idagbasoke ọkà, (iv) agbara alemora giga1 .39 (Fig. 2b).Ni afikun, awọn ohun elo ti a bo sokiri tutu ni resistance ipata giga, agbara giga ati lile, elekitiriki giga ati iwuwo giga41.Pelu awọn anfani ti awọn tutu sokiri ilana, ọna yi si tun ni o ni diẹ ninu awọn drawbacks, bi o han ni Figure 2b.Nigbati a ba bo awọn erupẹ seramiki mimọ gẹgẹbi Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, ati bẹbẹ lọ, ọna ti o tutu ko ṣee lo.Ni apa keji, seramiki / irin awọn powders composite le ṣee lo bi awọn ohun elo aise fun awọn aṣọ.Kanna n lọ fun awọn ọna fifin gbona miiran.Awọn ipele ti o nira ati awọn inu paipu tun nira lati fun sokiri.
Ṣiyesi pe iṣẹ ti o wa lọwọlọwọ ni itọsọna si lilo awọn iyẹfun vitreous ti fadaka bi awọn ohun elo ibẹrẹ fun awọn aṣọ, o han gbangba pe spraying thermal mora ko le ṣee lo fun idi eyi.Eyi jẹ nitori otitọ pe awọn lulú vitreous ti fadaka ṣe crystallize ni awọn iwọn otutu giga1.
Pupọ awọn ohun elo ti a lo ninu awọn ile-iṣẹ iṣoogun ati ounjẹ ni a ṣe lati awọn ohun elo irin alagbara austenitic (SUS316 ati SUS304) pẹlu akoonu chromium ti 12 si 20 wt.% fun iṣelọpọ awọn ohun elo abẹ.O ti gba ni gbogbogbo pe lilo irin chromium bi ipin alloying ni awọn ohun elo irin le mu ilọsiwaju ipata pọ si ti awọn ohun elo irin boṣewa.Awọn irin alagbara, irin, laibikita resistance ipata giga wọn, ko ni awọn ohun-ini antimicrobial pataki38,39.Eyi ṣe iyatọ pẹlu resistance ipata giga wọn.Lẹhin iyẹn, o ṣee ṣe lati ṣe asọtẹlẹ idagbasoke ti ikolu ati igbona, eyiti o jẹ pataki nitori ifaramọ kokoro-arun ati imunisin lori dada ti awọn ohun elo biomaterials irin alagbara.Awọn iṣoro pataki le dide nitori awọn iṣoro pataki ti o ni nkan ṣe pẹlu ifaramọ kokoro-arun ati awọn ipa ọna iṣelọpọ biofilm, eyiti o le ja si ilera ti ko dara, eyiti o le ni ọpọlọpọ awọn abajade ti o le ni ipa taara tabi taara si ilera eniyan.
Iwadi yii jẹ ipele akọkọ ti iṣẹ akanṣe kan ti a ṣe inawo nipasẹ Kuwait Foundation fun Ilọsiwaju ti Imọ-jinlẹ (KFAS), adehun ko si.2010-550401, lati ṣe iwadii iṣeeṣe ti iṣelọpọ awọn iyẹfun ternary glassy Cu-Zr-Ni nipa lilo imọ-ẹrọ MA (tabili).1) Fun isejade ti SUS304 antibacterial dada Idaabobo film / aso.Ipele keji ti iṣẹ akanṣe naa, nitori lati bẹrẹ ni Oṣu Kini ọdun 2023, yoo ṣe iwadi ni awọn alaye awọn abuda ipata galvanic ati awọn ohun-ini ẹrọ ti eto naa.Awọn idanwo microbiological ti alaye fun ọpọlọpọ awọn iru kokoro arun yoo ṣee ṣe.
Nkan yii jiroro lori ipa ti akoonu alloy Zr lori agbara dida gilasi (GFA) ti o da lori awọn ẹya ara ati awọn abuda igbekale.Ni afikun, awọn ohun-ini antibacterial ti gilasi irin ti a bo lulú / SUS304 composite ni a tun jiroro.Ni afikun, a ti ṣe iṣẹ ti nlọ lọwọ lati ṣe iwadii iṣeeṣe ti iyipada igbekale ti awọn iyẹfun gilasi ti fadaka ti o waye lakoko fifa tutu ni agbegbe omi tutu ti o dara julọ ti awọn ọna gilasi irin ti a ṣe.Cu50Zr30Ni20 ati Cu50Zr20Ni30 awọn alloy gilasi ti fadaka ni a lo gẹgẹbi awọn apẹẹrẹ aṣoju ninu iwadi yii.
Abala yii ṣe afihan awọn iyipada ti ara-ara ni awọn lulú ti eroja Cu, Zr ati Ni lakoko lilọ bọọlu agbara-kekere.Awọn ọna ṣiṣe oriṣiriṣi meji ti o ni Cu50Zr20Ni30 ati Cu50Zr40Ni10 yoo ṣee lo bi awọn apẹẹrẹ apejuwe.Ilana MA ni a le pin si awọn ipele ọtọtọ mẹta, gẹgẹbi a ti jẹri nipasẹ iyasọtọ metallographic ti lulú ti a gba ni ipele lilọ (Fig. 3).
Metallographic abuda kan ti powders ti darí alloys (MA) gba lẹhin orisirisi awọn ipele ti rogodo lilọ.Aaye itujade elekitironi maikirosikopu (FE-SEM) awọn aworan ti MA ati Cu50Zr40Ni10 powders ti a gba lẹhin kekere agbara rogodo milling fun awọn wakati 3, 12 ati 50 ni a fihan ni (a), (c) ati (e) fun eto Cu50Zr20Ni30, lakoko ti o wa lori MA kanna.Awọn aworan ti o baamu ti eto Cu50Zr40Ni10 ti o ya lẹhin akoko ti han ni (b), (d), ati (f).
Nigba rogodo milling, awọn munadoko kainetik agbara ti o le wa ni ti o ti gbe si awọn irin lulú ti wa ni fowo nipasẹ kan apapo ti paramita, bi o han ni Figure 1a.Eyi pẹlu awọn ikọlu laarin awọn bọọlu ati awọn lulú, irẹwẹsi irẹwẹsi ti lulú di laarin tabi laarin awọn media lilọ, awọn ipa lati awọn bọọlu ti n ṣubu, irẹrun ati wọ ti o fa nipasẹ fifa lulú laarin awọn ara gbigbe ti ọlọ ọlọ kan, ati igbi mọnamọna ti n kọja nipasẹ awọn bọọlu ja bo ti n tan kaakiri nipasẹ aṣa ti kojọpọ (Fig. 1a). Эlementarnыe poroshky Cu, Zr и Ni были сильно деформировANы ванию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Ipilẹ Cu, Zr, ati Awọn powders Ni jẹ ibajẹ pupọ nitori alurinmorin tutu ni ipele ibẹrẹ ti MA (3 h), eyiti o yori si dida awọn patikulu lulú nla (> 1 mm ni iwọn ila opin).Awọn patikulu idapọpọ nla wọnyi jẹ ijuwe nipasẹ dida awọn ipele ti o nipọn ti awọn eroja alloying (Cu, Zr, Ni), bi a ṣe han ni ọpọtọ.3a,b.Ilọsiwaju ni akoko MA si 12 h (ipele agbedemeji) ti o mu ki o pọ si agbara kinetic ti rogodo ọlọ, eyi ti o mu ki ibajẹ ti erupẹ apapo sinu awọn erupẹ kekere (kere ju 200 μm), bi a ṣe han ni 3c, ilu.Ni ipele yii, agbara irẹrun ti a lo yoo yorisi iṣelọpọ ti oju irin tuntun kan pẹlu tinrin Cu, Zr, Ni awọn fẹlẹfẹlẹ ofiri, bi a ṣe han ni aworan 3c, d.Bi abajade ti lilọ ti awọn fẹlẹfẹlẹ ni wiwo ti awọn flakes, awọn aati-alakoso ti o lagbara waye pẹlu dida awọn ipele titun.
Ni ipari ti ilana MA (lẹhin 50 h), flake metallography jẹ eyiti a ṣe akiyesi lasan (Fig. 3e, f), ati pe a ṣe akiyesi metalography digi lori oju didan ti lulú.Eyi tumọ si pe ilana MA ti pari ati pe a ṣẹda ipele ifọkansi kan.Akopọ ipilẹ ti awọn agbegbe ni itọkasi ni Ọpọtọ.3e (I, II, III), f, v, vi) ni a ti pinnu nipa lilo ohun elo elekitironi ti njadejade aaye (FE-SEM) ni apapo pẹlu agbara dispersive X-ray spectroscopy (EDS).(IV).
Ninu tabili.Awọn ifọkansi ipilẹ 2 ti awọn eroja alloying jẹ afihan bi ipin kan ti apapọ ibi-agbegbe kọọkan ti a yan ni ọpọtọ.3e, f.Ifiwera awọn abajade wọnyi pẹlu awọn akojọpọ ipin akọkọ ti Cu50Zr20Ni30 ati Cu50Zr40Ni10 ti a fun ni Tabili 1 fihan pe awọn akopọ ti awọn ọja ikẹhin meji wọnyi sunmọ awọn akojọpọ ipin.Ni afikun, awọn iye ibatan ti awọn paati fun awọn agbegbe ti a ṣe akojọ si ni Ọpọtọ 3e, f ko daba ibajẹ pataki tabi iyatọ ninu akopọ ti apẹẹrẹ kọọkan lati agbegbe kan si ekeji.Eyi jẹ ẹri nipasẹ otitọ pe ko si iyipada ninu akopọ lati agbegbe kan si ekeji.Eyi tọkasi iṣelọpọ ti awọn lulú alloy aṣọ bi o ṣe han ninu Tabili 2.
Awọn micrographs FE-SEM ti Cu50 (Zr50-xNix) lulú ọja ikẹhin ni a gba lẹhin awọn akoko 50 MA, bi a ṣe han ni aworan 4a-d, nibiti x jẹ 10, 20, 30 ati 40 ni.%, lẹsẹsẹ.Lẹhin igbesẹ lilọ yii, awọn akopọ lulú nitori ipa van der Waals, eyiti o yori si dida awọn akopọ nla ti o ni awọn patikulu ultrafine pẹlu iwọn ila opin ti 73 si 126 nm, bi a ṣe han ni Nọmba 4.
Awọn abuda ara-ara ti Cu50 (Zr50-xNix) lulú ti a gba lẹhin 50-wakati MA.Fun Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 awọn ọna ṣiṣe, awọn aworan FE-SEM ti awọn lulú ti o gba lẹhin 50 MA ti han ni (a), (b), (c), ati (d), lẹsẹsẹ.
Ṣaaju ki o to ikojọpọ awọn powders sinu tutu sokiri atokan, won ni won akọkọ sonicated ni analitikali ite ethanol fun 15 iṣẹju ati ki o si dahùn o ni 150 ° C. fun 2 wakati.Igbesẹ yii gbọdọ ṣe lati ṣe aṣeyọri ija agglomeration, eyiti o fa ọpọlọpọ awọn iṣoro to ṣe pataki ni ilana ti a bo.Lẹhin ipari ilana MA, a ṣe awọn iwadi siwaju sii lati ṣe iwadii isokan ti awọn lulú alloy.Lori ọpọtọ.5a-d ṣe afihan awọn micrographs FE-SEM ati awọn aworan EDS ti o baamu ti Cu, Zr ati Ni awọn eroja alloying ti Cu50Zr30Ni20 alloy ti o ya lẹhin 50 h akoko M, lẹsẹsẹ.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe awọn lulú alloy ti o gba lẹhin igbesẹ yii jẹ isokan, nitori wọn ko ṣe afihan awọn iyipada akojọpọ eyikeyi ti o kọja ipele iha-nanometer, bi o ṣe han ni Nọmba 5.
Mọfoloji ati pinpin agbegbe ti awọn eroja ni MG Cu50Zr30Ni20 lulú ti a gba lẹhin 50 MA nipasẹ FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS).(a) SEM ati X-ray EDS aworan ti (b) Cu-KA, (c) Zr-LA, ati (d) Ni-KA.
Awọn ilana iyapa X-ray ti ẹrọ alloyed Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, ati Cu50Zr20Ni30 powders ti o gba lẹhin 50-wakati MA ti han ni Ọpọtọ.6a–d, lẹsẹsẹ.Lẹhin ipele lilọ yii, gbogbo awọn ayẹwo pẹlu oriṣiriṣi awọn ifọkansi Zr ni awọn ẹya amorphous pẹlu awọn ilana itọka halo abuda ti o han ni aworan 6.
Awọn ilana itọka X-ray ti Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), ati Cu50Zr20Ni30 (d) lulú lẹhin MA fun wakati 50.A ṣe akiyesi ilana itọka halo ni gbogbo awọn ayẹwo laisi iyasọtọ, ti o nfihan idasile ti ipele amorphous.
Mikroskopy elekitironi gbigbe aaye giga ti o ga (FE-HRTEM) ni a lo lati ṣe akiyesi awọn ayipada igbekalẹ ati loye eto agbegbe ti awọn powders ti o waye lati milling rogodo ni oriṣiriṣi awọn akoko MA.Awọn aworan ti awọn lulú ti a gba nipasẹ ọna FE-HRTEM lẹhin ibẹrẹ (6 h) ati agbedemeji (18 h) awọn ipele ti lilọ Cu50Zr30Ni20 ati Cu50Zr40Ni10 powders ti han ni Ọpọtọ.7a, lẹsẹsẹ.Ni ibamu si aworan aaye ti o ni imọlẹ (BFI) ti lulú ti a gba lẹhin 6 h ti MA, lulú ni awọn irugbin nla pẹlu awọn aala ti o ni kedere ti awọn fcc-Cu, hcp-Zr, ati fcc-Ni awọn eroja, ati pe ko si awọn ami ti iṣeto ti ipele ifarahan, bi a ṣe han ni 7a.Ni afikun, ilana isọdi agbegbe ti o ni ibatan (SADP) ti o ya lati agbegbe aarin (a) ṣe afihan ilana itusilẹ didasilẹ (Fig. 7b) ti o nfihan niwaju awọn kirisita nla ati isansa ti ipele ifaseyin.
Awọn abuda igbekalẹ agbegbe ti MA lulú ti o gba lẹhin ibẹrẹ (6 h) ati awọn ipele agbedemeji (18 h).(a) Itọjade ti o ga julọ aaye gbigbejade microscopy elekitironi (FE-HRTEM) ati (b) diffractogram agbegbe ti o baamu (SADP) ti Cu50Zr30Ni20 lulú lẹhin itọju MA fun awọn wakati 6.Aworan FE-HRTEM ti Cu50Zr40Ni10 ti o gba lẹhin 18-wakati MA ti han ni (c).
Bi o han ni ọpọtọ.7c, ilosoke ninu iye akoko MA si 18 h yori si awọn abawọn lattice to ṣe pataki ni apapo pẹlu idibajẹ ṣiṣu.Ni ipele agbedemeji ti ilana MA, ọpọlọpọ awọn abawọn han ninu lulú, pẹlu awọn abawọn stacking, awọn abawọn lattice, ati awọn abawọn ojuami (Fig. 7).Awọn abawọn wọnyi nfa pipin ti awọn irugbin nla pẹlu awọn aala ọkà sinu awọn eso ti o kere ju 20 nm ni iwọn (Fig. 7c).
Ipilẹ agbegbe ti Cu50Z30Ni20 lulú ọlọ fun 36 h MA jẹ ijuwe nipasẹ dida awọn nanograins ultrafine ti a fi sinu matrix tinrin amorphous, bi a ṣe han ni aworan 8a.Ayẹwo agbegbe ti EMF fihan pe awọn nanoclusters ti o han ni Ọpọtọ.8a ni nkan ṣe pẹlu Cu, Zr ati Ni lulú alloys ti ko ni itọju.Awọn akoonu ti Cu ni matrix yatọ lati ~ 32 ni .% (agbegbe talaka) si ~ 74 ni .% (agbegbe ọlọrọ), eyiti o tọka si dida awọn ọja oniruuru.Ni afikun, awọn SADP ti o baamu ti awọn powders ti a gba lẹhin milling ni igbesẹ yii fihan awọn oruka ipele halo-diffusion akọkọ ati keji ti o ni agbekọja pẹlu awọn aaye didasilẹ ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn eroja alloying wọnyi ti ko ni itọju, bi a ṣe han ni 8b.
Awọn ẹya igbekalẹ agbegbe Nanoscale ti Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 lulú.(a) Aworan aaye ti o ni imọlẹ (BFI) ati ibamu (b) SADP ti Cu50Zr30Ni20 lulú ti a gba lẹhin milling fun 36 h MA.
Si opin ilana MA (50 h), Cu50 (Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, ati 40 ni.% awọn powders, laisi iyasọtọ, ni labyrinthine morphology ti ipele amorphous, bi a ṣe han ni Fig.Bẹni iyatọ aaye tabi awọn ilana anular didan ni a le rii ni SADS ti o baamu ti akopọ kọọkan.Eyi tọkasi isansa ti irin kirisita ti ko ni itọju, ṣugbọn dipo iṣelọpọ ti lulú alloy amorphous.Awọn SADP ti o ni ibatan wọnyi ti n ṣafihan awọn ilana itọka halo ni a tun lo bi ẹri fun idagbasoke awọn ipele amorphous ni ohun elo ọja ikẹhin.
Eto agbegbe ti ọja ikẹhin ti eto Cu50 MS (Zr50-xNix).FE-HRTEM ati awọn ilana isọdi nanobeam ti o ni ibatan (NBDP) ti (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, ati (d) Cu50Zr10Ni40 gba lẹhin 50 h ti MA.
Lilo calorimetry ọlọjẹ iyatọ, iduroṣinṣin igbona ti iwọn otutu iyipada gilasi (Tg), agbegbe omi tutu (ΔTx) ati iwọn otutu crystallization (Tx) ni a ṣe iwadi da lori akoonu ti Ni (x) ninu eto amorphous Cu50 (Zr50-xNix).(DSC) -ini ni He gaasi sisan.Awọn iyipo DSC ti awọn lulú ti Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, ati Cu50Zr10Ni40 amorphous alloys ti o gba lẹhin MA fun 50 h ti han ni Ọpọtọ.10a, b, e, lẹsẹsẹ.Lakoko ti iwọn DSC ti amorphous Cu50Zr20Ni30 ti han lọtọ ni Ọpọtọ.
Iduroṣinṣin igbona ti Cu50 (Zr50-xNix) MG lulú ti o gba lẹhin MA fun awọn wakati 50 jẹ ipinnu nipasẹ iwọn otutu iyipada gilasi (Tg), iwọn otutu crystallization (Tx) ati agbegbe omi tutu (ΔTx).Thermograms ti iyato scanning calorimeter (DSC) powders ti Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), ati (e) Cu50Zr10Ni40 MG alloy powders lẹhin MA fun 50 wakati.Ilana itọka X-ray kan (XRD) ti ayẹwo Cu50Zr30Ni20 ti o gbona si ~700°C ni DSC ni a fihan ni (d).
Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 10, awọn iyipo DSC fun gbogbo awọn akojọpọ pẹlu oriṣiriṣi awọn ifọkansi nickel (x) tọka si awọn ọran oriṣiriṣi meji, ọkan endothermic ati ekeji exothermic.Iṣẹlẹ endothermic akọkọ ni ibamu si Tg, ati ekeji ni nkan ṣe pẹlu Tx.Agbegbe igba petele ti o wa laarin Tg ati Tx ni a pe ni agbegbe omi ti o tutu (ΔTx = Tx – Tg).Awọn abajade fihan pe Tg ati Tx ti ayẹwo Cu50Zr40Ni10 (Fig. 10a) ti a gbe si 526 ° C ati 612 ° C yi akoonu (x) pada si 20 ni% si ọna iwọn otutu kekere ti 482 ° C ati 563 ° C.°C pẹlu jijẹ akoonu Ni (x), lẹsẹsẹ, bi o ṣe han ni Figure 10b.Nitoribẹẹ, ΔTx Cu50Zr40Ni10 dinku lati 86°C (Fig. 10a) si 81°C fun Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b).Fun alloy MC Cu50Zr40Ni10, idinku ninu awọn iye ti Tg, Tx, ati ΔTx si awọn ipele ti 447°C, 526°C, ati 79°C ni a tun ṣe akiyesi (Fig. 10b).Eyi tọkasi pe ilosoke ninu akoonu Ni nyorisi idinku ninu iduroṣinṣin igbona ti alloy MS.Ni ilodi si, iye Tg (507 °C) ti alloy MC Cu50Zr20Ni30 kere ju ti MC Cu50Zr40Ni10 alloy;sibẹsibẹ, Tx rẹ fihan iye ti o ṣe afiwe si (612 °C).Nitorinaa, ΔTx ni iye ti o ga julọ (87°C) bi o ṣe han ninu ọpọtọ.10th orundun
Eto Cu50 (Zr50-xNix) MC, lilo Cu50Zr20Ni30 MC alloy bi apẹẹrẹ, crystallizes nipasẹ kan didasilẹ exothermic tente sinu fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, ati orthorhombic-ZrNi crystalline alakoso (Fig. 10c).Iyipo alakoso yii lati amorphous si crystalline ni a fi idi rẹ mulẹ nipasẹ itupalẹ X-ray diffraction ti ayẹwo MG (Fig. 10d) eyiti o gbona si 700 °C ni DSC.
Lori ọpọtọ.11 ṣe afihan awọn fọto ti o ya lakoko ilana fun sokiri tutu ti a ṣe ni iṣẹ lọwọlọwọ.Ninu iwadi yii, awọn patikulu lulú gilasi irin ti a ṣepọ lẹhin MA fun awọn wakati 50 (lilo Cu50Zr20Ni30 gẹgẹbi apẹẹrẹ) ni a lo bi ohun elo aise ti antibacterial, ati awo-irin irin alagbara (SUS304) ti a bo sokiri tutu.Ọna fun sokiri tutu ni a yan fun ibora ni jara imọ-ẹrọ sokiri gbona nitori pe o jẹ ọna ti o munadoko julọ ninu jara imọ-ẹrọ sokiri igbona nibiti o le ṣee lo fun awọn ohun elo ifura ooru metastable ti fadaka gẹgẹbi amorphous ati awọn powders nanocrystalline.Ko koko ọrọ si alakoso.awọn iyipada.Eyi jẹ ifosiwewe akọkọ ni yiyan ọna yii.Ilana itusilẹ tutu ni a ṣe ni lilo awọn patikulu iyara-giga ti o ṣe iyipada agbara kainetik ti awọn patikulu sinu ibajẹ ṣiṣu, abuku ati ooru lori ipa pẹlu sobusitireti tabi awọn patikulu ti o ti fipamọ tẹlẹ.
Awọn fọto aaye fihan ilana fun sokiri tutu ti a lo fun awọn igbaradi itẹlera marun ti MG/SUS 304 ni 550°C.
Agbara kainetik ti awọn patikulu, bakanna bi ipa ti patiku kọọkan lakoko iṣelọpọ ti a bo, gbọdọ yipada si awọn ọna agbara miiran nipasẹ iru awọn ọna bii abuku ṣiṣu (awọn patikulu akọkọ ati awọn ibaraẹnisọrọ interparticle ninu matrix ati awọn ibaraenisepo ti awọn patikulu), awọn koko interstitial ti awọn patikulu, iyipo laarin awọn patikulu, abuku ati aropin ni alapapo ti 39 ti ko ba jẹ pe 39 ni afikun agbara ti 39. agbara idasile, abajade yoo jẹ ijamba rirọ, eyiti o tumọ si pe awọn patikulu nirọrun agbesoke lẹhin ipa.O ti ṣe akiyesi pe 90% ti agbara ipa ti a lo si patiku / ohun elo sobusitireti ti yipada si igbona agbegbe 40.Ni afikun, nigba ti aapọn ipa ti lo, awọn oṣuwọn igara ṣiṣu giga ti waye ni agbegbe patiku / sobusitireti olubasọrọ ni akoko kukuru pupọ41,42.
Iyatọ ṣiṣu ni a maa n gba bi ilana ti ipadanu agbara, tabi dipo, bi orisun ooru ni agbegbe interfacial.Bibẹẹkọ, ilosoke ninu iwọn otutu ni agbegbe interfacial nigbagbogbo ko to fun iṣẹlẹ ti yo interfacial tabi iwuri pataki ti itọkapọ awọn ọta.Ko si atẹjade ti a mọ si awọn onkọwe ti ṣe iwadii ipa ti awọn ohun-ini ti awọn lulú vitreous ti fadaka wọnyi lori ifaramọ lulú ati ifọkanbalẹ ti n ṣẹlẹ nigba lilo awọn ilana fun sokiri tutu.
BFI ti MG Cu50Zr20Ni30 alloy lulú ni a le rii ni aworan 12a, eyiti a fi silẹ lori sobusitireti SUS 304 (Fig. 11, 12b).Gẹgẹbi a ti le rii lati inu eeya naa, awọn erupẹ ti a bo ni idaduro ipilẹ amorphous atilẹba wọn bi wọn ṣe ni eto labyrinth elege laisi eyikeyi awọn ẹya okuta tabi awọn abawọn lattice.Ni apa keji, aworan naa ṣe afihan ifarahan ti alakoso ajeji, gẹgẹbi ẹri nipasẹ awọn ẹwẹ titobi ti o wa ninu MG-coated powder matrix (Fig. 12a).Nọmba 12c ṣe afihan ilana itọka nanobeam diffraction (NBDP) ti o ni nkan ṣe pẹlu agbegbe I (Aworan 12a).Bi o han ni ọpọtọ.12c, NBDP ṣe afihan ilana itọka halo alailagbara ti eto amorphous ati pe o wa ni ibajọpọ pẹlu awọn aaye didasilẹ ti o baamu si ipele okuta onigun onigun nla ti Zr2Ni pẹlu ipele CuO tetragonal kan.Ibiyi ti CuO le ṣe alaye nipasẹ ifoyina ti lulú nigba gbigbe lati nozzle ti ibon sokiri si SUS 304 ni ita gbangba ni ṣiṣan supersonic.Ni apa keji, iyọkuro ti awọn lulú gilasi ti irin yorisi ni dida awọn ipele onigun nla lẹhin itọju fun sokiri tutu ni 550 ° C fun awọn iṣẹju 30.
(a) FE-HRTEM aworan ti MG lulú ti a fi silẹ lori (b) SUS 304 sobusitireti (inset olusin).Atọka NBDP ti aami iyipo ti o han ni (a) han ni (c).
Lati ṣe idanwo ẹrọ agbara yii fun dida awọn ẹwẹ titobi nla Zr2Ni onigun, idanwo ominira ni a ṣe.Ninu adanwo yii, awọn lulú ti a sokiri lati inu atomizer ni 550 ° C ni itọsọna ti sobusitireti SUS 304;sibẹsibẹ, lati mọ awọn ipa ti annealing, awọn powders won kuro lati SUS304 rinhoho ni yarayara bi o ti ṣee (nipa 60 s).).Awọn idanwo miiran ti a ṣe ninu eyiti a ti yọ lulú kuro ninu sobusitireti isunmọ awọn aaya 180 lẹhin ohun elo.
Awọn eeya 13a,b fihan Ṣiṣayẹwo Gbigbe Electron Maikirosipiti (STEM) aaye dudu (DFI) awọn aworan ti awọn ohun elo sputtered meji ti a fipamọ sori awọn sobusitireti SUS 304 fun 60 s ati 180 s, lẹsẹsẹ.Aworan lulú ti a fi silẹ fun awọn aaya 60 ko ni awọn alaye morphological, ti o nfihan ailagbara (Fig. 13a).Eyi tun jẹrisi nipasẹ XRD, eyiti o fihan pe eto gbogbogbo ti awọn powders wọnyi jẹ amorphous, bi a ti tọka si nipasẹ awọn oke giga diffraction akọkọ ati atẹle ti o han ni Nọmba 14a.Eyi tọkasi isansa ti metastable/mesophase precipitates, ninu eyiti lulú ṣe idaduro igbekalẹ amorphous atilẹba rẹ.Ni idakeji, lulú ti a fi silẹ ni iwọn otutu kanna (550 ° C) ṣugbọn ti o fi silẹ lori sobusitireti fun 180 s ṣe afihan ifisilẹ ti awọn irugbin nanosized, bi a ṣe han nipasẹ awọn itọka ni 13b.