Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta alang sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka updated nga browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ipakita ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Ang mga biofilm usa ka importante nga bahin sa pag-uswag sa mga laygay nga impeksyon, ilabi na kung ang medikal nga mga himan nalangkit.Kini nga problema nagpresentar sa usa ka dako nga hagit sa medikal nga komunidad, tungod kay ang standard nga mga antibiotics mahimo lamang nga mapapas ang biofilms sa usa ka limitado nga gidak-on. mitumaw isip sulundon nga antimicrobial coatings.Sa samang higayon, ang paggamit sa bugnaw nga spray nga teknolohiya miuswag tungod kay kini usa ka angay nga pamaagi alang sa pagproseso sa temperatura-sensitibo nga mga materyales.Bahin sa katuyoan niini nga pagtuon mao ang paghimo sa usa ka nobela nga antibacterial film nga metallic nga bildo nga gilangkuban sa ternary Cu-Zr-Ni gamit ang mechanical alloying techniques. mga temperatura.Ang mga substrate nga gitabonan sa metallic nga bildo nakahimo sa kamahinungdanon nga pagpakunhod sa biofilm formation sa labing menos 1 log itandi sa stainless steel.
Sa tibuok kasaysayan sa tawo, ang bisan unsang katilingban nakahimo sa pagdesinyo ug pagpasiugda sa pagpaila sa mga nobela nga materyales nga nakab-ot sa iyang piho nga mga kinahanglanon, nga miresulta sa pag-uswag sa performance ug ranking sa usa ka globalisadong ekonomiya1. Kanunay kini nga gipasangil sa abilidad sa tawo sa pagpalambo sa mga materyales ug mga kagamitan sa paggama ug mga disenyo alang sa mga materyales nga paggama ug kinaiya aron makab-ot ang mga ganansya sa panglawas, edukasyon, industriya, ekonomiya, kultura ug uban pang mga natad gikan sa usa ka nasud o rehiyon nga walay pagtagad sa usa ka nasud o rehiyon. 2 Sulod sa 60 ka tuig, ang mga siyentista sa materyal naggugol ug dakong bahin sa ilang panahon sa pag-focus sa usa ka dakong kabalaka: ang pagpangita sa nobela ug pinakabag-o nga mga materyales.
Ang pagdugang sa mga elemento sa alloying, ang pagbag-o sa materyal nga microstructure, ug ang paggamit sa thermal, mekanikal o thermo-mechanical nga mga pamaagi sa pagproseso miresulta sa mahinungdanon nga mga kalamboan sa mekanikal, kemikal ug pisikal nga mga kabtangan sa nagkalain-laing lain-laing mga materyales. Ang mga nanopartikel, nanotubes, quantum dots, zero-dimensional, amorphous metallic nga baso, ug high-entropy alloys maoy pipila lang ka mga pananglitan sa mga advanced nga materyales nga gipaila-ila sa kalibutan sukad sa tunga-tunga sa miaging siglo. Sa diha nga ang paghimo ug pagpalambo sa bag-ong mga alloy nga adunay labaw nga mga kabtangan, bisan sa katapusan nga produkto o sa intermediate nga mga yugto sa produksyon niini, ang problema sa off-balanse sa usa ka mahinungdanon nga pagbag-o sa kasagaran madugangan nga resulta sa tela. equilibrium, usa ka bug-os nga bag-ong klase sa metastable nga mga haluang metal, nailhan nga metal nga baso, nadiskobrehan.
Ang iyang trabaho sa Caltech sa 1960 nagdala sa usa ka rebolusyon sa konsepto sa metal nga mga sinubong sa dihang iyang gi-synthesize ang glassy Au-25 sa.% Si alloys pinaagi sa paspas nga pagpalig-on sa mga likido sa hapit usa ka milyon nga degrees matag segundo 4. Propesor Pol Duwezs 'diskubre nga panghitabo wala lamang nagpahibalo sa sinugdanan sa kasaysayan sa metal nga baso (MG), apan naghunahuna usab mahitungod sa paagi nga ang mga tawo. pagpayunir sa mga pagtuon sa synthesis sa MG alloys, halos tanan nga metal nga baso gihimo sa bug-os pinaagi sa paggamit sa usa sa mosunod nga mga pamaagi; (i) paspas nga solidification sa matunaw o alisngaw, (ii) atomic disordering sa lattice, (iii) solid-estado amorphization reaksyon tali sa purong metal nga mga elemento, ug (iv) solid-estado transisyon sa metastable hugna.
Ang mga MG gipalahi sa ilang kakulang sa long-range atomic order nga may kalabutan sa mga kristal, nga usa ka defining characteristic sa mga kristal. Sa kalibutan karon, dako nga pag-uswag ang nahimo sa natad sa metallic nga bildo. Sila mga nobela nga materyales nga adunay makapaikag nga mga kabtangan nga interesado dili lamang sa solid-state physics, apan usab sa metalurhiya, surface chemistry, teknolohiya, biology ug daghan pang ubang mga matang sa metal nga eksibit alang sa kini nga lahi nga mga materyales. teknolohiya nga mga aplikasyon sa lain-laing mga natad.Sila adunay pipila ka importante nga mga kabtangan; (i) taas nga mekanikal nga ductility ug kalig-on sa ani, (ii) taas nga magnetic permeability, (iii) ubos nga coercivity, (iv) dili kasagaran nga pagsukol sa kaagnasan, (v) independensya sa temperatura Ang conductivity sa 6,7.
Ang mekanikal nga alloying (MA) 1,8 usa ka medyo bag-ong teknik, una nga gipaila sa 19839 ni Prof. CC Kock ug mga kauban. Nag-andam sila og amorphous Ni60Nb40 nga mga pulbos pinaagi sa paggaling sa usa ka sinagol nga putli nga mga elemento sa ambient nga temperatura nga duol kaayo sa temperatura sa lawak. Kasagaran, ang reaksyon sa MA gihimo tali sa diffusive coupling sa reactant material powders sa usa ka reactor, kasagarang ginama sa stainless steel ngadto sa ball mill 10 (Fig. 1a, b). mills11,12,13,14,15 , 16. Sa partikular, kini nga pamaagi gigamit sa pag-andam sa dili matunaw nga mga sistema sama sa Cu-Ta17, ingon man usab sa taas nga pagtunaw nga mga haluang metal sama sa Al-transition metal nga mga sistema (TM; Zr, Hf, Nb ug Ta)18,19 ug Fe-W20 , nga dili makonsiderar nga gamhanan nga mga ruta sa MAF nga labaw pa sa pag-andam. mga himan sa nanotechnology alang sa pag-andam sa industriyal-scale nanocrystalline ug nanocomposite powder nga mga partikulo sa metal oxides, carbide, nitride, hydride, carbon nanotubes, nanodiamonds, Ingon man usab sa halapad nga pagpalig-on pinaagi sa usa ka top-down approach 1 ug metastable nga mga yugto.
Ang eskematiko nga nagpakita sa paagi sa paggama nga gigamit sa pag-andam sa Cu50(Zr50−xNix) metallic glass (MG) coating/SUS 304 niini nga pagtuon.(a) Pag-andam sa MG alloy powders nga adunay lain-laing Ni concentrations x (x; 10, 20, 30 ug 40 at.%) gamit ang ubos nga energy ball milling technique.(a) Ang galamiton sa paggiling sa bola nga adunay gamay nga enerhiya (a) Ang galamiton nga gigamit sa usa ka bola nga cylinder. giselyohan sa usa ka glove box nga puno sa He atmosphere.(c) Usa ka transparent nga modelo sa grinding vessel nga naghulagway sa bola nga lihok atol sa paggaling.Ang kataposang produkto sa powder nga nakuha human sa 50 ka oras gigamit sa pagsul-ob sa SUS 304 substrate gamit ang cold spray method (d).
Kung bahin sa kadaghanan nga materyal nga mga ibabaw (substrate), ang engineering sa ibabaw naglakip sa disenyo ug pagbag-o sa mga ibabaw (substrate) aron mahatagan ang piho nga pisikal, kemikal ug teknikal nga mga kalidad nga wala naa sa orihinal nga bulk nga materyal. Ang pipila nga mga kabtangan nga mahimong epektibo nga mapauswag pinaagi sa mga pagtambal sa ibabaw naglakip sa pagsukol sa abrasion, oksihenasyon ug resistensya sa kaagnasan, coefficient sa friction, bio-inertness, gamit ang pipila nga mga kabtangan sa elektrisidad, ug mahimo’g mapaayo ang kalidad sa thermal pinaagi sa pipila nga mga kabtangan sa elektrisidad. metalurhiko, mekanikal o kemikal nga mga teknik.Ingon nga usa ka ilado nga proseso, ang usa ka taklap gihubit lamang ingon nga usa o daghang mga sapaw sa materyal nga artipisyal nga gideposito sa ibabaw sa usa ka kinabag nga butang (substrat) nga hinimo sa laing materyal.Busa, ang mga coating gigamit sa usa ka bahin aron makab-ot ang pipila nga gitinguha nga teknikal o pangdekorasyon nga mga kabtangan, ingon man sa pagpanalipod sa mga materyales gikan sa gipaabot nga kemikal ug pisikal nga interaksyon sa palibot23.
Aron sa pagdeposito sa angay nga mga lut-od sa pagpanalipod sa nawong nga adunay gibag-on gikan sa pipila ka micrometers (ubos sa 10-20 micrometers) ngadto sa kapin sa 30 micrometers o bisan pipila ka milimetro, daghang mga pamaagi ug mga teknik ang mahimong magamit. lakip ang brazing, surfacing , physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), thermal spray techniques ug mas bag-o nga cold spray techniques 24 (Fig. 1d).
Ang biofilms gihubit isip mga microbial nga komunidad nga dili na mabalik sa ibabaw ug gilibotan sa self-produced extracellular polymers (EPS). Ang sobra nga pagkahamtong nga biofilm formation mahimong mosangpot sa dakong kapildihan sa daghang industriyal nga sektor, lakip ang industriya sa pagkaon, water system, ug healthcare environment. Staphylococci) lisod tambalan.Dugang pa, ang hamtong nga biofilms gikataho nga 1000 ka pilo nga mas makasugakod sa antibiotic nga pagtambal kumpara sa planktonic bacterial cells, nga gikonsiderar nga usa ka dakong therapeutic challenge.Ang antimicrobial surface coating materials nga nakuha gikan sa conventional organic compounds kay gigamit na sa kasaysayan. kalaglagan.
Ang kaylap nga pagsukol sa bakterya sa mga pagtambal sa antibiotiko tungod sa pagporma sa biofilm misangpot sa panginahanglan sa pagpalambo sa usa ka epektibo nga antimicrobial membrane-coated nga nawong nga luwas nga magamit27. Ang pagpalambo sa usa ka pisikal o kemikal nga anti-adherent nga nawong diin ang mga selula sa bakterya gibabagan sa paggapos ug pagtukod sa mga biofilm tungod sa adhesion mao ang unang pamaagi niini nga proseso27. Ang ikaduha nga teknolohiya sa paghatud sa kemikal mao ang pag-develop sa antimicrobings. sila gikinahanglan, sa hilabihan ka konsentrado ug gipahaum nga mga kantidad.Kini makab-ot pinaagi sa pagpalambo sa talagsaon nga coating nga mga materyales sama sa graphene/germanium28, itom nga diamante29 ug ZnO-doped diamante-sama sa carbon coatings30 nga makasugakod sa bakterya, usa ka teknolohiya nga maximize sa Toxicity ug resistensya development tungod sa biofilm formation mao ang kamahinungdanon pagkunhod. Ang kontaminasyon nahimong mas popular.Bisan tuod ang tanan nga tulo ka mga pamaagi makahimo sa pagprodyus og antimicrobial nga mga epekto sa adunay sapaw nga mga ibabaw, ang matag usa kanila adunay ilang kaugalingon nga set sa mga limitasyon nga kinahanglan nga tagdon sa diha nga pagpalambo sa mga estratehiya sa aplikasyon.
Ang mga produkto nga anaa karon sa merkado gibabagan sa dili igo nga panahon sa pag-analisar ug pagsulay sa mga protective coatings alang sa biologically active nga mga sangkap.Giangkon sa mga kompanya nga ang ilang mga produkto maghatag sa mga tiggamit og maayo nga functional nga mga aspeto; apan, kini nahimong babag sa kalamposan sa mga produkto nga naa karon sa merkado.Ang mga compound nga nakuha gikan sa pilak gigamit sa kadaghanan sa mga antimicrobial nga terapiya nga magamit na karon sa mga konsumedor.Kini nga mga produkto gihimo aron mapanalipdan ang mga tiggamit gikan sa posibleng peligro nga mga epekto sa mga microorganism. nga nagtrabaho sa sulod ug sa gawas napamatud-an gihapon nga usa ka makahahadlok nga buluhaton. Kini tungod sa kalambigit nga mga risgo sa kahimsog ug kaluwasan. Ang pagdiskubre sa usa ka ahente nga antimicrobial nga dili kaayo makadaot sa mga tawo ug mahibal-an kung giunsa kini ilakip sa mga substrate nga adunay sapaw nga adunay mas taas nga kinabuhi sa estante usa ka gipangita nga katuyoan38. Ang labing bag-o nga antimicrobial ug anti-biofilm nga mga materyales gidesinyo sa bisan unsang direkta nga ahente sa killfilm, bisan kung ang direkta nga pagkontak sa mga materyal nga gi-release. mahimo kini pinaagi sa pagpugong sa inisyal nga pagdikit sa bakterya (lakip ang pagsumpo sa pagporma sa usa ka layer sa protina sa ibabaw) o pinaagi sa pagpatay sa bakterya pinaagi sa pagpanghilabot sa dingding sa selula.
Sa panguna, ang surface coating mao ang proseso sa pagbutang og laing layer sa ibabaw sa usa ka component aron mapalambo ang surface-related nga mga kalidad. Ang tumong sa surface coating mao ang pagpahaom sa microstructure ug/o komposisyon sa duol nga nawong nga rehiyon sa component39. Surface coating techniques mahimong bahinon ngadto sa lain-laing mga pamaagi, nga gisumada sa Fig. sa paghimo sa coating.
(a) Inset nga nagpakita sa nag-unang mga teknik sa paggama nga gigamit alang sa ibabaw, ug (b) pinili nga mga bentaha ug disbentaha sa cold spray technique.
Ang teknolohiya sa pag-spray sa bugnaw adunay daghang kaamgiran sa naandan nga mga pamaagi sa pag-spray sa kainit. Bisan pa, adunay pipila usab nga hinungdanon nga sukaranan nga mga kabtangan nga naghimo sa proseso sa pag-spray sa bugnaw ug mga materyales sa pag-spray sa bugnaw nga labi ka talagsaon. natunaw aron sa pagdeposito ngadto sa substrate.Dayag, kini nga tradisyonal nga proseso taklap, sapaw dili angay alang sa kaayo temperatura-sensitive nga mga materyales sama sa nanocrystals, nanoparticles, amorphous ug metallic baso40, 41, 42.Dugang pa, ang thermal spray taklap sapaw nga mga materyales kanunay nagpakita sa taas nga lebel sa porosity ug oxides.Cold spray teknolohiya adunay daghan nga mahinungdanon, ang ingon nga kainit spray teknolohiya sa labing gamay nga spray, bentaha sa pag-spray sa kainit. (ii) flexibility sa substrate coating choices, (iii) absence of phase transformation and grain growth , (iv) high bond strength1,39 (Fig. 2b) .Dugang pa, ang bugnaw nga spray coating nga mga materyales adunay taas nga corrosion resistance, taas nga kalig-on ug katig-a, taas nga electrical conductivity ug taas nga densidad41. 2b.Sa diha nga ang pagtabon sa puro nga ceramic powders sama sa Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, ug uban pa, dili magamit ang cold spray method.Sa laing bahin, ang ceramic/metal composite powders mahimong gamiton isip hilaw nga materyales alang sa coatings.The same goes for other thermal spray methods.Complicated surfaces and interior pipe surfaces lisud pa nga i-spray.
Gihatag nga ang kasamtangan nga trabaho nagtumong sa paggamit sa metallic glassy powders isip hilaw nga coating materials, klaro nga ang conventional thermal spraying dili magamit alang niini nga katuyoan.Kini tungod kay ang metallic glassy powder nag-kristal sa taas nga temperatura1.
Kadaghanan sa mga himan nga gigamit sa industriya sa medikal ug pagkaon ginama sa austenitic stainless steel alloys (SUS316 ug SUS304) nga adunay chromium content tali sa 12 ug 20 wt% alang sa produksyon sa surgical instruments. nagpakita sa mahinungdanon nga antimicrobial properties38,39. Kini sukwahi sa ilang taas nga corrosion resistance.Human niini, ang pag-uswag sa impeksyon ug panghubag mahimong matagna, nga nag-una tungod sa bacterial adhesion ug kolonisasyon sa ibabaw sa stainless steel biomaterials.Mahinungdanon nga mga kalisud mahimong motumaw tungod sa mahinungdanon nga mga kalisdanan nga may kalabutan sa bacterial adhesion ug biofilm formation nga mahimong direkta nga makadaut sa mga agianan sa panglawas, nga mahimong direkta nga moresulta sa pagkadaot sa panglawas, nga mahimong direkta nga mga sangputanan makaapekto sa panglawas sa tawo.
Kini nga pagtuon mao ang unang hugna sa usa ka proyekto nga gipondohan sa Kuwait Foundation alang sa Pag-uswag sa Siyensiya (KFAS), Kontrata No. 2010-550401, sa pag-imbestigar sa posibilidad sa pagprodyus og metallic glassy Cu-Zr-Ni ternary powders gamit ang MA nga teknolohiya (Table 1) alang sa produksyon sa antibacterial film coating / SUS304 tungod sa pagprodyus sa ibabaw nga bahin sa Enero. 2023, susihon ang mga kinaiya sa electrochemical corrosion ug mekanikal nga mga kabtangan sa sistema sa detalye. Ang mga detalyado nga pagsulay sa microbiological himuon alang sa lainlaing mga lahi sa bakterya.
Niini nga papel, ang epekto sa Zr alloying element content sa glass forming ability (GFA) gihisgutan base sa morphological ug structural nga mga kinaiya.Dugang pa, ang mga antibacterial properties sa coated metallic glass powder coating/SUS304 composite gihisgutan usab. fabricated metallic glass systems.Ingon nga representante nga mga pananglitan, Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr20Ni30 metallic glass alloys ang gigamit niini nga pagtuon.
Niini nga seksyon, ang mga pagbag-o sa morphological sa elemental nga Cu, Zr ug Ni powders sa ubos nga energy ball milling gipresentar.Ingon sa mga pananglitan nga ilustrasyon, duha ka lain-laing mga sistema nga naglangkob sa Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr40Ni10 ang gamiton isip representante nga mga pananglitan.
Metallographic nga mga kinaiya sa mechanical alloy (MA) powders nga nakuha human sa lain-laing mga yugto sa ball milling time.Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) nga mga larawan sa MA ug Cu50Zr40Ni10 powders nga nakuha human sa ubos nga enerhiya nga mga oras sa paggaling sa bola sa 3, 12 ug 50 h gipakita sa (a), (c) ug (e) alang sa Cu50Zr nga sistema sa Correspond2. Ang sistema sa Cu50Zr40Ni10 nga gikuha pagkahuman sa oras gipakita sa (b), (d) ug (f).
Atol sa ball milling, ang epektibong kinetic energy nga mahimong ibalhin ngadto sa metal powder maapektuhan sa kombinasyon sa mga parameter, sama sa gipakita sa Fig. 1a.Kini naglakip sa mga banggaay tali sa mga bola ug mga pulbos, compressive shearing sa powder nga giugbok sa taliwala o tali sa grinding media, epekto sa pagkahulog sa mga bola, paggunting ug pagsul-ob tungod sa powder drag tali sa paglihok sa bola milling media pinaagi sa Falling ball load waves nga mikaylap. 1a) .Elemental Cu, Zr, ug Ni powders grabeng deformed tungod sa bugnaw nga welding sa sayo nga yugto sa MA (3 h), nga miresulta sa dako nga powder particles (> 1 mm sa diametro).Kini nga dako nga composite partikulo gihulagway pinaagi sa pagporma sa baga nga mga lut-od sa mga alloying elemento (Cu, Zr, Ni), ingon sa gipakita sa Fig. 3a,b.Pagdugang12 h ang resulta sa MA (intermediate stage) kinetic energy sa ball mill, nga miresulta sa pagkadunot sa composite powder ngadto sa mas maayo nga mga powder (ubos sa 200 µm), ingon sa gipakita sa Fig. 3c,d.Niini nga yugto, ang gipadapat nga shear force modala ngadto sa pagporma sa usa ka bag-o nga metal nga nawong uban sa lino nga fino nga Cu, Zr, Ni hint layers, sama sa gipakita sa Fig. 3c,d. flakes aron makamugna og bag-ong mga hugna.
Sa kinapungkayan sa proseso sa MA (pagkahuman sa 50 h), ang flaky metallography gamay ra nga makita (Fig. 3e, f), apan ang gipasinaw nga nawong sa powder nagpakita sa salamin metallography. Kini nagpasabot nga ang proseso sa MA nahuman na ug ang pagmugna sa usa ka reaksyon nga hugna nahitabo. microscopy (FE-SEM) inubanan sa energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
Sa Talaan 2, ang mga elemental nga konsentrasyon sa mga elemento sa alloying gipakita isip usa ka porsyento sa kinatibuk-ang gibug-aton sa matag rehiyon nga gipili sa Fig. 3e, f. Kung itandi kini nga mga resulta sa mga nagsugod nga nominal nga komposisyon sa Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr40Ni10 nga gilista sa Table 1, makita nga ang mga komposisyon niining duha ka katapusan nga mga produkto adunay susama kaayo nga mga bili, ang mga komposisyon sa duha ka katapusan nga mga produkto wala'y susama kaayo nga mga bili. Para sa mga rehiyon nga nalista sa Fig. 3e,f wala magpasabot ug dakong pagkadaot o pag-usab-usab sa komposisyon sa matag sample gikan sa usa ka rehiyon ngadto sa lain. Kini gipamatud-an sa kamatuoran nga walay kausaban sa komposisyon gikan sa usa ka rehiyon ngadto sa lain. Kini nagpunting sa produksyon sa homogenous alloy powder, sama sa gipakita sa Table 2.
Ang FE-SEM micrographs sa katapusang produkto nga Cu50(Zr50−xNix) powder nakuha human sa 50 MA nga mga panahon, sama sa gipakita sa Fig. 4a-d, diin ang x mao ang 10, 20, 30 ug 40 sa.%, sa tinagsa. Human niini nga paggaling nga lakang, ang powder aggregates tungod sa dako nga vaning der Waals nga pagporma sa epekto sa ultra-fine nga Waals. mga diametro gikan sa 73 hangtod 126 nm, ingon sa gipakita sa Figure 4.
Morphological nga mga kinaiya sa Cu50 (Zr50−xNix) powders nga nakuha human sa MA nga oras sa 50 h.Alang sa Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 nga mga sistema, ang FE-SEM nga mga hulagway sa mga powders nga nakuha human sa 50 MA nga mga panahon, (c) (b).
Sa wala pa i-load ang mga pulbos ngadto sa usa ka bugnaw nga spray feeder, sila una nga gi-sonicated sa analytical grade ethanol sulod sa 15 minutos ug dayon gipauga sa 150 ° C sulod sa 2 ka oras. Kini nga lakang kinahanglang himoon aron malampuson nga mabuntog ang agglomeration nga kasagaran hinungdan sa daghang mahinungdanong mga problema sa tibuok proseso sa coating. Ang FE-SEM micrographs ug ang katugbang nga mga hulagway sa EDS sa Cu, Zr ug Ni alloying elements sa Cu50Zr30Ni20 alloy nga nakuha human sa 50 h sa M nga panahon, matag usa.Kinahanglan nga matikdan nga ang mga alloy powder nga gihimo human niini nga lakang mao ang homogenous tungod kay wala kini magpakita sa bisan unsang compositional fluctuations lapas sa sub-nanometer level, sama sa gipakita sa Figure 5.
Morphology ug lokal nga elemental distribution sa MG Cu50Zr30Ni20 powder nga nakuha human sa 50 MA nga mga panahon pinaagi sa FE-SEM / energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).(a) SEM ug X-ray EDS mapping sa (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα ug (d) Ni-Kα nga mga hulagway.
Ang XRD nga mga pattern sa mechanically alloyed Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 ug Cu50Zr20Ni30 powders nga nakuha human sa MA nga oras nga 50 h gipakita sa Fig. 6a-d, sa tinagsa. Human niini nga yugto sa paggaling, ang tanan nga mga sample nga adunay lain-laing mga Zr nga mga gambalay nga gipakita nga gipakita sa mga gambalay sa pagsabwag sa Zr nga adunay lain-laing mga kinaiya sa Zr. Fig. 6.
XRD patterns sa (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ug (d) Cu50Zr20Ni30 powders human sa MA nga oras sa 50 h. Ang tanan nga mga sample nga walay eksepsiyon nagpakita sa usa ka halo diffusion pattern, nga nagpasabot sa pagporma sa usa ka amorphous phase.
Ang field emission high-resolution transmission electron microscopy (FE-HRTEM) gigamit sa pag-obserbar sa mga kausaban sa estruktura ug pagsabot sa lokal nga istruktura sa mga powder nga resulta sa ball milling sa lain-laing mga panahon sa MA.FE-HRTEM nga mga hulagway sa mga powder nga nakuha human sa sayo nga (6 h) ug intermediate (18 h) nga mga yugto sa paggaling alang sa Cu50Zr30Ni20 ug Cu50Zr4 nga gipakita sa pulbos. Sumala sa hayag nga field image (BFI) sa powder nga gihimo human sa MA​​6 h, ang powder gilangkuban sa dagkong mga lugas nga adunay maayo nga gihubit nga mga utlanan sa mga elemento fcc-Cu, hcp-Zr ug fcc-Ni, ug walay timailhan nga ang reaction phase naporma, sama sa gipakita sa Fig. 7a. (a) nagpadayag sa usa ka cusp diffraction pattern (Fig. 7b), nga nagpakita sa presensya sa dagkong mga crystallites ug ang pagkawala sa usa ka reaktibo nga hugna.
Ang lokal nga structural nga kinaiya sa MA powder nga nakuha human sa sayo nga (6 h) ug intermediate (18 h) nga mga yugto. (a) Field emission high resolution transmission electron microscopy (FE-HRTEM), ug (b) ang katugbang nga pinili nga area diffraction pattern (SADP) sa Cu50Zr30Ni20 powder human sa MA nga pagtambal alang sa 6 h. gipakita sa (c).
Ingon sa gipakita sa Fig. 7c, ang pagpalugway sa gidugayon sa MA ngadto sa 18 h miresulta sa grabe nga mga depekto sa lattice inubanan sa plastic deformation.Atol niini nga intermediate nga yugto sa proseso sa MA, ang powder nagpakita sa nagkalain-laing mga depekto, lakip na ang stacking faults, lattice defects, ug point defects (Figure 7) . 20 nm (Fig. 7c).
Ang lokal nga istruktura sa Cu50Z30Ni20 powder milled alang sa 36 h MA nga panahon adunay pagporma sa ultrafine nanograins nga gisukip sa usa ka amorphous fine matrix, sama sa gipakita sa Fig. 8a.Local EDS analysis nagpakita nga kadtong nanoclusters nga gipakita sa Fig. 8a nalangkit sa unprocessed Cu, Zr ug Ni powder alloying elements. (lean area) ngadto sa ~ 74 at.% (rich area), nga nagpakita sa pagporma sa mga heterogeneous nga mga produkto.Dugang pa, ang katugbang nga SADPs sa mga pulbos nga nakuha human sa paggaling niini nga yugto nagpakita sa halo-diffusing primary ug secondary rings sa amorphous phase, nga nagsapaw sa hait nga mga punto nga may kalabutan sa mga hilaw nga alloying nga mga elemento, ingon sa gipakita sa Fig. 8b.
Labaw sa 36 h-Cu50Zr30Ni20 powder nanoscale local structural features.(a) Bright field image (BFI) ug katugbang (b) SADP sa Cu50Zr30Ni20 powder nga nakuha human sa paggaling sa 36 h MA nga panahon.
Duol sa katapusan sa proseso sa MA (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 ug 40 at.% powders kanunay adunay labyrinthine amorphous phase morphology sama sa gipakita sa Fig. 9a-d .Sa katugbang nga SADP sa matag komposisyon, ni point-like diffractions o hait nga annular patterns ang mamatikdan.Kini nagpakita nga walay unprocessed nga kristal nga porma nga amorphous ang anaa. nga nagpakita sa halo diffusion patterns gigamit usab isip ebidensya sa pag-uswag sa amorphous nga mga hugna sa final product material.
Lokal nga estraktura sa katapusang produkto sa MG Cu50 (Zr50−xNix) system.FE-HRTEM ug correlated nanobeam diffraction patterns (NBDP) sa (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ug (d) Cu50Zr20Ni30 ug (d) Cu50Zr sa MA.
Ang thermal stability sa glass transition temperature (Tg), subcooled liquid region (ΔTx) ug crystallization temperature (Tx) isip usa ka function sa Ni content (x) sa amorphous Cu50(Zr50−xNix) system na-imbestigar gamit ang differential scanning Calorimetry (DSC) sa mga kabtangan ubos sa He gas flow. ug Cu50Zr10Ni40 amorphous alloy powders nga nakuha human sa MA nga oras sa 50 h gipakita sa Fig. 10a, b, e, sa tinagsa.Samtang ang DSC curve sa amorphous Cu50Zr20Ni30 gipakita nga gilain sa Fig. 10c.Sa kasamtangan, ang Cu50Zr30Ni20 nga sample gipakita sa Fig. 10d.
Thermal stability sa Cu50(Zr50−xNix) MG powders nga nakuha human sa MA nga oras sa 50 h, nga gi-index sa glass transition temperature (Tg), crystallization temperature (Tx), ug subcooled liquid region (ΔTx). Ang Cu50Zr20Ni30 ug (e) Cu50Zr10Ni40 MG alloy powder human sa MA nga oras sa 50 h. Ang X-ray diffraction (XRD) nga sumbanan sa sample nga Cu50Zr30Ni20 nga gipainit sa ~ 700 ° C sa DSC gipakita sa (d).
Ingon sa gipakita sa Figure 10, ang DSC curves sa tanang komposisyon nga adunay lain-laing Ni concentrations (x) nagpakita sa duha ka lain-laing mga kaso, ang usa endothermic ug ang lain nga exothermic.Ang unang endothermic nga panghitabo katumbas sa Tg, samtang ang ikaduha may kalabutan sa Tx. Cu50Zr40Ni10 sample (Fig. 10a), gibutang sa 526 ° C ug 612 ° C, ibalhin ang sulod (x) ngadto sa 20 sa.% ngadto sa ubos nga temperatura nga bahin sa 482 ° C ug 563 ° C uban sa pagdugang Ni sulod (x), sa tinagsa, ingon sa gipakita sa Figure 10b.Tungod niini, ang Cu50Zrx 0 gikan sa 10b. °C (Fig. 10a) ngadto sa 81 °C alang sa Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b). Alang sa MG Cu50Zr40Ni10 nga haluang metal, naobserbahan usab nga ang mga bili sa Tg, Tx ug ΔTx mikunhod ngadto sa lebel sa 447 °C, 526 °C ug 526 °C (Fig. ngadto sa pagkunhod sa kalig-on sa kainit sa MG alloy.Sa kasukwahi, ang Tg value (507 °C) sa MG Cu50Zr20Ni30 alloy mas ubos kay sa MG Cu50Zr40Ni10 alloy; bisan pa niana, ang Tx niini nagpakita ug ikatandi nga bili sa kanhi (612 °C). Busa, ang ΔTx nagpakita ug mas taas nga bili (87°C), ingon sa gipakita sa Fig. 10c.
Ang MG Cu50(Zr50−xNix) nga sistema, nga nagkuha sa MG Cu50Zr20Ni30 alloy isip usa ka pananglitan, nag-kristal pinaagi sa usa ka mahait nga exothermic peak ngadto sa kristal nga mga hugna sa fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 ug orthorhombic-ZrNi (Fig. 10c nga gipamatud-an sa sample sa MG 10c). (Fig. 10d), nga gipainit sa 700 °C sa DSC.
Ang Figure 11 nagpakita sa mga litrato nga gikuha sa panahon sa proseso sa pag-spray sa bugnaw nga gihimo sa kasamtangan nga trabaho. Sa kini nga pagtuon, ang metal nga bildo nga sama sa powder nga mga partikulo nga gi-synthesize human sa MA nga oras sa 50 h (pagkuha sa Cu50Zr20Ni30 isip usa ka pananglitan) gigamit isip antibacterial nga hilaw nga materyales, ug ang stainless steel plate (SUS304) gitabonan sa bugnaw nga spraying nga pamaagi ang gipili alang sa bugnaw nga pamaagi sa spraying. ang thermal spray series ug mahimong gamiton alang sa metal metastable temperature sensitive nga mga materyales sama sa amorphous ug nanocrystalline powders, nga dili ubos sa phase transition .Kini ang nag-unang hinungdan sa pagpili niini nga pamaagi.Ang proseso sa bugnaw nga spray gihimo pinaagi sa paggamit sa high-velocity nga mga partikulo nga nag-convert sa kinetic energy sa mga partikulo ngadto sa plastic deformation, strain ug kainit sa epekto sa mga partikulo o kanhi.
Ang mga litrato sa uma nagpakita sa bugnaw nga pamaagi sa pag-spray nga gigamit alang sa lima ka sunod-sunod nga pagpangandam sa MG coating/SUS 304 sa 550 °C.
Ang kinetic energy sa mga partikulo, ug sa ingon ang momentum sa matag partikulo sa coating formation, kinahanglan nga makabig ngadto sa ubang mga porma sa enerhiya pinaagi sa mga mekanismo sama sa plastic deformation (inisyal nga partikulo ug partikulo-particle interaksyon sa substrate ug partikulo interaksyon), voids Consolidation, partikulo-particle rotation, palabihan ug sa katapusan kainit 39. Dugang pa, kon ang kine dili ang tanan nga enerhiya mao ang pag-usab sa enerhiya sa strain ug sa kainit. usa ka pagkamaunat-unat nga pagbangga, nga nagpasabot nga ang mga partikulo yano nga mubalik human sa epekto.Gipunting nga ang 90% sa kusog nga epekto nga gigamit sa partikulo / substrate nga materyal nakabig ngadto sa lokal nga kainit 40 . Dugang pa, kung ang epekto sa stress gipadapat, ang taas nga plastic strain rate makab-ot sa contact particle / substrate nga rehiyon sa mubo kaayo nga panahon41,42.
Ang plastic deformation sa kasagaran giisip nga usa ka proseso sa pagwagtang sa enerhiya, o mas espesipiko, usa ka tinubdan sa kainit sa interfacial nga rehiyon.Bisan pa, ang pagtaas sa temperatura sa interfacial nga rehiyon kasagaran dili igo aron makahimo sa interfacial melting o sa kamahinungdanon sa pagpalambo sa atomic interdiffusion.Walay publikasyon nga nahibal-an sa mga tagsulat nga nagsusi sa epekto sa mga kabtangan niini nga mga metallic glassy nga mga pamaagi sa bugnaw nga mga pulbos ug pag-spray sa bugnaw nga pulbos.
Ang BFI sa MG Cu50Zr20Ni30 alloy powder makita sa Fig. 12a, nga gitabonan sa SUS 304 substrate (Fig. 11, 12b) extraneous phase, sumala sa gisugyot sa nanoparticles nga gilakip ngadto sa MG-coated powder matrix (Fig. 12a). Ang Figure 12c naghulagway sa indexed nanobeam diffraction pattern (NBDP) nga may kalabutan sa rehiyon I (Figure 12a). dako nga cubic Zr2Ni metastable plus tetragonal CuO phase.Ang pagporma sa CuO mahimong ikapasangil sa oksihenasyon sa powder sa dihang nagbiyahe gikan sa nozzle sa spray gun ngadto sa SUS 304 sa open air ubos sa supersonic flow.Sa laing bahin, ang devitrification sa metallic glassy powders nakab-ot sa pagporma sa dako nga cubic phases sa 5 350 °C nga pagtambal sa bugnaw nga spray.
(a) FE-HRTEM nga hulagway sa MG powder nga adunay sapaw sa (b) SUS 304 substrate (inset of figure) .Ang indeks nga NBDP sa circular nga simbolo nga gipakita sa (a) gipakita sa (c).
Aron mapamatud-an kini nga potensyal nga mekanismo alang sa pagporma sa dako nga cubic Zr2Ni nanoparticle, usa ka independenteng eksperimento ang gihimo.Niini nga eksperimento, ang mga pulbos gi-spray gikan sa spray gun sa 550 °C sa direksyon sa SUS 304 substrate; bisan pa, aron mapatin-aw ang epekto sa annealing sa mga pulbos, kini gikuha gikan sa SUS304 strip sa labing madali nga mahimo (mga 60 segundos).Laing set sa mga eksperimento ang gihimo diin ang pulbos gikuha gikan sa substrate mga 180 segundos pagkahuman sa pagdeposito.
Ang mga numero 13a,b nagpakita sa mga dark field images (DFI) nga nakuha pinaagi sa pag-scan sa transmission electron microscopy (STEM) sa duha ka sprayed nga materyales nga gideposito sa SUS 304 substrates alang sa 60 s ug 180 s, matag usa. amorphous, ingon nga gipakita sa halapad nga panguna ug sekondaryang diffraction maxima nga gipakita sa Figure 14a. Kini nagpakita sa pagkawala sa metastable / mesophase precipitation, diin ang powder nagpabilin sa orihinal nga amorphous nga estraktura. Hulagway 13b.