Շնորհակալություն Nature.com կայք այցելելու համար: Ձեր օգտագործած դիտարկիչի տարբերակն ունի սահմանափակ CSS աջակցություն: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Մինչդեռ, շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար, մենք կայքը կցուցադրենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Կենսաթաղանթները կարևոր բաղադրիչ են քրոնիկ վարակների զարգացման գործում, հատկապես, երբ խոսքը վերաբերում է բժշկական սարքավորումներին: Այս խնդիրը հսկայական մարտահրավեր է ներկայացնում բժշկական հանրության համար, քանի որ ստանդարտ հակաբիոտիկները կարող են ոչնչացնել կենսաթաղանթները միայն շատ սահմանափակ չափով: Կենսաթաղանթի առաջացման կանխարգելումը հանգեցրել է տարբեր ծածկույթների մեթոդների և նոր նյութերի մշակմանը: Այս մեթոդները նպատակ ունեն մակերեսները ծածկել այնպես, որ կանխեն կենսաթաղանթի առաջացումը: Ապակենման մետաղի համաձուլվածքները, մասնավորապես պղնձի և տիտանի մետաղներ պարունակողները, դարձել են իդեալական հակամանրէային ծածկույթներ: Միևնույն ժամանակ, սառը ցողման տեխնոլոգիայի կիրառումը մեծացել է, քանի որ այն հարմար մեթոդ է ջերմաստիճանին զգայուն նյութերի մշակման համար: Այս հետազոտության նպատակներից մեկը մեխանիկական համաձուլվածքի տեխնիկայի միջոցով Cu-Zr-Ni եռամիասնությունից կազմված նոր հակաբակտերիալ թաղանթային մետաղական ապակու մշակումն էր: Վերջնական արտադրանքը կազմող գնդաձև փոշին օգտագործվում է որպես հումք ցածր ջերմաստիճաններում չժանգոտվող պողպատե մակերեսների սառը ցողման համար: Մետաղական ապակեպատված հիմքերը կարողացել են զգալիորեն նվազեցնել կենսաթաղանթի առաջացումը առնվազն 1 լոգարիթմով՝ չժանգոտվող պողպատի համեմատ:
Մարդկության պատմության ընթացքում ցանկացած հասարակություն կարողացել է զարգացնել և խթանել նոր նյութերի ներդրումը՝ իր կոնկրետ պահանջները բավարարելու համար, ինչը հանգեցրել է արտադրողականության բարձրացմանը և գլոբալացված տնտեսությունում դիրքի բարձրացմանը1: Այն միշտ վերագրվել է մարդու՝ նյութեր և արտադրական սարքավորումներ նախագծելու, ինչպես նաև նյութեր արտադրելու և բնութագրելու ունակությանը՝ մեկ երկրից կամ տարածաշրջանից մյուսը հասնելու առողջապահության, կրթության, արդյունաբերության, տնտեսության, մշակույթի և այլ ոլորտներում: Առաջընթացը չափվում է անկախ երկրից կամ տարածաշրջանից2: 60 տարի շարունակ նյութագիտության գիտնականները շատ ժամանակ են նվիրել մեկ հիմնական խնդրի՝ նոր և առաջադեմ նյութերի որոնմանը: Վերջին հետազոտությունները կենտրոնացած են եղել առկա նյութերի որակի և կատարողականի բարելավման, ինչպես նաև նյութերի բոլորովին նոր տեսակների սինթեզման և հորինման վրա:
Համաձուլվածքային տարրերի ավելացումը, նյութի միկրոկառուցվածքի փոփոխությունը և ջերմային, մեխանիկական կամ ջերմամեխանիկական մշակման մեթոդների կիրառումը հանգեցրել են տարբեր նյութերի մեխանիկական, քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների զգալի բարելավման: Բացի այդ, հաջողությամբ սինթեզվել են մինչ այժմ անհայտ միացություններ: Այս համառ ջանքերը հանգեցրել են նորարարական նյութերի նոր ընտանիքի ստեղծմանը, որը համատեղ հայտնի է որպես «Առաջադեմ նյութեր»2: Նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, նանոխողովակները, քվանտային կետերը, զրոյական չափի, ամորֆ մետաղական ապակիները և բարձր էնտրոպիայով համաձուլվածքները միայն մի քանի օրինակներ են այն առաջադեմ նյութերի, որոնք աշխարհում հայտնվել են անցյալ դարի կեսերից ի վեր: Բարելավված հատկություններով նոր համաձուլվածքների արտադրության և մշակման գործընթացում, ինչպես վերջնական արտադրանքի, այնպես էլ դրա արտադրության միջանկյալ փուլերում, հաճախ ավելանում է անհավասարակշռության խնդիրը: Հավասարակշռությունից զգալի շեղումներ թույլ տվող նոր արտադրական տեխնիկայի ներդրման արդյունքում հայտնաբերվել է մետաստաբիլ համաձուլվածքների մի ամբողջ նոր դաս, որը հայտնի է որպես մետաղական ապակիներ:
Նրա աշխատանքը Կալտեքում 1960 թվականին հեղափոխություն մտցրեց մետաղական համաձուլվածքների հայեցակարգում, երբ նա սինթեզեց Au-25 ատ.% Si ապակե համաձուլվածքներ՝ հեղուկները արագորեն պնդացնելով գրեթե մեկ միլիոն աստիճան վայրկյանում։4 Պրոֆեսոր Փոլ Դյուվզի հայտնագործությունը ոչ միայն նշանավորեց մետաղական ապակիների (ՄԱ) պատմության սկիզբը, այլև հանգեցրեց մետաղական համաձուլվածքների մասին մարդկանց մտածելակերպի փոփոխության։ ՄԱ համաձուլվածքների սինթեզի առաջին իսկ առաջամարտիկ հետազոտություններից ի վեր, գրեթե բոլոր մետաղական ապակիները ամբողջությամբ ստացվել են հետևյալ մեթոդներից մեկի միջոցով՝ (i) հալույթի կամ գոլորշու արագ պնդացում, (ii) ատոմային ցանցի խանգարում, (iii) մաքուր մետաղական տարրերի միջև պինդ վիճակում ամորֆացման ռեակցիաներ և (iv) մետաստաբիլ փուլերի պինդ փուլային անցումներ։
ՄԳ-ները տարբերվում են բյուրեղներին բնորոշ երկարատև ատոմային կարգի բացակայությամբ, որը բյուրեղների որոշիչ բնութագիր է: Ժամանակակից աշխարհում մետաղական ապակու ոլորտում մեծ առաջընթաց է գրանցվել: Սրանք նոր նյութեր են՝ հետաքրքիր հատկություններով, որոնք հետաքրքրություն են ներկայացնում ոչ միայն պինդ մարմնի ֆիզիկայի, այլև մետաղագործության, մակերևութային քիմիայի, տեխնոլոգիայի, կենսաբանության և շատ այլ ոլորտների համար: Այս նոր տեսակի նյութն ունի հատկություններ, որոնք տարբերվում են կարծր մետաղներից, ինչը այն դարձնում է հետաքրքիր թեկնածու տեխնոլոգիական կիրառությունների համար տարբեր ոլորտներում: Դրանք ունեն մի քանի կարևոր հատկություններ՝ (i) բարձր մեխանիկական ճկունություն և հոսունության սահման, (ii) բարձր մագնիսական թափանցելիություն, (iii) ցածր կոերցիտիվություն, (iv) անսովոր կոռոզիոն դիմադրություն, (v) ջերմաստիճանից անկախություն: Հաղորդունակություն 6.7:
Մեխանիկական համաձուլվածքի (ՄԱ)1,8-ը համեմատաբար նոր մեթոդ է, որն առաջին անգամ ներկայացվել է 19839 թվականին պրոֆեսոր Կ.Կ. Կոկի և նրա գործընկերների կողմից: Նրանք ստացել են ամորֆ Ni60Nb40 փոշիներ՝ մաքուր տարրերի խառնուրդը մանրացնելով շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում, սենյակային ջերմաստիճանին շատ մոտ: Սովորաբար, ՄԱ ռեակցիան իրականացվում է ռեակտիվ փոշիների դիֆուզիոն կապի միջև՝ սովորաբար չժանգոտվող պողպատից պատրաստված ռեակտորում, գնդիկավոր աղացով:10 (Նկ. 1ա, բ): Այդ ժամանակվանից ի վեր, այս մեխանիկորեն ինդուկցված պինդ վիճակի ռեակցիայի մեթոդը օգտագործվել է նոր ամորֆ/մետաղական ապակե համաձուլվածքի փոշիներ պատրաստելու համար՝ օգտագործելով ցածր (Նկ. 1գ) և բարձր էներգիայի գնդիկավոր աղացներ և ձողային աղացներ11,12,13,14,15,16: Մասնավորապես, այս մեթոդը օգտագործվել է չխառնվող համակարգեր, ինչպիսիք են Cu-Ta17-ը, ինչպես նաև բարձր հալման կետ ունեցող համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են Al-անցումային մետաղ (TM, Zr, Hf, Nb և Ta)18,19 և Fe-W20 համակարգերը, պատրաստելու համար, որոնք չեն կարող ստացվել ավանդական եփման մեթոդներով: Բացի այդ, ՄԱ-ն համարվում է մետաղական օքսիդների, կարբիդների, նիտրիդների, հիդրիդների, ածխածնային նանոխողովակների, նանոդամանդների նանոբյուրեղային և նանոկոմպոզիտային փոշե մասնիկների արդյունաբերական մասշտաբով արտադրության, ինչպես նաև վերևից ներքև մոտեցմամբ լայն կայունացման համար 1 և մետաստաբիլ փուլերի ամենահզոր նանոտեխնոլոգիական գործիքներից մեկը։
Սխեմատիկ պատկեր, որը ցույց է տալիս այս ուսումնասիրության մեջ Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 մետաղական ապակե ծածկույթի պատրաստման համար օգտագործված արտադրության մեթոդը։ (ա) Ni x (x; 10, 20, 30 և 40 ատ.%) տարբեր կոնցենտրացիաներով MC համաձուլվածքի փոշիների պատրաստում՝ օգտագործելով ցածր էներգիայի գնդիկավոր մանրացման մեթոդը։ (ա) Սկզբնական նյութը բեռնվում է գործիքային գլանի մեջ՝ գործիքային պողպատե գնդիկների հետ միասին, և (բ) կնքվում է He մթնոլորտով լցված ձեռնոցների տուփի մեջ։ (գ) Մանրացման անոթի թափանցիկ մոդել, որը պատկերում է գնդակի շարժումը մանրացման ընթացքում։ 50 ժամ հետո ստացված վերջնական փոշենման արտադրանքն օգտագործվել է SUS 304 հիմքը սառը ցողմամբ ներկելու համար (դ)։
Երբ խոսքը վերաբերում է զանգվածային նյութական մակերեսներին (հիմքերին), մակերեսային ճարտարագիտությունը ներառում է մակերեսների (հիմքերի) նախագծումը և փոփոխումը՝ որոշակի ֆիզիկական, քիմիական և տեխնիկական հատկություններ ապահովելու համար, որոնք բացակայում են սկզբնական զանգվածային նյութում: Մակերեսային մշակման միջոցով արդյունավետորեն բարելավվող որոշ հատկություններ ներառում են քայքայումը, օքսիդացման և կոռոզիայի դիմադրությունը, շփման գործակիցը, կենսաիներտությունը, էլեկտրական հատկությունները և ջերմամեկուսացումը, մի քանիսը նշելու համար: Մակերեսի որակը կարող է բարելավվել մետաղագործական, մեխանիկական կամ քիմիական մեթոդներով: Որպես հայտնի գործընթաց, ծածկույթը պարզապես սահմանվում է որպես նյութի մեկ կամ մի քանի շերտեր, որոնք արհեստականորեն կիրառվում են մեկ այլ նյութից պատրաստված զանգվածային առարկայի (հիմքի) մակերեսին: Այսպիսով, ծածկույթները մասամբ օգտագործվում են ցանկալի տեխնիկական կամ դեկորատիվ հատկություններին հասնելու, ինչպես նաև նյութերը շրջակա միջավայրի հետ սպասվող քիմիական և ֆիզիկական փոխազդեցություններից պաշտպանելու համար23:
Մի քանի միկրոմետրից (10-20 միկրոմետրից ցածր) մինչև 30 միկրոմետրից կամ նույնիսկ մի քանի միլիմետրից ավելի հաստությամբ համապատասխան պաշտպանիչ շերտեր կիրառելու համար կարելի է օգտագործել բազմազան մեթոդներ և տեխնիկաներ: Ընդհանուր առմամբ, ծածկույթի գործընթացները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ (i) թաց ծածկույթի մեթոդներ, ներառյալ էլեկտրոլիտիկ ծածկույթ, էլեկտրոլիտիկ ծածկույթ և տաք ցինկապատում, և (ii) չոր ծածկույթի մեթոդներ, ներառյալ եռակցում, կարծրացում, ֆիզիկական գոլորշու նստեցում (PVD), քիմիական գոլորշու նստեցում (CVD), ջերմային ցողման տեխնիկա և ավելի վերջերս՝ սառը ցողման տեխնիկա 24 (Նկար 1դ):
Կենսաթաղանթները սահմանվում են որպես մանրէային համայնքներ, որոնք անդառնալիորեն կպած են մակերեսներին և շրջապատված են ինքնուրույն արտադրվող արտաբջջային պոլիմերներով (EPS): Մակերեսային հասուն կենսաթաղանթի առաջացումը կարող է հանգեցնել զգալի կորուստների բազմաթիվ ոլորտներում, ներառյալ սննդի վերամշակումը, ջրային համակարգերը և առողջապահությունը: Մարդկանց մոտ, կենսաթաղանթների առաջացման հետ մեկտեղ, մանրէային վարակների (ներառյալ Enterobacteriaceae և Staphylococci) դեպքերի ավելի քան 80%-ը դժվար է բուժել: Բացի այդ, հայտնի է, որ հասուն կենսաթաղանթները 1000 անգամ ավելի դիմացկուն են հակաբիոտիկային բուժմանը, քան պլանկտոնային բակտերիալ բջիջները, ինչը համարվում է լուրջ թերապևտիկ մարտահրավեր: Պատմականորեն օգտագործվել են տարածված օրգանական միացություններից ստացված հակամանրէային մակերեսային ծածկույթի նյութեր: Չնայած նման նյութերը հաճախ պարունակում են թունավոր բաղադրիչներ, որոնք պոտենցիալ վնասակար են մարդկանց համար,25,26 սա կարող է օգնել խուսափել մանրէների փոխանցումից և նյութի քայքայումից:
Բիոթաղանթի առաջացման պատճառով հակաբիոտիկային բուժման նկատմամբ մանրէների լայն տարածում ունեցող դիմադրողականությունը հանգեցրել է արդյունավետ հակամանրէային թաղանթապատ մակերես մշակելու անհրաժեշտության, որը կարող է անվտանգ կիրառվել27: Այս գործընթացի առաջին մոտեցումը ֆիզիկական կամ քիմիական հակակպչուն մակերեսի մշակումն է, որին մանրէային բջիջները չեն կարող կապվել և կպչունության պատճառով բիոթաղանթներ առաջացնել:27 Երկրորդ տեխնոլոգիան այնպիսի ծածկույթների մշակումն է, որոնք հակամանրէային քիմիական նյութերը մատակարարում են հենց այնտեղ, որտեղ դրանք անհրաժեշտ են՝ բարձր կենտրոնացված և հարմարեցված քանակությամբ: Սա իրականացվում է եզակի ծածկույթային նյութերի մշակման միջոցով, ինչպիսիք են գրաֆենը/գերմանիումը28, սև ադամանդը29 և ZnO30-ով լեգիրված ադամանդանման ածխածնային ծածկույթները, որոնք դիմացկուն են մանրէների նկատմամբ, տեխնոլոգիա, որը մաքսիմալացնում է թունավորության և դիմադրողականության զարգացումը կենսաթաղանթի առաջացման պատճառով: Բացի այդ, մանրէասպան քիմիական նյութեր պարունակող ծածկույթները, որոնք ապահովում են բակտերիալ աղտոտումից երկարատև պաշտպանություն, ավելի ու ավելի տարածված են դառնում: Չնայած երեք ընթացակարգերն էլ ունակ են հակամանրէային ակտիվություն ցուցաբերել պատված մակերեսների վրա, յուրաքանչյուրն ունի իր սահմանափակումների շարքը, որոնք պետք է հաշվի առնվեն կիրառման ռազմավարություն մշակելիս:
Ներկայումս շուկայում առկա արտադրանքը խոչընդոտվում է կենսաբանորեն ակտիվ բաղադրիչների պաշտպանիչ ծածկույթների վերլուծության և փորձարկման ժամանակի պակասի պատճառով: Ընկերությունները պնդում են, որ իրենց արտադրանքը օգտատերերին կապահովի ցանկալի ֆունկցիոնալ կողմերով, սակայն սա խոչընդոտ է դարձել շուկայում առկա արտադրանքի հաջողության համար: Արծաթից ստացված միացությունները օգտագործվում են սպառողների համար ներկայումս հասանելի հակամանրէային միջոցների մեծ մասում: Այս արտադրանքը նախատեսված է օգտատերերին միկրոօրգանիզմների պոտենցիալ վնասակար ազդեցությունից պաշտպանելու համար: Արծաթի միացությունների ուշացած հակամանրէային ազդեցությունը և դրանց հետ կապված թունավորությունը մեծացնում են հետազոտողների վրա ճնշումը՝ մշակելու ավելի քիչ վնասակար այլընտրանք36,37: Գլոբալ հակամանրէային ծածկույթի ստեղծումը, որը կաշխատի ինչպես ներսից, այնպես էլ դրսից, մնում է մարտահրավեր: Սա ուղեկցվում է առողջության և անվտանգության հետ կապված ռիսկերով: Մարդկանց համար ավելի քիչ վնասակար հակամանրէային նյութ հայտնաբերելը և այն ավելի երկար պահպանման ժամկետ ունեցող ծածկույթների մեջ ներառելու եղանակը պարզելը շատ պահանջված նպատակ է38: Ամենաժամանակակից հակամանրէային և հակաբիոթաղանթային նյութերը նախատեսված են մանրէները մոտ հեռավորությունից սպանելու համար՝ կամ անմիջական շփման միջոցով, կամ ակտիվ նյութի արտազատումից հետո: Դրանք կարող են դա անել՝ կանխելով մանրէների սկզբնական կպչունությունը (ներառյալ մակերեսին սպիտակուցային շերտի առաջացումը կանխելը) կամ մանրէները սպանելով՝ խանգարելով բջջային պատին:
Ըստ էության, մակերեսային ծածկույթը բաղադրիչի մակերեսին մեկ այլ շերտ քսելու գործընթաց է՝ մակերեսային բնութագրերը բարելավելու համար: Մակերեսային ծածկույթի նպատակն է փոխել բաղադրիչի մակերեսին մոտ գտնվող շրջանի միկրոկառուցվածքը և/կամ կազմը39: Մակերեսային ծածկույթի մեթոդները կարելի է բաժանել տարբեր մեթոդների, որոնք ամփոփված են նկար 2ա-ում: Ծածկույթները կարելի է բաժանել ջերմային, քիմիական, ֆիզիկական և էլեկտրաքիմիական կատեգորիաների՝ կախված ծածկույթը ստեղծելու համար օգտագործված մեթոդից:
(ա) Ներդիր, որը ցույց է տալիս մակերեսի պատրաստման հիմնական տեխնիկան, և (բ) սառը ցողման մեթոդի ընտրված առավելություններն ու թերությունները։
Սառը ցողման տեխնոլոգիան շատ ընդհանրություններ ունի ավանդական ջերմային ցողման տեխնիկայի հետ։ Այնուամենայնիվ, կան նաև մի քանի հիմնական հատկություններ, որոնք սառը ցողման գործընթացը և սառը ցողման նյութերը դարձնում են հատկապես եզակի։ Սառը ցողման տեխնոլոգիան դեռևս սկզբնական փուլում է, բայց այն մեծ ապագա ունի։ Որոշ դեպքերում սառը ցողման եզակի հատկությունները մեծ առավելություններ են առաջարկում՝ հաղթահարելով ավանդական ջերմային ցողման տեխնիկայի սահմանափակումները։ Այն հաղթահարում է ավանդական ջերմային ցողման տեխնոլոգիայի զգալի սահմանափակումները, որի դեպքում փոշին պետք է հալվի՝ հիմքի վրա նստեցնելու համար։ Ակնհայտ է, որ այս ավանդական ծածկույթի գործընթացը հարմար չէ շատ ջերմաստիճանային զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, ամորֆ և մետաղական ապակիները40, 41, 42։ Բացի այդ, ջերմային ցողման ծածկույթի նյութերը միշտ ունեն ծակոտկենության և օքսիդների բարձր մակարդակ։ Սառը ցողման տեխնոլոգիան ունի բազմաթիվ նշանակալի առավելություններ ջերմային ցողման տեխնոլոգիայի համեմատ, ինչպիսիք են՝ (i) հիմքին ջերմության նվազագույն մուտքը, (ii) հիմքի ծածկույթի ընտրության ճկունությունը, (iii) փուլային փոխակերպման և հատիկների աճի բացակայությունը, (iv) բարձր կպչունության ամրությունը1 .39 (Նկար 2բ)։ Բացի այդ, սառը ցողման ծածկույթի նյութերը ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, բարձր ամրություն և կարծրություն, բարձր էլեկտրահաղորդականություն և բարձր խտություն41: Սառը ցողման գործընթացի առավելություններին չնայած, այս մեթոդը դեռևս ունի որոշ թերություններ, ինչպես ցույց է տրված նկար 2բ-ում: Մաքուր կերամիկական փոշիներ, ինչպիսիք են Al2O3-ը, TiO2-ը, ZrO2-ը, WC-ն և այլն, ծածկելիս սառը ցողման մեթոդը չի կարող օգտագործվել: Մյուս կողմից, կերամիկական/մետաղական կոմպոզիտային փոշիները կարող են օգտագործվել որպես ծածկույթների հումք: Նույնը վերաբերում է նաև ջերմային ցողման այլ մեթոդներին: Դժվար մակերեսները և խողովակների ներքին մակերեսները դեռևս դժվար են ցողել:
Հաշվի առնելով, որ ներկայիս աշխատանքը ուղղված է մետաղական ապակենման փոշիների օգտագործմանը որպես ծածկույթների համար ելանյութեր, պարզ է, որ ավանդական ջերմային ցողումը չի կարող օգտագործվել այս նպատակով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մետաղական ապակենման փոշիները բյուրեղանում են բարձր ջերմաստիճաններում1:
Բժշկական և սննդի արդյունաբերության մեջ օգտագործվող գործիքների մեծ մասը պատրաստված է աուստենիտային չժանգոտվող պողպատի համաձուլվածքներից (SUS316 և SUS304), որոնց քրոմի պարունակությունը 12-ից 20 զանգվածային % է վիրաբուժական գործիքների արտադրության համար: Ընդհանուր առմամբ ընդունված է, որ մետաղական քրոմի օգտագործումը որպես համաձուլվածքային տարր պողպատե համաձուլվածքներում կարող է զգալիորեն բարելավել ստանդարտ պողպատե համաձուլվածքների կոռոզիոն դիմադրությունը: Չժանգոտվող պողպատի համաձուլվածքները, չնայած իրենց բարձր կոռոզիոն դիմադրությանը, չունեն նշանակալի հակամանրէային հատկություններ38,39: Սա հակադրվում է դրանց բարձր կոռոզիոն դիմադրությանը: Դրանից հետո հնարավոր է կանխատեսել վարակի և բորբոքման զարգացումը, որոնք հիմնականում պայմանավորված են չժանգոտվող պողպատե կենսանյութերի մակերեսին մանրէների կպչունությամբ և գաղութացմամբ: Բակտերիալ կպչունության և կենսաթաղանթի առաջացման ուղիների հետ կապված նշանակալի դժվարությունների պատճառով կարող են առաջանալ զգալի դժվարություններ, որոնք կարող են հանգեցնել առողջության վատթարացման, ինչը կարող է ունենալ բազմաթիվ հետևանքներ, որոնք կարող են ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն ազդել մարդու առողջության վրա:
Այս ուսումնասիրությունը Գիտության զարգացման Քուվեյթի հիմնադրամի (KFAS) կողմից ֆինանսավորվող նախագծի առաջին փուլն է, պայմանագիր՝ № 2010-550401, որը նպատակ ունի ուսումնասիրել մետաղական ապակեպատ Cu-Zr-Ni եռակի փոշիների արտադրության հնարավորությունը MA տեխնոլոգիայի միջոցով (աղյուսակ): 1) SUS304 հակաբակտերիալ մակերեսային պաշտպանիչ թաղանթի/ծածկույթի արտադրության համար: Նախագծի երկրորդ փուլը, որը նախատեսվում է սկսել 2023 թվականի հունվարին, մանրամասն կուսումնասիրի համակարգի գալվանական կոռոզիայի բնութագրերը և մեխանիկական հատկությունները: Կիրականացվեն տարբեր տեսակի մանրէների մանրամասն մանրէաբանական փորձարկումներ:
Այս հոդվածում քննարկվում է Zr համաձուլվածքի պարունակության ազդեցությունը ապակու ձևավորման ունակության (GFA) վրա՝ հիմնվելով ձևաբանական և կառուցվածքային բնութագրերի վրա: Բացի այդ, քննարկվել են նաև փոշեպատ մետաղական ապակի/SUS304 կոմպոզիտի հակաբակտերիալ հատկությունները: Բացի այդ, շարունակական աշխատանքներ են տարվում մետաղական ապակե փոշու կառուցվածքային վերափոխման հնարավորությունը հետազոտելու համար պատրաստված մետաղական ապակե համակարգերի գերսառեցված հեղուկային շրջանում սառը ցողման ընթացքում: Այս ուսումնասիրության մեջ որպես ներկայացուցչական օրինակներ օգտագործվել են Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr20Ni30 մետաղական ապակե համաձուլվածքները:
Այս բաժինը ներկայացնում է տարրական Cu, Zr և Ni փոշիների ձևաբանական փոփոխությունները ցածր էներգիայի գնդիկավոր մանրացման ընթացքում: Որպես պատկերազարդ օրինակներ կօգտագործվեն Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10-ից բաղկացած երկու տարբեր համակարգեր: ՄԱ գործընթացը կարելի է բաժանել երեք առանձին փուլերի, ինչը վկայում է մանրացման փուլում ստացված փոշու մետաղագրական բնութագրումը (Նկար 3):
Գնդիկավոր հղկման տարբեր փուլերից հետո ստացված մեխանիկական համաձուլվածքների փոշիների (ՄՀ) մետաղագրական բնութագրերը: 3, 12 և 50 ժամ ցածր էներգիայի գնդիկավոր հղկումից հետո ստացված ՄՀ և Cu50Zr40Ni10 փոշիների դաշտային էմիսիոն սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (FE-SEM) պատկերները ներկայացված են (ա), (գ) և (ե) կետերում՝ Cu50Zr20Ni30 համակարգի համար, նույն ՄՀ-ի վրա: Cu50Zr40Ni10 համակարգի համապատասխան պատկերները, որոնք ստացվել են ժամանակի ընթացքում, ներկայացված են (բ), (դ) և (զ) կետերում:
Գնդիկավոր մանրացման ժամանակ մետաղական փոշուն փոխանցվող արդյունավետ կինետիկ էներգիան ազդում է մի շարք պարամետրերի համադրությամբ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1ա-ում: Սա ներառում է գնդիկների և փոշու միջև բախումները, հղկող միջավայրի միջև խրված փոշու սղման սեղմումը, ընկնող գնդիկների հարվածները, գնդիկավոր աղացի շարժվող մարմինների միջև փոշու դիմադրության պատճառով առաջացած սղումը և մաշվածությունը, ինչպես նաև ընկնող գնդիկների միջով անցնող հարվածային ալիքը, որը տարածվում է բեռնված մշակույթով (Նկար 1ա): Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привело к образованию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Տարրական Cu, Zr և Ni փոշիները խիստ դեֆորմացվել են սառը եռակցման պատճառով MA-ի վաղ փուլում (3 ժամ), ինչը հանգեցրել է խոշոր փոշու մասնիկների առաջացմանը (> 1 մմ տրամագծով):Այս խոշոր կոմպոզիտային մասնիկները բնութագրվում են համաձուլվածքային տարրերի (Cu, Zr, Ni) հաստ շերտերի առաջացմամբ, ինչպես ցույց է տրված նկար 3ա,բ-ում: MA ժամանակի մինչև 12 ժամ (միջանկյալ փուլ) աճը հանգեցրել է գնդիկավոր աղացի կինետիկ էներգիայի աճի, ինչը հանգեցրել է կոմպոզիտային փոշու քայքայմանը ավելի փոքր փոշիների (200 մկմ-ից պակաս), ինչպես ցույց է տրված նկար 3գ, քաղաք: Այս փուլում կիրառվող կտրող ուժը հանգեցնում է նոր մետաղական մակերեսի առաջացմանը՝ բարակ Cu, Zr, Ni շերտերով, ինչպես ցույց է տրված նկար 3գ, դ-ում: Թարթիչների միջերեսում շերտերի հղկման արդյունքում տեղի են ունենում պինդ փուլային ռեակցիաներ՝ նոր փուլերի առաջացմամբ:
MA գործընթացի գագաթնակետին (50 ժամ հետո), փաթիլային մետաղագրությունը հազիվ նկատելի էր (Նկար 3e, f), և փոշու հղկված մակերեսի վրա դիտվում էր հայելային մետաղագրություն: Սա նշանակում է, որ MA գործընթացն ավարտվել է, և ստեղծվել է մեկ ռեակցիայի փուլ: Նկար 3e-ում (I, II, III), f, v, vi) նշված շրջանների տարրական կազմը որոշվել է դաշտային էմիսիոն սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (FE-SEM) և էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) համակցությամբ: (IV):
Աղյուսակ 2-ում ներկայացված են համաձուլվածքային տարրերի տարրական կոնցենտրացիաները՝ որպես նկար 3e, f-ում ընտրված յուրաքանչյուր շրջանի ընդհանուր զանգվածի տոկոս: Այս արդյունքները համեմատելով աղյուսակ 1-ում տրված Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10 սկզբնական անվանական կազմերի հետ, ցույց է տրվում, որ այս երկու վերջնական արտադրանքի կազմերը շատ մոտ են անվանական կազմերին: Բացի այդ, նկար 3e, f-ում թվարկված շրջանների բաղադրիչների հարաբերական արժեքները չեն ենթադրում յուրաքանչյուր նմուշի կազմի զգալի վատթարացում կամ տատանում մեկ շրջանից մյուսը: Սա վկայում է այն փաստը, որ կազմի փոփոխություն չկա մեկ շրջանից մյուսը: Սա ցույց է տալիս միատարր համաձուլվածքային փոշիների ստացումը, ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 2-ում:
Cu50(Zr50-xNix) վերջնական արտադրանքի փոշու FE-SEM միկրոֆոտոները ստացվել են 50 MA անգամ մանրացումից հետո, ինչպես ցույց է տրված նկար 4ա-դ-ում, որտեղ x-ը համապատասխանաբար 10, 20, 30 և 40 ատ.% է: Այս մանրացման փուլից հետո փոշին ագրեգատվում է վան դեր Վալսի էֆեկտի պատճառով, ինչը հանգեցնում է 73-ից 126 նմ տրամագծով գերմանր մասնիկներից կազմված խոշոր ագրեգատների առաջացմանը, ինչպես ցույց է տրված նկար 4-ում:
50-ժամյա MA-ից հետո ստացված Cu50(Zr50-xNix) փոշիների մորֆոլոգիական բնութագրերը: Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 համակարգերի համար 50 MA-ից հետո ստացված փոշիների FE-SEM պատկերները ներկայացված են համապատասխանաբար (ա), (բ), (գ) և (դ)-ում:
Մինչ փոշիները սառը ցողման սնուցիչի մեջ լցնելը, դրանք նախ ուլտրաձայնային մշակման են ենթարկվել անալիտիկ որակի էթանոլում 15 րոպե, ապա չորացվել են 150°C ջերմաստիճանում 2 ժամ: Այս քայլը պետք է ձեռնարկվի ագլոմերացիայի դեմ հաջողությամբ պայքարելու համար, որը հաճախ բազմաթիվ լուրջ խնդիրներ է առաջացնում ծածկույթի գործընթացում: MA գործընթացի ավարտից հետո հետագա ուսումնասիրություններ են իրականացվել համաձուլվածքի փոշիների միատարրությունը ուսումնասիրելու համար: Նկար 5a-d-ում ներկայացված են Cu50Zr30Ni20 համաձուլվածքի Cu, Zr և Ni համաձուլվածքի տարրերի FE-SEM միկրոֆոտոները և համապատասխան EDS պատկերները, որոնք արվել են համապատասխանաբար 50 ժամ M ժամանակից հետո: Պետք է նշել, որ այս քայլից հետո ստացված համաձուլվածքի փոշիները միատարր են, քանի որ դրանք չեն ցուցաբերում որևէ կազմի տատանումներ նանոմետրային մակարդակից այն կողմ, ինչպես ցույց է տրված նկար 5-ում:
50 մԱ-ից հետո FE-SEM/էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) միջոցով ստացված MG Cu50Zr30Ni20 փոշու մեջ տարրերի մորֆոլոգիան և տեղային բաշխումը։ (ա) (բ) Cu-Kα-ի, (գ) Zr-Lα-ի և (դ) Ni-Kα-ի SEM և ռենտգենյան EDS պատկերում։
50-ժամյա մագնիսական մշակման արդյունքում ստացված մեխանիկորեն համաձուլված Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr20Ni30 փոշիների ռենտգենյան դիֆրակցիոն պատկերները ներկայացված են համապատասխանաբար Նկար 6ա-դ-ում: Այս մանրացման փուլից հետո, Zr-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով բոլոր նմուշներն ունեցել են ամորֆ կառուցվածքներ՝ բնորոշ հալո դիֆուզիոն պատկերներով, որոնք ներկայացված են Նկար 6-ում:
Cu50Zr40Ni10 (ա), Cu50Zr30Ni20 (բ), Cu50Zr20Ni30 (գ) և Cu50Zr20Ni30 (դ) փոշիների ռենտգենյան դիֆրակցիոն պատկերները 50 ժամյա մագնիսական անալիզից հետո: Բոլոր նմուշներում առանց բացառության դիտվել է հալո-դիֆուզիոն պատկեր, ինչը վկայում է ամորֆ փուլի առաջացման մասին:
Բարձր թույլտվությամբ դաշտային ճառագայթման փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակը (FE-HRTEM) օգտագործվել է տարբեր MA ժամանակներում գնդիկավոր մանրացման արդյունքում առաջացող փոշիների տեղային կառուցվածքը հասկանալու և կառուցվածքային փոփոխությունները դիտարկելու համար: Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr40Ni10 փոշիների մանրացման վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո FE-HRTEM մեթոդով ստացված փոշիների պատկերները ներկայացված են համապատասխանաբար Նկար 7ա-ում: 6 ժամ MA-ից հետո ստացված փոշու պայծառ դաշտի պատկերի (BFI) համաձայն, փոշին բաղկացած է խոշոր հատիկներից՝ fcc-Cu, hcp-Zr և fcc-Ni տարրերի հստակ սահմանված սահմաններով, և չկան ռեակցիայի փուլի ձևավորման նշաններ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 7ա-ում: Բացի այդ, միջին շրջանից (ա) վերցված փոխկապակցված ընտրված տարածքի դիֆրակցիոն պատկերը (SADP) բացահայտել է սուր դիֆրակցիոն պատկեր (Նկար 7բ), որը ցույց է տալիս խոշոր բյուրեղիկների առկայությունը և ռեակտիվ փուլի բացակայությունը:
Վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո ստացված MA փոշու տեղային կառուցվածքային բնութագրերը: (ա) Բարձր լուծաչափով դաշտային ճառագայթման թափանցելիության էլեկտրոնային մանրադիտակ (FE-HRTEM) և (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշու համապատասխան ընտրված տարածքի դիֆրակտոգրամ (SADP) MA-ի 6 ժամյա մշակումից հետո: Cu50Zr40Ni10-ի FE-HRTEM պատկերը, որը ստացվել է 18 ժամյա MA-ից հետո, ներկայացված է (գ)-ում:
Ինչպես ցույց է տրված նկար 7գ-ում, MA-ի տևողության մինչև 18 ժամ ավելացումը հանգեցրել է լուրջ ցանցային արատների՝ զուգակցված պլաստիկ դեֆորմացիայի հետ։ MA գործընթացի այս միջանկյալ փուլում փոշու մեջ ի հայտ են գալիս տարբեր արատներ, այդ թվում՝ կուտակման արատներ, ցանցային արատներ և կետային արատներ (Նկար 7): Այս արատները հանգեցնում են հատիկների սահմանների երկայնքով խոշոր հատիկների մասնատմանը՝ 20 նմ-ից փոքր չափի ենթահատիկների (Նկար 7գ):
36 ժամյա մանրացված Cu50Z30Ni20 փոշու տեղային կառուցվածքը բնութագրվում է ամորֆ բարակ մատրիցում ներդրված գերմանր նանոհատիկների առաջացմամբ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8ա-ում: Էլեկտրամագնիսական դաշտի տեղային վերլուծությունը ցույց է տվել, որ Նկար 8ա-ում ցույց տրված նանոկլաստերները կապված են չմշակված Cu, Zr և Ni փոշեհամաձուլվածքների հետ: Մատրիցում Cu-ի պարունակությունը տատանվում էր ~32 ատ.%-ից (աղքատ գոտի) մինչև ~74 ատ.% (հարուստ գոտի), ինչը վկայում է տարասեռ արգասիքների առաջացման մասին: Բացի այդ, այս փուլում մանրացումից հետո ստացված փոշիների համապատասխան SADP-ները ցույց են տալիս առաջնային և երկրորդային հալո-դիֆուզիոն ամորֆ փուլային օղակների համընկնում այս չմշակված համաձուլվածքային տարրերի հետ կապված սուր կետերի հետ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8բ-ում:
Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 փոշու նանոմասշտաբային տեղային կառուցվածքային առանձնահատկությունները։ (ա) Պայծառ դաշտի պատկեր (BFI) և համապատասխան (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշու SADP-ն, որը ստացվել է 36 h MA մանրացումից հետո։
ՄԱ պրոցեսի ավարտին (50 ժամ) մոտ, Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30 և 40 ատ.% փոշիները, առանց բացառության, ունեն ամորֆ փուլի լաբիրինթոսային ձևաբանություն, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 4-ում: Յուրաքանչյուր կազմի համապատասխան SADS-ներում չեն հայտնաբերվել ո՛չ կետային դիֆրակցիա, ո՛չ էլ սուր օղակաձև նախշեր: Սա ցույց է տալիս չմշակված բյուրեղային մետաղի բացակայությունը, այլ ամորֆ համաձուլվածքային փոշու առաջացումը: Այս համակցված SADP-ները, որոնք ցույց են տալիս հալո դիֆուզիոն նախշեր, նույնպես օգտագործվել են որպես ապացույց վերջնական արտադրանքի նյութում ամորֆ փուլերի զարգացման համար:
Cu50 MS համակարգի (Zr50-xNix) վերջնական արդյունքի տեղային կառուցվածքը: (ա) Cu50Zr40Ni10, (բ) Cu50Zr30Ni20, (գ) Cu50Zr20Ni30 և (դ) Cu50Zr10Ni40-ի FE-HRTEM և կորելացված նանոճառագայթային դիֆրակցիոն պատկերներ (NBDP), որոնք ստացվել են 50 ժամ MA-ից հետո:
Դիֆերենցիալ սկանավորող կալորիմետրիայի միջոցով ուսումնասիրվել է ապակե անցման ջերմաստիճանի (Tg), գերսառեցված հեղուկի շրջանի (ΔTx) և բյուրեղացման ջերմաստիճանի (Tx) ջերմային կայունությունը՝ կախված Cu50(Zr50-xNix) ամորֆ համակարգում Ni (x) պարունակությունից: He գազի հոսքում ապակե անցման անցման ջերմաստիճանի (x) հատկությունները (DSC) կախված են He գազի հոսքում: Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr10Ni40 ամորֆ համաձուլվածքների փոշիների DSC կորերը, որոնք ստացվել են 50 ժամ MA-ից հետո, համապատասխանաբար ներկայացված են Նկար 10ա, բ, ե-ում: Մինչդեռ ամորֆ Cu50Zr20Ni30-ի DSC կորը առանձին ներկայացված է Նկար 10-ում: Միևնույն ժամանակ, Cu50Zr30Ni20 նմուշը, որը տաքացվել է մինչև ~700°C DSC-ում, ներկայացված է Նկար 10գ-ում:
50 ժամյա մագնիսական մշակմամբ (մագնիսական մշակմամբ) ստացված Cu50(Zr50-xNix)ՄԳ փոշիների ջերմային կայունությունը որոշվում է ապակե անցման ջերմաստիճանով (Tg), բյուրեղացման ջերմաստիճանով (Tx) և գերսառեցված հեղուկային տիրույթով (ΔTx): Cu50Zr40Ni10 (ա), Cu50Zr30Ni20 (բ), Cu50Zr20Ni30 (գ) և (ե) Cu50Zr10Ni40ՄԳ համաձուլվածքի փոշիների դիֆերենցիալ սկանավորող կալորիմետրի (DSC) փոշիների ջերմոգրամները 50 ժամյա մագնիսական մշակմամբ (մագնիսական մշակմամբ) հետո: (դ)-ում ներկայացված է Cu50Zr30Ni20 նմուշի ռենտգենյան դիֆրակցիոն պատկերը (XRD) մինչև ~700°C DSC-ում:
Ինչպես ցույց է տրված նկար 10-ում, տարբեր նիկելի կոնցենտրացիաներով (x) բոլոր կազմությունների DSC կորերը ցույց են տալիս երկու տարբեր դեպքեր՝ մեկը էնդոթերմիկ, իսկ մյուսը՝ էկզոթերմիկ: Առաջին էնդոթերմիկ իրադարձությունը համապատասխանում է Tg-ին, իսկ երկրորդը՝ Tx-ին: Tg-ի և Tx-ի միջև գոյություն ունեցող հորիզոնական տարածության մակերեսը կոչվում է ենթասառեցված հեղուկի մակերես (ΔTx = Tx – Tg): Արդյունքները ցույց են տալիս, որ Cu50Zr40Ni10 նմուշի (Նկար 10ա) Tg-ն և Tx-ը, որոնք տեղադրված են 526°C և 612°C ջերմաստիճաններում, պարունակությունը (x) մինչև 20% տեղափոխում են համապատասխանաբար 482°C և 563°C.°C ցածր ջերմաստիճանի կողմը՝ Ni պարունակության (x) աճին զուգընթաց, ինչպես ցույց է տրված նկար 10բ-ում: Հետևաբար, ΔTx Cu50Zr40Ni10-ը նվազում է 86°С-ից (Նկար 10ա) մինչև 81°С Cu50Zr30Ni20-ի համար (Նկար 10բ): MC Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքի համար նույնպես դիտվել է Tg, Tx և ΔTx արժեքների նվազում մինչև 447°C, 526°C և 79°C մակարդակներ (Նկար 10բ): Սա ցույց է տալիս, որ Ni-ի պարունակության աճը հանգեցնում է MS համաձուլվածքի ջերմային կայունության նվազմանը: Ընդհակառակը, MC Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի Tg արժեքը (507 °C) ավելի ցածր է, քան MC Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքինը. այնուամենայնիվ, դրա Tx-ը ցույց է տալիս դրա հետ համեմատելի արժեք (612 °C): Հետևաբար, ΔTx-ն ունի ավելի բարձր արժեք (87°C), ինչպես ցույց է տրված նկար 10-րդ դարում:
Cu50(Zr50-xNix) MC համակարգը, օրինակ՝ օգտագործելով Cu50Zr20Ni30 MC համաձուլվածքը, բյուրեղանում է սուր էկզոթերմիկ գագաթնակետի միջոցով՝ վերածվելով fcc-ZrCu5, օրթորոմբիկ-Zr7Cu10 և օրթորոմբիկ-ZrNi բյուրեղային փուլերի (Նկ. 10գ): Այս փուլային անցումը ամորֆից բյուրեղայինի հաստատվել է MG նմուշի (Նկ. 10դ) ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծությամբ, որը տաքացվել է մինչև 700°C DSC-ում:
Նկար 11-ում ներկայացված են լուսանկարներ, որոնք արվել են ընթացիկ աշխատանքում իրականացված սառը ցողման գործընթացի ընթացքում: Այս ուսումնասիրության մեջ որպես հակաբակտերիալ հումք օգտագործվել են մետաղական ապակե փոշու մասնիկներ, որոնք սինթեզվել են MA-ից հետո 50 ժամ (օրինակ՝ Cu50Zr20Ni30), իսկ չժանգոտվող պողպատե թիթեղը (SUS304) ծածկվել է սառը ցողմամբ: Ջերմային ցողման տեխնոլոգիական շարքում ծածկույթի համար ընտրվել է սառը ցողման մեթոդը, քանի որ այն ջերմային ցողման տեխնոլոգիական շարքում ամենաարդյունավետ մեթոդն է, որտեղ այն կարող է օգտագործվել մետաղական մետաստաբիլ ջերմազգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են ամորֆ և նանոբյուրեղային փոշիները: Չի ենթարկվում փուլային անցումների: Սա այս մեթոդը ընտրելու հիմնական գործոնն է: Սառը նստեցման գործընթացն իրականացվում է բարձր արագության մասնիկների միջոցով, որոնք մասնիկների կինետիկ էներգիան փոխակերպում են պլաստիկ դեֆորմացիայի, դեֆորմացիայի և ջերմության՝ հիմքի կամ նախկինում նստեցված մասնիկների հետ բախման ժամանակ:
Դաշտային լուսանկարները ցույց են տալիս MG/SUS 304-ի հինգ հաջորդական պատրաստման համար 550°C ջերմաստիճանում օգտագործված սառը ցողման ընթացակարգը։
Մասնիկների կինետիկ էներգիան, ինչպես նաև յուրաքանչյուր մասնիկի իմպուլսը ծածկույթի ձևավորման ընթացքում, պետք է փոխակերպվեն էներգիայի այլ ձևերի այնպիսի մեխանիզմների միջոցով, ինչպիսիք են պլաստիկ դեֆորմացիան (առաջնային մասնիկներ և միջմասնիկային փոխազդեցություններ մատրիցում և մասնիկների փոխազդեցություններ), պինդ մարմինների միջանկյալ հանգույցները, մասնիկների միջև պտույտը, դեֆորմացիան և սահմանափակող տաքացումը 39: Բացի այդ, եթե մուտքային կինետիկ էներգիան ամբողջությամբ չփոխակերպվի ջերմային էներգիայի և դեֆորմացիայի էներգիայի, արդյունքը կլինի առաձգական բախում, ինչը նշանակում է, որ մասնիկները պարզապես ցատկում են հարվածից հետո: Նշվել է, որ մասնիկ/ենթաշերտ նյութին կիրառվող հարվածային էներգիայի 90%-ը փոխակերպվում է տեղային ջերմության 40: Բացի այդ, երբ կիրառվում է հարվածային լարում, մասնիկ/ենթաշերտ շփման շրջանում շատ կարճ ժամանակում հասնում են պլաստիկ դեֆորմացիայի բարձր արագությունների 41,42:
Պլաստիկ դեֆորմացիան սովորաբար դիտարկվում է որպես էներգիայի ցրման գործընթաց, կամ, ավելի ճիշտ, որպես ջերմության աղբյուր միջերեսային հատվածում: Այնուամենայնիվ, միջերեսային հատվածում ջերմաստիճանի բարձրացումը սովորաբար բավարար չէ միջերեսային հալման կամ ատոմների փոխադարձ դիֆուզիայի զգալի խթանման համար: Հեղինակներին հայտնի ոչ մի հրապարակում չի ուսումնասիրել այս մետաղական ապակենման փոշիների հատկությունների ազդեցությունը սառը ցողման տեխնիկայի կիրառման ժամանակ տեղի ունեցող փոշու կպչունության և նստեցման վրա:
MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի փոշու BFI-ը կարելի է տեսնել Նկար 12ա-ում, որը նստեցվել է SUS 304 հիմքի վրա (Նկար 11, 12բ): Ինչպես երևում է նկարից, պատված փոշիները պահպանում են իրենց սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը, քանի որ ունեն նուրբ լաբիրինթոսային կառուցվածք՝ առանց որևէ բյուրեղային առանձնահատկությունների կամ ցանցի թերությունների: Մյուս կողմից, պատկերը ցույց է տալիս օտար փուլի առկայությունը, ինչի մասին վկայում են MG-պատված փոշու մատրիցում ներառված նանոմասնիկները (Նկար 12ա): Նկար 12գ-ն ցույց է տալիս I շրջանի հետ կապված ինդեքսավորված նանոբոյային դիֆրակցիոն պատկերը (NBDP) (Նկար 12ա): Ինչպես ցույց է տրված նկար 12գ-ում, NBDP-ն ցուցաբերում է ամորֆ կառուցվածքի թույլ հալո-դիֆուզիոն պատկեր և համակեցության մեջ է սուր բծերի հետ, որոնք համապատասխանում են բյուրեղային մեծ խորանարդ մետաստաբիլ Zr2Ni փուլին և քառանկյուն CuO փուլին: CuO-ի առաջացումը կարելի է բացատրել փոշու օքսիդացմամբ, երբ այն ցողիչ ատրճանակի ծայրակից անցնում է SUS 304 բաց օդում՝ գերձայնային հոսքով: Մյուս կողմից, մետաղական ապակե փոշու ապավիտրիֆիկացումը հանգեցրել է մեծ խորանարդային փուլերի առաջացմանը՝ 550°C ջերմաստիճանում 30 րոպե սառը ցողման մշակումից հետո:
(ա) SUS 304 հիմքի վրա նստեցված MG փոշու FE-HRTEM պատկերը (նկարի ներդիր): (ա)-ում պատկերված կլոր նշանի NBDP ինդեքսը ցույց է տրված (գ)-ում:
Zr2Ni խոշոր խորանարդային նանոմասնիկների առաջացման այս պոտենցիալ մեխանիզմը ստուգելու համար իրականացվել է անկախ փորձ։ Այս փորձի ընթացքում փոշիները ցողվել են ատոմիզատորից 550°C ջերմաստիճանում SUS 304 հիմքի ուղղությամբ։ Սակայն, թրծման էֆեկտը որոշելու համար փոշիները հեռացվել են SUS304 շերտից հնարավորինս արագ (մոտ 60 վայրկյան)։ Կատարվել է փորձերի մեկ այլ շարք, որի ընթացքում փոշին հեռացվել է հիմքից քսելուց մոտավորապես 180 վայրկյան անց։
Նկարներ 13ա և բ-ն ցույց են տալիս SUS 304 հիմքերի վրա համապատասխանաբար 60 և 180 վայրկյան տևողությամբ SUS 304 հիմքերի վրա նստեցված երկու փոշիացված նյութերի սկանավորող-փոխանցող էլեկտրոնային մանրադիտակի (STEM) մութ դաշտի (DFI) պատկերները: 60 վայրկյան նստեցված փոշու պատկերը զուրկ է ձևաբանական մանրամասներից՝ ցույց տալով առանձնահատկությունների բացակայություն (Նկար 13ա): Սա նաև հաստատվել է ռենտգենյան ճառագայթմամբ, որը ցույց է տվել, որ այս փոշիների ընդհանուր կառուցվածքը ամորֆ է, ինչպես ցույց են տալիս Նկար 14ա-ում ներկայացված լայն առաջնային և երկրորդային դիֆրակցիոն գագաթները: Սա ցույց է տալիս մետաստաբիլ/մեզոֆազային նստվածքների բացակայությունը, որոնցում փոշին պահպանում է իր սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը: Ի տարբերություն դրա, նույն ջերմաստիճանում (550°C), բայց հիմքի վրա 180 վայրկյան թողնված փոշին ցույց է տվել նանոչափսերի հատիկների նստեցում, ինչպես ցույց են տալիս Նկար 13բ-ում նշված նետերը: