Շնորհակալություն Nature.com կայք այցելելու համար: Ձեր օգտագործած դիտարկիչի տարբերակը սահմանափակ աջակցություն ունի CSS-ի համար: 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 բժշկական սարքավորումների մասին է։ Այս խնդիրը հսկայական մարտահրավեր է ներկայացնում բժշկական հանրության համար, քանի որ ստանդարտ հակաբիոտիկները կարող են վերացնել 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։ Մետաղական ապակե 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 ուսումնասիրության նպատակներից մեկը մեխանիկական համաձուլվածքի տեխնիկայի միջոցով եռակի Cu-Zr-Ni-ից կազմված նոր հակաբակտերիալ թաղանթային մետաղական ապակու մշակումն էր։ Վերջնական արտադրանքը կազմող գնդաձև փոշին օգտագործվում է որպես հումք չժանգոտվող պողպատե մակերեսների սառը ցողման ծածկույթի համար ցածր ջերմաստիճաններում։ Մետաղական ապակիով պատված ենթաշերտերը կարողացել են զգալիորեն նվազեցնել կենսաթաղանթի առաջացումը առնվազն 1 լոգարիթմով՝ չժանգոտվող պողպատի համեմատ։
Մարդկության պատմության ընթացքում ցանկացած հասարակություն կարողացել է նախագծել և խթանել իր կոնկրետ պահանջները բավարարող նորարարական նյութերի ներդրումը, ինչը հանգեցրել է գլոբալացված տնտեսությունում կատարողականի և դիրքի բարելավման1: Այն միշտ վերագրվել է մարդու կարողությանը մշակել նյութեր և արտադրական սարքավորումներ, ինչպես նաև նյութերի արտադրության և բնութագրման նախագծեր՝ առողջապահության, կրթության, արդյունաբերության, տնտեսագիտության, մշակույթի և այլ ոլորտներում ձեռքբերումներ ունենալու համար՝ մեկ երկրից կամ տարածաշրջանից մյուսը: Առաջընթացը չափվում է անկախ երկրից կամ տարածաշրջանից:2 60 տարի շարունակ նյութագիտության գիտնականները իրենց ժամանակի մեծ մասը նվիրել են մեկ հիմնական մտահոգության վրա կենտրոնանալուն՝ նորարարական և առաջատար 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 տեխնիկաների կիրառումը հանգեցրել են տարբեր նյութերի մեխանիկական, քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների զգալի բարելավման: Ավելին, մինչ այժմ հաջողությամբ սինթեզվել են մինչ այժմ անհայտ միացություններ: Այս համառ ջանքերը հանգեցրել են նորարարական նյութերի նոր ընտանիքի ստեղծմանը, որոնք միասին հայտնի են որպես «Առաջադեմ նյութեր»2: Նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, նանոխողովակները, քվանտային կետերը, զրոյական չափի, ամորֆ մետաղական ապակիները և բարձր էնտրոպիայով համաձուլվածքները անցյալ դարի կեսերից ի վեր աշխարհում ներկայացված առաջադեմ նյութերի միայն մի քանի օրինակներ են: Վերջնական արտադրանքի կամ դրա միջանկյալ փուլերում գերազանց հատկություններով նոր համաձուլվածքների արտադրության և մշակման ժամանակ հաճախ ավելանում է հավասարակշռությունից դուրս մնալու խնդիրը: Հավասարակշռությունից զգալիորեն շեղվելու համար նոր արտադրական տեխնիկաների ներդրման արդյունքում հայտնաբերվել է մետաստաբիլ համաձուլվածքների մի ամբողջ նոր դաս, որը հայտնի է որպես մետաղական ապակիներ:
Նրա աշխատանքը Կալտեքում 1960 թվականին հեղափոխություն բերեց մետաղական համաձուլվածքների հայեցակարգում, երբ նա սինթեզեց ապակեպատ Au-25 ատ.% Si համաձուլվածքներ՝ հեղուկները արագորեն պնդացնելով գրեթե մեկ միլիոն աստիճան վայրկյանում։ 4. Պրոֆեսոր Պոլ Դյուվեզի հայտնագործությունը ոչ միայն ազդարարեց մետաղական ապակիների (ՄԱ) պատմության սկիզբը, այլև հանգեցրեց մետաղական համաձուլվածքների մասին մարդկանց մտածելակերպի փոփոխության։ ՄԱ համաձուլվածքների սինթեզի ամենավաղ ռահվիրա ուսումնասիրություններից ի վեր, գրեթե բոլոր մետաղական ապակիները արտադրվել են բացառապես հետևյալ մեթոդներից մեկի միջոցով. (i) հալույթի կամ գոլորշու արագ պնդացում, (ii) ցանցի ատոմային անկարգություն, (iii) մաքուր մետաղական տարրերի միջև պինդ վիճակի ամորֆացման ռեակցիաներ և (iv) մետաստաբիլ փուլերի պինդ վիճակի անցումներ։
ՄԳ-ները տարբերվում են բյուրեղներին բնորոշ երկարատև ատոմային կարգի բացակայությամբ, որը բյուրեղների որոշիչ բնութագիր է: Այսօրվա աշխարհում մետաղական ապակու ոլորտում մեծ առաջընթաց է գրանցվել: Դրանք նորարարական նյութեր են՝ հետաքրքիր հատկություններով, որոնք հետաքրքրություն են ներկայացնում ոչ միայն պինդ մարմնի ֆիզիկայի, այլև մետաղագործության, մակերևութային քիմիայի, տեխնոլոգիայի, կենսաբանության և շատ այլ ոլորտներում: Այս նոր տեսակի նյութը ցուցաբերում է պինդ մետաղներից տարբերվող հատկություններ, 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) ջերմաստիճանային անկախություն: 6,7-ի հաղորդունակությունը:
Մեխանիկական լեգիրացումը (MA)1,8 համեմատաբար նոր տեխնիկա է, որն առաջին անգամ ներկայացվել է 19839 թվականին պրոֆեսոր Ս.Կ. Կոկի և նրա գործընկերների կողմից։ Նրանք պատրաստել են ամորֆ Ni60Nb40 փոշիներ՝ մաքուր տարրերի խառնուրդը մանրացնելով շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում, որը շատ մոտ է սենյակային ջերմաստիճանին։ Սովորաբար, MA ռեակցիան իրականացվում է ռեակտորում ռեակտորային նյութի փոշիների դիֆուզիոն միացման միջոցով, որը սովորաբար պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից և գնդիկավոր աղաց 10-ի մեջ (Նկ. 1ա, բ): Այդ ժամանակվանից ի վեր, այս մեխանիկորեն ինդուկցված պինդ վիճակի ռեակցիայի տեխնիկան օգտագործվել է նոր ամորֆ/մետաղական ապակե համաձուլվածքների փոշիներ պատրաստելու համար՝ օգտագործելով ցածր (Նկ. 1գ) և բարձր էներգիայի գնդիկավոր աղացներ, ինչպես նաև ձողային աղացներ 11,12,13,14,15, 16: Մասնավորապես, այս մեթոդը օգտագործվել է Cu-Ta17-ի նման չխառնվող համակարգեր, ինչպես նաև բարձր հալման կետի համաձուլվածքներ պատրաստելու համար, ինչպիսիք են Al-անցումային մետաղական համակարգերը (TM; Zr, Hf, Nb և Ta)18,19 և Fe-W20, որոնք չեն կարող ստացվել ավանդական պատրաստման եղանակներով: Ավելին, MA-ն համարվում է մետաղական օքսիդների, կարբիդների, նիտրիդների, հիդրիդների, ածխածնային նանոխողովակների արդյունաբերական մասշտաբի նանոբյուրեղային և նանոկոմպոզիտային փոշեմասնիկների պատրաստման ամենահզոր նանոտեխնոլոգիական գործիքներից մեկը: նանոադամանդներ, ինչպես նաև լայն կայունացում վերևից ներքև մոտեցման 1 և մետաստաբիլ փուլերի միջոցով։
Սխեմատիկ պատկեր, որը ցույց է տալիս այս ուսումնասիրության մեջ Cu50(Zr50−xNix) մետաղական ապակու (MG) ծածկույթի/SUS 304 պատրաստման համար օգտագործված արտադրության մեթոդը։(ա) Ni-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով x (x; 10, 20, 30 և 40 ատ.%) MG համաձուլվածքի փոշիների պատրաստում՝ օգտագործելով ցածր էներգիայի գնդիկավոր մանրացման տեխնիկա։(ա) Սկզբնական նյութը գործիքային պողպատե գնդիկների հետ միասին բեռնվում է գործիքագլանի մեջ, և (բ) կնքվում է He մթնոլորտով լցված ձեռնոցների տուփի մեջ։(գ) Հղկող անոթի թափանցիկ մոդել, որը պատկերում է գնդակի շարժումը հղկման ընթացքում։ 50 ժամ հետո ստացված փոշու վերջնական արտադրանքն օգտագործվել է SUS 304 հիմքը սառը ցողման մեթոդով ծածկելու համար (դ)։
Երբ խոսքը վերաբերում է զանգվածային նյութական մակերեսներին (հիմքերին), մակերեսային ճարտարագիտությունը ներառում է մակերեսների (հիմքերի) նախագծումը և փոփոխումը՝ որոշակի ֆիզիկական, քիմիական և տեխնիկական որակներ ապահովելու համար, որոնք չկան սկզբնական զանգվածային նյութում: Մակերեսային մշակումներով արդյունավետորեն բարելավվող որոշ հատկություններ ներառում են քայքայման դիմադրությունը, օքսիդացման և կոռոզիայի դիմադրությունը, շփման գործակիցը, կենսաիներտությունը, էլեկտրական հատկությունները և ջերմամեկուսացումը, մի քանիսը նշելու համար: Մակերեսի որակը կարող է բարելավվել մետաղագործական, մեխանիկական կամ քիմիական տեխնիկայի միջոցով: Որպես հայտնի գործընթաց, ծածկույթը պարզապես սահմանվում է որպես նյութի մեկ կամ մի քանի շերտեր, որոնք արհեստականորեն նստեցվում են մեկ այլ նյութից պատրաստված զանգվածային առարկայի (հիմքի) մակերեսին: Այսպիսով, ծածկույթները մասամբ օգտագործվում են որոշակի ցանկալի տեխնիկական կամ դեկորատիվ հատկություններ ստանալու, 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 մակերեսային պաշտպանիչ շերտեր տեղադրելու համար կարելի է կիրառել բազմաթիվ մեթոդներ և տեխնիկաներ: Ընդհանուր առմամբ, ծածկույթի գործընթացները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ (i) թաց ծածկույթի մեթոդներ, ներառյալ էլեկտրոլիտիկ ծածկույթը, էլեկտրոլիտիկ ծածկույթը և տաք ցինկապատման մեթոդները, և (ii) չոր ծածկույթի մեթոդներ, ներառյալ եռակցումը, մակերեսային ծածկույթը, ֆիզիկական գոլորշու նստեցումը (PVD), քիմիական գոլորշու նստեցումը (CVD), ջերմային ցողման տեխնիկաները և ավելի վերջերս՝ սառը ցողման տեխնիկաները 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 ձևավորումը կարող է հանգեցնել զգալի կորուստների բազմաթիվ արդյունաբերական ոլորտներում, ներառյալ սննդի արդյունաբերությունը, ջրային համակարգերը և առողջապահական միջավայրերը: Մարդկանց մոտ, երբ ձևավորվում են կենսաթաղանթներ, մանրէային վարակների (ներառյալ Enterobacteriaceae և Staphylococci) դեպքերի ավելի քան 80%-ը դժվար է բուժել: Ավելին, 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 ավանդական օրգանական միացություններից ստացված հակամանրէային մակերեսային ծածկույթի նյութեր: Չնայած նման նյութերը հաճախ պարունակում են թունավոր բաղադրիչներ, որոնք պոտենցիալ ռիսկային են մարդկանց համար,25,26 դա կարող է օգնել խուսափել մանրէների փոխանցումից և նյութերի ոչնչացումից:
Բիոթաղանթի առաջացման պատճառով հակաբիոտիկային բուժման նկատմամբ մանրէների լայնորեն տարածված 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 կանխում են կապվելը և բիոթաղանթներ կառուցելը՝ կպչունության պատճառով27: Երկրորդ տեխնոլոգիան ծածկույթների մշակումն է, որոնք թույլ են տալիս հակամանրէային քիմիական նյութերը մատակարարել ճշգրիտ 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 ZnO-ով լեգիրված ադամանդանման ածխածնային ծածկույթները30, որոնք դիմացկուն են մանրէների նկատմամբ, տեխնոլոգիա, որը մեծացնում է թունավորությունը և դիմադրողականության զարգացումը կենսաթաղանթի առաջացման պատճառով: Բացի այդ, ավելի ու ավելի տարածված են դառնում այն ​​ծածկույթները, որոնք մակերեսների մեջ ներառում են մանրէասպան քիմիական նյութեր՝ մանրէային աղտոտումից երկարատև պաշտպանություն ապահովելու համար: Չնայած երեք ընթացակարգերն էլ ունակ են հակամանրէային ազդեցություն ունենալ պատված մակերեսների վրա, դրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր սահմանափակումների շարքը, որոնք պետք է հաշվի առնվեն կիրառման ռազմավարություններ մշակելիս:
Ներկայումս շուկայում առկա արտադրանքը խոչընդոտվում է կենսաբանորեն ակտիվ բաղադրիչների համար պաշտպանիչ ծածկույթների վերլուծության և փորձարկման համար բավարար ժամանակի պատճառով։ Ընկերությունները պնդում են, որ իրենց արտադրանքը օգտատերերին կապահովի ցանկալի ֆունկցիոնալ կողմերով։ սակայն սա խոչընդոտ է հանդիսացել շուկայում ներկայումս առկա արտադրանքի հաջողության համար: Արծաթից ստացված միացությունները օգտագործվում են սպառողների համար այժմ հասանելի հակամանրէային թերապիաների մեծ մասում: Այս արտադրանքը մշակվել է օգտատերերին միկրոօրգանիզմների պոտենցիալ վտանգավոր 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 ներսում, այնպես էլ դրսում, դեռևս դժվարին խնդիր է: Սա պայմանավորված է առողջության և անվտանգության հետ կապված ռիսկերով: Մարդկանց համար ավելի քիչ վնասակար հակամանրէային նյութի հայտնաբերումը և այն ավելի երկար պահպանման ժամկետ ունեցող ծածկույթների մեջ ներառելու եղանակը պարզելը բարձր պահանջարկ ունեցող նպատակ է38: Վերջին 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 առաջացմանը հակազդելը) կամ մանրէները սպանելով՝ խանգարելով բջջային պատին:
Հիմնականում, մակերեսային ծածկույթը բաղադրիչի մակերեսին մեկ այլ շերտ տեղադրելու գործընթաց է՝ մակերեսին առնչվող որակները բարելավելու համար: Մակերեսային ծածկույթի նպատակն է հարմարեցնել բաղադրիչի մակերեսին մոտ գտնվող շրջանի միկրոկառուցվածքը և/կամ կազմը39: Մակերեսային ծածկույթի տեխնիկան 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 օգտագործվող մեթոդից:
(ա) Ներդիրում պատկերված են մակերեսի համար օգտագործվող հիմնական պատրաստման տեխնիկաները, և (բ) սառը ցողման տեխնիկայի ընտրված առավելություններն ու թերությունները։
Սառը ցողման տեխնոլոգիան շատ նմանություններ ունի ավանդական ջերմային ցողման մեթոդների 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 ունի պայծառ ապագա։ Որոշակի կիրառություններում սառը ցողման եզակի հատկությունները մեծ առավելություններ են առաջարկում՝ հաղթահարելով ջերմային ցողման տիպիկ մեթոդների բնորոշ սահմանափակումները։ Այն հնարավորություն է տալիս հաղթահարել ավանդական ջերմային ցողման տեխնոլոգիայի զգալի սահմանափակումները, որի ընթացքում փոշին պետք է հալվի՝ հիմքի վրա նստելու համար։ Ակնհայտ է, որ այս ավանդական ծածկույթի գործընթացը հարմար չէ շատ ջերմաստիճանային զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են նանոբյուրեղները, նանոմասնիկները, ամորֆ և մետաղական ապակիները։40, 41, 42։ Ավելին, ջերմային ցողման ծածկույթի նյութերը միշտ ցուցաբերում են 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 կապի ամրությունը1,39 (Նկար 2բ)։ Բացի այդ, սառը ցողման ծածկույթի նյութերը ունեն բարձր կոռոզիա։ դիմադրություն, բարձր ամրություն և կարծրություն, բարձր էլեկտրահաղորդականություն և բարձր խտություն41: Սառը ցողման գործընթացի առավելություններին հակառակ, այս տեխնիկայի կիրառումը 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: Բարդ մակերեսները և խողովակների ներքին մակերեսները դեռևս դժվար է ցողել:
Հաշվի առնելով, որ ներկայիս աշխատանքի նպատակն է մետաղական ապակե փոշիները որպես հումք օգտագործելը, պարզ է, որ ավանդական ջերմային ցողումը չի կարող օգտագործվել այս նպատակով։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ մետաղական ապակե փոշիները բյուրեղանում են բարձր ջերմաստիճաններում։
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, չեն ցուցաբերում նշանակալի հակամանրէային հատկություններ38,39: Սա հակադրվում է դրանց բարձր կոռոզիոն դիմադրությանը: Դրանից հետո կարելի է կանխատեսել վարակի և բորբոքման զարգացումը, որը հիմնականում պայմանավորված է 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՝ 2010-550401 պայմանագրի համարով, որը նպատակ ունի ուսումնասիրել մետաղական ապակեպատ Cu-Zr-Ni եռակի փոշիների արտադրության հնարավորությունը MA տեխնոլոգիայի միջոցով (աղյուսակ 1)՝ հակաբակտերիալ թաղանթ/SUS304 մակերեսային պաշտպանիչ ծածկույթ արտադրելու համար: Նախագծի երկրորդ փուլը, որը նախատեսվում է սկսել 2023 թվականի հունվարին, մանրամասն կուսումնասիրի համակարգի էլեկտրաքիմիական կոռոզիոն բնութագրերը և մեխանիկական հատկությունները: Տարբեր մանրէային տեսակների համար կիրականացվեն մանրամասն մանրէաբանական թեստեր:
Այս աշխատանքում քննարկվում է Zr համաձուլվածքային տարրի պարունակության ազդեցությունը ապակու ձևավորման ունակության (GFA) վրա՝ հիմնվելով ձևաբանական և կառուցվածքային բնութագրերի վրա: Բացի այդ, քննարկվել են նաև պատված մետաղական ապակու փոշեպատման/SUS304 կոմպոզիտի հակաբակտերիալ հատկությունները: Ավելին, ընթացիկ աշխատանքներ են իրականացվել մետաղական ապակու փոշու կառուցվածքային վերափոխման հնարավորությունը հետազոտելու համար պատրաստված մետաղական ապակե համակարգերի ենթասառեցված հեղուկային շրջանում սառը ցողման ընթացքում: Որպես ներկայացուցչական օրինակներ, այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործվել են Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr20Ni30 մետաղական ապակու համաձուլվածքները:
Այս բաժնում ներկայացված են տարրական Cu, Zr և Ni փոշիների ձևաբանական փոփոխությունները ցածր էներգիայի գնդիկավոր մանրացման մեջ: Որպես պատկերազարդ օրինակներ, որպես ներկայացուցչական օրինակներ կօգտագործվեն Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10-ից բաղկացած երկու տարբեր համակարգեր: ՄԱ գործընթացը կարելի է բաժանել երեք տարբեր փուլերի, ինչպես ցույց է տրված մանրացման փուլում ստացված փոշու մետաղագրական բնութագրմամբ (Նկար 3):
Գնդիկավոր մանրացման տարբեր փուլերից հետո ստացված մեխանիկական համաձուլվածքների (MA) փոշիների մետաղագրական բնութագրերը: 3, 12 և 50 ժամ ցածր էներգիայի գնդիկավոր մանրացման ժամանակներից հետո ստացված MA և Cu50Zr40Ni10 փոշիների դաշտային էմիսիոն սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (FE-SEM) պատկերները ներկայացված են (ա), (գ) և (ե) կետերում Cu50Zr20Ni30 համակարգի համար, մինչդեռ նույն MA-ում 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 պարամետրերի համադրությամբ, ինչպես ցույց է տրված նկար 1ա-ում: Սա ներառում է գնդիկների և փոշու միջև բախումները, մանրացման միջավայրի միջև կամ դրանց միջև խրված փոշու սեղմիչ կտրվածքը, ընկնող գնդիկների ազդեցությունը, շարժվող գնդիկավոր մանրացման միջավայրի միջև փոշու դիմադրության պատճառով կտրվածքը և մաշվածությունը, ինչպես նաև բերքի բեռների միջով անցնող հարվածային ալիքը (Նկար 1ա): Տարրական Cu, Zr և Ni փոշիները խիստ դեֆորմացվել են սառը եռակցման պատճառով MA-ի վաղ փուլում (3 ժամ), որի արդյունքում առաջացել են մեծ փոշու մասնիկներ (>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 ժամանակը մինչև 12 ժամ (միջանկյալ փուլ) մեծացնելը հանգեցրել է գնդիկավոր մանրացման կինետիկ էներգիայի աճի, որի արդյունքում կոմպոզիտային փոշին քայքայվել է ավելի նուրբ փոշիների (200 մկմ-ից պակաս), ինչպես ցույց է տրված նկար 3գ,դ-ում: Այս փուլում կիրառվող կտրող ուժը հանգեցնում է... դեպի նոր մետաղական մակերեսի առաջացում՝ Cu, Zr, Ni նուրբ շերտերով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3c, d-ում: Շերտերի կատարելագործման արդյունքում փաթիլների միջերեսում տեղի են ունենում պինդ փուլի ռեակցիաներ՝ նոր փուլեր առաջացնելու համար:
ՄԱ պրոցեսի գագաթնակետին (50 ժամ հետո) թեփոտվող մետաղագրությունը միայն թույլ տեսանելի էր (Նկ. 3e,f), սակայն փոշու հղկված մակերեսը ցույց էր տալիս հայելային մետաղագրություն։ Սա նշանակում է, որ ՄԱ պրոցեսն ավարտվել է, և տեղի է ունեցել միակ ռեակցիայի փուլի ստեղծում։ Նկար 3e-ում (I, II, III), f, v, vi) ինդեքսավորված շրջանների տարրական կազմը որոշվել է դաշտային էմիսիոն սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (FE-SEM) և էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) (IV) համակցված միջոցով։
Աղյուսակ 2-ում համաձուլվածքային տարրերի տարրական կոնցենտրացիաները ներկայացված են որպես Նկար 3e,f-ում ընտրված յուրաքանչյուր շրջանի ընդհանուր քաշի տոկոս։ Այս արդյունքները համեմատելով աղյուսակ 1-ում թվարկված Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr40Ni10 սկզբնական անվանական կազմերի հետ, կարելի է տեսնել, որ այս երկու վերջնական արտադրանքի կազմերը շատ նման են անվանական կազմերին։ Ավելին, Նկար 3e,f-ում թվարկված շրջանների համար հարաբերական բաղադրիչների արժեքները չեն ենթադրում յուրաքանչյուր նմուշի կազմի զգալի վատթարացում կամ տատանում մեկ շրջանից մյուսը։ Դրա մասին է վկայում այն ​​փաստը, որ կազմի փոփոխություն չկա մեկ շրջանից մյուսը։ Սա վկայում է համասեռ համաձուլվածքային փոշիների ստացման մասին, ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 2-ում։
Վերջնական արդյունքի՝ Cu50(Zr50−xNix) փոշու FE-SEM միկրոֆոտոները ստացվել են 50 MA անգամ մշակումից հետո, ինչպես ցույց է տրված նկար 4a-d-ում, որտեղ x-ը համապատասխանաբար 10, 20, 30 և 40 at.% է: Այս մանրացման փուլից հետո փոշին ագրեգատվում է վան դեր Վալսի էֆեկտի պատճառով, ինչի արդյունքում առաջանում են մեծ ագրեգատներ, որոնք բաղկացած են 73-ից 126 նմ տրամագծով գերմանր մասնիկներից, ինչպես ցույց է տրված նկար 4-ում:
50 ժամյա մագնիսական վերլուծության ժամանակից հետո ստացված Cu50(Zr50−xNix) փոշիների մորֆոլոգիական բնութագրերը: Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 համակարգերի համար 50 մագնիսական վերլուծության ժամանակից հետո ստացված փոշիների FE-SEM պատկերները ներկայացված են համապատասխանաբար (ա), (բ), (գ) և (դ)-ում:
Մինչ փոշիները սառը ցողիչ 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 էական խնդիրներ է առաջացնում ծածկույթի գործընթացի ընթացքում։ MA գործընթացի ավարտից հետո կատարվել են լրացուցիչ բնութագրումներ՝ համաձուլվածքի փոշիների միատարրությունը հետազոտելու համար։ Նկար 5a-d-ն ցույց է տալիս Cu50Zr30Ni20 համաձուլվածքի Cu, Zr և Ni համաձուլվածքային տարրերի FE-SEM միկրոֆոտոները և համապատասխան EDS պատկերները, որոնք ստացվել 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 կազմային տատանումներ նանոմետրային մակարդակից այն կողմ, ինչպես ցույց է տրված նկար 5-ում։
FE-SEM/էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) միջոցով 50 MA անգամից հետո ստացված MG Cu50Zr30Ni20 փոշու մորֆոլոգիան և տեղային տարրական բաշխումը։ (ա) (բ) Cu-Kα, (գ) Zr-Lα և (դ) Ni-Kα պատկերների SEM և ռենտգենյան EDS քարտեզագրում։
50 ժամ MA ժամանակից հետո ստացված մեխանիկորեն համաձուլված Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 և Cu50Zr20Ni30 փոշիների XRD պատկերները ներկայացված են համապատասխանաբար Նկար 6ա-դ-ում: Այս փուլից հետո Zr-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով բոլոր նմուշները ցույց տվեցին ամորֆ կառուցվածքներ՝ բնորոշ հալո դիֆուզիոն պատկերներով, որոնք ներկայացված են Նկար 6-ում:
(ա) Cu50Zr40Ni10, (բ) Cu50Zr30Ni20, (գ) Cu50Zr20Ni30 և (դ) Cu50Zr20Ni30 փոշիների XRD պատկերները 50 ժամ MA ժամանակից հետո: Բոլոր նմուշները, առանց բացառության, ցույց տվեցին հալո դիֆուզիոն պատկեր, ինչը ենթադրում է ամորֆ փուլի առաջացում:
Դաշտային էմիսիոն բարձր թույլտվությամբ փոխանցող էլեկտրոնային մանրադիտակը (FE-HRTEM) օգտագործվել է տարբեր MA ժամանակներում գնդիկավոր մանրացման արդյունքում առաջացած փոշիների տեղային կառուցվածքը հասկանալու և կառուցվածքային փոփոխությունները դիտարկելու համար: Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr40Ni10 փոշիների մանրացման վաղ (6 ժամ) և միջանկյալ (18 ժամ) փուլերից հետո ստացված փոշիների FE-HRTEM պատկերները ներկայացված են համապատասխանաբար Նկար 7ա և գ-ում: 6 ժամ MA-ից հետո ստացված փոշու պայծառ դաշտի պատկերի (BFI) համաձայն, փոշին կազմված է fcc-Cu, hcp-Zr և fcc-Ni տարրերի լավ սահմանված սահմաններով խոշոր հատիկներից, և չկա որևէ նշան, որ ռեակցիայի փուլը ձևավորվել է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 7ա-ում: Ավելին, (ա) կետի միջին շրջանից վերցված փոխկապակցված ընտրված տարածքի դիֆրակցիոն պատկերը (SADP) բացահայտել է կիզակետային 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 բնութագրումը։ (ա) Դաշտային էմիսիոն բարձր լուծաչափով թափանցող էլեկտրոնային մանրադիտակ (FE-HRTEM), և (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշու համապատասխան ընտրված տարածքի դիֆրակցիոն պատկերը (SADP) 6 ժամ MA մշակումից հետո։ Cu50Zr40Ni10-ի FE-HRTEM պատկերը, որը ստացվել է 18 ժամ MA ժամանակից հետո, ներկայացված է (գ)-ում։
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 7գ-ում, MA տևողությունը մինչև 18 ժամ երկարացնելը հանգեցրել է լուրջ ցանցային արատների՝ զուգորդված պլաստիկ դեֆորմացիայի հետ։ MA գործընթացի այս միջանկյալ փուլում փոշին ցուցաբերում է տարբեր արատներ, այդ թվում՝ կուտակման արատներ, ցանցային արատներ և կետային արատներ (Նկար 7): Այս արատները հանգեցնում են խոշոր հատիկների բաժանմանը իրենց հատիկների սահմանների երկայնքով՝ 20 նմ-ից փոքր չափերի ենթահատիկների (Նկար 7գ):
36 ժամյա MA ժամանակով աղացած Cu50Z30Ni20 փոշու տեղային կառուցվածքը ցույց է տալիս ամորֆ նուրբ մատրիցում ներդրված գերնուրբ նանոհատիկների առաջացում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8ա-ում: Տեղային EDS վերլուծությունը ցույց է տվել, որ Նկար 8ա-ում ներկայացված այդ նանոկլաստերները կապված են չմշակված Cu, Zr և Ni փոշեհամակարգող տարրերի հետ: Միևնույն ժամանակ, մատրիցի Cu պարունակությունը տատանվել է ~32 ատ.%-ից (նիհար մակերես) մինչև ~74 ատ.% (հարուստ մակերես), ինչը վկայում է տարասեռ արտադրանքի առաջացման մասին: Ավելին, այս փուլում աղացումից հետո ստացված փոշիների համապատասխան SADP-ները ցույց են տալիս ամորֆ փուլի հալո-դիֆուզող առաջնային և երկրորդային օղակներ, որոնք համընկնում են այդ հում համաձուլվածքող տարրերի հետ կապված սուր կետերի հետ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8բ-ում:
36 ժամյա Cu50Zr30Ni20 փոշու նանոմասշտաբի տեղական կառուցվածքային առանձնահատկություններից այն կողմ։ (ա) Պայծառ դաշտի պատկեր (BFI) և համապատասխան (բ) Cu50Zr30Ni20 փոշու SADP, ստացված 36 ժամյա MA ժամանակի մանրացումից հետո։
ՄԱ պրոցեսի ավարտին մոտ (50 ժամ), Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 և 40 ատ.% փոշիները անփոփոխ կերպով ունեն լաբիրինթոսային ամորֆ փուլային ձևաբանություն, ինչպես ցույց է տրված նկար 9ա-դ-ում: Յուրաքանչյուր կազմի համապատասխան SADP-ում չեն հայտնաբերվել ո՛չ կետանման դիֆրակցիաներ, ո՛չ էլ սուր օղակաձև նախշեր: Սա ցույց է տալիս, որ չկա չմշակված բյուրեղային մետաղ, այլ առաջանում է ամորֆ համաձուլվածքային փոշի: Այս համակցված SADP-ները, որոնք ցույց են տալիս հալո դիֆուզիոն նախշեր, նույնպես օգտագործվել են որպես ապացույց վերջնական արտադրանքի նյութում ամորֆ փուլերի զարգացման համար:
MG Cu50 (Zr50−xNix) համակարգի 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։
Ապակե անցման ջերմաստիճանի (Tg), ենթասառեցված հեղուկի շրջանի (ΔTx) և բյուրեղացման ջերմաստիճանի (Tx) ջերմային կայունությունը՝ որպես ամորֆ Cu50(Zr50−xNix) համակարգի Ni պարունակության (x) ֆունկցիա, ուսումնասիրվել է He գազի հոսքի տակ հատկությունների դիֆերենցիալ սկանավորող կալորիմետրիայի (DSC) միջոցով: Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 և Cu50Zr10Ni40 ամորֆ համաձուլվածքային փոշիների DSC հետքերը, որոնք ստացվել են 50 ժամ MA ժամանակից հետո, համապատասխանաբար ներկայացված են Նկար 10a, b, e-ում: Մինչդեռ ամորֆ Cu50Zr20Ni30-ի DSC կորը առանձին ներկայացված է Նկար 10c-ում: Միևնույն ժամանակ, Cu50Zr30Ni20 նմուշը, որը տաքացվել է մինչև ~700 °C DSC-ում, ներկայացված է Նկար 10d-ում:
Cu50(Zr50−xNix)MG փոշիների ջերմային կայունությունը, որը ստացվել է ապակե անցման ջերմաստիճանով (Tg), բյուրեղացման ջերմաստիճանով (Tx) և ենթասառեցված հեղուկային շրջանով (ΔTx): (ա) Cu50Zr40Ni10, (բ) Cu50Zr30Ni20, (գ) Cu50Zr20Ni30 և (ե) Cu50Zr10Ni40 MG համաձուլվածքի փոշիների դիֆերենցիալ սկանավորող կալորիմետրի (DSC) ջերմոգրամները 50 ժամ MA ժամանակից հետո: Cu50Zr30Ni20 նմուշի ռենտգենյան դիֆրակցիայի (XRD) պատկերը, որը տաքացվել է մինչև ~700 °C DSC-ում, ներկայացված է (դ)-ում:
Ինչպես ցույց է տրված նկար 10-ում, բոլոր կազմությունների DSC կորերը՝ տարբեր Ni կոնցենտրացիաներով (x), ցույց են տալիս երկու տարբեր դեպքեր՝ մեկը էնդոթերմիկ, իսկ մյուսը՝ էկզոթերմիկ։ Առաջին էնդոթերմիկ իրադարձությունը համապատասխանում է Tg-ին, մինչդեռ երկրորդը կապված է Tx-ի հետ։ Tg-ի և Tx-ի միջև գոյություն ունեցող հորիզոնական տիրույթը կոչվում է ենթասառեցված հեղուկի տիրույթ (ΔTx = Tx – Tg)։ Արդյունքները ցույց են տալիս, որ Cu50Zr40Ni10 նմուշի (Նկար 10ա) Tg-ն և Tx-ը, տեղադրված 526°C և 612°C ջերմաստիճաններում, տեղափոխում են պարունակությունը (x) մինչև 20 ատ.% դեպի ցածր ջերմաստիճանի կողմը՝ համապատասխանաբար 482°C և 563°C՝ Ni պարունակության (x) աճին զուգընթաց, ինչպես ցույց է տրված նկար 10բ-ում։ Հետևաբար, Cu50Zr40Ni10-ի ΔTx-ը նվազում է 86°C-ից (Նկար 10ա) մինչև 81°C՝ Cu50Zr30Ni20-ի համար (Նկար 10ա)։ 10բ)։ MG Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքի համար նաև նկատվել է, որ Tg, Tx և ΔTx արժեքները նվազել են մինչև 447°C, 526°C և 79°C մակարդակներ (Նկար 10բ)։ Սա ցույց է տալիս, որ Ni-ի պարունակության աճը հանգեցնում է MG համաձուլվածքի ջերմային կայունության նվազմանը։ Ի տարբերություն դրա, MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի Tg արժեքը (507°C) ավելի ցածր է, քան MG Cu50Zr40Ni10 համաձուլվածքինը. այնուամենայնիվ, դրա Tx-ը ցույց է տալիս համեմատելի արժեք նախորդի հետ (612°C)։ Հետևաբար, ΔTx-ը ցույց է տալիս ավելի բարձր արժեք (87°C), ինչպես ցույց է տրված Նկար 10գ-ում։
MG Cu50(Zr50−xNix) համակարգը, օրինակ՝ MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքը, բյուրեղանում է սուր էկզոթերմիկ գագաթնակետի միջոցով՝ վերածվելով fcc-ZrCu5, օրթորոմբիկ-Zr7Cu10 և օրթորոմբիկ-ZrNi բյուրեղային փուլերի (Նկ. 10գ): Այս ամորֆից բյուրեղային փուլային անցումը հաստատվել է MG նմուշի (Նկ. 10դ) XRD-ով, որը տաքացվել է մինչև 700°C DSC-ում:
Նկար 11-ը ցույց է տալիս լուսանկարներ, որոնք արվել են ընթացիկ աշխատանքում իրականացված սառը ցողման գործընթացի ընթացքում: Այս ուսումնասիրության մեջ մետաղական ապակու նման փոշու մասնիկները, որոնք սինթեզվել են 50 ժամյա MA ժամանակից հետո (օրինակ՝ Cu50Zr20Ni30), օգտագործվել են որպես հակաբակտերիալ հումք, իսկ չժանգոտվող պողպատե թիթեղը (SUS304) ծածկվել է սառը ցողման տեխնոլոգիայով: Ջերմային ցողման տեխնոլոգիաների շարքում ծածկույթի համար ընտրվել է սառը ցողման մեթոդը, քանի որ այն ջերմային ցողման շարքում ամենաարդյունավետ մեթոդն է և կարող է օգտագործվել մետաղական մետաստաբիլ ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն նյութերի համար, ինչպիսիք են ամորֆ և նանոբյուրեղային փոշիները, որոնք չեն ենթարկվում փուլային անցումների: Սա այս մեթոդը ընտրելու հիմնական գործոնն է: Սառը ցողման գործընթացն իրականացվում է բարձր արագության մասնիկների օգտագործմամբ, որոնք մասնիկների կինետիկ էներգիան վերածում են պլաստիկ դեֆորմացիայի, լարվածության և ջերմության՝ հիմքի կամ նախկինում նստեցված մասնիկների հետ հարվածելիս:
Դաշտային լուսանկարները ցույց են տալիս MG ծածկույթի/SUS 304-ի հինգ հաջորդական պատրաստման համար 550°C ջերմաստիճանում օգտագործվող սառը ցողման ընթացակարգը։
Մասնիկների կինետիկ էներգիան, և հետևաբար ծածկույթի ձևավորման մեջ յուրաքանչյուր մասնիկի իմպուլսը, պետք է վերածվի էներգիայի այլ ձևերի այնպիսի մեխանիզմների միջոցով, ինչպիսիք են պլաստիկ դեֆորմացիան (սկզբնական մասնիկ և մասնիկ-մասնիկ փոխազդեցությունները հիմքում և մասնիկ փոխազդեցություններում), դատարկությունների կոնսոլիդացիան, մասնիկ-մասնիկ պտույտը, լարվածությունը և, ի վերջո, ջերմությունը 39: Ավելին, եթե ոչ բոլոր մուտքային կինետիկ էներգիան է վերածվում ջերմության և լարվածության էներգիայի, արդյունքը առաձգական բախում է, ինչը նշանակում է, որ մասնիկները պարզապես հետ են ցատկում հարվածից հետո: Նշվել է, որ մասնիկ/հիմնանյութին կիրառվող հարվածային էներգիայի 90%-ը վերածվում է տեղային ջերմության 40: Ավելին, երբ կիրառվում է հարվածային լարում, մասնիկ/հիմնանյութ շփման տարածքում շատ կարճ ժամանակում հասնում են պլաստիկ լարվածության բարձր արագությունների 41,42:
Պլաստիկ դեֆորմացիան ընդհանուր առմամբ համարվում է էներգիայի ցրման գործընթաց, կամ ավելի կոնկրետ՝ միջերեսային տարածքում ջերմության աղբյուր։ Այնուամենայնիվ, միջերեսային տարածքում ջերմաստիճանի բարձրացումը սովորաբար բավարար չէ միջերեսային հալեցում առաջացնելու կամ ատոմների միջդիֆուզիան զգալիորեն խթանելու համար։ Հեղինակներին հայտնի ոչ մի հրապարակում չի ուսումնասիրում այս մետաղական ապակե փոշիների հատկությունների ազդեցությունը փոշու կպչունության և նստեցման վրա, որը տեղի է ունենում սառը ցողման մեթոդների կիրառման ժամանակ։
MG Cu50Zr20Ni30 համաձուլվածքի փոշու BFI-ը կարելի է տեսնել Նկար 12ա-ում, որը պատված 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 արտաքին փուլի առկայությունը, ինչպես ենթադրում են MG-պատված փոշու մատրիցում ներառված նանոմասնիկները (Նկար 12ա): Նկար 12գ-ն պատկերում է ինդեքսավորված նանոբոյային դիֆրակցիոն պատկերը (NBDP), որը կապված է I շրջանի հետ (Նկար 12ա): Ինչպես ցույց է տրված Նկար 12գ-ում, NBDP-ն ցուցաբերում է ամորֆ կառուցվածքի թույլ հալո դիֆուզիոն պատկեր և համակեցության մեջ է մտնում բյուրեղային մեծ խորանարդ Zr2Ni մետաստաբիլ գումարած քառանկյուն CuO փուլին համապատասխանող սուր բծերի հետ: CuO-ի առաջացումը կարող է պայմանավորված լինել փոշու օքսիդացմամբ, երբ այն անցնում է ցողիչ ատրճանակի ծայրակից դեպի SUS 304 բաց օդի տակ: գերձայնային հոսք։ Մյուս կողմից, մետաղական ապակե փոշիների ապավիտրիֆիկացումը հանգեցրեց մեծ խորանարդային փուլերի առաջացմանը՝ 550 °C ջերմաստիճանում 30 րոպե սառը ցողման մշակումից հետո։
(ա) SUS 304 հիմքի վրա (բ) MG փոշու FE-HRTEM պատկերը (նկարի ներդիր): (ա)-ում պատկերված շրջանաձև նշանի NBDP ինդեքսը ցույց է տրված (գ)-ում:
Խոշոր խորանարդ Zr2Ni նանոմասնիկների առաջացման այս պոտենցիալ մեխանիզմը ստուգելու համար իրականացվել է անկախ փորձ։ Այս փորձի ընթացքում փոշիները ցողվել են ցողիչ ատրճանակից 550°C ջերմաստիճանում՝ SUS 304 հիմքի ուղղությամբ։ Սակայն, փոշիների թրծման ազդեցությունը պարզաբանելու համար դրանք հեռացվել են SUS304 շերտից հնարավորինս արագ (մոտ 60 վայրկյան)։ Կատարվել է փորձերի մեկ այլ շարք, որի ընթացքում փոշին հեռացվել է հիմքից նստեցումից մոտ 180 վայրկյան անց։
Նկարներ 13ա և բ-ն ցույց են տալիս մութ դաշտի պատկերներ (DFI), որոնք ստացվել են SUS 304 հիմքերի վրա համապատասխանաբար 60 և 180 վայրկյան տևողությամբ SUS 304 հիմքերի վրա նստեցված երկու ցողված նյութերի սկանավորող փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակով (STEM): 60 վայրկյան նստեցված փոշու պատկերը չունի ձևաբանական մանրամասներ, ինչը ցույց է տալիս առանձնահատկությունների բացակայություն (Նկար 13ա): Սա նաև հաստատվել է XRD-ով, որը ցույց է տվել, որ այս փոշիների ընդհանուր կառուցվածքը ամորֆ է, ինչպես ցույց են տալիս Նկար 14ա-ում ցույց տրված լայն առաջնային և երկրորդային դիֆրակցիոն մաքսիմալները: Սրանք ցույց են տալիս մետաստաբիլ/մեզոֆազային նստվածքի բացակայությունը, որտեղ փոշին պահպանում է իր սկզբնական ամորֆ կառուցվածքը: Ի տարբերություն դրա, նույն ջերմաստիճանում (550 °C) ցողված, բայց հիմքի վրա 180 վայրկյան թողնված փոշին ցույց է տվել նանոչափսերի հատիկների նստվածք, ինչպես ցույց են տալիս Նկար 13բ-ում ցույց տրված նետերը: