Daalụ maka ịga leta Nature.com. Ụdị ihe nchọgharị ị na-eji nwere nkwado CSS pere mpe. Maka ahụmịhe kachasị mma, anyị na-akwado ka ị jiri ihe nchọgharị emelitere (ma ọ bụ gbanyụọ Ọnọdụ Ndakọrịta na Internet Explorer). Ka ọ dị ugbu a, iji hụ na nkwado na-aga n'ihu, anyị ga-egosi saịtị ahụ na-enweghị ụdị na JavaScript.
Biofilms bụ akụkụ dị mkpa n'ịmepụta ọrịa ndị na-adịghị ala ala, ọkachasị ma a bịa n'ihe gbasara ngwaọrụ ahụike. Nsogbu a na-eweta nnukwu ihe ịma aka nye ndị dọkịta, ebe ọ bụ na ọgwụ nje nkịtị nwere ike ibibi naanị biofilms ruo oke obere. Mgbochi nke imepụta biofilm emeela ka e nwee ụdị ụzọ mkpuchi dị iche iche na ihe ọhụrụ. Usoro ndị a na-achọ ikpuchi elu n'ụzọ na-egbochi ịmepụta biofilm. Vitreous metal alloys, karịsịa ndị nwere ọla kọpa na titanium metals, aghọwo ihe mkpuchi antimicrobial kacha mma. N'otu oge ahụ, ojiji nke teknụzụ ịgba oyi amụbaala ebe ọ bụ usoro kwesịrị ekwesị maka nhazi ihe ndị na-emetụta okpomọkụ. Akụkụ nke ebumnuche nke nnyocha a bụ ịmepụta iko ọhụrụ nke ihe nkiri nje bacteria nke mejupụtara Cu-Zr-Ni ternary site na iji usoro mmịpụta igwe. A na-eji ntụ ntụ gburugburu nke mejupụtara ngwaahịa ikpeazụ dị ka ihe eji eme ihe maka ịgbasa oyi nke elu ígwè anaghị agba nchara na obere okpomọkụ. Ihe mkpuchi ígwè nwere ike ibelata mmepụta biofilm site na opekata mpe 1 log ma e jiri ya tụnyere ígwè anaghị agba nchara.
N'akụkọ ihe mere eme mmadụ, obodo ọ bụla enweela ike ịmepụta ma kwalite mmeghe nke ihe ọhụrụ iji mezuo ihe achọrọ kpọmkwem, na-ebute mmụba mmepụta na ọkwa n'ime akụnụba zuru ụwa ọnụ1. A na-ekwu na ọ bụ ikike mmadụ nwere imepụta ihe na akụrụngwa mmepụta, yana imewe iji mepụta ma mata ihe iji nweta ahụike, agụmakwụkwọ, ụlọ ọrụ, akụnụba, omenala na mpaghara ndị ọzọ site na otu mba ma ọ bụ mpaghara gaa na nke ọzọ. A na-atụ ọganihu n'agbanyeghị mba ma ọ bụ mpaghara2. Ruo afọ 60, ndị ọkà mmụta sayensị ihe eji eme ihe etinyela oge dị ukwuu n'otu ọrụ bụ isi: ịchọ ihe ọhụrụ na nke dị elu. Nnyocha e mere n'oge na-adịbeghị anya elekwasị anya n'ịkwalite mma na arụmọrụ nke ihe ndị dị adị, yana ịmepụta na ịmepụta ụdị ihe ọhụrụ kpamkpam.
Mgbakwunye nke ihe ndị na-agwakọta ihe, mgbanwe nke obere nhazi nke ihe ahụ na ojiji nke usoro ọgwụgwọ okpomọkụ, mekaniki ma ọ bụ thermomechanical emeela ka e nwee ọganihu dị ukwuu na akụrụngwa igwe, kemịkalụ na anụ ahụ nke ihe dị iche iche. Na mgbakwunye, emepụtala ngwakọta ndị a na-amaghị ruo ugbu a nke ọma. Mgbalị ndị a na-aga n'ihu emeela ka e nwee ezinụlọ ọhụrụ nke ihe ọhụrụ a maara dị ka Advanced Materials2. Nanocrystals, nanoparticles, nanotubes, quantum dots, zero-dimensional, amorphous metal glasses, na high-entropy alloys bụ naanị ụfọdụ ihe atụ nke ihe ndị dị elu nke pụtara n'ụwa kemgbe etiti narị afọ gara aga. N'imepụta na mmepe nke alloys ọhụrụ nwere ihe ndị ka mma, ma na ngwaahịa ikpeazụ na n'etiti ọkwa nke mmepụta ya, a na-agbakwụnye nsogbu nke enweghị nguzozi. N'ihi iwebata usoro mmepụta ọhụrụ nke na-enye ohere ka nnukwu ọdịiche dị na nguzozi pụta, achọpụtala otu ụdị ọhụrụ nke alloys metastable, nke a maara dị ka iko metal.
Ọrụ ya na Caltech na 1960 gbanwere echiche nke alloys metal mgbe o mepụtara alloys Au-25 at.% Si glassy site na ime ka mmiri sie ike ngwa ngwa na ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ otu nde degrees kwa sekọnd. 4 Nchọpụta Prọfesọ Paul Duves abụghị naanị akara mmalite nke iko metal akụkọ ihe mere eme (MS), kamakwa dugara na mgbanwe paradigm n'otú ndị mmadụ si eche banyere alloys metal. Kemgbe nchọpụta mbụ na njikọta nke alloys MS, ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ iko metal niile ka enwetara kpamkpam site na iji otu n'ime ụzọ ndị a: (i) ịgbaze ngwa ngwa ma ọ bụ uzuoku, (ii) nsogbu atọm lattice, (iii) mmeghachi omume amorphization siri ike n'etiti ihe metal dị ọcha na (iv) mgbanwe usoro siri ike nke usoro metastable.
A na-amata MG site na enweghị usoro atọm dị ogologo nke jikọtara ya na kristal, nke bụ njirimara doro anya nke kristal. N'ụwa nke oge a, enwere nnukwu ọganihu n'ọhịa nke iko ọla. Ndị a bụ ihe ọhụrụ nwere ihe onwunwe na-adọrọ mmasị nke na-adọrọ mmasị ọ bụghị naanị maka physics steeti siri ike, kamakwa maka igwe, kemistri elu, teknụzụ, bayoloji, na ọtụtụ ebe ndị ọzọ. Ụdị ihe ọhụrụ a nwere ihe onwunwe dị iche na ọla siri ike, na-eme ka ọ bụrụ ihe na-adọrọ mmasị maka ngwa teknụzụ n'ọtụtụ ubi. Ha nwere ụfọdụ ihe onwunwe dị mkpa: (i) ike dị elu nke igwe na ike mmepụta, (ii) ike magnet dị elu, (iii) ike dị ala, (iv) iguzogide nchara pụrụ iche, (v) nnwere onwe okpomọkụ. Nduzi 6.7.
Ngwakọta ígwè (MA)1,8 bụ ụzọ ọhụrụ, nke Prọfesọ KK Kok na ndị ọrụ ibe ya malitere na 19839. Ha mepụtara ntụ ntụ Ni60Nb40 amorphous site na ịgweri ngwakọta nke ihe dị ọcha na okpomọkụ gburugburu dị nso na okpomọkụ ụlọ. Dịka ọ na-adịkarị, a na-eme mmeghachi omume MA n'etiti njikọ mgbasa nke ntụ ntụ reactant na reactor, nke a na-ejikarị ígwè anaghị agba nchara eme, n'ime igwe igwe bọọlụ. 10 (Fig. 1a, b). Kemgbe ahụ, ejirila usoro mmeghachi omume siri ike a nke e ji igwe mee iji kwadebe ntụ ntụ amorphous/metallic iko ọhụrụ site na iji obere (Fig. 1c) na igwe igwe bọọlụ na igwe igwe mkpanaka dị elu11,12,13,14,15,16. Karịsịa, ejirila usoro a kwadebe sistemụ a na-apụghị ịgbagha agbagha dịka Cu-Ta17 yana alloy ebe agbaze dị elu dịka sistemu Al-transition metal (TM, Zr, Hf, Nb na Ta)18,19 na Fe-W20. , nke a na-apụghị inweta site na iji usoro esi nri ọdịnala. Na mgbakwunye, a na-ewere MA dị ka otu n'ime ngwaọrụ nanotechnological kachasị ike maka mmepụta nke nanocrystalline na nanocomposite ntụ ntụ nke metal oxides, carbides, nitrides, hydrides, carbon nanotubes, nanodiamonds, yana nhazi sara mbara site na iji usoro elu-ala. 1 na usoro metastable.
Usoro ihe osise na-egosi usoro mmepụta ihe eji kwadebe ihe mkpuchi iko ọla Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 n'ọmụmụ ihe a. (a) Nkwadebe nke ntụ ntụ alloy MC nwere ọtụtụ njupụta nke Ni x (x; 10, 20, 30, na 40 at.%) site na iji usoro igwe bọọlụ dị obere ike. (a) A na-etinye ihe mmalite n'ime silinda ngwaọrụ yana bọọlụ ígwè ngwaọrụ ma (b) mechie ya na igbe uwe aka He jupụtara na ikuku. (c) Ụdị doro anya nke arịa igwe nri na-egosi mmegharị nke bọọlụ ahụ n'oge igwe nri. Ejiri ngwaahịa ntụ ntụ ikpeazụ enwetara mgbe awa 50 gachara kpuchie ihe mkpuchi oyi nke SUS 304 substrate (d).
Maka ihe ndị dị n'elu ihe (substrates), injinia elu gụnyere imepụta na ịgbanwe elu (substrates) iji nye ụfọdụ ihe anụ ahụ, kemịkalụ, na teknụzụ nke na-adịghị na ihe mbụ e ji mee ihe. Ụfọdụ ihe ndị enwere ike imeziwanye nke ọma site na ọgwụgwọ elu gụnyere abrasion, oxidation na corrosion resistance, coefficient of friction, bioinertness, ihe eletriki na mkpuchi okpomọkụ, naanị ịkpọ aha ole na ole. Enwere ike imeziwanye mma elu site na ụzọ metallurgical, mechanical ma ọ bụ kemịkalụ. Dịka usoro a maara nke ọma, a na-akọwa mkpuchi dị ka otu ma ọ bụ karịa oyi akwa nke ihe e ji aka rụọ n'elu ihe buru ibu (substrate) nke e ji ihe ọzọ mee. Ya mere, a na-eji mkpuchi eme ihe n'otu akụkụ iji nweta ihe ndị a chọrọ na teknụzụ ma ọ bụ ihe ịchọ mma, yana ichebe ihe ndị sitere na mmekọrịta kemịkalụ na anụ ahụ a na-atụ anya ya na gburugburu ebe obibi23.
Enwere ike iji ọtụtụ ụzọ na usoro dị iche iche tinye akwa nchekwa kwesịrị ekwesị site na obere obere (n'okpuru obere obere 10-20) ruo ihe karịrị obere obere 30 ma ọ bụ ọbụna ọtụtụ milimita n'ọkpụrụkpụ. N'ozuzu, enwere ike kewaa usoro mkpuchi n'ime ụdị abụọ: (i) ụzọ mkpuchi mmiri, gụnyere electroplating, electroplating, na galvanizing ọkụ, na (ii) ụzọ mkpuchi akọrọ, gụnyere ịgbado ọkụ, isi ike, itinye vapor n'ahụ (PVD).), itinye vapor kemịkalụ (CVD), usoro ịgba ọkụ, na usoro ịgba oyi n'oge na-adịbeghị anya 24 (Foto 1d).
A na-akọwa biofilms dị ka obodo nje bacteria ndị ejikọtara na elu ala na-enweghị mgbagha ma gbaa ya gburugburu site na polymers extracellular (EPS). Mmepụta biofilm tozuru oke nwere ike ibute nnukwu mfu n'ọtụtụ ụlọ ọrụ, gụnyere nhazi nri, sistemụ mmiri, na nlekọta ahụike. N'ime ụmụ mmadụ, site na imepụta biofilms, ihe karịrị 80% nke ikpe nke ọrịa nje bacteria (gụnyere Enterobacteriaceae na Staphylococci) siri ike ịgwọ. Na mgbakwunye, a kọwo na biofilms tozuru oke na-eguzogide ọgwụgwọ ọgwụ nje ugboro 1000 karịa ma e jiri ya tụnyere mkpụrụ ndụ nje bacteria planktonic, nke a na-ewere dị ka nnukwu ihe ịma aka ọgwụgwọ. N'akụkọ ihe mere eme, ejirila ihe mkpuchi elu antimicrobial sitere na ngwakọta organic nkịtị. Ọ bụ ezie na ihe ndị dị otú ahụ na-enwekarị ihe ndị na-egbu egbu nke nwere ike imebi mmadụ, 25, 26 nke a nwere ike inyere aka izere mbufe nje bacteria na mmebi ihe.
Nguzogide nje bacteria na ọgwụgwọ ọgwụ nje n'ihi mmepụta biofilm emeela ka ọ dị mkpa ịmepụta elu mkpuchi nje dị irè nke a pụrụ itinye n'enweghị nsogbu27. Mmepe nke elu anụ ahụ ma ọ bụ kemịkalụ nke mkpụrụ ndụ nje bacteria na-enweghị ike ijikọ ma mepụta biofilms n'ihi njikọta bụ ụzọ mbụ na usoro a27. Teknụzụ nke abụọ bụ ịmepụta mkpuchi ndị na-enye kemịkalụ nje kpọmkwem ebe achọrọ ha, na ọnụọgụ dị elu na nke ahaziri ahazi. A na-enweta nke a site na mmepe nke ihe mkpuchi pụrụ iche dịka graphene/germanium28, black diamond29 na ZnO30-doped diamond-coated carbon coatings nke na-eguzogide nje bacteria, teknụzụ nke na-eme ka mmepe nke nsí na iguzogide dịkwuo elu n'ihi mmepụta biofilm. Na mgbakwunye, mkpuchi nwere kemịkalụ nje bacteria nke na-enye nchebe ogologo oge megide mmetọ nje bacteria na-aghọwanye ihe a ma ama. Ọ bụ ezie na usoro atọ niile nwere ike ịrụ ọrụ nje bacteria na elu mkpuchi, nke ọ bụla nwere oke nke ya nke a ga-atụle mgbe a na-emepụta atụmatụ itinye ya.
Ngwaahịa ndị dị ugbu a n'ahịa na-egbochi ha n'ihi enweghị oge iji nyochaa ma nwalee mkpuchi nchebe maka ihe ndị na-arụ ọrụ na bayoloji. Ụlọ ọrụ na-ekwu na ngwaahịa ha ga-enye ndị ọrụ akụkụ ọrụ achọrọ, mana nke a aghọọla ihe mgbochi maka ihe ịga nke ọma nke ngwaahịa ndị dị ugbu a n'ahịa. A na-eji ngwakọta sitere na ọlaọcha eme ihe n'ọtụtụ ọgwụ nje ndị dị ugbu a maka ndị ahịa. Emebere ngwaahịa ndị a iji chebe ndị ọrụ pụọ na ikpughe nwere ike imebi ihe na obere ihe ndị dị ndụ. Mmetụta nje na-egbu oge na nsí nke ihe ndị dị na ọlaọcha na-eme ka nrụgide dị n'ahụ ndị nchọpụta ịmepụta ihe ọzọ na-adịghị emerụ ahụ36,37. Ịmepụta mkpuchi nje zuru ụwa ọnụ nke na-arụ ọrụ n'ime na n'èzí ka bụ ihe ịma aka. Nke a na-abịa na ihe egwu ahụike na nchekwa metụtara ya. Ịchọpụta ihe na-egbochi nje nke na-adịghị emerụ ahụ nye ụmụ mmadụ na ịchọpụta otu esi etinye ya na ihe mkpuchi nwere ndụ ogologo oge bụ ihe mgbaru ọsọ a na-achọsi ike38. Emebere ihe ndị na-egbochi nje na ihe ndị na-egbu nje kachasị ọhụrụ iji gbuo nje bacteria n'ebe dị nso ma site na kọntaktị kpọmkwem ma ọ bụ mgbe ahapụchara ihe na-arụ ọrụ. Ha nwere ike ime nke a site n'igbochi njikọta nje bacteria mbụ (gụnyere igbochi imepụta oyi akwa protein n'elu) ma ọ bụ site n'igbu nje bacteria site na itinye aka na mgbidi sel.
N'ụzọ bụ isi, mkpuchi elu bụ usoro nke itinye oyi akwa ọzọ n'elu ihe mejupụtara iji melite njirimara elu. Ebumnuche nke mkpuchi elu bụ ịgbanwe obere nhazi na/ma ọ bụ nhazi nke mpaghara dị nso nke ihe mejupụtara39. Enwere ike kewaa ụzọ mkpuchi elu n'ụzọ dị iche iche, nke a chịkọtara na Fig. 2a. Enwere ike kewaa mkpuchi n'ime ụdị okpomọkụ, kemịkalụ, anụ ahụ na electrochemical dabere na usoro eji emepụta mkpuchi ahụ.
(a) Ihe e tinyere n'ime ya nke na-egosi usoro ndị bụ isi e ji emepụta elu, na (b) uru na ọghọm ahọpụtara nke usoro ịgba oyi.
Teknụzụ ịgba oyi nwere ọtụtụ ihe jikọrọ ya na usoro ịgba oyi ọdịnala. Agbanyeghị, enwerekwa ụfọdụ ihe ndị bụ isi dị mkpa na-eme ka usoro ịgba oyi na ihe ịgba oyi pụrụ iche. Teknụzụ ịgba oyi ka dị obere, mana ọ nwere ọdịnihu dị mma. N'ọnọdụ ụfọdụ, ihe pụrụ iche nke ịgba oyi na-enye nnukwu uru, na-emeri oke nke usoro ịgba okpomọkụ ọdịnala. Ọ na-emeri oke dị mkpa nke teknụzụ ịgba okpomọkụ ọdịnala, nke a ga-agbaze ntụ ntụ ahụ ka etinyere ya na ihe mkpuchi. N'ụzọ doro anya, usoro mkpuchi ọdịnala a adabaghị maka ihe ndị nwere mmetụta okpomọkụ dị oke njọ dịka nanocrystals, nanoparticles, amorphous na metal glass40, 41, 42. Na mgbakwunye, ihe mkpuchi mkpuchi okpomọkụ na-enwekarị ọkwa dị elu nke porosity na oxides. Teknụzụ ịgba oyi nwere ọtụtụ uru dị mkpa karịa teknụzụ ịgba okpomọkụ, dịka (i) ntinye okpomọkụ dị ntakịrị na ihe mkpuchi ahụ, (ii) mgbanwe n'ịhọrọ mkpuchi substrate, (iii) enweghị mgbanwe usoro na uto ọka, (iv) ike nrapado dị elu1 .39 (Fig. 2b). Tinyere nke a, ihe mkpuchi mmiri oyi nwere oke iguzogide nchara, ike na ike dị elu, oke ike eletriki na oke njupụta41. N'agbanyeghị uru nke usoro mmiri oyi, usoro a ka nwere ụfọdụ ihe ndọghachi azụ, dịka egosiri na Foto 2b. Mgbe a na-ekpuchi ntụ ntụ seramiiki dị ọcha dịka Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, wdg, enweghị ike iji usoro mmiri oyi. N'aka nke ọzọ, enwere ike iji ntụ ntụ seramiiki/metal mee ihe dị ka ihe eji eme mkpuchi. Otu ihe ahụ na-emekwa maka ụzọ mmiri ọkụ ndị ọzọ. Elu siri ike na ime paịpụ ka siri ike ịgba.
Ebe ọ bụ na ọrụ a na-elekwasị anya n'iji ntụ ntụ ígwè dị ka ihe mmalite maka mkpuchi, o doro anya na a pụghị iji mmiri ọkụ nkịtị mee ihe maka ebumnuche a. Nke a bụ n'ihi na ntụ ntụ ígwè dị ka ígwè na-eme ka kristal dị na okpomọkụ dị elu1.
A na-eji ihe ndị e ji eme ihe n'ụlọ ọgwụ na nri eme ihe site na ihe ndị e ji ígwè anaghị agba nchara austenitic mee (SUS316 na SUS304) nke nwere chromium dị n'etiti 12 na 20 wt.% maka imepụta ngwa ịwa ahụ. A na-anabatakarị na iji chromium metal dị ka ihe na-agwakọta ihe na ihe ndị e ji ígwè mee nwere ike ime ka iguzogide nchara nke ihe ndị e ji ígwè mee ka mma nke ukwuu. Ihe ndị e ji ígwè anaghị agba nchara mee, n'agbanyeghị na ha nwere nnukwu iguzogide nchara, enweghị nnukwu ihe ndị na-egbochi nje. Nke a dị iche na nnukwu iguzogide nchara ha. Mgbe nke ahụ gasịrị, o kwere omume ịkọ amụma banyere mmepe nke ọrịa na mbufụt, nke bụ isi n'ihi njikọta nje bacteria na ịmịnye n'elu ihe ndị e ji ígwè anaghị agba nchara mee. Ihe isi ike dị ukwuu nwere ike ibilite n'ihi nnukwu ihe isi ike metụtara njikọta nje bacteria na ụzọ nhazi biofilm, nke nwere ike ibute ahụike na-adịghị mma, nke nwere ike inwe ọtụtụ ihe ndị nwere ike imetụta ahụike mmadụ ozugbo ma ọ bụ n'ụzọ na-apụtaghị ìhè.
Ọmụmụ ihe a bụ nke mbụ nke ọrụ nke Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS) kwadoro, nke bụ nọmba nkwekọrịta 2010-550401, iji nyochaa ohere nke imepụta ntụ ntụ Cu-Zr-Ni nke nwere iko ọla site na iji teknụzụ MA (tebụl). 1) Maka mmepụta nke ihe mkpuchi/mkpuchi nchedo elu SUS304 nke nje bacteria. Nkebi nke abụọ nke ọrụ ahụ, nke a ga-amalite na Jenụwarị 2023, ga-amụ n'ụzọ zuru ezu njirimara nchara galvanic na njirimara igwe nke sistemụ ahụ. A ga-eme nnwale microbiological zuru ezu maka ụdị nje bacteria dị iche iche.
Isiokwu a na-atụle mmetụta nke ọdịnaya nke Zr alloy nwere na ikike ịkpụ iko (GFA) dabere na njirimara morphological na nhazi. Na mgbakwunye, a tụlekwara ihe ndị na-egbu nje nke iko/SUS304 metal kpuchiri ntụ ntụ. Na mgbakwunye, arụọla ọrụ na-aga n'ihu iji nyochaa ohere nke mgbanwe nhazi nke ntụ iko metal na-eme n'oge oyi na-efesa na mpaghara mmiri oyi nke sistemụ iko metal emepụtara. Ejiri ngwakọta iko metal Cu50Zr30Ni20 na Cu50Zr20Ni30 metal glass alloys mee ihe dịka ihe atụ nnọchiteanya na ọmụmụ ihe a.
Nkebi a na-egosi mgbanwe dị iche iche na ntụ ntụ nke elemental Cu, Zr na Ni n'oge igwe bọọlụ na-adịghị ike. A ga-eji usoro abụọ dị iche iche nke Cu50Zr20Ni30 na Cu50Zr40Ni10 mee ihe atụ ihe atụ. Enwere ike kewaa usoro MA n'ime usoro atọ dị iche iche, dịka ihe akaebe sitere na njirimara metallographic nke ntụ ntụ e nwetara n'oge igwe egweri (Foto 3).
Àgwà metallographic nke ntụ ntụ nke alloys mechanical (MA) enwetara mgbe e mechara ọtụtụ usoro nke ịkpụ bọọlụ. Foto nke ntụ ntụ elektrọn nyocha ikuku ubi (FE-SEM) nke ntụ ntụ MA na Cu50Zr40Ni10 enwetara mgbe e mechara ịkpụ bọọlụ ike dị ala maka awa 3, 12 na 50 na (a), (c) na (e) maka sistemụ Cu50Zr20Ni30, ebe ha nọ n'otu MA ahụ. Foto ndị kwekọrọ na sistemụ Cu50Zr40Ni10 e mere mgbe oge gasịrị ka egosiri na (b), (d), na (f).
N'oge a na-egwe bọọlụ, ike kinetic dị irè nke enwere ike ibufe na ntụ ígwè na-emetụta site na njikọta nke paramita, dịka egosiri na Fig. 1a. Nke a gụnyere nkpọkọ n'etiti bọọlụ na ntụ, mkpakọ shear nke ntụ ntụ rapaara n'etiti ma ọ bụ n'etiti ihe eji egweri ihe, mmetụta sitere na bọọlụ na-ada ada, shear na iyi nke ntụ ntụ na-adọkpụ n'etiti ahụ na-agagharị nke igwe bọọlụ, na ebili mmiri ujo na-agafe na bọọlụ na-ada ada na-agbasa site na omenala buru ibu (Fig. 1a). Эlementarnыe poroshky Cu, Zr na Ni были сильно деформированы из-za holodnoy svarky на ракней стадии МА (3), образованию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Ntụ ntụ Cu, Zr, na Ni nwere nnukwu mgbanwe n'ihi ịgbado ọkụ oyi n'oge mmalite nke MA (awa 3), nke butere n'ịmepụta nnukwu ntụ ntụ (> 1 mm na dayameta).A na-amata nnukwu ihe ndị a mejupụtara site na ịmepụta akwa dị arọ nke ihe ndị na-agwakọta (Cu, Zr, Ni), dịka egosiri na fig. 3a,b. Mmụba na oge MA ruo awa 12 (ọkwa etiti) butere mmụba na ike kinetic nke igwe ihe eji egwu bọọlụ, nke butere mmebi nke ntụ ntụ mejupụtara ka ọ bụrụ obere ntụ (erughị 200 μm), dịka egosiri na Fig. 3c, obodo. N'oge a, ike shear etinyere na-eduga na ịmepụta elu ígwè ọhụrụ nwere akwa Cu, Zr, Ni dị gịrịgịrị, dịka egosiri na Fig. 3c, d. N'ihi ịkpụcha akwa na njikọ nke flakes, mmeghachi omume siri ike na-eme na nhazi nke usoro ọhụrụ.
Mgbe usoro MA gasịrị (mgbe awa 50 gachara), a hụghị ihe osise metallografi flake (Foto 3e, f), a hụkwara metallografi enyo n'elu ntụ ntụ ahụ a kpụchara akpụcha. Nke a pụtara na emechara usoro MA ma mepụta otu usoro mmeghachi omume. Ejiri igwe nyocha eletrọnịkị eletrọnịkị (FE-SEM) chọpụta ihe mejupụtara mpaghara ndị a gosiri na Fig. 3e (I, II, III), f, v, vi) yana igwe nyocha eletrọnịkị na-agbasa ike (EDS). (IV).
Na tebụl. E gosiri njupụta elemental abụọ nke ihe ndị na-agwakọta ihe dị ka pasentị nke mkpokọta oke nke mpaghara ọ bụla ahọpụtara na fig. 3e, f. Ịtụnyere nsonaazụ ndị a na ihe ndị mbụ mejupụtara aha Cu50Zr20Ni30 na Cu50Zr40Ni10 nke enyere na Tebụl 1 na-egosi na ihe ndị mejupụtara ngwaahịa ikpeazụ abụọ a dị nnọọ nso na ihe ndị mejupụtara aha. Na mgbakwunye, uru dị n'etiti ihe ndị mejupụtara maka mpaghara ndị edepụtara na Fig. 3e,f anaghị egosi nnukwu mmebi ma ọ bụ mgbanwe na ihe mejupụtara nke ihe nlele ọ bụla site na otu mpaghara gaa na nke ọzọ. Nke a na-egosi na enweghị mgbanwe na ihe mejupụtara site na otu mpaghara gaa na nke ọzọ. Nke a na-egosi mmepụta nke ntụ ntụ alloy otu dịka egosiri na Tebụl 2.
E nwetara obere FE-SEM nke ntụ ntụ Cu50 (Zr50-xNix) ikpeazụ mgbe ugboro 50 MA gasịrị, dịka egosiri na Fig. 4a-d, ebe x bụ 10, 20, 30 na 40 at.%, n'otu n'otu. Mgbe usoro a na-egweri ihe a gasịrị, ntụ ntụ ahụ na-agbakọta n'ihi mmetụta van der Waals, nke na-eduga n'ịmepụta nnukwu mkpokọta nke nwere obere ihe dị larịị nwere dayameta nke 73 ruo 126 nm, dịka egosiri na Fig 4.
Àgwà ọdịdị nke ntụ Cu50 (Zr50-xNix) e nwetara mgbe awa 50 gachara MA. Maka sistemụ Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, a na-egosi onyonyo FE-SEM nke ntụ e nwetara mgbe 50 MA gasịrị na (a), (b), (c), na (d), n'otu n'otu.
Tupu e tinye ntụ ntụ ndị ahụ n'ime ihe na-enye mmiri oyi, e buru ụzọ tinye ha na ethanol nke ọkwa nyocha ruo nkeji iri na ise wee kpọọ nkụ na 150° C. ruo awa abụọ. A ga-emerịrị nzọụkwụ a iji lụso ọgụ nke ọma, nke na-akpatakarị ọtụtụ nsogbu dị njọ na usoro mkpuchi ahụ. Mgbe emechara usoro MA, emere ọmụmụ ihe ndị ọzọ iji nyochaa otu ntụ ntụ alloy si dị. Na fig. 5a–d na-egosi micrographs FE-SEM na onyonyo EDS kwekọrọ na ihe ndị mejupụtara Cu, Zr na Ni nke alloy Cu50Zr30Ni20 nke e were mgbe awa iri ise gachara M, n'otu n'otu. A ga-amarịrị na ntụ ntụ alloy enwetara mgbe nke a gasịrị bụ otu, ebe ọ bụ na ha anaghị egosipụta mgbanwe nhazi ọ bụla gafere ọkwa sub-nanometer, dịka egosiri na Foto 5.
Usoro ọmụmụ na nkesa mpaghara nke ihe ndị dị na ntụ MG Cu50Zr30Ni20 nke enwetara mgbe 50 MA gasịrị site na FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). (a) Foto SEM na X-ray EDS nke (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, na (d) Ni-Kα.
A na-egosi usoro mgbasa ozi X-ray nke ntụ Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, na Cu50Zr20Ni30 e nwetara mgbe awa 50 gachara na Fig. 6a–d, n'otu n'otu. Mgbe usoro a na-egweri ihe a gasịrị, ihe nlele niile nwere ọtụtụ Zr dị iche iche nwere usoro amorphous nwere ụkpụrụ mgbasa ozi halo nke egosiri na Fig. 6.
Usoro ntụgharị X-ray nke ntụ Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), na Cu50Zr20Ni30 (d) mgbe MA gasịrị ruo awa 50. A hụrụ usoro mgbasa halo-diffusion n'ime ihe nlele niile na-enweghị mgbakasị ahụ, na-egosi nhazi nke usoro amorphous.
E jiri igwe onyonyo elektrọn nnyefe ikuku dị elu (FE-HRTEM) hụ mgbanwe nhazi ma ghọta nhazi mpaghara nke ntụ ntụ sitere na igwe egwe bọọlụ n'oge MA dị iche iche. Foto nke ntụ ntụ enwetara site na usoro FE-HRTEM mgbe usoro mbụ (awa 6) na nke etiti (awa 18) nke ntụ Cu50Zr30Ni20 na Cu50Zr40Ni10 gasịrị na Fig. 7a, n'otu n'otu. Dịka onyonyo ubi na-egbuke egbuke (BFI) nke ntụ ntụ enwetara mgbe awa 6 nke MA gasịrị, ntụ ntụ ahụ nwere nnukwu ọka nwere oke akọwapụtara nke ọma nke ihe fcc-Cu, hcp-Zr, na fcc-Ni, ọ nweghịkwa ihe ịrịba ama nke nhazi nke usoro mmeghachi omume, dịka egosiri na Fig. 7a. Na mgbakwunye, ụkpụrụ mgbasa mpaghara ahọpụtara (SADP) nke sitere na mpaghara etiti (a) kpughere ụkpụrụ mgbasa dị nkọ (Fig. 7b) nke na-egosi ọnụnọ nke nnukwu kristal na enweghị usoro mmeghachi omume.
Àgwà nhazi mpaghara nke ntụ MA e nwetara mgbe mmalite (awa 6) na nke etiti (awa 18) gasịrị. (a) Microscopy elektrọn nnyefe ikuku dị elu (FE-HRTEM) na (b) diffractogram mpaghara ahọpụtara (SADP) nke ntụ Cu50Zr30Ni20 mgbe ọgwụgwọ MA gasịrị ruo awa 6. Foto FE-HRTEM nke Cu50Zr40Ni10 e nwetara mgbe awa 18 gachara ka egosiri na (c).
Dịka egosiri na fig. 7c, mmụba nke oge MA ruo awa 18 butere nnukwu ntụpọ lattice yana mgbanwe plastik. N'oge etiti a nke usoro MA, ọtụtụ ntụpọ na-apụta na ntụ ahụ, gụnyere ntụpọ stacking, ntụpọ lattice, na ntụpọ isi (Fig. 7). Nrụhie ndị a na-eme ka nnukwu ọka dị n'akụkụ ókèala ọka dị ka obere obere karịa 20 nm n'ogo (Fig. 7c).
Nhazi mpaghara nke ntụ ntụ Cu50Z30Ni20 a gweriri ruo awa 36 MA bụ ihe e ji mara ya site na imepụta nanograins ultrafine nke etinyere n'ime matrix dị gịrịgịrị amorphous, dịka egosiri na Fig. 8a. Nnyocha mpaghara nke EMF gosiri na nanoclusters egosiri na Fig. 8a jikọtara ya na ngwakọta ntụ ntụ Cu, Zr na Ni a na-agwọghị. Ọdịnaya nke Cu na matrix dị iche site na ~32 at.% (mpaghara dara ogbenye) ruo ~74 at.% (mpaghara bara ọgaranya), nke na-egosi nhazi nke ngwaahịa dị iche iche. Na mgbakwunye, SADPs kwekọrọ na ntụ ntụ ndị e nwetara mgbe a gweriri na nzọụkwụ a na-egosi mgbanaka nkebi halo-diffusion amorphous nke mbụ na nke abụọ na-ejikọta na isi ihe dị nkọ jikọtara ya na ihe ndị a na-anaghị agwọ, dịka egosiri na Fig. 8b.
Atụmatụ nhazi mpaghara nke ntụ ntụ Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20. (a) Foto ubi na-egbuke egbuke (BFI) na nke kwekọrọ (b) SADP nke ntụ ntụ Cu50Zr30Ni20 e nwetara mgbe e gwechara ya ruo awa 36 MA.
Na ngwụcha usoro MA (awa 50), ntụ Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, na 40 at.%, n'enweghị ihe ọ bụla, nwere ọdịdị labyrinthine nke usoro amorphous, dịka egosiri na Fig. Enweghị ike ịchọpụta ọdịiche isi ma ọ bụ ụkpụrụ annular dị nkọ na SADS kwekọrọ na nhazi ọ bụla. Nke a na-egosi enweghị ígwè kristal a na-agwọghị, kama ọ bụ mmepụta nke ntụ ntụ alloy amorphous. E jikwa SADP ndị a jikọtara ọnụ na-egosi ụkpụrụ mgbasa halo dị ka ihe akaebe maka mmepe nke usoro amorphous na ihe ngwaahịa ikpeazụ.
Nhazi mpaghara nke ngwaahịa ikpeazụ nke sistemụ Cu50 MS (Zr50-xNix). FE-HRTEM na ụkpụrụ diffraction nanobeam jikọtara ọnụ (NBDP) nke (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, na (d) Cu50Zr10Ni40 enwetara mgbe awa 50 nke MA gasịrị.
Site na iji calorimetry nyocha dị iche iche, a mụrụ nkwụsi ike okpomọkụ nke okpomọkụ mgbanwe iko (Tg), mpaghara mmiri mmiri oyi kpọnwụrụ akpọnwụ (ΔTx) na okpomọkụ kristal (Tx) dabere na ọdịnaya nke Ni (x) na sistemụ amorphous Cu50 (Zr50-xNix). Njirimara (DSC) na usoro gas He. A na-egosi usoro DSC nke ntụ ntụ nke alloys amorphous Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, na Cu50Zr10Ni40 amorphous enwetara mgbe MA gasịrị maka awa 50 na Fig. 10a, b, e, n'otu n'otu. Ọ bụ ezie na a na-egosi usoro DSC nke amorphous Cu50Zr20Ni30 iche na Fig. narị afọ nke 10. Ka ọ dị ugbu a, egosiri ihe nlele Cu50Zr30Ni20 nke ọkụ ruo ~700°C na DSC na Fig. 10g.
A na-ekpebi nkwụsi ike okpomọkụ nke ntụ ntụ Cu50(Zr50-xNix) MG nke e nwetara mgbe MA gasịrị ruo awa iri ise site na okpomọkụ mgbanwe iko (Tg), okpomọkụ kristal (Tx) na mpaghara mmiri mmiri dị oke oyi (ΔTx). Thermograms nke ntụ ntụ calorimeter nyocha dị iche iche (DSC) nke Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), na (e) ntụ ntụ alloy Cu50Zr10Ni40 MG mgbe MA gasịrị ruo awa iri ise. E gosipụtara ụkpụrụ X-ray diffraction (XRD) nke ihe nlele Cu50Zr30Ni20 nke ọkụ ruo ~700°C na DSC na (d).
Dịka egosiri na Foto 10, usoro DSC maka ihe mejupụtara niile nwere njupụta nickel dị iche iche (x) na-egosi ikpe abụọ dị iche iche, otu endothermic na nke ọzọ exothermic. Ihe omume endothermic mbụ kwekọrọ na Tg, nke abụọ jikọtara ya na Tx. A na-akpọ mpaghara span kwụ ọtọ nke dị n'etiti Tg na Tx mpaghara mmiri jụrụ oyi (ΔTx = Tx – Tg). Nsonaazụ ya na-egosi na Tg na Tx nke ihe nlele Cu50Zr40Ni10 (Fig. 10a) nke edobere na 526°C na 612°C na-agbanwe ọdịnaya (x) ruo 20 na % gaa n'akụkụ okpomọkụ dị ala nke 482°C na 563°C. °C yana mmụba ọdịnaya Ni (x), n'otu n'otu, dịka egosiri na Foto 10b. N'ihi ya, ΔTx Cu50Zr40Ni10 na-ebelata site na 86°С (Foto 10a) ruo 81°С maka Cu50Zr30Ni20 (Foto 10b). Maka MC Cu50Zr40Ni10 alloy, a hụkwara mbelata na uru nke Tg, Tx, na ΔTx ruo ọkwa nke 447°С, 526°С, na 79°С (Foto 10b). Nke a na-egosi na mmụba na ọdịnaya Ni na-eduga na mbelata na nkwụsi ike okpomọkụ nke alloy MS. N'ụzọ megidere nke ahụ, uru nke Tg (507°C) nke alloy MC Cu50Zr20Ni30 dị ala karịa nke alloy MC Cu50Zr40Ni10; agbanyeghị, Tx ya na-egosi uru yiri ya (612°C). Ya mere, ΔTx nwere uru dị elu (87°C) dịka egosiri na fig. narị afọ nke 10
Sistemụ MC Cu50(Zr50-xNix) nke Cu50Zr20Ni30 dịka ọmụmaatụ, na-agbanwe site na oke exothermic dị nkọ gaa na usoro kristal fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, na usoro kristal orthorhombic-ZrNi (Foto 10c). E gosipụtara mgbanwe nke usoro a site na amorphous gaa na kristal site na nyocha X-ray diffraction nke ihe nlele MG (Foto 10d) nke e kpochara ọkụ ruo 700 °C na DSC.
Na eserese nke 11, foto ndị e sere n'oge usoro ịgba oyi emere n'ọrụ a. N'ọmụmụ ihe a, e jiri ihe ntụ ntụ ígwè nke e ji iko mee mgbe MA gasịrị ruo awa 50 (jiri Cu50Zr20Ni30 mee ihe atụ) mee ihe dị ka ihe e ji egbochi nje bacteria, e jikwa efere ígwè anaghị agba nchara (SUS304) kpuchie ya oyi. A họọrọ usoro ịgba oyi maka mkpuchi na usoro teknụzụ ịgba okpomọkụ n'ihi na ọ bụ ụzọ kachasị mma na usoro teknụzụ ịgba okpomọkụ ebe enwere ike iji ya maka ihe ndị na-emetụta okpomọkụ dị ka amorphous na nanocrystalline. Ọ dịghị n'okpuru mgbanwe nkebi. Nke a bụ isi ihe na-eme ka a họrọ usoro a. A na-eji ihe ndị na-agba ọsọ dị elu eme ihe nke na-agbanwe ike kinetic nke ihe ndị ahụ ka ọ bụrụ mgbanwe plastik, mgbanwe na okpomọkụ mgbe mmetụta ya na substrate ma ọ bụ ihe ndị e tinyere na mbụ.
Foto ndị e sere n'ọhịa na-egosi usoro ịgba mmiri oyi nke e ji mee nkwadebe MG/SUS 304 ugboro ise n'usoro na okpomọkụ 550°C.
Ike kinetic nke ihe ndị ahụ, yana momentum nke ihe ọ bụla n'oge e guzobere mkpuchi ahụ, ga-agbanwe gaa n'ụdị ike ndị ọzọ site na usoro dịka mgbanwe plastik (ihe ndị bụ isi na mmekọrịta interparticle na matrix na mmekọrịta nke ihe ndị ahụ), eriri interstitial nke ihe siri ike, ntụgharị n'etiti ihe ndị ahụ, mgbanwe na mmachi okpomọkụ 39. Na mgbakwunye, ọ bụrụ na ọ bụghị ike kinetic niile na-abata ka agbanwere ka ọ bụrụ ike okpomọkụ na ike mgbanwe, ihe ga-esi na ya pụta ga-abụ nkpọkọ elastic, nke pụtara na ihe ndị ahụ na-agbapụta ngwa ngwa mgbe mmetụta gasịrị. A marala na 90% nke ike mmetụta etinyere na ihe ndị ahụ/ihe ndị dị n'ime ya na-agbanwe ka ọ bụrụ okpomọkụ mpaghara 40. Na mgbakwunye, mgbe etinyere nrụgide mmetụta, a na-enweta oke nrụgide plastik dị elu na mpaghara kọntaktị ihe/ihe ndị dị n'ime obere oge41,42.
A na-ewerekarị mgbanwe plastik dị ka usoro nke ike na-agbaze, ma ọ bụ kama, dị ka isi iyi okpomọkụ na mpaghara interfacial. Agbanyeghị, mmụba nke okpomọkụ na mpaghara interfacial anaghị ezuru maka ihe omume nke agbaze interfacial ma ọ bụ mkpali dị ukwuu nke mgbasa nke atọm. Ọ dịghị akwụkwọ ọ bụla ndị dere akwụkwọ maara nke nyochaworo mmetụta nke ihe ndị dị na ntụ ntụ metal ndị a na-ejikọta na ntụ ntụ na-eme mgbe a na-eji usoro ịgba oyi.
Enwere ike ịhụ BFI nke ntụ ntụ alloy MG Cu50Zr20Ni30 na Fig. 12a, nke etinyere na substrate SUS 304 (Fig. 11, 12b). Dịka a pụrụ ịhụ site na eserese ahụ, ntụ ntụ ndị a kpuchiri ekpuchi na-ejigide nhazi mbụ ha amorphous ebe ha nwere nhazi labyrinth dị nro na-enweghị njirimara kristal ma ọ bụ ntụpọ lattice ọ bụla. N'aka nke ọzọ, onyonyo ahụ na-egosi ọnụnọ nke usoro mba ọzọ, dịka ihe akaebe nke nanoparticles dị na matrix ntụ ntụ a kpuchiri MG (Fig. 12a). Foto 12c na-egosi ụkpụrụ diffraction nanobeam indexed (NBDP) nke jikọtara ya na mpaghara I (Foto 12a). Dịka egosiri na fig. 12c, NBDP na-egosipụta ụkpụrụ halo-diffusion na-adịghị ike nke nhazi amorphous ma na-ebikọ na ntụpọ dị nkọ nke kwekọrọ na usoro Zr2Ni buru ibu nke cubic metastable gbakwunyere usoro CuO tetragonal. Enwere ike ịkọwa otú e si emepụta CuO site na oxidation nke ntụ ntụ ahụ mgbe ọ na-esi na nozzle nke egbe ịgba ahụ gaa na SUS 304 n'èzí n'ikuku na-efe efe. N'aka nke ọzọ, mwepụ nke ntụ iko ígwè mere ka e nwee nnukwu usoro cubic mgbe a gbasịrị ọgwụ oyi na 550°C ruo nkeji iri atọ.
(a) Foto FE-HRTEM nke ntụ ntụ MG nke etinyere na (b) SUS 304 substrate (Foto dị n'ime). E gosiri NBDP index nke akara gburugburu egosiri na (a) na (c).
Iji nwalee usoro a nwere ike isi mepụta nnukwu mkpụrụ ndụ ihe nketa Zr2Ni dị ka cubic, e mere nnwale n'onwe ya. N'ime nnwale a, a fesa ntụ ntụ site na atomizer na 550°C n'akụkụ SUS 304 substrate; agbanyeghị, iji chọpụta mmetụta annealing, ewepụrụ ntụ ntụ ahụ na SUS304 stripe ngwa ngwa o kwere mee (ihe dị ka sekọnd 60). E mere usoro nnwale ọzọ ebe ewepụrụ ntụ ntụ ahụ na substrate ihe dị ka sekọnd 180 mgbe e tinyere ya.
Foto 13a,b na-egosi onyonyo Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) nke ihe abụọ a na-agbapụta agbapụta n'elu ihe ndị dị n'okpuru SUS 304 maka 60 s na 180 s, n'otu n'otu. Foto ntụ ntụ ahụ e debere maka sekọnd 60 enweghị nkọwa ọdịdị, na-egosi enweghị ọdịdị (Foto 13a). XRD kwadokwara nke a, nke gosiri na nhazi zuru oke nke ntụ ntụ ndị a bụ amorphous, dịka ọkwa dị elu nke isi na nke abụọ gosiri na Foto 14a. Nke a na-egosi enweghị ihe ndị na-eme ka metastable/mesophase pụta, nke ntụ ntụ ahụ na-ejigide nhazi mbụ ya amorphous. N'ụzọ dị iche, ntụ ntụ ahụ e tinyere n'otu okpomọkụ (550°C) mana a hapụrụ ya na substrate ahụ maka 180 s gosiri ebe a na-etinye mkpụrụ nanosized, dịka akụ ndị dị na Foto 13b gosiri.