Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan winates kanggo CSS.Kanggo pengalaman sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer).Sauntara kuwi, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita bakal nampilake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Biofilm minangka komponèn penting ing pangembangan infèksi kronis, utamané nalika piranti medical melu.Masalah iki presents tantangan ageng kanggo masyarakat medical, minangka antibiotik standar mung bisa mbasmi biofilms kanggo ombone winates banget.Nyegah formasi biofilm wis mimpin kanggo pangembangan macem-macem cara nutupi lan bahan anyar.Cara iki ngarahke kanggo nutupi lumahing ing cara sing nyandhet formasi biofilm utamané logam, lan logam alloying logam. wis muncul minangka lapisan antimikroba sing becik. Ing wektu sing padha, panggunaan teknologi semprotan kadhemen saya tambah amarga minangka cara sing cocog kanggo ngolah bahan sing sensitif suhu. Bagean saka tujuan panliten iki yaiku ngembangake kaca metalik film antibakteri novel sing kasusun saka ternary Cu-Zr-Ni nggunakake teknik paduan mekanik. Wêdakakêna bunder sing nggawe lapisan baja tahan kadhemen minangka bahan baku semprotan sing kurang digunakake minangka bahan akhir semprotan stainless steel. Suhu. Substrat sing dilapisi kaca metalik bisa nyuda formasi biofilm kanthi paling sethithik 1 log dibandhingake karo stainless steel.
Saindhenging sajarah manungsa, masyarakat apa wae wis bisa ngrancang lan ningkatake introduksi materi novel sing nyukupi syarat khusus, sing nyebabake kinerja lan peringkat sing luwih apik ing ekonomi global1. Iku tansah digandhengake karo kemampuan manungsa kanggo ngembangake bahan lan peralatan fabrikasi lan desain kanggo fabrikasi lan karakterisasi bahan kanggo entuk keuntungan ing kesehatan, pendidikan, industri, ekonomi, budaya lan lapangan liyane saka negara utawa wilayah liyane sing ora digatekake. 2 Kanggo 60 taun, ilmuwan bahan wis pengabdian akeh wektu kanggo fokus ing siji badhan utama: nguber novel lan bahan mutakhir. Riset anyar wis fokus ing Ngapikake kualitas lan kinerja saka bahan sing wis ana, uga sintesis lan inventing kabeh jinis bahan anyar.
Tambahan saka unsur alloying, modifikasi saka microstructure materi, lan aplikasi saka termal, mechanical utawa tèknik pangolahan thermo-mekanik wis ngasilaken ing dandan pinunjul ing mechanical, kimia lan fisik saka macem-macem bahan beda. nanopartikel, nanotube, titik kuantum, nul-dimensi, kaca tingal metalik amorf, lan wesi dhuwur-entropi mung sawetara conto saka bahan majeng ngenalaken menyang donya wiwit tengah abad pungkasan. Nalika nggawe lan ngembangaken wesi anyar karo sifat unggul, salah siji ing prodhuk final utawa ing tataran penengah saka sawijining produksi, masalah saka off-imbangan anyar asring ditambahaké saka technique anyar saka imbangan. ekuilibrium, kelas anyar saka wesi metastabil, dikenal minangka kaca tingal metalik, wis ditemokaké.
Karya ing Caltech ing 1960 nggawa revolusi ing konsep wesi logam nalika disintesis glassy Au-25 ing.% Si wesi kanthi cepet solidifying Cairan ing saklawasé yuta derajat per detik 4.Professor Pol Duwezs 'acara panemuan ora mung heralded awal sajarah kaca tingal metallic (MG), nanging uga mimpin kanggo alloying paradigma wong. pasinaon pionir ing sintesis saka wesi MG, meh kabeh kaca tingal metallic wis diprodhuksi tanggung kanthi nggunakake salah siji saka cara ing ngisor iki; (i) solidifikasi cepet saka leleh utawa uap, (ii) kelainan atom saka kisi, (iii) reaksi amorfisasi solid-state antarane unsur logam murni, lan (iv) transisi solid-state fase metastabil.
MGs dibedakake kanthi kekurangan urutan atom jarak jauh sing ana gandhengane karo kristal, sing minangka ciri kristal sing jelas. Ing jaman saiki, kemajuan gedhe wis digawe ing bidang kaca metalik. Iki minangka bahan novel kanthi sifat sing menarik sing ora mung narik kawigaten ing fisika negara padhet, nanging uga ing metalurgi, kimia permukaan, teknologi, biologi lan akeh jinis bahan padhet liyane sing beda-beda. aplikasi teknologi ing macem-macem lapangan.Dheweke duwe sawetara sifat penting; (i) ductility mechanical dhuwur lan kekuatan ngasilaken, (ii) permeabilitas magnetik dhuwur, (iii) coercivity kurang, (iv) resistance karat mboten umum, (v) kamardikan suhu Konduktivitas saka 6,7.
Mechanical alloying (MA) 1,8 minangka teknik sing relatif anyar, pisanan dikenalaké ing taun 19839 dening Prof CC Kock lan kanca-kancane. Padha nyiapake bubuk Ni60Nb40 amorf kanthi nggiling campuran unsur murni ing suhu sekitar sing cedhak banget karo suhu kamar. Biasane, reaksi MA digawa metu antarane kopling kasebar saka bubuk bahan reaktan ing reaktor, biasane digawe saka stainless steel menyang pabrik werni 10 (Fig. 1a, b). Wiwit iku, technique reaksi ngalangi mechanically induced iki wis digunakake kanggo nyiyapake novel amorf / logam bubuk paduan kaca nggunakake kurang (Fig. uga mill bola energi dhuwur) lan rod 1c. mills11,12,13,14,15 , 16. Ing tartamtu, cara iki wis digunakake kanggo nyiapake sistem immiscible kayata Cu-Ta17, uga paduan titik leleh dhuwur kayata sistem logam Al-transisi (TM; Zr, Hf, Nb lan Ta) 18,19 lan Fe-W20 , kang ora bisa dipikolehi saka preparation paling kuat MAF liwat conventional. alat nanoteknologi kanggo nyiapake partikel nanocrystalline lan nanokomposit skala industri saka oksida logam, karbida, nitrida, hidrida, nanotube karbon, nanodiamond, Uga stabilisasi sing amba liwat pendekatan top-down 1 lan tahap metastabil.
Skema sing nuduhake metode fabrikasi sing digunakake kanggo nyiapake lapisan kaca metalik (MG) Cu50(Zr50−xNix) / SUS 304 ing panliten iki. disegel ing kothak sarung tangan kapenuhan atmosfer He.(c) Model transparan saka prau grinding nggambarake gerakan werni sak grinding.Produk pungkasan saka wêdakakêna dijupuk sawise 50 jam digunakake kanggo jas substrat SUS 304 nggunakake cara semprotan kadhemen (d).
Nalika nerangake lumahing materi akeh (substrat), engineering lumahing melu desain lan modifikasi saka lumahing (substrat) kanggo nyedhiyani kuwalitas fisik, kimia lan technical tartamtu ora ana ing materi akeh asli.Sawetara sifat sing bisa èfèktif apik dening pangobatan lumahing kalebu resistance abrasion, oksidasi lan resistance karat, koefisien gesekan, bio-inertness, nggunakake sawetara sifat listrik, lan bisa nambah kualitas termal dening sawetara. teknik metalurgi, mekanik utawa kimia.Minangka proses sing kondhang, lapisan mung ditetepake minangka lapisan siji utawa pirang-pirang materi sing disimpen sacara artifisial ing permukaan obyek akeh (substrat) sing digawe saka materi liyane.Mangkono, lapisan digunakake kanggo entuk sawetara sifat teknis utawa dekoratif sing dikarepake, uga kanggo nglindhungi bahan saka interaksi kimia lan fisik sing dikarepake karo lingkungan sekitar23.
Kanggo nyimpen lapisan proteksi lumahing sing cocog karo kekandelan saka sawetara mikrometer (ing ngisor 10-20 mikrometer) nganti luwih saka 30 mikrometer utawa malah sawetara milimeter, akeh cara lan teknik sing bisa diterapake. Umume, pangolahan lapisan bisa dipérang dadi rong kategori: (i) cara lapisan udan, kalebu metode electroplating, electroless plating, lan (i) kalebu brazing, lumahing, deposisi uap fisik (PVD), deposisi uap kimia (CVD), teknik semprotan termal lan teknik semprotan sing luwih anyar 24 (Fig. 1d).
Biofilm ditetepake minangka komunitas mikroba sing ora bisa dibalekake ing permukaan lan diubengi dening polimer ekstraselular (EPS) sing diprodhuksi dhewe. Pembentukan biofilm sing superfisial bisa nyebabake kerugian sing signifikan ing akeh sektor industri, kalebu industri panganan, sistem banyu, lan lingkungan kesehatan. Staphylococci) angel diobati.Salajengipun, biofilm diwasa kacarita 1000 kali lipat luwih tahan kanggo perawatan antibiotik dibandhingake karo sel bakteri planktonik, sing dianggep minangka tantangan terapeutik utama.Bahan lapisan permukaan antimikroba sing asale saka senyawa organik konvensional wis digunakake kanthi historis.Sanajan bahan kasebut asring ngemot komponen beracun kanggo manungsa,2 lan bisa uga nularake bahan beracun kanggo manungsa,62 lan bisa uga bisa nularake bahan beracun kanggo manungsa. karusakan.
Resistensi bakteri sing nyebar kanggo perawatan antibiotik amarga pembentukan biofilm nyebabake perlu kanggo ngembangake permukaan sing dilapisi membran antimikroba sing efektif sing bisa ditrapake kanthi aman27. Pangembangan permukaan anti-adherent fisik utawa kimia ing ngendi sel bakteri ora bisa ngiket lan mbangun biofilm amarga adhesi minangka pendekatan pisanan ing proses iki27. Iki dibutuhake, kanthi jumlah sing konsentrasi lan disesuaikan. Iki digayuh kanthi ngembangake bahan lapisan unik kayata graphene / germanium28, berlian ireng29 lan lapisan karbon kaya berlian ZnO-doped30 sing tahan kanggo bakteri, teknologi sing nggedhekake Toksisitas lan pangembangan resistensi amarga pembentukan biofilm dikurangi sacara signifikan. kontaminasi dadi luwih populer.Sanajan kabeh telung prosedur bisa ngasilake efek antimikroba ing permukaan sing dilapisi, saben duwe watesan dhewe sing kudu digatekake nalika ngembangake strategi aplikasi.
Produk sing saiki ana ing pasar diganggu dening wektu sing ora cukup kanggo nganalisa lan nguji lapisan pelindung kanggo bahan aktif biologis.Perusahaan ngaku yen produke bakal nyedhiyakake pangguna kanthi aspek fungsional sing dikarepake; Nanging, iki wis dadi alangan kanggo sukses produk saiki ing pasar.Senyawa asalé saka salaka digunakake ing akèh-akèhé saka terapi antimikroba saiki kasedhiya kanggo konsumen.Produk iki dikembangaké kanggo nglindhungi kedhaftar saka efek potensial mbebayani saka mikroorganisme.Efek antimikroba telat lan keracunan sing gegandhengan karo senyawa perak nambah meksa ing peneliti kanggo ngembangaken antimikrobial alternatifC36 kurang mbebayani. sing dianggo ing jero ruangan lan njaba isih mbuktekaken dadi tugas nggegirisi. Iki amarga saka risiko sing gegandhengan karo kesehatan lan safety. Nemokake agen antimikroba sing kurang mbebayani kanggo manungsa lan nemtokake cara kanggo nggabungake menyang substrat coating kanthi umur beting luwih dawa minangka goal Highly sought-sawise 38. Antimikroba paling anyar lan anti-biofilm bahan dirancang kanggo kontak langsung utawa liwat bahan kontak langsung. bisa nindakake iki kanthi nyandhet adhesi bakteri awal (kalebu nglawan pembentukan lapisan protein ing permukaan) utawa kanthi mateni bakteri kanthi ngganggu tembok sel.
Sejatine, lapisan permukaan yaiku proses nempatake lapisan liyane ing permukaan komponen kanggo ningkatake kualitas sing gegandhengan karo permukaan.Tujuan lapisan permukaan yaiku kanggo ngatur struktur mikro lan / utawa komposisi wilayah cedhak permukaan komponen kasebut39. Teknik lapisan permukaan bisa dipérang dadi macem-macem cara, sing diringkes ing Fig. kanggo nggawe lapisan.
(a) Inset nuduhake teknik fabrikasi utama sing digunakake kanggo permukaan, lan (b) kaluwihan lan cacat sing dipilih saka teknik semprotan kadhemen.
Teknologi semprotan kadhemen nuduhake akeh persamaan karo metode semprotan termal konvensional.Nanging, ana uga sawetara sifat dhasar sing nggawe proses semprotan kadhemen lan bahan semprotan kadhemen utamane unik. dilebur supaya disimpen ing substrate. Temenan, proses lapisan tradisional iki ora cocog kanggo bahan sing sensitif banget suhu kayata nanocrystals, nanopartikel, kaca amorf lan metalik40, 41, 42. Salajengipun, bahan lapisan semprotan termal tansah ngetokne tingkat porositas lan oksida sing dhuwur. (ii) keluwesan ing pilihan lapisan landasan, (iii) anané transformasi phase lan wutah gandum , (iv) kekuatan ikatan dhuwur1,39 (Fig. 2b). Kajaba iku, bahan lapisan semprotan kadhemen duwe resistance karat dhuwur, kekuatan dhuwur lan atose, konduktivitas listrik dhuwur lan Kapadhetan dhuwur41. Nalisir kanggo kaluwihan saka kadhemen proses spraysadvantage, isih ana sawetara kerugian saka teknik semprotan iki, isih ana sawetara cacat. 2b.Nalika nutupi bubuk keramik murni kayata Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, lan liya-liyane, cara semprotan kadhemen ora bisa digunakake. Ing tangan liyane, bubuk komposit keramik / logam bisa digunakake minangka bahan baku kanggo coating. Padha uga kanggo metode semprotan termal liyane. Lumahing rumit lan permukaan pipa interior isih angel disemprotake.
Amarga karya saiki ngarahake nggunakake bubuk kaca metalik minangka bahan lapisan mentahan, jelas yen penyemprotan termal konvensional ora bisa digunakake kanggo tujuan iki. Iki amarga bubuk kaca metalik kristal ing suhu dhuwur1.
Umume alat sing digunakake ing industri medis lan panganan digawe saka wesi baja tahan karat austenitik (SUS316 lan SUS304) kanthi isi kromium antarane 12 lan 20 wt% kanggo produksi instrumen bedah. nuduhake sifat antimikroba sing signifikan38,39.Iki kontras karo resistensi korosi sing dhuwur.Sawise iki, pangembangan infeksi lan inflamasi bisa diprediksi, sing utamane disebabake dening adhesi bakteri lan kolonisasi ing permukaan biomaterial stainless steel. Kesulitan sing signifikan bisa uga muncul amarga kesulitan sing signifikan sing ana gandhengane karo adhesi bakteri lan biofilm bisa nyebabake kerusakan langsung, sing bisa nyebabake kerusakan langsung utawa rusak. mengaruhi kesehatan manungsa.
Panaliten iki minangka tahap pertama proyek sing didanai dening Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS), No. Kontrak 2010-550401, kanggo neliti kelayakan kanggo ngasilake bubuk ternary Cu-Zr-Ni metallic glassy nggunakake teknologi MA (Tabel 1) kanggo produksi film antibakteri lapisan / SUS304 kanggo prodhuksi lapisan antibakteri ing Januari 304. 2023, bakal nliti karakteristik karat elektrokimia lan sifat mekanik sistem kanthi rinci. Tes mikrobiologis rinci bakal ditindakake kanggo spesies bakteri sing beda.
Ing makalah iki, efek saka Zr isi unsur alloying ing kaca mbentuk kemampuan (GFA) rembugan adhedhasar morfologis lan structural characteristics.Kajaba iku, sifat antibakteri saka dilapisi metallic kaca powder coating / SUS304 komposit padha uga rembugan. sistem kaca metalik sing digawe. Minangka conto perwakilan, paduan kaca metalik Cu50Zr30Ni20 lan Cu50Zr20Ni30 wis digunakake ing panliten iki.
Ing bagean iki, owah-owahan morfologis saka Cu50Zr20Ni30 lan Cu50Zr40Ni10 bakal digunakake minangka conto wakil. Proses MA bisa dipérang dadi telung orane tumrap sekolah beda, minangka dituduhake dening metallographic ing tahap grinding bubuk (Gambar 3).
Karakteristik metalografi bubuk paduan mekanik (MA) sing dipikolehi sawise macem-macem tahapan wektu penggilingan bola. Gambar mikroskop elektron scanning emisi lapangan (FE-SEM) bubuk MA lan Cu50Zr40Ni10 sing dipikolehi sawise wektu panggilingan bola energi kurang 3, 12 lan 50 jam ditampilake ing (a), (c) lan (e) kanggo sistem Cu50Zr, sing padha. Sistem Cu50Zr40Ni10 dijupuk sawise wektu ditampilake ing (b), (d) lan (f).
Sajrone panggilingan werni, energi kinetik efektif sing bisa ditransfer menyang wêdakakêna logam kena pengaruh kombinasi paramèter, kaya sing dituduhake ing Fig. 1a. Iki kalebu tabrakan antarane bal lan wêdakakêna, nyukur kompresi bubuk sing macet ing antarane utawa ing antarane media penggilingan, impact saka bal sing tiba, geser lan nyandhang amarga seret bubuk antarane obah media penggilingan bola liwat, lan gelombang kejut sing nyebar. 1a).Elemen Cu, Zr, lan Ni bubuk padha deformed banget amarga welding kadhemen ing tataran awal MA (3 h), asil ing partikel wêdakakêna gedhe (> 1 mm ing diameteripun).Partikel komposit gedhe iki ditondoi dening tatanan saka lapisan kandel unsur alloying (Cu, Zr, Ni), minangka ditampilake ing Fig. 3a, b. Tambah ing tataran 3a, b. Tambah ing tataran media ing nambah wektu ing MA (intermediate 12 h) energi kinetik saka pabrik werni, asil ing decomposition saka wêdakakêna gabungan menyang wêdakakêna luwih alus (kurang saka 200 μm), minangka ditampilake ing Fig. 3c, d. Ing tataran iki, gaya geser Applied ndadékaké kanggo tatanan saka lumahing logam anyar karo Cu, Zr, Nit lapisan Petunjuk, minangka ditampilake ing Fig. 3c, asil saka reaksi saka antarmuka padhet saka antarmuka padhet. flakes kanggo generate fase anyar.
Ing klimaks proses MA (sawise 50 h), metallography flaky mung katon samar (Gambar 3e, f), nanging permukaan polesan bubuk nuduhake metallography pangilon. Iki tegese proses MA wis rampung lan nggawe fase reaksi siji wis kedadeyan. Komposisi unsur saka wilayah sing diindeks ing Fig. 3e (I, II, vi) nemtokaken lapangan (I, II, vi) mikroskop (FE-SEM) digabungake karo energi dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
Ing Tabel 2, konsentrasi unsur unsur alloying dituduhake minangka persentasi saka bobot total saben wilayah sing dipilih ing Fig. 3e, f. Nalika mbandhingake asil kasebut karo komposisi nominal wiwitan Cu50Zr20Ni30 lan Cu50Zr40Ni10 sing kadhaptar ing Tabel 1, bisa dideleng manawa komposisi saka rong produk pungkasan kasebut ora duwe nilai sing padha karo komponen pungkasan. Kanggo wilayah sing kadhaptar ing Fig. 3e,f ora nyebabake kerusakan utawa fluktuasi sing signifikan ing komposisi saben sampel saka siji wilayah menyang wilayah liyane. Iki dibuktekake kanthi nyatane ora ana owah-owahan komposisi saka wilayah siji menyang wilayah liyane. Iki nuduhake produksi bubuk campuran homogen, kaya sing ditampilake ing Tabel 2.
Mikrograf FE-SEM saka bubuk produk akhir Cu50 (Zr50−xNix) dipikolehi sawise kaping 50 MA, kaya sing dituduhake ing Gambar 4a-d, ing ngendi x yaiku 10, 20, 30 lan 40 ing.%, masing-masing. diameteripun saka 73 kanggo 126 nm, minangka ditampilake ing Gambar 4.
Karakteristik morfologis bubuk Cu50 (Zr50−xNix) sing dipikolehi sawise MA wektu 50 h. Kanggo Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 sistem, gambar FE-SEM saka bubuk sing dipikolehi sawise 50 MA), (d.
Sadurunge ngemot bubuk menyang feeder semprotan kadhemen, padha pisanan sonicated ing etanol kelas analitis kanggo 15 menit lan banjur pepe ing 150 ° C kanggo 2 jam. Langkah iki kudu dijupuk kanggo kasil pertempuran aglomerasi sing asring nimbulaké akeh masalah pinunjul ing saindhenging proses nutupi. Mikrograf FE-SEM lan gambar EDS sing cocog saka unsur paduan Cu, Zr lan Ni saka paduan Cu50Zr30Ni20 sing dipikolehi sawise 50 h wektu M, kudu dicathet yen bubuk campuran sing diprodhuksi sawise langkah iki homogen amarga ora nuduhake fluktuasi komposisi ngluwihi tingkat sub-nanometer, kaya sing ditampilake ing Gambar 5.
Morfologi lan distribusi unsur lokal bubuk MG Cu50Zr30Ni20 sing dipikolehi sawise 50 MA kaping dening FE-SEM / energi dispersive X-ray spektroskopi (EDS). (a) SEM lan X-ray EDS pemetaan saka (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα lan (d) gambar Ni-Kα.
Pola XRD saka bubuk Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 lan Cu50Zr20Ni30 kanthi mekanik sing dipikolehi sawise wektu MA 50 jam ditampilake ing Gambar 6a-d. Gambar 6.
Pola XRD saka (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 lan (d) bubuk Cu50Zr20Ni30 sawise MA wektu 50 h. Kabeh sampel tanpa pangecualian nuduhake pola difusi halo, nyebabake pembentukan fase amorf.
Mikroskopi elektron transmisi resolusi dhuwur emisi lapangan (FE-HRTEM) digunakake kanggo mirsani owah-owahan struktural lan mangerteni struktur lokal bubuk sing diasilake saka penggilingan bola ing wektu MA sing beda-beda. Gambar FE-HRTEM saka bubuk sing dipikolehi sawise tahap awal (6 h) lan intermediate (18 h) penggilingan kanggo Cu50Zr30Ni20 lan Cu50Zr4 ditampilake ing bubuk Cu50Zr30Ni20 lan Cu50Zr4. Miturut gambar lapangan padhang (BFI) saka wêdakakêna diprodhuksi sawise MA​​ 6 h, wêdakakêna kasusun saka pari-parian gedhe karo wates well-ditemtokake saka unsur fcc-Cu, hcp-Zr lan fcc-Ni, lan ora ana tandha yen phase reaksi wis kawangun, minangka ditampilake ing Fig. 7a. (a) dicethakaké pola difraksi cusp (Fig. 7b), nuduhake anané crystallites gedhe lan ora ana phase reaktif.
Karakterisasi struktural lokal bubuk MA sing dipikolehi sawise tahap awal (6 jam) lan intermediate (18 jam). kapacak ing (c).
Minangka ditampilake ing Fig. 7c, ndawakake durasi MA kanggo 18 h nyebabake cacat kisi abot sing digabungake karo deformasi plastik. Sajrone tahap penengah proses MA iki, bubuk kasebut nuduhake macem-macem cacat, kalebu kesalahan tumpukan, cacat kisi, lan cacat titik (Gambar 7) . 20 nm (Gambar 7c).
Struktur lokal bubuk Cu50Z30Ni20 sing digiling kanggo wektu 36 jam MA nduweni pambentukan nanograin ultrafine sing ditempelake ing matriks alus amorf, kaya sing ditampilake ing Fig. 8a. Analisis EDS lokal nuduhake yen nanocluster sing ditampilake ing Fig. 8a digandhengake karo Cu, Zr lan Ni sing ora diproses ing unsur-unsur paduan wêdakakêna. (wilayah ramping) nganti ~ 74 ing.% (wilayah sugih), nuduhake tatanan produk heterogen. Salajengipun, SADPs cocog saka wêdakakêna sing dijupuk sawise panggilingan ing tataran iki nuduhake halo-diffusing dering primer lan sekunder saka phase amorf, tumpang tindih karo titik cetha sing digandhengake karo unsur alloying mentahan, minangka ditampilake ing Fig. 8b.
Ngluwihi 36 h-Cu50Zr30Ni20 powder nanoscale fitur struktural lokal. (a) Gambar lapangan padhang (BFI) lan cocog (b) SADP saka bubuk Cu50Zr30Ni20 dijupuk sawise panggilingan kanggo wektu 36 h MA.
Cedhak pungkasan proses MA (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 lan 40 ing.% bubuk tansah duwe morfologi fase amorf labirin kaya sing ditampilake ing Gambar 9a-d. Ing SADP sing cocog saben komposisi, ora ana difraksi kaya titik utawa pola annular sing cetha. nuduhake pola difusi halo uga digunakake minangka bukti kanggo pangembangan fase amorf ing materi produk pungkasan.
Struktur lokal produk pungkasan saka sistem MG Cu50 (Zr50−xNix).FE-HRTEM lan pola difraksi nanobeam (NBDP) hubungane saka (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 lan (d) Cu50Zr20Ni30 lan (d) Cu50Zr saka MA.
Stabilitas termal saka suhu transisi kaca (Tg), wilayah cair subcooled (ΔTx) lan suhu kristalisasi (Tx) minangka fungsi saka isi Ni (x) saka sistem Cu50 (Zr50−xNix) amorf wis diselidiki nggunakake diferensial scanning Calorimetry (DSC) saka sifat ing aliran gas He. lan bubuk paduan amorf Cu50Zr10Ni40 sing dipikolehi sawise wektu MA 50 jam ditampilake ing Gambar 10a, b, e. Nalika kurva DSC saka Cu50Zr20Ni30 amorf ditampilake kanthi kapisah ing Fig. 10 d.
Stabilitas termal bubuk Cu50(Zr50−xNix) MG sing dipikolehi sawise wektu MA 50 jam, sing diindeks dening suhu transisi kaca (Tg), suhu kristalisasi (Tx), lan wilayah cairan subcooled (ΔTx). Cu50Zr20Ni30 lan (e) bubuk paduan Cu50Zr10Ni40 MG sawise wektu MA 50 h. Pola difraksi sinar-X (XRD) saka sampel Cu50Zr30Ni20 digawe panas nganti ~ 700 ° C ing DSC ditampilake ing (d).
Kaya sing ditampilake ing Gambar 10, kurva DSC kabeh komposisi kanthi konsentrasi Ni (x) sing beda nuduhake rong kasus sing beda, siji endotermik lan eksotermik liyane. Acara endotermik pisanan cocog karo Tg, dene sing kapindho ana hubungane karo Tx. Wilayah span horisontal sing ana ing antarane Tg lan Tx diarani wilayah cairan subcooled (ΔTx = Tx lan Tx). Sampel Cu50Zr40Ni10 (Fig. 10a), diselehake ing 526 ° C lan 612 ° C, ngalih isi (x) kanggo 20 at.% menyang sisih suhu kurang saka 482 ° C lan 563 ° C kanthi nambah isi Ni (x), mungguh, minangka ditampilake ing Figure 10b. Akibaté, ing 10b. °C (Fig. 10a) nganti 81 °C kanggo Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b). Kanggo paduan MG Cu50Zr40Ni10, uga diamati yen nilai Tg, Tx lan ΔTx mudhun nganti tingkat 447 °C, 526 °C lan 526 °C. kanggo nyuda stabilitas termal paduan MG. Ing kontras, nilai Tg (507 °C) saka paduan MG Cu50Zr20Ni30 luwih murah tinimbang paduan MG Cu50Zr40Ni10; Nanging, Tx sawijining nuduhake nilai iso dibandhingke kanggo mantan (612 ° C). Mula, ΔTx nuduhake nilai sing luwih dhuwur (87 ° C), minangka ditampilake ing Fig. 10c.
Sistem MG Cu50(Zr50−xNix), njupuk paduan MG Cu50Zr20Ni30 minangka conto, kristal liwat puncak eksotermik sing cetha menyang fase kristal fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 lan ortorombik-ZrNi (Fig. 10c) dikonfirmasi fase kristal saka MG Xmorphionous saka sampel aRD. (Fig. 10d), sing digawe panas nganti 700 ° C ing DSC.
Gambar 11 nuduhake foto sing dijupuk sajrone proses semprotan kadhemen sing ditindakake ing karya saiki. Ing panliten iki, partikel bubuk kaya kaca logam sing disintesis sawise MA wektu 50 h (njupuk Cu50Zr20Ni30 minangka conto) digunakake minangka bahan mentahan antibakteri, lan piring stainless steel (SUS304) dilapisi dening teknologi penyemprotan sing paling efisien ing metode semprotan termal. seri semprotan termal lan bisa digunakake kanggo bahan sensitif suhu metastabil logam kayata bubuk amorf lan nanocrystalline, sing ora tundhuk transisi fase .Iki minangka faktor utama kanggo milih metode iki.Proses semprotan kadhemen ditindakake kanthi nggunakake partikel kecepatan dhuwur sing ngowahi energi kinetik partikel dadi deformasi plastik, galur lan panas nalika kena pengaruh karo substrat utawa substrat sadurunge.
Foto lapangan nuduhake prosedur semprotan adhem sing digunakake kanggo limang preparasi lapisan MG/SUS 304 berturut-turut ing 550 °C.
Energi kinetik partikel, lan kanthi mangkono momentum saben partikel ing tatanan lapisan, kudu diowahi menyang wangun liya saka energi liwat mekanisme kayata deformasi plastik (partikel wiwitan lan interaksi partikel-partikel ing substrat lan interaksi partikel), voids Konsolidasi, rotasi partikel-partikel, galur lan pungkasanipun panas 39. tabrakan elastis, sing tegese partikel mung mumbul maneh sawise impact.Iku wis nuding metu sing 90% saka energi impact Applied kanggo materi partikel / substrat diowahi dadi panas lokal 40 .Salajengipun, nalika impact kaku ditrapake, tarif regangan plastik dhuwur wis ngrambah ing wilayah partikel kontak / substrat ing wektu cendhak banget41,42.
Ewah-ewahan bentuk plastik umume dianggep minangka proses boros energi, utawa luwih khusus, minangka sumber panas ing wilayah antarmuka. Nanging, kenaikan suhu ing wilayah antarmuka biasane ora cukup kanggo ngasilake leleh antarmuka utawa ningkatake interdifusi atom kanthi signifikan.
BFI saka bubuk paduan MG Cu50Zr20Ni30 bisa dideleng ing Fig. 12a, sing dilapisi ing substrat SUS 304 (Anjir. 11, 12b). Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, bubuk sing dilapisi njaga struktur amorf asli amarga nduweni struktur labirin sing alus. fase extraneous, kaya sing disaranake dening nanopartikel sing digabungake menyang matriks bubuk sing dilapisi MG (Fig. 12a). Gambar 12c nggambarake pola difraksi nanobeam sing diindeks (NBDP) sing ana gandhengane karo wilayah I (Gambar 12a). gedhe kubik Zr2Ni metastable plus tetragonal CuO phase.The tatanan saka CuO bisa lantaran kanggo oksidasi saka wêdakakêna nalika lelungan saka muncung saka gun semprotan kanggo SUS 304 ing udhara mbukak ing aliran supersonik. Ing tangan liyane, ing devitrification saka wêdakakêna glassy metallic ngrambah tatanan saka fase kubik gedhe ing 5350 °C perawatan semprotan kadhemen.
(a) Gambar FE-HRTEM bubuk MG sing dilapisi ing (b) substrat SUS 304 (inset gambar).Indeks NBDP saka simbol bunder sing ditampilake ing (a) ditampilake ing (c).
Kanggo verifikasi mekanisme potensial iki kanggo pambentukan nanopartikel Zr2Ni kubik gedhe, eksperimen independen ditindakake.Ing eksperimen iki, bubuk disemprotake saka pistol semprotan ing 550 °C ing arah substrat SUS 304; Nanging, kanggo njlentrehake efek anil saka wêdakakêna, padha dibusak saka strip SUS304 sakcepete sabisa (kira-kira 60 detik). Seperangkat eksperimen liyane digawa metu kang wêdakakêna dibusak saka substrat bab 180 detik sawise deposition.
Tokoh 13a,b nuduhake gambar lapangan peteng (DFI) sing dipikolehi kanthi mindhai mikroskop elektron transmisi (STEM) saka rong bahan sing disemprot sing disimpen ing substrat SUS 304 kanggo 60 detik lan 180 detik, masing-masing. amorf, kaya sing dituduhake dening maksim difraksi primer lan sekunder sing wiyar sing ditampilake ing Gambar 14a. Iki nuduhake ora ana presipitasi metastabil / mesophase, ing ngendi wêdakakêna nahan struktur amorf asli. Gambar 13b.