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O biofilms o se vaega taua i le atinaʻeina o faʻamaʻi tumau, aemaise lava pe a aʻafia ai masini faʻafomaʻi. O lenei faʻafitauli e tuʻuina atu ai se luʻitau tele i le vaega faʻafomaʻi, aua e naʻo se tulaga faʻatapulaʻa lava e mafai ai e vailaʻau faʻamaʻi masani ona faʻaumatia biofilms. O le puipuia o le fausiaina o biofilm ua iʻu ai i le atinaʻeina o auala eseese o ufiufi ma mea fou. O nei metotia e faʻamoemoe e ufiufi luga i se auala e taofia ai le fausiaina o biofilm. O uʻamea tioata, aemaise lava o loʻo i ai uʻamea kopa ma titanium, ua tulaʻi mai o ni ufiufi lelei mo siama. I le taimi lava e tasi, ua faʻateleina le faʻaaogaina o tekinolosi faʻasusu malulu ona o se metotia talafeagai mo le faʻagasologaina o mea e maaleale i le vevela. O se vaega o le faʻamoemoega o lenei suʻesuʻega o le atiina ae lea o se tioata uʻamea fou e teteʻe i siama e aofia ai le Cu-Zr-Ni ternary e faʻaaoga ai metotia faʻasusu faʻainisinia. O le paʻu lapotopoto e fai ai le oloa mulimuli e faʻaaogaina o se mea mata mo le ufiufi malulu o uʻamea uʻamea i le vevela maualalo. O mea e ufiufi i tioata uʻamea na mafai ona faʻaitiitia tele le fausiaina o biofilm e le itiiti ifo i le 1 log pe a faʻatusatusa i le uʻamea uʻamea.
I le talafaasolopito o tagata, ua mafai e soʻo se sosaiete ona mamanuina ma faʻalauiloa le faʻalauiloaina o mea fou e fetaui ma ona manaʻoga patino, lea ua iʻu ai i le faʻaleleia atili o le faʻatinoga ma le tulaga i se tamaoaiga faʻavaomalo1. E masani ona faʻatatauina i le gafatia o le tagata e atiina ae meafaitino ma meafaigaluega gaosi ma mamanu mo le gaosiga ma le faʻamatalaina o meafaitino ina ia ausia ai le manuia i le soifua maloloina, aʻoaʻoga, alamanuia, tamaoaiga, aganuʻu ma isi matāʻupu mai le tasi atunuʻu poʻo le itulagi i le isi. E fuaina le alualu i luma e tusa lava poʻo le a le atunuʻu poʻo le itulagi.2 Mo le 60 tausaga, ua faʻaaluina e saienitisi meafaitino le tele o latou taimi e taulaʻi atu ai i le tasi popolega tele: o le sailia o meafaitino fou ma faʻaonaponei. O suʻesuʻega talu ai nei ua taulaʻi atu i le faʻaleleia atili o le lelei ma le faʻatinoga o meafaitino o loʻo i ai, faʻapea foʻi ma le faʻapipiʻiina ma le faia o ituaiga fou o meafaitino.
O le faʻaopoopoina o elemene faʻafefiloi, le suiga o le microstructure o meafaitino, ma le faʻaaogaina o metotia faʻagasologa vevela, masini poʻo le thermo-mechanical ua iʻu ai i ni faʻaleleia atili taua i meatotino faʻainisinia, vailaʻau ma faaletino o le tele o meafaitino eseese. E le gata i lea, o mea faʻafefiloi e leʻi faʻalogoina muamua ua manuia le faʻapipiʻiina i le taimi nei. O nei taumafaiga faifai pea ua fanau mai ai se aiga fou o meafaitino fou, ua taʻua faʻatasi o Meafaitino Maualuga2. Nanocrystals, nanoparticles, nanotubes, quantum dots, zero-dimensional, amorphous metallic glasses, ma high-entropy alloys ua naʻo ni faʻataʻitaʻiga o meafaitino faʻaonaponei na faʻalauiloa mai i le lalolagi talu mai le ogatotonu o le seneturi talu ai. A o gaosia ma atiina ae ni alloys fou ma meatotino sili atu, pe i le oloa mulimuli pe i vaega ogatotonu o lona gaosiga, e masani ona faʻaopoopoina le faʻafitauli o le le paleni. O se taunuuga o le faʻatinoina o metotia fou o le gaosiga e matua ese lava mai le paleni, ua maua ai se vasega fou atoa o metastable alloys, ua taʻua o metallic glasses.
O lana galuega i Caltech i le 1960 na aumaia ai se suiga tele i le manatu o mea uamea uamea ina ua ia tuufaatasia ni mea uamea tioata Au-25 i le.% Si e ala i le vave faamaaa o vai i le toetoe lava miliona tikeri i le sekone. 4. O le mea na maua e Polofesa Pol Duwezs e le gata na faailoa mai ai le amataga o le talafaasolopito o tioata uʻamea (MG), ae na taitai atu ai foi i se suiga o le auala e mafaufau ai tagata e uiga i mea uamea uamea. Talu mai uluai suesuega paionia i le tuufaatasia o mea uamea MG, toetoe lava o tioata uʻamea uma na gaosia atoa e ala i le faaaogaina o se tasi o metotia nei; (i) vave faamaaa o le uamea ua liusuavai pe ausa, (ii) faaletonu o le atomika o le lattice, (iii) tali atu i le amorphization o le tulaga mautu i le va o elemene uʻamea mama, ma le (iv) suiga o le tulaga mautu o vaega e le mautu.
E iloga MG i le leai o se fa'asologa o le atomika umi e feso'ota'i ma tioata, o se uiga fa'apitoa lea o tioata. I le lalolagi i aso nei, ua tele le alualu i luma ua faia i le matata o tioata u'amea. O ni mea fou ia e iai ni meatotino manaia e le gata i le fisiki o le tulaga mautu, ae fa'apea fo'i i le metallurgy, kemisi o luga, tekonolosi, biology ma le tele o isi matata. O lenei ituaiga fou o meafaitino e fa'aalia ai ni meatotino tulaga ese mai u'amea mautu, ma avea ai ma sui tauva manaia mo fa'aoga fa'atekinolosi i le tele o matata. E iai ni a latou meatotino taua; (i) maualuga le ductility fa'amekanika ma le malosi o le gaua'i, (ii) maualuga le permeability magnetic, (iii) maualalo le coercivity, (iv) tete'e atu i le ele e le masani ai, (v) tuto'atasi o le vevela O le conductivity o le 6,7.
O le fa'a'au'au fa'amekanika (MA)1,8 o se metotia fou lava, na fa'alauiloa muamua i le 19839 e Polofesa CC Kock ma ana pa'aga. Na latou saunia pauta Ni60Nb40 e ala i le oloina o se paluga o elemene mama i le vevela o le siosiomaga e matua latalata lava i le vevela o le potu. E masani lava, o le tali atu a le MA e faia i le va o le fa'asalalauina o le pauta o mea e tali atu ai i totonu o se reactor, e masani ona faia i le u'amea e le gaoia i totonu o se ball mill 10 (Ata 1a, b). Talu mai lena taimi, o lenei metotia o le tali atu fa'amekanika ua fa'aaogaina e saunia ai pauta fou o le u'amea tioata amorphous/metala e fa'aaoga ai ball mill maualalo (Ata 1c) ma le malosi maualuga, fa'apea fo'i ma mill rod mill 11,12,13,14,15 , 16. Ae maise lava, o lenei metotia ua fa'aaogaina e saunia ai faiga e le mafai ona fefiloi e pei o le Cu-Ta17, fa'apea fo'i ma u'amea e maualuga le melting point e pei o le Al-transition metal systems (TM; Zr, Hf, Nb ma le Ta) 18,19 ma le Fe-W20 , lea e le mafai ona maua e fa'aaoga ai auala masani o sauniuniga. E le gata i lea, o le MA ua manatu o se tasi o meafaigaluega nanotechnology sili ona mamana mo le sauniaina o nanocrystalline ma nanocomposite powder particles o metal oxides, carbides, nitrides, hydrides, carbon nanotubes, nanodiamonds, fa'apea fo'i ma le fa'amautuina lautele e ala i se auala mai luga i lalo 1 ma la'asaga metastable.
O le ata fa'atusa o lo'o fa'aalia ai le metotia o le gaosiga na fa'aaogaina e saunia ai le ufiufi tioata u'amea (MG) Cu50(Zr50−xNix)/SUS 304 i lenei su'esu'ega.(a) Sauniuniga o pauta fa'afefiloi MG ma le tele o le Ni x (x; 10, 20, 30 ma le 40 at.%) e fa'aaoga ai le metotia o le oloina o polo e maualalo le malosi.(a) O le mea amata e utaina i totonu o se ogāumu meafaigaluega fa'atasi ai ma polo u'amea meafaigaluega, ma le (b) fa'amaufa'ailogaina i totonu o se pusa totigilima ua fa'atumuina i le ea He.(c) O se fa'ata'ita'iga manino o le ipu olo e fa'aalia ai le gaioiga o polo i le taimi o le oloina. O le oloa mulimuli o le pauta na maua pe a uma le 50 itula na fa'aaogaina e ufiufi ai le substrate SUS 304 e fa'aaoga ai le metotia o le fa'asusu malulu (d).
A oʻo mai i luga o mea tetele (substrates), o le inisinia o luga e aofia ai le mamanuina ma le suia o luga (substrates) e maua ai ni uiga faaletino, vailaʻau ma faʻatekinolosi e le o iai i le mea muamua. O nisi o meatotino e mafai ona faʻaleleia lelei e ala i togafitiga o luga e aofia ai le teteʻe atu i le olo, teteʻe atu i le faʻamaʻiina ma le pala, le coefficient of friction, bio-inertness, meatotino eletise, ma le thermal insulation, e naʻo ni nai mea e taʻua. E mafai ona faʻaleleia le lelei o luga e ala i le faʻaaogaina o metotia metallurgical, mechanical poʻo vailaʻau. I le avea ai o se faiga lauiloa, o se ufiufi e faʻamatalaina faigofie o se vaega e tasi poʻo le tele o mea ua faʻapipiʻiina faʻapitoa i luga o le luga o se mea tele (substrate) e faia i se isi mea. O le mea lea, o ufiufi e faʻaaogaina i se vaega e ausia ai nisi o meatotino faʻatekinolosi poʻo teuteuga e manaʻomia, faʻapea foʻi ma le puipuia o meafaitino mai fegalegaleaiga faʻakemikolo ma faʻaletino e faʻamoemoeina ma le siosiomaga o loʻo siomia ai23.
Ina ia fa'aputuina ni vaega puipuia talafeagai o luga e mafiafia mai ni nai micrometer (i lalo ifo o le 10-20 micrometer) i le silia ma le 30 micrometer pe o ni nai milimita fo'i, e tele auala ma metotia e mafai ona fa'aogaina. I se tulaga lautele, e mafai ona vaevaeina faiga ufiufi i ni vaega se lua: (i) auala ufiufi susu, e aofia ai le electroplating, electroless plating, ma auala fa'avevela vevela, ma le (ii) auala ufiufi mago, e aofia ai le brazing, surfacing, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), thermal spray techniques ma talu ai nei o auala fa'asusu malulu 24 (Ata 1d).
O biofilms ua faʻamatalaina o ni nuʻu siama e pipii mautu i luga ma siʻomia e ni polymers extracellular (EPS) e gaosia e i latou lava. O le fausiaina o biofilm ua matua i luga e mafai ona oʻo atu ai i ni gau tele i le tele o vaega tau alamanuia, e aofia ai le alamanuia o meaʻai, faiga o vai, ma siosiomaga tau soifua maloloina. I tagata, pe a fausia biofilms, e sili atu i le 80% o mataupu o faʻamaʻi siama (e aofia ai le Enterobacteriaceae ma le Staphylococci) e faigata ona togafitia. E le gata i lea, ua lipotia mai o biofilms ua matua e 1000-fold le teteʻe atu i togafitiga faʻamaʻi pe a faʻatusatusa i sela siama planktonic, lea e manatu o se luʻitau tele mo togafitiga. O mea e ufiufi ai luga o siama e maua mai i mea masani masani sa faʻaaogaina i aso ua mavae. E ui o ia mea e masani ona i ai ni vaega oona e ono lamatia ai tagata,25,26 e mafai ona fesoasoani e aloese ai mai le sosolo o siama ma le faʻaleagaina o meafaitino.
O le tete'e lautele o siama i togafitiga fa'ama'i ona o le fausiaina o biofilm ua mafua ai ona mana'omia le atiina ae o se luga e ufiufi ai siama e mafai ona fa'aogaina ma le saogalemu27. O le atina'eina o se luga fa'aletino po'o se vaila'au e tete'e i le pipii lea e taofia ai sela siama mai le fusifusia ma fausia ai biofilms ona o le pipii o le auala muamua lea i lenei faiga27. O le tekinolosi lona lua o le atiina ae lea o ufiufi e mafai ai ona tu'uina atu vaila'au fa'ama'i i le mea tonu e mana'omia ai, i le tele o aofa'iga ma le fa'atulagaina. E ausia lenei mea e ala i le atiina ae o mea ufiufi tulaga ese e pei o le graphene/germanium28, taimane uliuli29 ma le ufiufi kaponi e pei o le taimane ZnO-doped30 e tete'e atu i siama, o se tekinolosi e fa'ateleina ai le Oona ma le atina'eina o le tete'e ona o le fausiaina o biofilm ua matua fa'aitiitia. E le gata i lea, o ufiufi e fa'aogaina ai vaila'au fa'ama'i siama i luga e tu'uina atu ai le puipuiga umi mai le fa'aleagaina o siama ua fa'ateleina ona lauiloa. E ui o faiga uma e tolu e mafai ona gaosia ai a'afiaga fa'ama'i i luga o luga ua ufiufi, ae o lo'o i ai a latou lava tapula'a e tatau ona mafaufau i ai pe a atia'e ni fuafuaga fa'aoga.
O oloa o loʻo i ai nei i le maketi ua faʻalavelaveina ona o le le lava o le taimi e iloilo ai ma faʻataʻitaʻi ai ufiufi puipui mo mea faʻaolaola. Ua fai mai kamupani o a latou oloa o le a maua ai e tagata faʻaoga ni vaega aoga manaʻomia; peitaʻi, o se faʻalavelave lea i le manuia o oloa o loʻo i ai nei i le maketi. O vailaʻau e maua mai le siliva e faʻaaogaina i le tele o togafitiga faʻamaʻi siama o loʻo avanoa nei mo tagata faʻatau. O nei oloa ua atiaʻe e puipuia ai tagata faʻaoga mai aafiaga matautia o meaola ninii. O le tuai o le aafiaga faʻamaʻi siama ma le oona o vailaʻau siliva e faʻateleina ai le mamafa i luga o le au suʻesuʻe e atiaʻe se isi auala e itiiti ifo le afaina36,37. O le fatuina o se ufiufi faʻamaʻi siama i le lalolagi atoa e aoga i totonu ma fafo o loʻo faʻamaonia pea o se galuega faigata. O le mafuaʻaga lea ona o lamatiaga e fesoʻotaʻi ma le soifua maloloina ma le saogalemu. O le mauaina o se vailaʻau faʻamaʻi siama e itiiti ifo le afaina i tagata ma le fuafuaina pe faʻapefea ona faʻapipiʻi i totonu o mea ufiufi e umi atu le ola o se sini e matua sailia lava38. O mea fou faʻamaʻi siama ma faʻamaʻi siama ua mamanuina e fasiotia ai siama i se mamao vavalalata, e ala i le fesoʻotaʻiga tuusaʻo pe a uma ona faʻasaʻolotoina le vailaʻau malosi. E mafai ona latou faia lenei mea e ala i le taofia o le pipii muamua o siama (e aofia ai le teteʻe atu i le fausiaina o se vaega porotini i luga o le fogaeleele) poʻo le fasiotia o siama e ala i le faʻalavelave i le puipui o le sela.
O le mea moni, o le ufiufiina o luga o le fa'agasologa lea o le tu'uina o se isi vaega i luga o le luga o se vaega e fa'aleleia atili ai uiga e feso'ota'i ma luga. O le sini o le ufiufiina o luga o le fa'atulagaina lea o le microstructure ma/po'o le tu'ufa'atasiga o le vaega lata ane i luga o le vaega.39. E mafai ona vaevaeina metotia o le ufiufiina o luga i ni auala eseese, ia o lo'o aoteleina i le Ata 2a. E mafai ona vaevaeina ufiufi i ni vaega fa'avevela, vaila'au, fa'aletino, ma eletise, e fa'atatau i le metotia na fa'aaogaina e fai ai le ufiufi.
(a) Ata fa'aopoopo o lo'o fa'aalia ai metotia autu o le gaosiga na fa'aaogaina mo le fogaeleele, ma le (b) ni lelei ma ni leaga ua filifilia o le metotia o le fa'asusu malulu.
E tele mea e tutusa ai le tekinolosi o le fa'asusu malulu ma metotia masani o le fa'asusu vevela. Peita'i, e iai fo'i nisi o meatotino taua e tulaga ese ai le faiga o le fa'asusu malulu ma mea fa'asusu malulu. O lo'o iai pea le tekinolosi o le fa'asusu malulu i lona amataga, ae e iai sona lumana'i manuia. I nisi o fa'aoga, o meatotino tulaga ese o le fa'asusu malulu e ofoina atu ai ni fa'amanuiaga tetele, e fa'ato'ilaloina ai tapula'a masani o metotia masani o le fa'asusu vevela. E maua ai se auala e fa'ato'ilaloina ai tapula'a taua o le tekinolosi fa'asusu vevela masani, lea e tatau ai ona fa'amaluluina le pauta ina ia mafai ona fa'aputu i luga o le substrate. E manino lava, o lenei faiga masani o le ufiufi e le fetaui mo mea e matua'i maaleale i le vevela e pei o nanocrystals, nanoparticles, amorphous ma metallic glasses40, 41, 42. E le gata i lea, o mea e ufiufi ai le fa'asusu vevela e masani ona fa'aalia ai le maualuga o le porosity ma oxides. O le tekinolosi o le fa'asusu malulu e tele ona fa'amanuiaga taua i luga o le tekinolosi o le fa'asusu vevela, e pei o le (i) itiiti o le vevela e ulufale i le substrate, (ii) fetu'una'i i filifiliga o le ufiufi o le substrate, (iii) leai o se suiga o le vaega ma le tuputupu a'e o le fatu, (iv) malosi maualuga o le fusi1,39 (Ata 2b). E le gata i lea, o mea e ufiufi ai le fa'asusu malulu e maualuga le ele. tete'e, malosi maualuga ma le ma'a'a, maualuga le fa'aeletise ma le mafiafia maualuga41.E feteenai ma lelei o le faiga o le fa'asusu malulu, e iai lava ni nai mea le lelei i le fa'aogaina o lenei metotia, e pei ona fa'aalia i le Ata 2b.Pe a ufiufi pauta seramika mama e pei o le Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, ma isi, e le mafai ona fa'aogaina le metotia o le fa'asusu malulu.I le isi itu, e mafai ona fa'aogaina pauta seramika/u'amea e fai ma mea mata mo ufiufi.E fa'apena fo'i mo isi metotia o le fa'asusu vevela.O luga faigata ma luga o paipa i totonu e faigata lava ona fa'asusu.
I le fa'amoemoe o le galuega o lo'o iai nei e fa'aaoga ai pauta tioata u'amea e fai ma mea e ufiufi ai, ua manino mai ai e le mafai ona fa'aaogaina le fa'asusuina masani o le vevela mo lenei fa'amoemoe. E mafua ona e fa'ama'alili pauta tioata u'amea i le vevela maualuga1.
O le tele o meafaigaluega e faʻaaogaina i alamanuia faafomaʻi ma meaʻai e faia i le austenitic stainless steel alloys (SUS316 ma le SUS304) faʻatasi ai ma le chromium content i le va o le 12 ma le 20 wt% mo le gaosiga o mea faigaluega taotoga. E masani ona taliaina o le faʻaaogaina o le uʻamea chromium o se elemene faʻafefiloi i uʻamea faʻafefiloi e mafai ona faʻaleleia atili ai le teteʻe atu i le ele o uʻamea faʻafefiloi masani. O uʻamea faʻafefiloi, e ui lava i lo latou teteʻe maualuga i le ele, e le o faʻaalia ai ni meatotino taua e teteʻe ai i siama38,39. E feteenai lenei mea ma lo latou teteʻe maualuga i le ele. A maeʻa lenei mea, e mafai ona vavaloina le atinaʻeina o faʻamaʻi pipisi ma le mumū, lea e mafua tele lava i le pipii o siama ma le nofoia o luga o mea ola o uʻamea e le gaoia. Atonu e tulaʻi mai ni faigata tetele ona o faigata tetele e fesoʻotaʻi ma le pipii o siama ma auala e fausia ai biofilm, lea e ono oʻo atu ai i le faʻaleagaina o le soifua maloloina, lea e ono iʻu ai i le tele o taunuuga e ono aʻafia tuusaʻo pe le tuusaʻo foʻi le soifua maloloina o le tagata.
O lenei suʻesuʻega o le vaega muamua lea o se galuega faatino na faʻatupeina e le Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS), Konekarate Nu. 2010-550401, e suʻesuʻe ai le gafatia o le gaosia o pauta tioata uʻamea Cu-Zr-Ni ternary e faʻaaogaina ai le tekinolosi MA (Table 1) mo le gaosiga o le ufiufi puipuia o le antibacterial film/SUS304. O le vaega lona lua o le galuega faatino, lea e tatau ona amata ia Ianuari 2023, o le a suʻesuʻeina auiliili ai uiga o le ele eletise ma meatotino faʻainisinia o le faiga. O le a faia suʻega auiliili o siama mo ituaiga eseese o siama.
I totonu o lenei pepa, o le aafiaga o le aofaʻi o le Zr alloying element i le gafatia e fausia ai tioata (GFA) o loʻo talanoaina e faʻavae i luga o uiga faʻale-tino ma fausaga. E le gata i lea, o meatotino e teteʻe ai i siama o le ufi pauta tioata uʻamea ua ufiufi/SUS304 composite na talanoaina foʻi. E le gata i lea, o galuega o loʻo faia nei e suʻesuʻe ai le avanoa e suia ai le fausaga o pauta tioata uʻamea e tupu i le taimi o le faʻasusuina malulu i totonu o le vaega vai malulu o faiga tioata uʻamea ua faia. O ni faʻataʻitaʻiga faʻatusa, o le Cu50Zr30Ni20 ma le Cu50Zr20Ni30 metallic glass alloys na faʻaaogaina i lenei suʻesuʻega.
I lenei vaega, o loʻo tuʻuina atu ai suiga faʻale-tino o pauta elemene o le Cu, Zr ma le Ni i le oloina o polo e maualalo le malosi. I le avea ai ma faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻi, o faiga eseese e lua e aofia ai le Cu50Zr20Ni30 ma le Cu50Zr40Ni10 o le a faʻaaogaina o ni faʻataʻitaʻiga faʻatusa. E mafai ona vaevaeina le faiga MA i ni vaega eseese se tolu, e pei ona faʻaalia i le faʻailogaina o le pauta na gaosia i le taimi o le oloina (Ata 3).
O uiga fa'ametaloka o pauta fa'amekanika (MA) na maua pe a uma ni la'asaga eseese o le taimi e olo ai polo. O ata o le field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) o pauta MA ma Cu50Zr40Ni10 na maua pe a uma ni taimi e olo ai polo e maualalo le malosi o le 3, 12 ma le 50 itula o lo'o fa'aalia i le (a), (c) ma le (e) mo le faiga o le Cu50Zr20Ni30, ae o le MA lava lea e tasi o ata tutusa o le faiga o le Cu50Zr40Ni10 na pu'eina pe a uma le taimi o lo'o fa'aalia i le (b), (d) ma le (f).
I le taimi o le oloina o polo, o le malosi fa'agaoioiga aoga e mafai ona fa'aliliuina i le pauta u'amea e a'afia i le tu'ufa'atasiga o parakalafa, e pei ona fa'aalia i le Ata 1a. E aofia ai le feto'ai i le va o polo ma pauta, le sele fa'apipi'i o le pauta ua pipii i le va po'o le va o ala olo, le a'afiaga o polo pa'u'ū, sele ma le ofuina ona o le toso o le pauta i le va o ala olo polo fe'avea'i, ma le galu te'i e ui atu i polo pa'u'ū ua salalau i uta o fua o fa'ato'aga (Ata 1a). O pauta elemene Cu, Zr, ma Ni na matua fa'aleagaina ona o le fa'avevela malulu i le amataga o le MA (3 itula), ma i'u ai i ni fasi pauta tetele (>1 mm le lautele). O nei fasi tu'ufa'atasi tetele e fa'ailoaina i le fausiaina o ni vaega mafiafia o elemene fa'afefiloi (Cu, Zr, Ni), e pei ona fa'aalia i le Ata 3a,b. O le fa'ateleina o le taimi MA i le 12 itula (la'asaga ogatotonu) na i'u ai i le fa'ateleina o le malosi fa'agaoioiga o le vili polo, ma i'u ai i le fa'aleagaina o le pauta tu'ufa'atasi i ni pauta sili atu ona lelei (e itiiti ifo i le 200 µm), e pei ona fa'aalia i le Ata 3c,d. I lenei la'asaga, o le malosi fa'agaoioiga fa'aaoga e mafua ai ona fausia se fogāeleele fou o u'amea fa'atasi ai ma ni vaega manifinifi o le Cu, Zr, Ni, e pei ona fa'aalia i le Ata 3c,d. O se taunuuga o le fa'aleleia atili o le vaega, e tutupu ai ni tali atu o le vaega mautu i le va o vaega manifinifi e fa'atupu ai ni vaega fou.
I le tumutumuga o le faagasologa o le MA (ina ua mavae le 50 itula), e na o sina va’aia itiiti lava o le metallography manifinifi (Ata 3e,f), ae o le fogāeleele ua fa’apupula o le pauta na fa’aalia ai le metallography fa’ata. O lona uiga ua mae’a le faagasologa o le MA ma ua faia se vaega e tasi o le tali atu. O le tuufaatasiga elemene o vaega o lo’o fa’asinoina i le Ata 3e (I, II, III), f, v, vi) na fuafuaina e ala i le fa’aaogaina o le field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) fa’atasi ai ma le energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
I le Laulau 2, o le maualuga o elemene o le fa'afefiloi o lo'o fa'aalia o se pasene o le mamafa atoa o vaega ta'itasi ua filifilia i le Ata 3e,f. Pe a fa'atusatusa nei taunu'uga ma le amataga o le fa'aputuga o le Cu50Zr20Ni30 ma le Cu50Zr40Ni10 o lo'o lisiina i le Laulau 1, e mafai ona va'aia o le fa'aputuga o nei oloa mulimuli e lua e tutusa lava tau ma fa'aputuga o le fa'aputuga. E le gata i lea, o tau o vaega fa'atatau mo vaega o lo'o lisiina i le Ata 3e,f e le fa'aalia ai se fa'aletonu tele po'o se suiga i le fa'aputuga o fa'ata'ita'iga ta'itasi mai le tasi vaega i le isi. O lo'o fa'amaonia lenei mea e le mea moni e leai se suiga i le fa'aputuga mai le tasi vaega i le isi. O lenei mea e fa'asino i le gaosiga o pauta fa'aputuga tutusa, e pei ona fa'aalia i le Laulau 2.
Na maua ata maikolosi FE-SEM o le oloa mulimuli o le pauta Cu50(Zr50−xNix) ina ua mavae le 50 taimi MA, e pei ona faaalia i le Ata 4a–d, lea o le x o le 10, 20, 30 ma le 40 at.%, i le faasologa. A maeʻa lenei laasaga o le oloina, e faaputuputu le pauta ona o le aafiaga o le van der Waals, ma iu ai ina fausia ni faaputuga tetele e aofia ai ni vaega manifinifi ma lautele e amata mai le 73 i le 126 nm, e pei ona faaalia i le Ata 4.
O uiga fa'aletino o pauta Cu50(Zr50−xNix) na maua pe a uma le taimi MA e 50 itula. Mo faiga Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, o ata FE-SEM o pauta na maua pe a uma le 50 taimi MA o lo'o fa'aalia i le (a), (b), (c) ma le (d), i le faasologa lava lea.
A'o le'i fa'atumuina le pauta i totonu o se mea e fafaga ai le vai malulu, sa fa'asusuina muamua i le ethanol vasega fa'ata'ita'i mo le 15 minute ona fa'amago lea i le 150°C mo le 2 itula. E tatau ona faia lenei la'asaga ina ia manuia ai le tete'e atu i le fa'aputuga lea e masani ona mafua ai le tele o fa'afitauli taua i le faagasologa atoa o le ufiufi. Ina ua mae'a le faiga o le MA, sa faia nisi fa'amatalaga e su'esu'e ai le tutusa o pauta fa'afefiloi. O le Ata 5a–d o lo'o fa'aalia ai ata maikolo FE-SEM ma ata EDS talafeagai o elemene fa'afefiloi Cu, Zr ma Ni o le fa'afefiloi Cu50Zr30Ni20 na maua pe a uma le 50 itula o le taimi M, i le fa'asologa. E tatau ona maitauina o pauta fa'afefiloi na gaosia pe a uma lenei la'asaga e tutusa aua latou te le fa'aalia ni suiga o le tuufaatasiga i tua atu o le tulaga sub-nanometer, e pei ona fa'aalia i le Ata 5.
O le fausaga ma le tufatufaina atu o elemene i le lotoifale o le pauta MG Cu50Zr30Ni20 na maua pe a uma le 50 taimi MA e ala i le FE-SEM/energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).(a) Fa'afanua o le SEM ma le X-ray EDS o (b) ata o Cu-Kα, (c) Zr-Lα ma le (d) Ni-Kα.
O mamanu XRD o pauta Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 ma le Cu50Zr20Ni30 ua fa'apipi'iina i le masini na maua ina ua mae'a le taimi MA o le 50 itula o lo'o fa'aalia i le Ata 6a–d. Ina ua mae'a lenei la'asaga o le oloina, o fa'ata'ita'iga uma ma le eseese o le Zr na fa'aalia ai ni fausaga e leai ni foliga ma ni mamanu fa'asalalauina o le halo e pei ona fa'aalia i le Ata 6.
O mamanu XRD o (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ma le (d) pauta Cu50Zr20Ni30 ina ua mavae le taimi MA e 50 itula. O faʻataʻitaʻiga uma e aunoa ma se tuusaunoaga na faʻaalia ai se mamanu halo diffusion, o loʻo faʻaalia ai le fausiaina o se vaega amorphous.
Sa fa'aaogaina le field emission high-resolution transmission electron microscopy (FE-HRTEM) e mata'ituina ai suiga fa'atulagaina ma malamalama ai i le fausaga fa'alotoifale o pauta e mafua mai i le oloina o polo i taimi MA eseese. O ata FE-HRTEM o pauta na maua ina ua mae'a le amataga (6 itula) ma le vaeluaga (18 itula) o le oloina mo pauta Cu50Zr30Ni20 ma Cu50Zr40Ni10 o lo'o fa'aalia i le Ata 7a,c, i le faasologa lava lea. E tusa ai ma le ata pupula (BFI) o le pauta na gaosia ina ua mae'a le MA​​ 6 itula, o le pauta e aofia ai fatu tetele ma tuaoi ua fa'amalamalamaina lelei o elemene fcc-Cu, hcp-Zr ma le fcc-Ni, ma e leai se fa'ailoga ua fausia le vaega o le tali atu, e pei ona fa'aalia i le Ata 7a. E le gata i lea, o le correlated selected area diffraction pattern (SADP) na ave mai le ogatotonu o le (a) na fa'aalia ai se cusp diffraction pattern (Ata 7b), e fa'ailoa mai ai le i ai o ni crystallites tetele ma le leai o se vaega tali atu.
Fa'amatalaga fa'alotoifale o le pa'u MA na maua pe a mae'a le amataga (6 itula) ma le vaeluaga (18 itula). (a) Fa'atekonolosi eletise fa'asalalau maualuga le iugafono o le fa'asalalauga (FE-HRTEM), ma le (b) le mamanu fa'asalalauina o le vaega ua filifilia (SADP) o le pa'u Cu50Zr30Ni20 pe a mae'a le togafitiga MA mo le 6 itula. O le ata FE-HRTEM o le Cu50Zr40Ni10 na maua pe a mae'a le taimi MA e 18 itula o lo'o fa'aalia i le (c).
E pei ona faʻaalia i le Ata 7c, o le faʻalauteleina o le umi o le MA i le 18 itula na mafua ai ni faʻaletonu matuia o le lattice faʻatasi ai ma le faʻaleagaina o le palasitika. I le taimi o lenei laʻasaga ogatotonu o le faʻagasologa o le MA, o le pauta e faʻaalia ai ni faʻaletonu eseese, e aofia ai faʻaletonu o le faʻaputuina, faʻaletonu o le lattice, ma faʻaletonu o le point (Ata 7). O nei faʻaletonu e mafua ai ona vaeluaina fatu tetele i luga o latou tuaoi o fatu i ni subgrains e laʻititi ifo i le 20 nm (Ata 7c).
O le fausaga i le lotoifale o le pauta Cu50Z30Ni20 na oloina mo le 36 itula MA taimi o loʻo i ai le fausiaina o nanograins ultrafine o loʻo faʻapipiʻiina i totonu o se matrix fine amorphous, e pei ona faʻaalia i le Ata 8a. O le auiliiliga a le EDS i le lotoifale na faʻaalia ai o na nanoclusters o loʻo faʻaalia i le Ata 8a na fesoʻotaʻi ma elemene faʻafefiloi pauta Cu, Zr ma Ni e leʻi faʻagasoloina. I le taimi lava e tasi, o le aofaʻi o Cu o le matrix na fesuisuiaʻi mai le ~32 at.% (lean area) i le ~74 at.% (rich area), e faʻaalia ai le fausiaina o oloa heterogeneous. E le gata i lea, o SADPs tutusa o pauta na maua ina ua maeʻa le oloina i lenei laasaga o loʻo faʻaalia ai mama muamua ma lona lua o le amorphous phase, e feʻaveaʻi ma togitogi maʻai e fesoʻotaʻi ma na elemene faʻafefiloi mata, e pei ona faʻaalia i le Ata 8b.
I tala atu o le 36 h-Cu50Zr30Ni20 pauta nanoscale foliga fa'alotoifale.(a) Ata susulu o le fanua (BFI) ma le (b) SADP talafeagai o le pauta Cu50Zr30Ni20 na maua ina ua uma ona olo mo le 36 itula MA taimi.
A o lata i le faaiuga o le faagasologa o le MA (50 itula), o le Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 ma le 40 at.% pauta e masani lava ona i ai se foliga o le labyrinthine amorphous phase e pei ona faaalia i le Ata 9a–d. I le SADP talafeagai o tuufaatasiga taitasi, e leai ni diffractions e pei o le point-like po o ni mamanu annular maai e mafai ona iloa. O lenei mea e faailoa mai ai e leai se uʻamea tioata e leʻi gaosia o loʻo i ai, ae o se pauta alloy amorphous ua fausia. O nei SADPs fesoʻotaʻi o loʻo faʻaalia ai mamanu halo diffusion na faʻaaogaina foi o ni faʻamaoniga mo le atinaʻeina o vaega amorphous i le mea mulimuli o le oloa.
Fausaga i le lotoifale o le oloa mulimuli o le faiga MG Cu50 (Zr50−xNix). FE-HRTEM ma mamanu fa'alava nanobeam (NBDP) fa'atasi o le (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ma le (d) Cu50Zr10Ni40 na maua pe a uma le 50 itula o le MA.
O le mautu o le vevela o le suiga o le tioata (Tg), le vaega o le vai malulu (ΔTx) ma le vevela o le crystallization (Tx) e avea o se galuega tauave o le anotusi o le Ni (x) o le amorphous Cu50(Zr50−xNix) system ua suʻesuʻeina e faʻaaoga ai le differential scanning Calorimetry (DSC) o meatotino i lalo o le tafe o le kesi He. O faʻailoga DSC o le Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 ma le Cu50Zr10Ni40 amorphous alloy powders na maua ina ua maeʻa le taimi MA o le 50 itula o loʻo faʻaalia i le Ata 10a, b, e, i le faasologa. Ae o le DSC curve o le amorphous Cu50Zr20Ni30 o loʻo faʻaalia eseese i le Ata 10c. I le taimi nei, o le faʻataʻitaʻiga Cu50Zr30Ni20 na faʻavevela i le ~700 °C i le DSC o loʻo faʻaalia i le Ata 10d.
O le mautu o le vevela o pauta Cu50(Zr50−xNix) MG na maua pe a uma le taimi MA e 50 itula, e pei ona fa'ailoa mai e le vevela o le fesuia'iga o tioata (Tg), vevela o le fa'ama'aliliina (Tx), ma le vaega o le vai malulu (ΔTx). O le thermograms o le calorimeter scanning differential (DSC) o le (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 ma le (e) pauta u'amea Cu50Zr10Ni40 MG pe a uma le taimi MA e 50 itula. O le mamanu o le X-ray diffraction (XRD) o le fa'ata'ita'iga Cu50Zr30Ni20 na fa'avevela i le ~700 °C i le DSC o lo'o fa'aalia i le (d).
E pei ona faaalia i le Ata 10, o pi'o DSC o tuufaatasiga uma ma le eseese o le Ni (x) e faaalia ai ni mataupu se lua eseese, o le tasi e endothermic ma le isi e exothermic. O le mea muamua e tupu i le endothermic e fetaui ma le Tg, ae o le lona lua e fesootai ma le Tx. O le vaega lautele faalava o loʻo i ai i le va o le Tg ma le Tx e taʻua o le vaega vai malulu (ΔTx = Tx – Tg). O taunuuga e faaalia ai o le Tg ma le Tx o le faataitaiga Cu50Zr40Ni10 (Ata 10a), ua tuu i le 526°C ma le 612°C, ua suia le anotusi (x) i le 20 at.% agai i le itu maualalo o le vevela o le 482°C ma le 563°C faatasi ai ma le faateleina o le anotusi Ni (x), i le faasologa lava lea, e pei ona faaalia i le Ata 10b. O le mea lea, o le ΔTx o le Cu50Zr40Ni10 e faaitiitia mai le 86°C (Ata 10a) i le 81°C mo le Cu50Zr30Ni20 (Ata 10b). 10b). Mo le MG Cu50Zr40Ni10 alloy, na matauina foi o tau o le Tg, Tx ma le ΔTx na faaitiitia i le tulaga o le 447°C, 526°C ma le 79°C (Ata 10b). O lenei mea e faailoa mai ai o le faateleina o le anotusi o le Ni e mafua ai ona faaitiitia le mautu o le vevela o le MG alloy. I se faatusatusaga, o le tau o le Tg (507 °C) o le MG Cu50Zr20Ni30 e maualalo ifo nai lo le MG Cu50Zr40Ni10 alloy; e ui i lea, o lona Tx e faaalia ai se tau tutusa ma le muamua (612 °C). O le mea lea, o le ΔTx e faaalia ai se tau maualuga atu (87°C), e pei ona faaalia i le Ata 10c.
O le faiga MG Cu50(Zr50−xNix), i le faʻaaogaina o le MG Cu50Zr20Ni30 alloy o se faʻataʻitaʻiga, e faʻamaʻalili e ala i se tumutumu exothermic maʻai i totonu o vaega tioata o le fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 ma le orthorhombic-ZrNi (Ata 10c). O lenei suiga o le amorphous i le crystalline phase na faʻamaonia e le XRD o le faʻataʻitaʻiga MG (Ata 10d), lea na faʻavevela i le 700 °C i le DSC.
O le Ata 11 o loʻo faʻaalia ai ata na puʻeina i le taimi o le faiga o le faʻasusu malulu na faia i le galuega o loʻo iai nei. I lenei suʻesuʻega, o vaega o le pauta uʻamea e pei o le tioata na faia ina ua maeʻa le taimi MA o le 50 itula (e faʻaaoga ai le Cu50Zr20Ni30 o se faʻataʻitaʻiga) na faʻaaogaina o ni mea mata e teteʻe ai i siama, ma o le ipu uʻamea e le gaoia (SUS304) na ufiufiina e le tekinolosi faʻasusu malulu. O le metotia o le faʻasusu malulu na filifilia mo le ufiufiina i le faasologa o tekinolosi faʻasusu vevela aua o le metotia sili ona lelei i le faasologa o faʻasusu vevela ma e mafai ona faʻaaogaina mo mea uʻamea e maaleale i le vevela e pei o pauta amorphous ma nanocrystalline, e le afaina i suiga o vaega. O le mea autu lea i le filifilia o lenei metotia. O le faagasologa o le faʻasusu malulu e faia e ala i le faʻaaogaina o vaega e saoasaoa tele e liua ai le malosi o le gaioiga o vaega i le faʻaleagaina o palasitika, faʻalavelave ma le vevela pe a paʻi atu i le substrate poʻo vaega na muaʻi teuina.
O ata o le fanua o loʻo faʻaalia ai le faiga o le faʻasusu malulu na faʻaaogaina mo sauniuniga sosoo e lima o le MG coating/SUS 304 i le 550 °C.
O le malosiaga kinetic o vaega, ma o lea la o le momentum o vaega taʻitasi i le fausiaina o le ufiufi, e tatau ona liua i isi ituaiga o malosiaga e ala i auala e pei o le plastic deformation (fegalegaleaiga muamua o vaega ma vaega-vaega i le substrate ma fegalegaleaiga o vaega), voids Consolidation, particle-particle rotation, strain ma iu ai ina vevela 39. E le gata i lea, afai e le o le malosiaga kinetic uma e ulufale mai e liua i le vevela ma le malosiaga o le strain, o le taunuuga o se collision elastic, o lona uiga e toe oso i tua vaega pe a uma le paʻi. Ua faʻailoa mai o le 90% o le malosiaga o le paʻi e faʻaaogaina i le vaega/mea substrate e liua i le vevela i le lotoifale 40. E le gata i lea, pe a faʻaaogaina le stress o le paʻi, e ausia ai le maualuga o le fua faatatau o le palasitika i le vaega o le paʻi/mea substrate i se taimi puupuu lava 41,42.
O le fa'aleagaina o le palasitika e masani ona manatu i ai o se fa'agasologa o le fa'aumatia o le malosi, pe sili atu ona patino, o se puna o le vevela i le vaega o le va. Peita'i, o le si'itia o le vevela i le vaega o le va e masani lava e le lava e fa'atupu ai le fa'amaluluina o le va po'o le fa'alauteleina tele o le feso'ota'iga o le atomika. E leai se lomiga ua iloa e tusitala e su'esu'eina le a'afiaga o meatotino o nei pauta tioata u'amea i le pipii ma le fa'aputuina o le pauta e tupu pe a fa'aogaina auala e fa'asusu malulu ai.
O le BFI o le pauta fa'a'au'au MG Cu50Zr20Ni30 e mafai ona va'aia i le Ata 12a, lea na ufiufi i luga o le SUS 304 substrate (Ata 11, 12b). E pei ona mafai ona va'aia mai le ata, o pauta ufiufi e tausia pea lo latou fausaga amorphous muamua ona o lo'o i ai se fausaga labyrinth maaleale e aunoa ma ni foliga crystalline po'o ni fa'aletonu lattice. I le isi itu, o le ata o lo'o fa'aalia ai le i ai o se vaega e le o aofia ai, e pei ona fautuaina e nanoparticles ua tu'ufa'atasia i totonu o le MG-coated powder matrix (Ata 12a). O le Ata 12c o lo'o fa'aalia ai le mamanu diffraction nanobeam indexed (NBDP) e feso'ota'i ma le itulagi I (Ata 12a). E pei ona fa'aalia i le Ata 12c, o le NBDP o lo'o fa'aalia ai se mamanu diffraction halo vaivai o le fausaga amorphous ma e nonofo fa'atasi ma ni patches ma'ai e fetaui ma le crystalline large cubic Zr2Ni metastable fa'atasi ai ma le tetragonal CuO phase. O le fausiaina o le CuO atonu e mafua mai i le oxidation o le pauta pe a malaga mai le nozzle o le fana spray i le SUS 304 i totonu o le ea tatala i lalo o le tafe malosi. I le isi itu, o le devitrification o pauta tioata uʻamea na ausia ai le fausiaina o ni vaega kupita tetele ina ua maeʻa le togafitiga malulu i le 550 °C mo le 30 minute.
(a) Ata FE-HRTEM o le pauta MG ua ufiufi i le (b) substrate SUS 304 (fa'aopoopoga o le ata). O le fa'asinomaga NBDP o le fa'ailoga lapotopoto o lo'o fa'aalia i le (a) o lo'o fa'aalia i le (c).
Ina ia faʻamaonia lenei auala e ono mafai ai ona fausia ni nanoparticles Zr2Ni tetele, na faia ai se faʻataʻitaʻiga tutoʻatasi. I lenei faʻataʻitaʻiga, na faʻasusuina ai le pauta mai se fana faʻasusu i le 550 °C i le itu o le substrate SUS 304; peitaʻi, ina ia faʻamalamalamaina le aafiaga o le faʻamafanafanaina o le pauta, na aveeseina mai le fasipepa SUS304 i se taimi vave e mafai ai (pe tusa ma le 60 sekone). Na faia se isi seti o faʻataʻitaʻiga lea na aveeseina ai le pauta mai le substrate pe tusa ma le 180 sekone talu ona faʻaputuina.
O Ata 13a,b o loʻo faʻaalia ai ata pogisa (DFI) na maua mai i le scanning transmission electron microscopy (STEM) o mea e lua na faʻasusuina i luga o le SUS 304 substrates mo le 60 sekone ma le 180 sekone, i le faasologa. O le ata o le pauta na faʻasusuina mo le 60 sekone e leai se faʻamatalaga morphological, e faʻaalia ai le leai o se foliga (Ata 13a). Na faʻamaonia foi lenei mea e le XRD, lea na faʻaalia ai o le fausaga lautele o nei pauta e amorphous, e pei ona faʻaalia e le lautele o le diffraction maxima muamua ma le lona lua o loʻo faʻaalia i le Ata 14a. O nei mea e faʻaalia ai le leai o se metastable/mesophase precipitation, lea e taofia ai e le pauta lona fausaga amorphous muamua. I se faʻatusatusaga, o le pauta na faʻasusuina i le vevela tutusa (550 °C), ae tuʻu i luga o le substrate mo le 180 sekone, na faʻaalia ai le faʻasusuina o fatu nano-sized, e pei ona faʻaalia e aū i le Ata 13b.