Spas ji bo serdana Nature.com.Hûn guhertoyek gerokek bi piştgirîya CSS-ya sînorkirî bikar tînin.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Wekî din, ji bo ku piştgirîya domdar misoger bike, em malperê bêyî şêwaz û JavaScript nîşan didin.
Carouselek ji sê slaytan yekcar nîşan dide.Bişkokên Pêşî û Paşê bikar bînin da ku di yek carê de di nav sê slaytan de bigerin, an jî bişkokên sliderê yên li dawiyê bikar bînin da ku di her carê de di sê slaytan de bigerin.
Di çend salên çûyî de, ji bo çêkirina strukturên nano-/meso-pîvaz û pêkhatî yên bi navgînên pir-mezin ên ji bo materyalên cihêreng, pêşkeftinek bilez a aligirên metalên şil çêdibe.Lêbelê, ev nêzîkatî niha du sînorên girîng hene.Pêşîn, ew ji bo rêzek tixûbdar a pêkhateyên alloyê bi topolojiya rêza bilind strukturên duberdewam diafirîne.Ya duyemîn, avahî ji ber mezinbûna girîng di dema veqetandina germahiya bilind de xwedan pîvanek mezin a binderê ye.Li vir, em bi jimartî û ceribandinê destnîşan dikin ku ev sînorkirin dikarin bi zêdekirina hêmanek li melzemeyên metalê yên ku topolojiya rêza bilind bi sînorkirina rijandina hêmanên nehevkirî di dema veqetandinê de pêşve bibin, werin derbas kirin.Dûv re, em vê vedîtinê rave dikin ku destnîşan dikin ku veguheztina belavbûna mezin a hêmanên nehevkirî di helîna şilavê de bi xurtî bandorê li pêşkeftina perçeya zexm û topolojiya avahiyan di dema şilandinê de dike.Encam cûdahiyên bingehîn di navbera metalên şil û rakirina nepakiya elektrokîmyayî de diyar dikin, û di heman demê de rêbazek nû ji bo bidestxistina strukturên ji metalên şil bi pîvan û topolojiya diyarkirî saz dikin.
Delegasyon ji bo çêkirina porên vekirî yên nano-/meso-pîvan û strukturên pêkhatî yên bi rûbera navberê ya pir-bilind ji bo materyalên cihêreng ên fonksiyonel û strukturî yên wekî katalîzator1,2, hucreyên sotemeniyê3,4, kapasîteyên elektrolîtîkî5 veguheriye teknolojiyek hêzdar û pirreng, 6, materyalên li hember zirara radyasyonê berxwedêr 7, materyalên bataryayê yên bi kapasîteya bilind bi îstîqrara mekanîkî ya zêde 8, 9 an materyalên pêkhatî yên bi taybetmendiyên mekanîkî yên hêja 10, 11. Di cûrbecûr cûrbecûr de, delegasyon jihevxistina hilbijartî ya yek hêmanek "pêşniyazek destpêkê" ya nesazkirî vedihewîne. alloy" di hawîrdora derve de, ku dibe sedema ji nû ve organîzekirina hêmanên alloyek nehelkirî yên bi topolojiya ne-pîwan, ji topolojiya alloya orîjînal cuda., Pêkhatina pêkhateyan.Her çend delegasyona elektrokîmyayî ya kevneşopî (ECD) ku elektrolîtan wekî jîngehê bikar tîne heya roja îro ya herî zêde hatî lêkolîn kirin, ev rêbaz pergalên veguheztinê (wekî Ag-Au an Ni-Pt) bi yên ku hêmanên nisbeten hêja (Au, Pt) vedigirin sînordar dike û xwedî ferqa têra xwe mezin di potansiyela kêmkirinê de ji bo peydakirina poroziyê.Pêngavek girîng a ji bo derbaskirina vê sînordarkirinê vedîtina vê dawîyê ya rêbaza tevhevkirina metala şil bû 13,14 (LMD), ku aligirên metalên şil (mînak, Cu, Ni, Bi, Mg, hwd.) bi hêmanên din ên hawîrdorê re bikar tîne. .(mînak TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, hwd.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD û guhertoya wê ya rakirina alloyeya metala hişk (SMD) di germahiyên kêmtir de dixebitin dema ku metala bingehîn hişk e20,21 ku di encamê de pêkhateyek ji du an bêtir qonaxên navhevkirî piştî xêzkirina kîmyewî ya yek qonaxê pêk tê.Van qonax dikarin veguherin porên vekirî.strukturên.Rêbazên delegasyonê ji hêla danasîna vê dawîyê ya delegasyona qonaxa vaporê (VPD) ve bêtir çêtir bûne, ku cûdahiyên di zexta buharê ya hêmanên zexm de bikar tîne da ku bi evaporkirina bijartî ya hêmanek yekane strukturên nanoporên vekirî ava bike22,23.
Di astek kalîteyê de, hemî van rêbazên rakirina nepakiyê du taybetmendiyên hevpar ên girîng ên pêvajoyek rakirina nepakiyê ya xwe-rêxistinkirî parve dikin.Ya yekem, ev hilweşîna bijartî ya hêmanên alloyek jorîn e (wekî B di alloya herî hêsan AXB1-X) de li hawîrdora derve.Ya duyemîn, yekem car di lêkolînên ezmûnî û teorîkî yên pêşeng ên li ser ECD24 de hate destnîşan kirin, belavkirina hêmana nezelal A li ser navbeynkariya di navbera alloy û hawîrdorê de di dema rakirina nepakiyan de ye.Difûzyon dikare bi pêvajoyek mîna rizîbûna spinodalê di aligirên mezin de, her çend ji hêla navberê ve sînorkirî be jî, herêmên dewlemend ên atomê pêk bîne.Tevî vê wekheviyê, rêbazên cuda yên rakirina alloyê ji ber sedemên ne diyar morfolojiyên cihêreng çêdikin18.Dema ku ECD dikare ji bo perçeyên atomî (X) yên hêmanên nezelalkirî (wek Au li AgAu) bi qasî 5%25, strukturên rêza bilind ên têkildar bi topolojîkî biafirîne, lêkolînên hesabkerî û ceribandinî yên LMD destnîşan dikin ku ev rêbaza xuya ya wekhev tenê strukturên têkildar ên topolojîk diafirîne. .Mînakî, ji bo X-ya pir mezintir, strukturên du-berdewam ên têkildar di rewşa aligirên TaTi yên ku ji hêla helîna Cu ve hatine veqetandin nêzîkê 20% e (ji bo berhevdana alî-bi-alî bi cûrbecûr ECD û LMD forma X-ê re li Fig. 2 binêre. 18. ).Ev nakokî bi teorîkî ji hêla mekanîzmayek mezinbûnê ya bi belavbûnê ve tê ravekirin ku ji hilweşîna spinodal a navrûyê cûda ye û pir dişibihe mezinbûna bi eutectic-hevgirtî26.Di hawîrdorek rakirina nepaqijiyê de, mezinbûna bi belavbûnê ve dihêle ku fîlmanên A-dewlemend (an di 2D de pelixandin) û kanalên şilê yên dewlemend ên B-yê di dema rakirina nepaqijiyê de ji hêla belavbûnê ve mezin bibin15.Mezinbûna cotan di beşa navîn a X-ê de rê li avahiyek topolojîkî ya negirêdayî ya hevgirtî vedike û di beşa jêrîn ya X-ê de tê tepisandin, ku tenê giravên negirêdayî yên di qonaxa A-yê de dewlemend in dikarin çêbibin.Di X-ya mezintir de, mezinbûna girêdayiyê bêîstîqrar dibe, ji bo damezrandina strukturên 3D yên bêkêmasî yên bi hev ve girêdayî ye ku yekdestiya strukturê diparêze tewra piştî xêzkirina yek-qonaxê jî çêdibe.Balkêş e, ku strukturên arasteyî yên ku ji hêla LMD17 an SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X ve têne çêkirin ji bo X-ê heya 0.5-ê bi ceribandinê ve hatî dîtin, pêşniyar dike ku mezinbûna bi belavbûnê ji bo LMD û SMD-yê mekanîzmayek berbelav e ji bilî ku ECD-ya porê ya ku bi gelemperî di encamê de peyda nabe. xwedan avahiyek hevrêziya bijarte ye.
Ji bo ronîkirina sedema vê cûdahiya di navbera morfolojiya ECD û NMD de, me simulasyonên qada qonaxê û lêkolînên ceribandî yên NMD yên alloyên TaXTi1-X pêk anîn, ku tê de kînetîka hilweşandinê bi zêdekirina hêmanên hilweşandî li sifirê şil hate guheztin.Me encam da ku her çend hem ECD û hem jî LMD ji hêla hilweşandina bijartî û belavbûna navberê ve têne rêve kirin, ev her du pêvajo jî cûdahiyên girîng hene ku dibe sedema cûdahiyên morfolojîkî18.Pêşîn, kînetîka peelê di ECD-ê de ji hêla navberê ve bi leza pezê ya domdar V12 wekî fonksiyonek voltaja serîlêdanê tê kontrol kirin.Ev rast e tewra dema ku perçeyek piçûk ji pariyên rezîl (mînak Pt di Ag-Au) de li alloya dêûbav were zêdekirin, ya ku şilbûna navrûyê paşde dixe, maddeya bêaloz paqij dike û aram dike, lê wekî din heman morfolojiyê diparêze 27 .Strukturên bi topolojîkî yên hevgirtî tenê di X-ya nizm de di V-ya nizm de têne wergirtin, û ragirtina hêmanên tevlihev 25 mezin e ku perçeyek qebareya zexm bi têra xwe mezin bigire da ku pêşî li perçebûna strukturê bigire.Ev pêşniyar dike ku rêjeya hilweşandinê bi rêzgirtina belavkirina navrûyê dibe ku di hilbijartina morfolojîk de rolek girîng bilîze.Berevajî vê, kînetîka rakirina alloyê di LMD-ê de belavbûnê tê kontrol kirin15,16 û bi demê \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\) re rêje bi leztir kêm dibe, ku Dl hêmana tevlihevbûnê ye. ji bo rêjeya belavbûna şilavê..
Ya duyemîn, di dema ECD-ê de, helbûna hêmanên nelihevkirî yên di elektrolîtê de pir kêm e, ji ber vê yekê ew tenê dikarin li ser navbeynkariya alloy-elektrolît belav bibin.Berevajî vê, di LMD-ê de, hêmanên "nebinavkirî" (A) yên aligirên pêşîn ên AXB1-X bi gelemperî xwedan helbûna helandinê hindik, her çend bisînor in.Ev çareserîbûna sivik dikare ji analîza diyagrama qonaxa sêyem a pergala sêalî ya CuTaTi ku di jimareya Pêvek 1 de hatî xuyang kirin were destnîşan kirin. Çareserî dikare bi xêzkirina xêzek liquidus li hember hevsengiya hevsengiya Ta û Ti li aliyê şilek a navberê were hejmartin (\( {c}_{ {{{{{\rm{Ta)))))))}}}} ^{l}\ ) û \({c}_{{{{({\rm{Ti}} }}}} }^ {l}\), bi rêzê ve, di germahiya delegasyonê de (Wêjeya pêvek. 1b) navbera zexm-şivî hevsengiya termodînamîka herêmî di dema alloykirinê de tê parastin, }}}}}}^{l}\) bi qasî sabît û nirxa wê bi X-ê ve girêdayî ye. Xema 1b ya pêvek nîşan dide ku \({c}_{{{{{{\rm{Ta}}}}} ))}^{l}\) dikeve nav rêza 10 -3 − 10 ^{l}\) bi 15.16 re wekhev in.Ev "herikîna" hêmanên nelihevkirî yên di alloyê de dikare hem bandorê li damezrandina avahiyek navbeynkar li eniya veqetandinê bike, di heman demê de, ku dikare ji ber belavbûna qebareyê beşdarî hilweşandin û hişkbûna strukturê bibe.
Ji bo ku em beşdariya (i) kêmbûna rêjeya rakirina alloyek V û (ii) rêjeya kêmbûna ketina hêmanên nelihevkirî di nav helandinê de ji hev cuda binirxînin, me di du gavan de bi rê ve çû.Pêşîn, bi saya \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), bi lêkolîna peşveçûna morfolojîk a strukturên berika berîkê, karîbû bandora kêmbûna V bi têra xwe lêkolîn bike.Dema mezin.Ji ber vê yekê, me ev bandor bi meşandina simulasyonên qada qonaxê di demên dirêjtir de ji lêkolînên berê vekolîn, ku hebûna strukturên hevrêziyê yên topolojîkî yên nehevkirî yên ku ji hêla mezinbûna belavbûyî-hevgirêdayî ya navberê X15 ve hatî çêkirin eşkere kir.Ya duyemîn, ji bo vekolîna bandora hêmanên nelihevkirî li ser kêmkirina rêjeya rijandinê, me Ti û Ag li helîna sifir zêde kir ku bi rêzê ve rêjeya levkirinê zêde û kêm bike, û morfolojiya encam, kînetîkên veqetandinê, û belavkirina kombûnê di nav de lêkolîn kir. helandin.Delegasyona Cu bi hesab û ceribandinên di hundurê avahiya alloyê de dihele.Me lêzêdekirinên Ti ji %10 heya 30% li medyayê zêde kiriye da ku helîna Cu rakin.Zêdekirina Ti giraniya Ti li kêleka qata delegeyan zêde dike, ku ev pileya berhevkirina Ti di vê qatê de kêm dike û rêjeya hilweşandinê kêm dike.Di heman demê de bi zêdekirina \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}^{l}\), rêjeya leakbûna Ta-yê zêde dike, ji ber vê yekê \({c}_{{{{{ { {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Hêjmara pêvek. 1b) Mîqdara zîvê ku em lê zêde dikin ji %10 heta %30 diguhere helbûna hêmanên alloykirinê di helandinê de, me pergala çaralî ya CuAgTaTi wekî pergalek sêalî ya bikêr (CuAg)TaTi model kiriye ku tê de helbûna Ti û Ta bi giraniya Ag di helîna CuAg de girêdayî ye (binihêre Nîşe) 2 û Pêvek. Hêjîrê 2–4).Zêdekirina Ag giraniya Ti li qeraxa avahiya delegeyê zêde nake.Lêbelê, ji ber ku helbûna Ti di Ag de ji ya Cu kêmtir e, ev \({c}_{{{{\rm{Ta}}}}}}}}^{l}\) kêm dike (Hêjîrê pêvek 1) 4b) û rêjeya leaksiyonê Ta.
Encamên simulasyonên qada qonaxê destnîşan dikin ku mezinbûna hevedudanî di demek têra xwe dirêj de bêîstiqrar dibe da ku avakirina strukturên bi topolojîkî yên li eniya hilweşînê pêşve bibe.Em bi ceribandinê vê encamê piştrast dikin û destnîşan dikin ku tebeqeya jêrîn a alloya Ta15T85, ku di qonaxek paşîn a hilweşandinê de li nêzê eniya hilweşandinê pêk tê, piştî xêzkirina qonaxa dewlemend-sifir bi topolojîkî ve girêdayî dimîne.Encamên me di heman demê de destnîşan dikin ku rêjeya levkirinê ji ber veguheztina girseyî ya belavbûyî ya hêmanên nelihevkirî yên di helîna şilavê de bandorek kûr li ser pêşkeftina morfolojîk heye.Li vir tê destnîşan kirin ku ev bandor, ku di ECD-ê de tune ye, bi tundî bandorê li profîlên berhevdanê yên hêmanên cihêreng ên di qata delegasyonê de, perçeya qonaxa zexm, û topolojiya avahiya LMD-ê dike.
Di vê beşê de, em pêşî encamên lêkolîna xwe bi simulasyona qada qonaxê ya bandora zêdekirina Ti an Ag li helîna Cu ku di encamê de morfolojiyên cihêreng vedihewîne pêşkêş dikin.Li ser hêjîrê.Xiflteya 1 encamên modelkirina sê-alî ya qada qonaxê ya aligirên TaXTi1-X yên ku ji Cu70Ti30, Cu70Ag30 û helîna sifirê pak bi naverokek atomî ya kêm a hêmanên nelihevkirî ji 5 heta 15% hatine wergirtin destnîşan dike.Du rêzên yekem destnîşan dikin ku lêzêdekirina her du Ti û Ag li gorî strukturên negirêdayî Cuya paqij (rêza sêyem) avakirina strukturên bi topolojîk ve girêdayî pêşve dike.Lêbelê, lêzêdekirina Ti, wekî ku tê hêvîkirin, rijandina Ta zêde kir, bi vî rengî pêşî li hilweşandina aligirên X-ya nizm (Ta5Ti95 û Ta10Ti90) digire û dibe sedema hilweşîna girseyî ya tebeqeya porê ya jêkirî di dema hilweşandina Ta15Ti85 de.Berevajî vê, lêzêdekirina Ag (rêza duyemîn) beşdarî damezrandina avahiyek têkildar a topolojîkî ya hemî pêkhateyên alloyek bingehîn bi hilweşînek sivik a qata delege dibe.Damezrandina avahiyek du-berdewam di Figures de jî tê xuyang kirin.1b, ku dîmenên strukturên veqetandî bi zêdebûna kûrahiya veqetandinê ji çepê ber bi rastê û wêneyek pêwendiya hişk-avî li kûrahiya herî zêde (wêneya rastê ya dûr) nîşan dide.
Simulasyona qada qonaxa 3D (128 × 128 × 128 nm3) ku bandora dramatîk a lêzêdekirina navberek li helîna şilavê li ser morfolojiya paşîn a alloya delegeyê nîşan dide.Nîşana jorîn pêkhateya alloya dêûbav (TaXTi1-X) û nîşana vertîkal pêkhateya helandinê ya navgîna nermkirina bingehîn a Cu destnîşan dike.Deverên ku di avahîsaziyê de bi giraniya Ta-ya bilind bêyî nepaqijiyê bi qehweyî têne xuyang kirin, û navbera hişk-avî bi şîn têne xuyang kirin.b Simulasyona sê-dimensî ya qada qonaxê ya alikariya pêşnumaya Ta15Ti85 ya bêserûber di helîna Cu70Ag30 de (190 × 190 × 190 nm3).3 çarçoveyên yekem devera zexm a strukturên şandî li kûrahiyên delegasyonê yên cihêreng nîşan didin, û çarçoveya paşîn tenê di kûrahiya herî zêde de navbera hişk-avî nîşan dide.Fîlma ku bi (b) re têkildar e di Fîlma Pêvek 1 de tê nîşandan.
Bandora lêzêdekirina soletê bi simulasyonên qada qonaxa 2D-ê re bêtir hate vekolîn, ku agahdariya zêde li ser damezrandina moda navrûyê li eniya veqetandinê peyda kir û destûr da ku meriv ji simulasyonên 3D-ê dirêjtir û pîvanên demê mezintir bike da ku kînetîka delamînasyonê bihejmêre.Li ser hêjîrê.Xiflteya 2 dîmenên simulasyona rakirina alikariya pêşbirkê Ta15Ti85 bi navgîniya Cu70Ti30 û Cu70Ag30 nîşan dide.Di her du rewşan de, mezinbûna belavbûyî-hevgirtî pir ne aram e.Li şûna ku bi rengek beralî bikeve nav alloyeyê, tiliyên kanalên şilavê di trajektorên pir tevlihev de kaotîk çep û rast dimeşin di dema pêvajoyek mezinbûnê ya bi îstîqrar de ku strukturên birêkûpêk ên ku di cîhê 3D de damezrandina strukturên bi topolojîkî ve girêdayî pêşve diçin pêşve dixe (Hêjî. 1).Lêbelê, di navbera additives Ti û Ag de cûdahiyek girîng heye.Ji bo helîna Cu70Ti30 (Hêjî. 2a), lihevketina du kanalên şil dibe sedema yekbûna navbera hişk-avî, ku dibe sedema derxistina girêkên hişk ên ku ji hêla her du kanalan ve ji avahîsaziyê têne girtin û, di dawiyê de, jihevdeketinê. .Berevajî vê, ji bo helîna Cu70Ag30 (Hêl. 2b), dewlemendkirina Ta li navbera di navbera qonaxên hişk û şil de, ji ber kêmbûna rijandina Ta di nav helandinê de pêşî li hevgirtinê digire.Wekî encamek, şilkirina girêdanê li eniya delamînasyonê tê tepisandin, bi vî rengî avakirina strukturên girêdanê pêşve dike.Balkêş e, tevgera kaotîk a ossîllasyonê ya kanala şilek avahiyek du-dimensî bi dereceyek diyarkirî dema ku qut tê tepisandin diafirîne (Wêne. 2b).Lêbelê, ev lihevkirin ne encama mezinbûna domdar a girêdanê ye.Di 3D-ê de, pêketina bêîstîqrar avahiyek dudomdar a ne-koaxial a girêdayî diafirîne (Hêjîrê. 1b).
Dîmenên simulasyonên qada qonaxa 2D ya Cu70Ti30 (a) û Cu70Ag30 (b) heliyana ku li aligirê Ta15Ti85 ji nû ve hatî helandin ku mezinbûna bi belavbûna hevgirtî ya bêîstiqrar nîşan dide.Wêneyên ku kûrahiyên cûda yên rakirina nepakiyê yên ku ji pozîsyona destpêkê ya pêwendiya zexm / şil têne pîvandin nîşan didin.Kevir rejîmên cihêreng ên lihevketina kanalên şilavê nîşan didin, ku rê li ber veqetandina girêdanên zexm û parastina helandina Cu70Ti30 û Cu70Ag30, bi rêzê ve.Firehiya domaina Cu70Ti30 1024 nm, Cu70Ag30 384 nm e.Banda rengîn hûrbûna Ta nîşan dide, û rengên cihêreng di navbera herêma şil (şîna tarî), alloya bingehîn (şîna sivik) û avahiya bêalî (hema sor) de cihê dikin.Fîlimên van simulasyonan di Fîlimên Pêvek 2 û 3 de têne xuyang kirin, ku rêyên tevlihev ên ku di dema mezinbûna hevgirtî ya belavbûna bêîstiqrar de dikevin kanalên şilavê ronî dikin.
Encamên din ên simulasyona qada qonaxa 2D di Fig.3 de têne xuyang kirin.Grafika kûrahiya veqetandinê li gorî demê (tevliheviya bi V) di jimarê de.3a nîşan dide ku lêzêdekirina Ti an Ag li helîna Cu, wekî ku tê hêvî kirin, kînetîka veqetandinê hêdî dike.Li ser hêjîrê.3b destnîşan dike ku ev hêdîbûn ji ber kêmbûna pîvaza tîrêjê ya Ti di şilavê de di nav qata delegasyonê de pêk tê.Di heman demê de nîşan dide ku lêzêdekirina Ti(Ag) giraniya Ti li aliyê şikilî yê navberê zêde dike (kêm dike) (\({c}_{{{{{{{\rm{Ti)))))) ))) ^{l \) ), ya ku dibe sedema rijandina Ta, ku bi perçeya Ta ya ku di helandinê de wekî fonksiyona demê tê helandin tê pîvandin (Fig. 3c), ku bi lêzêdekirina Ti(Ag) zêde dibe (kêm dibe). ).Wêneyê 3d nîşan dide ku ji bo her du madeyên saxlem, beşê qebareya maddeyên hişk ji bo avakirina pêkhateyên bi topolojîkî yên duberdewam ên têkildar li jor bendî dimîne28,29,30.Digel ku lê zêdekirina Ti li helandinê rijandina Ta zêde dike, ew di heman demê de ji ber hevsengiya qonaxê ragirtina Ti di girêka zexm de jî zêde dike, bi vî rengî perçeya qebareyê zêde dike da ku hevrêziya strukturê bêyî nepaqijiyê biparêze.Hesabên me bi gelemperî bi pîvandinên ceribandî yên perçeya qebareya eniya delamînasyonê re li hev dikin.
Simulasyona qada qonaxê ya alikariya Ta15Ti85 bandorên cihêreng ên zêdekirinên Ti û Ag yên li helîna Cu li ser kînetîka rakirina alloyê ku ji kûrahiya rakirina alloyê wekî fonksiyona demê (a) tê pîvandin, profîla berhevkirina Ti di şilê de li ber Kûrahiya rakirina alloyê 400 nm (kûrahiya negatîf di nav helîna li derveyî avahiya alyozê de fireh dibe (pêşiya alloyê li milê çepê) b Derketina ta li hember demê (c) û perçeya zexm di avahiyek bê aliyo de li hember pêkhateya helandinê (d) Tevahiya hêmanên zêde di helandinê de li ser abscissa (d) tê xêzkirin (Ti - xeta kesk, Ag - xeta mor û ceribandin).
Ji ber ku leza eniya delamînasyonê bi demê re kêm dibe, pêşkeftina morfolojiyê di dema hilweşandinê de bandora kêmkirina leza delamînasyonê nîşan dide.Di lêkolînek zeviyê ya qonaxek berê de, me mezinbûna hevedudanî ya mîna eutektîk dît ku di encamê de strukturên topolojîkî yên bêserûber ên lihevhatî di dema rakirina alloyeya pêşbirkê ya Ta15Ti85 de ji hêla helikên sifirê yên saf ve15 pêk tê.Lêbelê, beşên dirêj ên heman simulasyona zeviyê qonaxê destnîşan dikin (binihêrin Fîlimê Pêvek 4) ku gava leza pêşîya hilweşandinê têra xwe piçûk dibe, mezinbûna hevgirtî bêîstiqrar dibe.Bêîstîqrar xwe di hejandina paşîn a paşîn de diyar dike, ku rê li ber hevgirtina wan digire û, bi vî rengî, avakirina strukturên bi topolojîkî ve girêdayî pêşve dike.Veguheztina ji mezinbûna girêdana bi îstîqrar berbi mezinbûna ziravî ya bêîstîqrar nêzîkê xi = 250 nm bi rêjeya 4,7 mm/s pêk tê.Berevajî vê, kûrahiya dakêşana têkildar xi ya helîna Cu70Ti30 bi heman rêjeyê bi qasî 40 nm e.Ji ber vê yekê, me nekarî dema ku alloy bi helîna Cu70Ti30 veguheztinek wusa bişopînin (binihêrin Fîlimê Pêvek 3), ji ber ku lê zêdekirina 30% Ti li helandinê bi girîngî kînetîka rakirina alloyê kêm dike.Di dawiyê de, her çend mezinbûna bi belavbûnê ve ji ber kînetîkên delamînasyona hêdîtir ne aram e jî, dûrahiya λ0 girêkên hişk ên li eniya veqetandinê bi qasî qanûna \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) ya rawestayî pêk tîne. mezinbûn15,31 ku C berdewamiyek e.
Ji bo ceribandina pêşbîniyên simulasyona qada qonaxê, ceribandinên rakirina alloyê bi nimûneyên mezintir û demên rakirina alloyê dirêjtir hatin kirin.Figure 4a şematokek şematîkî ye ku pîvanên sereke yên strukturên veqetandî nîşan dide.Kûrahiya giştî ya xêzkirinê bi xi-yê ye, dûrahiya ji sînorê destpêkê ya qonaxên hişk û şil heya eniya hilweşandinê.hL dûrahiya ji navbeyna destpêkê ya zirav-avî heya keviya strûktûra veqetandî ya berî xêzkirinê ye.hL-ya mezin lekeyek Ta ya bihêz nîşan dide.Ji wêneya SEM-ê ya nimûneya şandî, em dikarin mezinahiya hD-ya strukturê veqetandî berî xêzkirinê bipîvin.Lêbelê, ji ber ku şil di germahiya odeyê de jî hişk dibe, gengaz e ku meriv avahiyek şandî bêyî girêdan bimîne.Ji ber vê yekê, me helandin (qonaxa dewlemend a sifir) da ku strûktûra veguhêziyê bi dest bixe û hC bikar anî da ku qalindahiya avahiya veguhêz binirxîne.
Diagramek şematîkî ya pêşkeftina morfolojiyê ya di dema rakirina nepakîyan de û destnîşankirina pîvanên geometrîkî: stûrahiya qata rijandinê Ta hL, stûrahiya avahiya veqetandî hD, qalindahiya avahiya girêdanê hC.(b), (c) Verastkirina ezmûnî ya encamên simulasyona qada qonaxê ku beşên xaçerê yên SEM û morfolojiya 3D xêzkirî ya alloya Ta15Ti85 ku ji helîna Cu(b) û Cu70Ag30 a paqij hatî amade kirin berhev dike, girêdanên topolojîk bi mezinahiya girêdana yekbûyî Struktura (c), bara pîvanê dide. 10 μm.
Beşên xaçê yên strukturên delegekirî ku di jimarê de têne xuyang kirin.4b,c bandorên sereke yên pêşbînîkirî yên lê zêdekirina Ti û Ag li helîna Cu li ser morfolojî û kînetîka alloya şandî piştrast dike.Li ser hêjîrê.Hêjmara 4b devera jêrîn ya qutkirina SEM (li milê çepê) ya alloya Ta15T85 ya ku ji hêla 10 seqeyan ve di nav sifirê paqij de tê rijandin heya kûrahiya xi ~ 270 μm nîşan dide.Li ser pîvanek dema ceribandinê ya pîvandî, ku çend rêzikên mezinahiyê ji simulasyonên qada qonaxê mezintir e, leza pêşiya veqetandinê pir li jêr leza behrê ya jorîn 4,7 mm / s e, li jêr ku mezinbûna girêdana eutektîkî ya domdar bêîstiqrar dibe.Ji ber vê yekê, avahiyek li jorê eniya peelê tê çaverê kirin ku ji hêla topolojîkî ve bi tevahî ve girêdayî be.Berî eqlêkirinê, tebeqek tenik a alloya bingehîn bi tevahî hate hilweşandin (hL = 20 μm), ku bi leakbûna Ta re têkildar bû (Table 1).Piştî kolandina kîmyewî ya qonaxa dewlemend a sifir (rast), tenê tebeqek tenik ji alloya delegekirî (hC = 42 μm) dimîne, ku nîşan dide ku piraniya strukturên veqetandî di dema xêzkirinê de yekitiya avahî winda kir û, wekî ku tê hêvîkirin, ji hêla topolojîk ve ne girêdayî bû ( Wêne 1a)., wêneya herî rast di rêza sêyemîn de).Li ser hêjîrê.4c beşa xaçê ya SEM-ê ya tevahî û wêneyên 3D-ê yên eqrara alyeya Ta15Ti85 nîşan dide ku bi rijandina di helîna Cu70Ag30 de ji bo 10 seqeyan heya kûrahiyek bi qasî 200 μm hatî rakirin.Ji ber ku bi awayekî teorîk tê pêşbînîkirin ku kûrahiya pelê bi \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) kînetîka kontrolkirî ya belavbûnê zêde bibe (binihêre Nîşeya Pêvek 4) 15 16, Bi lêzêdekirina %30 Ag li helîna Cu, kêmbûna kûrahiya veqetandinê ji 270 μm berbi 220 μm ve bi kêmbûna hejmara Peclet p re bi faktorek 1,5 re têkildar e.Piştî kolandina kîmyewî ya qonaxa dewlemend a Cu/Ag (rast), tevahiya strukturê veqetandî yekbûna avahîsaziyê (hC = 200 μm) diparêze, û destnîşan dike ku ew di bingeh de avahiyek dudomdar a topolojîk a pêşbînkirî ye (Wêne 1, wêneya herî rast) rêza duyemîn û tevahî rêza jêrîn).Hemî pîvandinên alloyeya bingehîn a Ta15T85 di melzemeyên cihêreng de di Tabloyê de têne kurt kirin.1. Em di heman demê de encamên ji bo aligirên bingehîn ên Ta10Ti90 yên nehêlkirî yên di helandinên cihêreng de jî pêşkêş dikin, encamên me piştrast dikin.Pîvandinên qalindahiya tayê rijandinê Ta destnîşan kir ku strukturên ku di helîna Cu70Ag30 (hL = 0 μm) de tê hilweşandin ji ya di helîna Cu ya paqij (hL = 20 μm) piçûktir e.Berevajî vê, lêzêdekirina Ti li metnê strukturên qelstir ên aliyî (hL = 190 μm) dihelîne.Kêmbûna hilweşîna avahiya delegekirî ya di navbera helîna Cu-ya paqij (hL = 250 μm) û helîna Cu70Ag30 (hL = 150 μm) de di alloyên şandî yên li ser bingeha Ta10Ti90 de diyartir e.
Ji bo têgihîştina bandora helîna cihêreng, me analîzek hêjmarî ya zêde ya encamên ceribandinê yên di Xiflteya 5 de pêk anî (li Daneyên Pêvek 1 jî binêre).Li ser hêjîrê.Wêneyên 5a-b dabeşkirina pîvandinê ya hêmanên cihêreng li ser arastekirina pelçiqandinê di ceribandinên pijandinê de di helîna Cu-ya paqij (Hêl. 5a) û helîna Cu70Ag30 (Hêl. 5b) de nîşan dide.Kêmbûna hêmanên cihêreng li hember dûrahiya d ji eniya delamînasyonê heya keviya tebeqeya veqetandinê ya di girêka zexm de û qonaxa ku şil bû (di Cu an CuAg de dewlemend bûye) di dema hilweşandinê de têne xêz kirin.Berevajî ECD, ku ragirtina hêmanên tevlihev ji hêla rêjeya veqetandinê ve tê destnîşankirin, di LMD-ê de, hûrbûna di girêkek zexm de ji hêla hevsengiya termodînamîk a herêmî ya di navbera qonaxên hişk û şil de tê destnîşankirin û, bi vî rengî, taybetmendiyên hevjiyanê yên hişk û qonaxên şil.Diagramên Dewletê yên Alloy.Ji ber belavbûna Ti ji alema bingehîn, bi zêdebûna d-yê ji eniya delamînasyonê ber bi qiraxa qata delamînasyonê ve tansiyona Ti kêm dibe.Wekî encamek, giraniya Ta bi zêdebûna d-ê re li ser pakêtê zêde bû, ku bi simulasyona qada qonaxê re hevaheng bû (Hêjmara Pêvek. 5).Tîrêjiya Ti di helîna Cu70Ag30 de ji helîna Cu-ya paqij, ku bi leza rakirina alloyê ya hêdîtir re hevaheng e, hûrtir kêm dibe.Profîlên hûrbûna pîvandî yên di Hêjîrê de.5b her weha destnîşan dike ku rêjeya hûrgelên Ag û Cu di şilavê de tam li ser tebeqeya aleya veqetandî ne domdar e, di heman demê de di simulasyona qada qonaxê de ev rêje di simulasyona helandinê de domdar hate hesibandin. pseudo-elementek Cu70Ag30.Tevî vê cûdahiya jimareyî, modela qada qonaxê bandora kalîteyê ya serdest a lê zêdekirina Ag li ser tepisandina leakbûna Ta digire.Modela bi tevahî hêjmarî ya gradientên berhevdanê yên her çar hêmanan di girêk û şilavên hişk de modelek çar-pêkhatî ya diyagrama qonaxa TaTiCuAg-ê ya rasttir hewce dike, ku li derveyî çarçoweya vê xebatê ye.
Pîvana profîlên kombûnê li gorî dûrahiya d ji eniya delamînasyona alloya Ta15Ti85 di (a) helîna Cu-ya paqij û (b) helîna Cu70Ag30 de girêdayî ye.Berawirdkirina beşê qebareya pîvandî ya madeyên hişk ρ(d) ya strukturê veqetandî (xêza hişk) digel pêşbîniya teorîkî ya ku bi hevkêşeya bê rijandin Ta (xêza şikestî) re têkildar e.(1) (c) Pêşbîniya hevkêşeyê biperçiqîne.(1) Wekhevî li eniya delamînasyonê rast kirin.(2) Ango, rijandina Ta tê hesibandin.Firehiya girêdana navîn λw û dûrahiya λs (d) bipîvin.Barên çewtiyê guheztina standard nîşan didin.
Li ser hêjîrê.5c rêjeya pîvandinê ya maddeyên hişk ρ(d) (xêza hişk) ji bo avahîyên Cu û Cu70Ag30 yên safî yên delegekirî yên ji helînê bi pêşbîniya teorîkî (xêza şikestî) ya ku ji parastina girseyê hatî wergirtin bi karanîna giraniya Ta ya pîvandî ya di bindera zexm de berhev dike \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Hêl. 5a,b) û guh nede rijandina Ta û veguheztina Ta di navbera girêkên bi kûrahiyên cuda yên cudabûnê de.Ger Ta ji zexm bibe şil, divê hemî Taya ku di alloyeya bingehîn de heye ji nû ve li girêkek hişk were dabeş kirin.Ji ber vê yekê, di her qatek avahiyek dûr a ku li gorî arastekirina rakirina alloyê perpendîk e, parastina girseyê tê vê wateyê ku \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), li ku \({c}_{Ta}^{s}(d)\) û \({c }_{Ta }^ {0}\) bi rêzê ve li pozîsyona d-ê di girêk û alema matrixê de, û Ss(d) û St qadên xaçerê yên girêka hişk û tevahiya herêma dûr in. herwiha.Ev rêjeya qebareya maddeyên di qata dûr de pêşbînî dike.
Ev dikare bi hêsanî li strukturên helandina Cu û Cu70Ag30 yên safî yên delegekirî bi karanîna kêşeyên \({c}_{Ta}^{s}(d)\) yên ku bi xeta şîn re têkildar in, were sepandin.Van pêşbîniyan li ser Fig. 5c têne danîn û destnîşan dikin ku paşguhkirina leakbûna Ta pêşbîniyek nebaş a belavkirina perçeya qebareyê ye.Parastina girseya bê leak bi zêdebûna d re kêmbûnek monotonîk a beşê qebareyê pêşbînî dike, ku bi kalîteyî di helîna Cu-ya safî de tê dîtin, lê ne di helandina Cu70Ag30 de, ku ρ(d) hindiktirîn heye.Digel vê yekê, ev dibe sedema zêdenirxandinek girîng a beşên qebareyê li eniya veqetandinê ji bo her du melkan.Ji bo pîvana herî piçûk d ≈ 10 μm, nirxên ρ yên pêşbînîkirî yên ji bo her du helandinê ji 0,5-ê derbas dibin, dema ku nirxên ρ yên pîvandî yên ji bo helandina Cu û Cu70Ag30 bi rêzê ve hinekî ji 0,3 û 0,4 bilindtir in.
Ji bo balkişandina rola sereke ya leakbûna Ta, em dûv re destnîşan dikin ku cûdahiya mîqdar a di navbera nirxên ρ yên pîvandî û pêşbînîkirî yên li nêzê eniya hilweşandinê de dikare bi safîkirina pêşbîniyên me yên teorîkî ve were rakirin da ku vê lehiyê tê de bigire.Ji bo vê mebestê, bila em bihejmêrin hejmara giştî ya atomên Ta yên ku ji zexmek diherikin şilek dema ku eniya rizîbûnê li ser dûrahiyek Dxi = vΔt di navbera demê de Δt Δxi = vΔt de, li wir \(v={\dot{x )) _{i }( t )\) - rêjeya veqetandinê, kûrahî û dem dikare ji pêwendiya naskirî were wergirtin \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) deaerasyon.Zagona herêmî ya parastina girseyê li eniya veqetandinê (d ≈ 0) wiha ye ku ΔN = DlglΔtSl/va, ku gl gradienta konsantasyona atomên Ta di şilekê de ye, va ew qebareya atomê ye ku li gorî konsantreya ku wekî an perçeya atomî, û Sl = St - Ss qada xaçerêya kanala şilavê ya li eniya delamînasyonê ye.Pîvana konsantasyonê gl dikare bi wê yekê were hesab kirin ku kombûna atomên Ta di navberê de nirxek domdar \({c}_{Ta}^{l}\) heye û di helîna li derveyî tebeqeya pelçiqandî de pir piçûk e. dide \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Ji ber vê yekê, \({{\Delta}}N=({{\Delta} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Dema ku pêşî ber bi dûrek Δxi ve diçe, perçeya zexm bi tevahî hejmara atomên Ta yên ku ji alema bingehê hatine derxistin re wekhev e, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ {0}/{v}_{a}\), bi kombûna hejmara atomên Ta yên ku di şikilê de diherikin, ΔN, û di girêka hişk de cih digirin\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Ev hevkêşî, digel bilêvkirina jorîn ji bo ΔN û têkiliyên St = Ss + Sl û qonaxên li eniya delamînasyonê.
Di sînorê sifir helbûna atomên Ta de, ku berbi pêşbîniyek zû ya tunebûna lehiyan kêm dike, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)avî (\({c }_{Ta}^{l}=0\)).Bikaranîna nirxan \({c}_{Ta}^{l}\nêzîkî 0,03\) ji pîvandinên ceribandinê (di Fig. 5a, b de nayên xuyang kirin) û hejmarên Peclet p ≈ 0,26 û p ≈ 0,17 û hûrgelên hişk \ ({c}_{Ta}^{s}\nêzîkî 0,3\) û \({c}_{Ta}^{s}\nêzîkî 0,25\) bi rêzê ve ji bo Cu û Cu70Ag30 dihele, em nirxa pêşbînîkirî digirin helandin, ρ ≈ 0,38 û ρ ≈ 0,39.Van pêşbîniyan bi pîvanan re lihevhatinek pir baş e.Cûdahiyên mayî (ji bo helandina Cu70Ag30 0,32 li hember 0,32 tê pêşbînîkirin û ji bo helandina Cu70Ag30 0,43 tê pîvandin) dikare bi nezelaliya pîvandinê ya mezin a ji bo tansiyonên Ta pir kêm di şilavan de were ravekirin (\( {c }_{Ta }^ {l}\nêzîkî 0.03\)), ku tê pêşbînîkirin ku di helîna sifir a paqij de hinekî mezintir be.
Her çend ceribandinên heyî li ser aligirên bingehîn û hêmanên helandinê yên taybetî hatine kirin, em li bendê ne ku encamên analîza van ceribandinan alîkariya derxistina hevkêşan bike.(2) Serlêdanek berfireh li ser pergalên din ên dopîngê yên LMD û rêbazên din ên têkildar ên wekî Rakirina Nepaqijiya Dewleta Zehmet (SSD).Heya nuha, bandora rijandina hêmanên nehevkirî li ser avahiya LMD bi tevahî hate paşguh kirin.Ev bi piranî ji ber vê yekê ye ku ev bandor di ECDD-ê de ne girîng e, û heya nuha bi nerastî tê texmîn kirin ku NMD mîna REC-ê ye.Lêbelê, ciyawaziya sereke di navbera ECD û LMD de ev e ku di LMD-ê de helbûna hêmanên ku nayên tevlihevkirin di şikilan de ji ber giraniya zêde ya hêmanên tevlihev ên li aliyê şilavê yên navberê pir zêde dibe (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), ku di encamê de giraniya hêmanên nelihevkirî (\({c}_{Ta}^{l}\)) li aliyê şikilî yê navberê zêde dike û perçeya qebarê ya ku ji hêla hevkêşeya rewşa hişk ve hatî pêşbînîkirin kêm dike. .(2) Ev başbûn ji ber vê yekê ye ku di dema LMD-ê de pêwendiya zirav-avî di hevsengiya termodnamîk a herêmî de ye, ji ber vê yekê bilind \({c}_{Ti}^{l}\) alîkariya başkirina \({c} _ dike. {Ta} ^{l}\ Bi heman awayî, bilind \({c}_{Ti}^{s}\) dihêle ku Cu di nav girêkên hişk de were bicîh kirin, û giraniya Cuya hişk di van girêdanan de ji% 10 hêdî hêdî diguhere. kêmbûna nirxan li kêleka tebeqeya piçûk a delegasyonê neguhêzbar e (Hêjêra pêvek. 6). Berevajî vê, derxistina elektrokîmyayî ya Ag ji alimanên AgAu ji hêla ECD ve reaksiyonek ne-hevseng e ku çareserbûna Au di nav de zêde nake. elektrolyte. Ji bilî LMD, em her weha hêvî dikin ku encamên me ji bo ajokarên dewleta zexm re derbasdar bin, ku tê çaverê kirin ku sînorê zexm di dema rakirina alloyê de hevsengiya termodnamîk a herêmî biparêze. di qata delegasyonê ya avahiya SSD-ê de zexm hate dîtin, tê vê wateyê ku ez di dema heyetê de hilweşîna lîga zexm heye, ku bi rijandina hêmanên nehevkirî ve girêdayî ye.
Û hevkêşe.(2) Ji bo pêşbînkirina kêmbûnek berbiçav a perçeya zexm li eniya rakirina alloyê ji ber rijandina Tayê, di heman demê de pêdivî ye ku meriv veguheztina Ta li devera rakirina alloyê jî bihesibîne da ku dabeşkirina perçeya zexm di tevahî de were fam kirin. qata rakirina alloyê, ku bi sifirê paqij û helîna Cu70Ag30 re hevaheng e.Ji bo helandina Cu70Ag30 (xêza sor a di Fig. 5c de), ρ(d) herî kêm bi qasî nîvê qata delegasyonê heye.Ev hindiktirîn ji ber vê yekê ye ku bi tevahî mîqdara Ta ya ku di zencîra hişk de li nêzikî keviya qatê şandî ye ji ya alema bingehîn mezintir e.Ango ji bo d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ {Ta}^{0}\), an jî bi tevahî hevwate, ρ(d) tê pîvan = Ss(d)/St ≈ 0.35 ji hevkêşana pêşbînîkirî pir mezintir e.(1) Bê rijandin\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\nêzîkî 0.2\).Ev tê vê wateyê ku beşek ji Tayê ku direvê ji eniya veqetandinê berbi herêmek ji vê eniyê dûr ve tê veguheztin, di şikilê de û bi navgîniya zexm-avî ve tê belav kirin, li wir ji nû ve tê depokirin.
Vê veguheztinê bandorek berevajî ya rijandina Ta-yê heye ku girêkên hişk ên Ta dewlemend bike, û dabeşkirina perçeya hişk dikare bi kalîteyî wekî hevsengiya rijandin û veavakirina Ta were rave kirin.Ji bo helîna Cu70Ag30, hûrbûna Ag di şilê de bi zêdekirina d zêde dibe (xeta xalîçeya qehweyî ya di Fig. 5b de) ji bo kêmkirina lehiya Ta bi kêmkirina helbûna Ta, ku dibe sedema zêdebûna ρ(d) bi zêdekirina d piştî gihîştina herî kêm. .Ev beşek zexm bi têra xwe mezin diparêze da ku pêşî li perçebûna ji ber veqetîna girêdana hişk bigire, ku rave dike ka çima strukturên ku di Cu70Ag30 de têne hilanîn piştî xêzkirinê yekbûna strukturî diparêzin.Berevajî vê, ji bo helîna sifir a safî, rijandin û ji nû ve rijandin hema hema hevûdu betal dikin, di encamê de kêmbûna hêdî hêdî di binê sînorê perçebûnê de ji bo piraniya tebeqeya delege, tenê tebeqeyek pir zirav dimîne ku yekparebûna avahîsaziyê li nêzî sînorê diparêze. qatê şandî.(Hêjîra 4b, Tablo 1).
Heya nuha, vekolînên me bi giranî li ser ravekirina bandora xurt a rijandina hêmanên tevlihev di navgînek veqetandî de li ser perçeya zexm û topolojiya strukturên şandî sekinîn.Ka em naha vegerin ser bandora vê lehiyê li ser hişkbûna strukturên bicontinuumê di hundurê qata delegasyonê de, ku bi gelemperî di dema LMD-ê de ji ber germahiya hilberandina bilind pêk tê.Ev ji ECD-ê cihê ye ku di dema rakirina alloyê de çewisandin bi rastî tune ye, lê dibe ku ji ber hilanîna li germahiyên bilindtir piştî rakirina alloyê çêbibe.Heya nuha, hişkbûna di dema LMD-ê de di bin wê yekê de hatîye model kirin ku ew ji ber belavbûna hêmanên nelihevkirî li ser navbera zexm-avî çêdibe, dişibihe qelewbûna bi navbeynkariya rûkalê ya strukturên ECD-ê yên nanoporoz ên annealkirî.Bi vî rengî, mezinahiya girêdanê bi karanîna qanûnên pîvandinê yên standard mezinbûna kapilaran ve hatî model kirin.
li cihê ku tc dema dirûvkirinê ye, wekî dema derbasbûyî piştî derbasbûna eniya delemînasyonê li kûrahiya xi di nav qata delemasyonê de (ku λ nirxa destpêkê λ00 heye) tê pênase kirin, heya dawiya ceribandina veqetandinê, û nîşana pîvandinê n = 4 rûerdê belav dike.Eq divê bi hişyarî were bikar anîn.(3) Di dawiya ceribandinê de pîvanên λ û dûrahiya d ji bo avahiya dawîn bêyî nepakî şîrove bikin.Ev ji ber vê yekê ye ku devera li nêzî qeraxa qata şandî ji ya devera li pêşiyê dirêjtir dirêj dike ku mezin bibe.Ev dikare bi hevkêşeyên zêde were kirin.(3) Ragihandina bi tc û d.Ev têkilî bi pêşbînkirina kûrahiya rakirina alloyê wekî fonksiyona demê dikare bi hêsanî were bidestxistin, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), ku tc(d) = te − tf(d) dide, ku te dirêjahiya tevahiya ceribandinê ye, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) wextê ku eniya delemê bigihêje kûrahiyek bi qasî kûrahiya dahûrandina dawîn kêm d ye.Vê bêjeyê ji bo tc(d) têxin nav hevokê.(3) λ(d) pêşbînî bike (binihêre têbînîya zêde 5).
Ji bo ceribandina vê pêşbîniyê, me pîvandinên firehî û dûrahiya di navbera kulman de li ser beşên xaça tevahî yên strukturên şandî yên ku di xêza Pêvek 9-ê de têne xuyang kirin ji bo helandina Cu û Cu70Ag30 ya paqij pêk anîn.Ji şaneyên rêzê yên perpendîkuler berbi arastekirina xêzkirinê ve li dûrahiyên cihêreng d ji eniya veqetandinê, me firehiya navînî λw(d) ya girêkên Ta-dewlemend û dûrahiya navînî λs(d) di navbera koman de bi dest xist.Ev pîvandin di jimarê de têne nîşandan.5d û bi pêşbîniyên hevkêşeyê re dan ber hev.(3) di Pêveka Fig. 10 de ji bo nirxên cihêreng ên n.Berawird nîşan dide ku îndeksek belavbûna rûvî ya n = 4 pêşbîniyên nebaş dide.Ev pêşbînî bi bijartina n = 3-ê ji bo qirkirina kapîlarê ya bi navbeynkariya belavbûnê ya girseyî bi girîngî nayê baştir kirin, ya ku meriv bi nefsbiçûkî li bendê ye ku ji ber rijandina Ta di şikilê de guncanek çêtir peyda bike.
Ev cudahiya hejmarî ya di navbera teorî û ceribandinê de ne ecêb e, ji ber ku Eq.(3) di perçeyek qebareya domdar ρ ρ de lihevhatina kapîlarî vedibêje, dema ku li LMD perçeya zeliqandî ρ ne domdar e.ρ di nav qata jêkirî de di dawiya rakirina alloyê de cîh diguhezîne, wekî ku di jimarê de tê xuyang kirin.5c.ρ di heman demê de di dema rakirina nepakîyan de li kûrahiyek rakirina sabît bi demê re diguhezîne, ji nirxa eniya rakirinê (ku di demê de bi qasî domdar e û bi vî rengî ji tf û d serbixwe ye) heya nirxa pîvandî ya ρ(d) ku di Fig. 5c bi dema paşîn re têkildar e.Ji fig.3d, meriv dikare were texmîn kirin ku nirxên pêşîn ên hilweşînê bi rêzê ve ji bo AgCu û helîna Cu-ya paqij bi rêzê 0,4 û 0,35 in, ku di hemî rewşan de ji nirxa paşîn a ρ di dema te de bilindtir e.Girîng e ku were zanîn ku kêmbûna ρ bi demê re di d-ya sabît de encamek rasterast a hebûna pileyek konsantasyonê ya hêmana tevlihev (Ti) di şilekê de ye.Ji ber ku tansiyona Ti di şikilan de bi zêdekirina d kêm dibe, hevsengiya hevsengiya Ti di madeyên hişk de jî fonksiyonek kêmbûna d ye, ku dibe sedema belavbûna Ti ji girêkên hişk û kêmbûna beşa hişk bi demê re.Guhertina demkî ya ρ di heman demê de ji hêla leak û veguheztina Ta jî tê bandor kirin.Ji ber vê yekê, ji ber bandorên zêde yên hilweşandin û barkirinê, em li bendê ne ku di dema LMD-ê de ziravbûn, wekî qaîdeyek, dê di perçeyên qebareya ne domdar de çêbibe, ku dê bibe sedema pêşkeftina strukturî ji bilî ziravbûna kapîlar, lê di heman demê de ji ber belavbûna di nav de. şilek û ne tenê li ser sînorê hişk-avî.
Rastiyên hevkêşiyê.(3) Pîvandinên pêhn û dûrbûnê yên ji bo 3 ≤ n ≤ 4 nayên hejmartin (Hêjêra Pêvek. 10), destnîşan dike ku hilweşandin û ji nû ve veqetandin ne ji ber kêmkirina navberê di ceribandina heyî de rolek serdest dileyzin.Ji bo qirkirina kapilaran, tê payîn ku λw û λs bi d-yê ve girêdayî bin, di heman demê de Fig. 5d nîşan dide ku λs bi d-ê re ji λw-ê pir zûtir zêde dibe ji bo Cu-ya pak û Cu70Ag30 dihele.Digel ku teoriyek hişk a ku hilweşandin û ji nû ve veqetandinê dihesibîne divê were hesibandin da ku van pîvandinan bi qastî rave bike, ev cûdahî ji hêla kalîteyê ve tê çaverê kirin, ji ber ku hilweşîna bêkêmasî ya bendên piçûk dibe sedema zêdebûna dûrbûna di navbera girêdanan de.Digel vê yekê, λ-yên helîna Cu70Ag30 digihîje nirxa xwe ya herî zêde li kêleka qatê bê alloy, lê rastiya ku λ-yên helîna sifir a paqij bi monotonî zêde dibe, dikare bi zêdebûna giraniya Ag di şilê de were ravekirin, ku li wir d ji bo ravekirina ρ(d) di Xiflteya 5c de tê bikaranîn.Zêdekirina tansiyona Ag bi zêdekirina d re rijandina Ta û belavbûna binderê ditepisîne, ku dibe sedema kêmbûna λs piştî ku gihîştina nirxa herî zêde.
Di dawiyê de, bala xwe bidin ku lêkolînên kompîturê yên lihevhatina kapilaran di perçeya qebareya domdar de destnîşan dikin ku dema ku perçeya qebareyê bi qasî 0.329.30 dakeve jêr, avahî di dema qelewbûnê de perçe dibe.Di pratîkê de, dibe ku ev bend hinekî kêmtir be ji ber ku perçebûn û kêmkirina cinsê hevdem li ser pîvanek demê ya ku di vê ceribandinê de bi tevahî dema rakirina alloyê re hevber an jê mezintir pêk tê.Rastiya ku strukturên veqetandî yên di helandina Cu70Ag30 de yekbûna xwe ya strukturî diparêzin her çend ku ρ(d) di navgîniya navînî ya d de hinekî li jêr 0.3 be jî destnîşan dike ku perçebûn, heke hebe, tenê bi qismî pêk tê.Rêjeya perçeya voltê ya ji bo perçebûnê jî dibe ku bi hilweşandin û vegerandinê ve girêdayî be.
Ev lêkolîn du encamên sereke derdixe.Pêşîn, û bi pratîktir, topolojiya strukturên şandî yên ku ji hêla LMD-ê ve têne hilberandin dikare bi hilbijartina helandinê ve were kontrol kirin.Bi bijartina helandinê re ji bo kêmkirina helbûna hêmana nelihevkirî A ya alikariya bingehîn AXB1-X di helandinê de, her çend bi sînor be jî, dikare avahiyek pir vebijarkî were afirandin ku hevrêziya xwe jî di astên kêm ên hêmana qatê X û yekbûna avahîsaziyê de biparêze. .Berê dihat zanîn ku ev ji bo ECD25 gengaz bû, lê ne ji bo LMD.Encama duyemîn, ku bingehîntir e, ev e ku çima di LMD-ê de yekdestiya avahîsaziyê dikare bi guheztina navgîniya delegasyonê were parastin, ku bi serê xwe balkêş e û dikare çavdêriyên alema TaTi-ya me ya di Cu-ya pak û CuAg de di helîne, lê di heman demê de jî rave bike. bi gelemperî ji bo ronîkirina cûdahiyên girîng, ku berê kêm hatine texmîn kirin di navbera ECD û LMD de.
Di ECD-ê de, hevrêziya strukturê bi girtina rêjeya rakirina nepakiyê di astek nizm X de tê domandin, ku bi demê re ji bo hêzek ajotinê ya sabît domdar dimîne, têra piçûk e ku di dema rakirina nepaqijiyê de têra xwe hêmana tevlihevkirî B di girêka zexm de bigire da ku biparêze. volume solids.pişka ρ têra xwe mezin e ku pêşî li perçebûnê bigire25.Di LMD de, rêjeya rakirina alloyê \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) bi demê re ji ber kînetîkên sînorkirî yên belavbûnê kêm dibe.Ji ber vê yekê, bêyî ku celebê pêkhatina helandinê ku tenê bandorê li ser hejmara Peclet p dike, rêjeya delamînasyonê zû digihîje nirxek têra xwe piçûk ku têra xwe B di girêka zexm de bigire, ku rasterast di rastiya ku ρ di delamînasyonê de tê xuyang kirin. pêş bi demê re hema hema sabît dimîne.Rastî û li ser sînorê perçebûnê.Wekî ku ji hêla simulasyona qada qonaxê ve hatî destnîşan kirin, rêjeya pelê di heman demê de zû digihîje nirxek têra xwe piçûk ku mezinbûna girêdana eutektîk bêîstîkrar bike, bi vî rengî avakirina strukturên bi topolojîkî ve girêdayî ji ber tevgera hejandina paşîn a lamellayan hêsan dike.Bi vî rengî, cûdahiya bingehîn a bingehîn di navbera ECD û LMD de di pêşkeftina eniya hilweşandinê de bi navgîniya avahiya hundurîn a qatê piştî perçebûnê û ρ, ji bilî rêjeya hilweşandinê de ye.
Di ECD-ê de, ρ û girêdan li seranserê qata dûr domdar dimînin.Berevajî vê, di LMD de, her du jî di nav qatek de diguhezin, ya ku di vê lêkolînê de bi zelalî tê xuyang kirin, ku nexşeya hûrbûna atomê û belavkirina ρ li seranserê kûrahiya strukturên şandî yên ku ji hêla LMD-ê ve hatine afirandin nexşe dike.Du sedemên vê guherînê hene.Yekem, tewra li ser sînorek sifirê ya A-yê jî, pileya giraniya B di şilê de, ku di DZE de tune ye, di girêka zexm de, ku bi şilê re di hevsengiya kîmyewî de ye, gradientek A-yê çêdike.Pîvana A, di encamê de, gradient ρ di hundurê tebeqê de bêyî nepaqijî çêdike.Ya duyemîn, rijandina A-yê di nav şilavê de ji ber çarenûsa ne-sifir guhertoya cîhêkî ya ρ di vê qatê de bêtir modul dike, digel ku helbûna kêm dibe alîkar ku ρ bilindtir û ji hêla fezayî ve yekreng bimîne da ku pêwendiyê biparêze.
Di dawiyê de, pêşkeftina mezinahîya girêdanê û girêdana di nav qata delegekirî de di dema LMD-ê de ji çewisandina kapîlar a bi sînorkirî ya belavbûna rûvî ya li perçeyek domdar a domdar pir tevlihevtir e, wekî ku berê ji hêla analojiyê ve bi çewisandina strukturên ECD-ê yên nanoporê yên pêçandî ve hatî fikirîn.Wekî ku li vir tê xuyang kirin, di LMD-ê de ziravbûn di perçeyek zexm ya cihêreng de pêk tê û bi gelemperî ji hêla veguheztina belavokî ya A û B di rewşa şil de ji eniya delamînasyonê berbi qeraxa qatê veqetandî ve tê bandor kirin.Zagonên pîvandinê yên ji bo hişkbûna kapîlarê ku ji hêla belavbûna rûkal an mezin ve têne sînorkirin nekarin guheztinên di firehî û dûrahiya di navbera kulman de di nav qatek delege de bihejmêrin, bihesibînin ku veguheztina A û B ya ku bi pileyên giraniya şilavê ve girêdayî ye rolên wekhev an yeksan dilîzin.Ji kêmkirina qada navberê girîngtir e.Pêşxistina teoriyek ku van bandorên cihêreng li ber çavan digire, ji bo pêşerojê hêviyek girîng e.
Tîtanyûm-tantalom aligirên binary ji Arcast, Inc (Oxford, Maine) hatin kirîn bi karanîna 45 kW Ambrell Ekoheat ES dabînkirina hêzê ya induksîyonê û xatûnek sifir a bi avê sarkirî.Piştî çend germiyan, her alloyek 8 demjimêran li germahiyek di nav 200 ° C. ya xala helînê de hate helandin da ku bigihîje homojenkirin û mezinbûna genim.Nimûneyên ku ji vê lingê sereke hatine qut kirin bi têlên Ta-yê hatine wellandin û ji milek robotîk hatine sekinandin.Serşokên metal bi germkirina tevlekek ji 40 g Cu (McMaster Carr, 99,99%) bi Ag (Kurt J. Lesker, 99,95%) an pariyên Ti bi hêzek bilind ve bi karanîna pergala germkirina înduksiyonî ya 4 kW Ameritherm Easyheat heta ku bi tevahî belav bibe hatine amadekirin.hemam.bi tevahî germkirî dihele.Hêzê kêm bikin û bihêlin ku serşok di germahiya reaksiyonê ya 1240 °C de nîv saetê bişewite û hevseng bike.Dûv re milê robotîk tê xwarê, nimûne ji bo demek diyarkirî di serşokê de tê avêtin û ji bo sarbûnê tê derxistin.Hemî germkirina billet alloy û LMD di atmosferek paqijiya argon a bilind (99,999%) de hate kirin.Piştî rakirina alloyê, beşên xaçê yên nimûneyan bi mîkroskopiya optîkî û mîkroskopiya elektronîkî ya şopandinê (SEM, JEOL JSM-6700F) hatin paqij kirin û lêkolîn kirin.Analîzkirina elementê ji hêla spektroskopiya tîrêjê ya enerjiyê (EDS) ve di SEM-ê de hate kirin.Mîkrostruktura sê-dimensî ya nimûneyên şandî bi hilweşandina qonaxa dewlemend a sifir a zexmkirî di çareyek 35% asîda nîtricê de (pola analîtîk, Fluka) hate dîtin.
Simulasyon bi karanîna modela berê ya pêşkeftî ya qada qonaxa veqetandinê ya alloyeya sêalî hate çêkirin15.Model pêşveçûna qada qonaxê ϕ, ku di navbera qonaxên hişk û şil de ji hev vediqetîne, bi qada komkirina ci ya hêmanên alloyî re têkildar dike.Tevahiya enerjiya azad a pergalê wekî tê diyar kirin
li wir f(φ) potansiyela astengiya ducarî ya bi kêmtirîn li φ = 1 û φ = 0 e ku bi rêzê ve bi hişk û şilavan re têkildar e, û fc(φ, c1, c2, c3) beşdariya kîmyewî ye ji azadiya qebarê re ku tîrêjiya enerjiyê diyar dike. alloy taybetiyên termodinamîk.Ji bo simulasyona ji nû ve helandina Cu an CuTi yên safî di aligirên TaTi de dihele, em heman forma fc(φ, c1, c2, c3) û pîvanên wekî di referansê de bikar tînin.15. Ji bo rakirina alloyeyên TaTi yên bi helandina CuAg, me pergala çaralî (CuAg)TaTi sade kir û bi pergalek sêalî ya bi bandor a ku bi pîvanên cihêreng ve girêdayî ye li gorî konsantasyona Ag, wekî ku di Nîşeya Pêvek 2 de hatî destnîşan kirin. Wekheviyên pêşkeftinê yên qada qonaxê û qada konsantasyonê di forma variant de di formê de hatine bidestxistin
Cihê \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\çep({\delta}_{ij}-{c}_{j} \rast)\) matrixa livîna atomê ye, û Lϕ kinetics girêdana atomê di navbera zexm-avî de birêve dibe.
Daneyên ezmûnî yên ku encamên vê lêkolînê piştgirî dikin dikarin di pelê daneya pêvek de werin dîtin.Parametreyên simulasyonê di agahdariya zêde de têne dayîn.Li ser daxwazê ​​​​hemû dane ji nivîskarên têkildar jî hene.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM û Baumer M. Katalîzatorên zêr ên nanoporous ji bo hevgirtina oksîdatîf a gazê ya bi germahiya nizm a metanolê.Science 327, 319-322 (2010).
Zugic, B. et al.Rekombînasyona dînamîk çalakiya katalîtîk a katalîzatorên aligirê zêr-zîv ên nanopor diyar dike.Almaya neteweyî.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Zêrê nanoporê bi platîn-pêçayî: elektrokatalîzatorek barkirina kêm pt ji bo hucreyên sotemeniyê yên PEM.Kovara #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW û Erlebacher, J. Kêmkirina oksîjenê di elektrokatalîstên pêkhatî yên nanoporous metal-ion.Almaya neteweyî.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. and Chen, M. Elektrodên metal/oksîdê hîbrid ên nanoporous ên ji bo superkapasîtorên elektrokîmyayî.Nanoteknolojiya Neteweyî.6, 232 (2011).
Kim, JW et al.Optimîzekirina tevhevkirina niobium bi helandina metal re ji bo afirandina strukturên poroz ji bo kapasîteyên elektrolîtîkî.Rojname.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM hwd. Ma materyalên nanoporoz li hember tîrêjê berxwedêr in?Nanolet.12, 3351–3355 (2011).