Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Katika miaka michache iliyopita, kumekuwa na maendeleo ya haraka ya aloi za chuma kioevu kwa ajili ya utengenezaji wa miundo ya nano-/meso-ukubwa wa porous na composite yenye miingiliano mikubwa zaidi ya nyenzo mbalimbali.Hata hivyo, mbinu hii kwa sasa ina vikwazo viwili muhimu.Kwanza, inazalisha miundo yenye kuendelea na topolojia ya hali ya juu kwa safu ndogo ya utunzi wa aloi.Pili, muundo una ukubwa mkubwa wa binder kutokana na upanuzi mkubwa wakati wa kujitenga kwa joto la juu.Hapa, tunaonyesha kimahesabu na kimajaribio kwamba mapungufu haya yanaweza kutatuliwa kwa kuongeza kipengele kwenye miyeyusho ya chuma ambayo inakuza topolojia ya mpangilio wa juu kwa kuzuia uvujaji wa vipengele visivyoweza kutambulika wakati wa kuunganishwa.Ifuatayo, tunaelezea ugunduzi huu kwa kuonyesha kwamba uhamishaji wa mgawanyiko mwingi wa vitu visivyoweza kubadilika katika kuyeyuka kwa kioevu huathiri sana mageuzi ya sehemu ngumu na topolojia ya miundo wakati wa kubaka.Matokeo yanaonyesha tofauti za kimsingi kati ya metali za kioevu na uondoaji wa uchafu wa elektroni, na pia kuanzisha njia mpya ya kupata miundo kutoka kwa metali ya kioevu yenye vipimo na topolojia fulani.
Uwakilishi umebadilika na kuwa teknolojia yenye nguvu na inayotumika kwa ajili ya utengenezaji wa vinyweleo vilivyo wazi vya nano//meso na miundo yenye mchanganyiko yenye uso wa juu zaidi wa uso kwa nyenzo mbalimbali za utendaji na miundo kama vile vichocheo1,2, seli za mafuta3,4, vidhibiti vya kielektroniki5, 6, vifaa vinavyostahimili uharibifu wa mionzi 7, vifaa vya betri ya uwezo wa juu na kuongezeka kwa uthabiti wa mitambo 8, 9 au vifaa vyenye mchanganyiko na sifa bora za kiufundi 10, 11. Katika aina mbalimbali, uwakilishi unahusisha kufutwa kwa kuchagua kwa kipengele kimoja cha "kitangulizi" kisichokuwa na muundo. aloi” katika mazingira ya nje, ambayo husababisha upangaji upya wa vitu vya aloi ambavyo havijayeyuka na topolojia isiyo ya kawaida, tofauti na topolojia ya aloi ya asili., Muundo wa viungo.Ingawa ujumbe wa kawaida wa kielektroniki (ECD) unaotumia elektroliti kama mazingira ndio uliochunguzwa zaidi hadi sasa, njia hii inaweka kikomo mifumo ya ukabidhi (kama vile Ag-Au au Ni-Pt) kwa ile iliyo na vitu vya kawaida (Au, Pt) na ina kutosha kubwa tofauti katika kupunguza uwezo wa kutoa porosity.Hatua muhimu kuelekea kushinda kikomo hiki imekuwa ugunduzi wa hivi karibuni wa njia ya aloi ya chuma kioevu13,14 (LMD), ambayo hutumia aloi za metali kioevu (kwa mfano, Cu, Ni, Bi, Mg, n.k.) na vitu vingine katika mazingira. .(km TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, n.k.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD na lahaja yake ya uondoaji wa aloi ya chuma ngumu (SMD) hufanya kazi kwa viwango vya chini vya joto wakati chuma cha msingi ni kigumu20,21 na kusababisha muunganisho wa awamu mbili au zaidi zinazoingiliana baada ya kuchomeka kwa kemikali kwa awamu moja.Awamu hizi zinaweza kubadilika kuwa pores wazi.miundo.Mbinu za ugawanyaji zimeboreshwa zaidi na utangulizi wa hivi majuzi wa uwakilishi wa awamu ya mvuke (VPD), ambao hutumia tofauti katika shinikizo la mvuke wa vipengele dhabiti kuunda miundo wazi ya nanoporous kupitia uvukizi wa kuchagua wa kipengele22,23.
Katika kiwango cha ubora, mbinu hizi zote za kuondoa uchafu hushiriki vipengele viwili muhimu vya kawaida vya mchakato wa kujipanga wa kuondoa uchafu.Kwanza, huu ni uteuzi wa kuchagua wa vipengele vya alloying vilivyotajwa hapo awali (kama vile B katika aloi rahisi zaidi AXB1-X) katika mazingira ya nje.Ya pili, ya kwanza iliyotajwa katika masomo ya awali ya majaribio na ya kinadharia juu ya ECD24, ni kueneza kwa kipengele kisichoweza kufutwa A pamoja na interface kati ya aloi na mazingira wakati wa kuondolewa kwa uchafu.Usambazaji unaweza kuunda maeneo yenye utajiri wa atomiki kupitia mchakato sawa na kuoza kwa miiba katika aloi nyingi, ingawa kupunguzwa na kiolesura.Licha ya kufanana huku, mbinu tofauti za kuondoa aloi zinaweza kutoa mofolojia tofauti kwa sababu zisizo wazi18.Ingawa ECD inaweza kutoa muundo wa mpangilio wa juu unaohusiana wa kitopolojia kwa sehemu za atomiki (X) za elementi ambazo hazijayeyushwa (kama vile Au in AgAu) chini ya 5%25, tafiti za kimajaribio na za kimajaribio za LMD zinaonyesha kuwa mbinu hii inayoonekana kuwa sawa inazalisha tu miundo inayohusiana kitopolojia. .Kwa mfano, kwa X kubwa zaidi, muundo unaohusiana unaoendelea ni takriban 20% katika kesi ya aloi za TaTi zilizotenganishwa na Cu melts (ona Mchoro 2 katika rejeleo la 18 kwa ulinganisho wa ubavu kwa upande na aina mbalimbali za ECD na LMD X. )Tofauti hii inafafanuliwa kinadharia na utaratibu wa ukuaji uliounganishwa-usambazaji tofauti na mtengano wa miiba ya uso wa uso na sawa na ukuaji wa pamoja wa eutectic26.Katika mazingira ya uondoaji uchafu, ukuaji unaounganishwa na uenezaji huruhusu nyuzi A-tajiri (au flakes katika 2D) na njia za kioevu zenye B-tajiri kukua pamoja kwa kueneza wakati wa kuondoa uchafu15.Ukuaji wa jozi husababisha muundo usiofungamana wa kitopolojia katika sehemu ya kati ya X na hukandamizwa katika sehemu ya chini ya X, ambapo ni visiwa ambavyo havijaunganishwa vilivyo na Amua A vinaweza kuunda.Kwa ukubwa wa X, ukuaji uliounganishwa huwa thabiti, ikipendelea uundaji wa miundo iliyounganishwa kikamilifu ya 3D ambayo hudumisha uadilifu wa muundo hata baada ya kupachika kwa awamu moja.Inafurahisha, muundo wa mwelekeo unaozalishwa na LMD17 au SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X aloi umezingatiwa kwa majaribio kwa X hadi 0.5, na kupendekeza kwamba ukuaji wa mgawanyiko ni utaratibu unaopatikana kila mahali kwa LMD na SMD badala ya ECD ya kawaida inayosababisha. kuwa na muundo wa upatanishi unaopendelea.
Ili kufafanua sababu ya tofauti hii kati ya ECD na mofolojia ya NMD, tulifanya uigaji wa uga wa awamu na tafiti za majaribio za NMD za aloi za TaXTi1-X, ambapo kinetiki za myeyusho zilirekebishwa kwa kuongeza vipengele vilivyoyeyushwa kwenye shaba kioevu.Tulihitimisha kwamba ingawa ECD na LMD zote mbili zinadhibitiwa na myeyuko wa kuchagua na mtawanyiko wa baina ya uso, michakato hii miwili pia ina tofauti muhimu ambazo zinaweza kusababisha tofauti za kimofolojia18.Kwanza, kinetics ya peel katika ECD inadhibitiwa na kiolesura na kasi ya mbele ya peel V12 kama kazi ya voltage inayotumika.Hii ni kweli hata wakati sehemu ndogo ya chembe za kinzani (mfano Pt katika Ag-Au) huongezwa kwa aloi kuu, ambayo huzuia umiminiko wa uso, kusafisha na kuleta utulivu wa nyenzo ambazo hazijatolewa, lakini vinginevyo huhifadhi mofolojia ile ile 27 .Miundo iliyounganishwa kitopolojia hupatikana tu kwa X ya chini kwa V chini, na uhifadhi wa vipengele vilivyochanganywa 25 ni kubwa ili kudumisha sehemu ya kiasi kikubwa cha kutosha ili kuzuia kugawanyika kwa muundo.Hii inapendekeza kwamba kiwango cha myeyuko kuhusiana na mgawanyiko wa uso wa uso kinaweza kuwa na jukumu muhimu katika uteuzi wa kimofolojia.Kinyume chake, kinetiki za uondoaji wa aloi katika LMD hudhibitiwa15,16 na kasi hupungua kwa kasi zaidi kulingana na wakati \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), ambapo Dl ni kipengele cha kuchanganya. kwa mgawo wa usambazaji wa maji..
Pili, wakati wa ECD, umumunyifu wa vitu visivyoweza kutambulika kwenye elektroliti ni chini sana, kwa hivyo zinaweza tu kuenea kwenye kiolesura cha alloy-electrolyte.Kinyume chake, katika LMD, vipengele "visivyoweza kuunganishwa" (A) vya aloi tangulizi za AXB1-X kwa kawaida huwa na umumunyifu mdogo, ingawa ni mdogo.Umumunyifu huu mdogo unaweza kudhaniwa kutokana na uchanganuzi wa mchoro wa awamu ya tatu ya mfumo wa kata wa CuTaTi ulioonyeshwa kwenye Kielelezo cha Nyongeza 1. Umumunyifu unaweza kuhesabiwa kwa kupanga mstari wa liquidus dhidi ya viwango vya usawa vya Ta na Ti kwenye upande wa kioevu wa kiolesura (\( {c}_{ {{{{{\rm{Ta)))))))}}}} ^{l}\ ) na \({c}_{{{{({\rm{Ti}}} }}}} }^ {l}\), mtawalia, kwa halijoto ya kukabidhi (Kielelezo 1b) kiolesura dhabiti-kioevu Usawa wa eneo la thermodynamic hudumishwa wakati wa aloi, }}}}}}^{l}\) ni takriban mara kwa mara na thamani yake inahusiana na X. Kielelezo cha 1b cha Nyongeza kinaonyesha kuwa \({c}_{{{{{{{\rm{Ta}}}}}}}})}^{l}\) iko katika safu ya 10. -3 − 10 ^{l}\) ni sawa na 15.16."Uvujaji" huu wa vitu visivyoweza kutambulika kwenye aloi unaweza kuathiri uundaji wa muundo wa uso wa uso mbele ya delamination, kwa upande wake, ambayo inaweza kuchangia kufutwa na kufifia kwa muundo kwa sababu ya kueneza kwa kiasi.
Ili kutathmini tofauti mchango wa (i) kiwango cha kupunguzwa cha kuondolewa kwa aloi V na (ii) kiwango cha kupunguzwa cha uingizaji wa vipengele visivyoweza kuunganishwa kwenye kuyeyuka, tuliendelea kwa hatua mbili.Kwanza, shukrani kwa \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), kwa kusoma mageuzi ya kimofolojia ya muundo wa kifungu cha mbele, iliwezekana kusoma athari za kupungua kwa V vya kutosha.wakati mkubwa.Kwa hivyo, tulichunguza athari hii kwa kutekeleza uigaji wa uga wa awamu kwa muda mrefu zaidi kuliko tafiti za awali, ambazo zilifichua uwepo wa miundo ya upatanishi ambayo haijaunganishwa kitopolojia inayoundwa na ukuaji wa usambaaji wa X15 wa kati.Pili, ili kuchunguza athari za vipengele visivyoweza kutambulika katika kupunguza kiwango cha uvujaji, tuliongeza Ti na Ag kwenye kuyeyuka kwa shaba ili kuongeza na kupunguza kiwango cha uvujaji, mtawalia, na tukasoma mofolojia inayotokana, kinetiki za kutenganisha, na usambazaji wa mkusanyiko katika kuyeyuka.Iliyokabidhiwa Cu kuyeyuka kupitia hesabu na majaribio ndani ya muundo wa aloi.Tumeongeza nyongeza za Ti kuanzia 10% hadi 30% kwa media ili kuondoa Cu kuyeyuka.Kuongezwa kwa Ti huongeza mkusanyiko wa Ti kwenye ukingo wa safu iliyokabidhiwa, ambayo hupunguza kiwango cha mkusanyiko wa Ti ndani ya safu hii na kupunguza kasi ya kufutwa.Pia huongeza kiwango cha uvujaji wa Ta kwa kuongeza \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}^{l}\), hivyo \({c}_{{{{ { {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Kielelezo cha Nyongeza 1b). Kiasi cha fedha tunachoongeza kinatofautiana kutoka 10% hadi 30%. umumunyifu wa vipengele vya aloi katika kuyeyuka, tumetoa kielelezo cha mfumo wa Quaternary wa CuAgTaTi kama mfumo bora wa tatu wa (CuAg)TaTi ambapo umumunyifu wa Ti na Ta unategemea mkusanyiko wa Ag katika kuyeyuka kwa CuAg (tazama Kumbuka) 2 na Nyongeza. Tini 2-4).Kuongezewa kwa Ag hakuongezi mkusanyiko wa Ti kwenye ukingo wa muundo uliokabidhiwa.Hata hivyo, kwa kuwa umumunyifu wa Ti katika Ag ni wa chini kuliko ule wa Cu, hii inapunguza \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}}}}^{l}\) (Mtini wa Nyongeza . 1 ) 4b) na kiwango cha uvujaji Ta.
Matokeo ya uigaji wa uga wa awamu yanaonyesha kwamba ukuaji wa pamoja unakuwa mgumu kwa muda mrefu vya kutosha ili kukuza uundaji wa miundo iliyounganishwa kitopolojia kwenye sehemu ya mbele ya kuoza.Tunathibitisha hitimisho hili kwa majaribio kwa kuonyesha kwamba safu ya msingi ya aloi ya Ta15T85, ambayo huunda karibu na sehemu ya mbele ya delamination katika hatua ya baadaye ya utengano, inasalia kuunganishwa kitopolojia baada ya kuchomeka kwa awamu yenye shaba.Matokeo yetu pia yanapendekeza kuwa kiwango cha uvujajishaji kina athari kubwa katika mabadiliko ya kimofolojia kutokana na usafirishaji mwingi wa vipengele visivyoweza kutambulika katika kuyeyuka kwa kioevu.Inaonyeshwa hapa kwamba athari hii, ambayo haipo katika ECD, inathiri sana maelezo ya mkusanyiko wa vipengele mbalimbali katika safu iliyokabidhiwa, sehemu ya awamu imara, na topolojia ya muundo wa LMD.
Katika sehemu hii, tunawasilisha kwanza matokeo ya utafiti wetu kwa uigaji wa uga wa awamu wa athari ya kuongeza Ti au Ag hadi Cu kuyeyuka na kusababisha mofolojia tofauti.Kwenye mtini.Mchoro wa 1 unaonyesha matokeo ya uundaji wa pande tatu wa uga wa awamu wa aloi za TaXTi1-X zilizopatikana kutoka kwa Cu70Ti30, Cu70Ag30 na miyeyusho ya shaba safi yenye maudhui ya chini ya atomiki ya vipengele visivyoweza kubadilika kutoka 5 hadi 15%.Safu mlalo mbili za kwanza zinaonyesha kuwa kuongezwa kwa Ti na Ag kunakuza uundaji wa miundo iliyounganishwa kitopolojia ikilinganishwa na muundo usio na kikomo wa Cu safi (safu ya tatu).Hata hivyo, kuongezwa kwa Ti, kama ilivyotarajiwa, kuliongeza uvujaji wa Ta, na hivyo kuzuia utengano wa aloi za X za chini (Ta5Ti95 na Ta10Ti90) na kusababisha myeyuko mkubwa wa safu ya vinyweleo vilivyotoka wakati wa utengano wa Ta15Ti85.Kinyume chake, kuongeza kwa Ag (safu ya pili) inachangia kuundwa kwa muundo unaohusiana na topologically wa vipengele vyote vya aloi ya msingi na kufutwa kidogo kwa safu iliyokabidhiwa.Uundaji wa muundo unaoendelea unaonyeshwa kwa kuongeza kwenye Mtini.1b, ambayo inaonyesha picha za muundo uliokabidhiwa na kina kinachoongezeka cha upunguzaji kutoka kushoto kwenda kulia na picha ya kiolesura kizito katika kina cha juu zaidi (picha ya kulia kabisa).
Uigaji wa uga wa awamu ya 3D (128 × 128 × 128 nm3) unaoonyesha athari kubwa ya kuongeza kiyeyusho kwenye kuyeyuka kwa kioevu kwenye mofolojia ya mwisho ya aloi iliyokabidhiwa.Alama ya juu inaonyesha muundo wa aloi ya mzazi (TaXTi1-X) na alama ya wima inaonyesha muundo wa kuyeyuka wa kati ya laini ya Cu-based.Maeneo yenye mkusanyiko wa juu wa Ta katika muundo bila uchafu huonyeshwa kwa kahawia, na kiolesura cha kioevu-kioevu kinaonyeshwa kwa bluu.b Uigaji wa pande tatu wa uga wa awamu ya aloi ya mtangulizi ya Ta15Ti85 isiyofunguliwa katika kuyeyuka kwa Cu70Ag30 (190 × 190 × 190 nm3).Fremu 3 za kwanza zinaonyesha eneo dhabiti la muundo uliokabidhiwa katika kina tofauti cha uwasilishaji, na fremu ya mwisho inaonyesha kiolesura mnene cha kioevu kwenye kina cha juu zaidi.Filamu inayolingana na (b) inaonyeshwa katika Filamu ya Nyongeza ya 1.
Athari ya kuongeza solute ilichunguzwa zaidi kwa uigaji wa uga wa awamu ya P2, ambao ulitoa maelezo ya ziada kuhusu uundaji wa modi ya uso kwa uso katika sehemu ya mbele ya delamination na kuruhusu ufikiaji wa urefu na mizani ya muda zaidi kuliko uigaji wa 3D ili kukadiria kinetiki za delamination.Kwenye mtini.Kielelezo cha 2 kinaonyesha picha za uigaji wa uondoaji wa aloi ya kitangulizi ya Ta15Ti85 kupitia miyeyusho ya Cu70Ti30 na Cu70Ag30.Katika visa vyote viwili, ukuaji unaounganishwa na uenezi sio thabiti sana.Badala ya kupenya kwa wima kwenye aloi, vidokezo vya njia za maji husogea kushoto na kulia kwa machafuko katika njia ngumu sana wakati wa mchakato wa ukuaji thabiti ambao unakuza miundo iliyolingana ambayo inakuza uundaji wa miundo inayohusiana na topolojia katika nafasi ya 3D (Mchoro 1).Walakini, kuna tofauti muhimu kati ya viongeza vya Ti na Ag.Kwa kuyeyuka kwa Cu70Ti30 (Kielelezo 2a), mgongano wa njia mbili za kioevu husababisha kuunganishwa kwa kiolesura dhabiti-kioevu, ambayo inaongoza kwa extrusion ya viunganishi vikali vilivyokamatwa na njia mbili kutoka kwa muundo na, hatimaye, kufutwa. .Kinyume chake, kwa kuyeyuka kwa Cu70Ag30 (Mchoro 2b), Uboreshaji wa Ta kwenye kiolesura kati ya awamu dhabiti na kioevu huzuia mshikamano kwa sababu ya kupungua kwa uvujaji wa Ta ndani ya kuyeyuka.Matokeo yake, ukandamizaji wa dhamana kwenye sehemu ya mbele ya delamination huzuiwa, na hivyo kukuza uundaji wa miundo ya kuunganishwa.Inashangaza, mwendo wa machafuko wa oscillatory wa channel ya kioevu hujenga muundo wa pande mbili na kiwango fulani cha usawa wakati cutoff imezimwa (Mchoro 2b).Walakini, usawa huu sio matokeo ya ukuaji thabiti wa dhamana.Katika 3D, kupenya bila utulivu hujenga muundo usio na coaxial unaounganishwa unaoendelea (Mchoro 1b).
Picha za uigaji wa uga wa awamu ya 2D wa Cu70Ti30 (a) na Cu70Ag30 (b) huyeyushwa hadi kwenye aloi ya Ta15Ti85 inayoonyesha ukuaji usio imara wa usambaaji.Picha zinazoonyesha kina tofauti cha uondoaji uchafu kilichopimwa kutoka nafasi ya awali ya kiolesura tambarare kigumu/kioevu.Vipengee vilivyowekwa vinaonyesha mifumo tofauti ya migongano ya chaneli ya kioevu, inayosababisha kutengwa kwa viunganishi thabiti na uhifadhi wa kuyeyuka kwa Cu70Ti30 na Cu70Ag30, mtawalia.Upana wa kikoa cha Cu70Ti30 ni 1024 nm, Cu70Ag30 ni 384 nm.Ukanda wa rangi unaonyesha mkusanyiko wa Ta, na rangi tofauti hutofautisha kati ya eneo la kioevu (bluu giza), aloi ya msingi (bluu nyepesi), na muundo usio na rangi (karibu nyekundu).Filamu za uigaji huu zimeangaziwa katika Filamu za Ziada 2 na 3, ambazo huangazia njia changamano zinazopenya chaneli za kioevu wakati wa ukuaji usio thabiti wa usambaaji.
Matokeo mengine ya uigaji wa uwanja wa awamu ya 2D yanaonyeshwa kwenye Mtini.3.Grafu ya kina cha delamination dhidi ya wakati (mteremko sawa na V) kwenye tini.3a inaonyesha kuwa kuongezwa kwa Ti au Ag kwa Cu kuyeyuka kunapunguza kasi ya utengano, kama inavyotarajiwa.Kwenye mtini.3b inaonyesha kuwa kushuka huku kunasababishwa na kupungua kwa gradient ya mkusanyiko wa Ti kwenye kioevu ndani ya safu iliyokabidhiwa.Pia inaonyesha kuwa nyongeza ya Ti(Ag) huongeza (hupungua) mkusanyiko wa Ti kwenye upande wa kioevu wa kiolesura (\({c}_{{{{{{{\rm{Ti))))))))) ))) ^{l \) ), ambayo husababisha kuvuja kwa Ta, inayopimwa kwa sehemu ya Ta iliyoyeyushwa katika kuyeyuka kama utendaji wa wakati (Mchoro 3c), ambayo huongeza (hupungua) kwa kuongezwa kwa Ti(Ag). )Kielelezo cha 3d kinaonyesha kuwa kwa vimumunyisho vyote viwili, sehemu ya ujazo wa vitu vikali hubaki juu ya kizingiti cha uundaji wa miundo inayohusiana kitopolojia inayoendelea 28,29,30.Wakati kuongeza Ti kwenye kuyeyuka kunaongeza uvujaji wa Ta, pia huongeza uhifadhi wa Ti katika kifunga kigumu kutokana na usawa wa awamu, na hivyo kuongeza sehemu ya kiasi ili kudumisha mshikamano wa muundo bila uchafu.Hesabu zetu kwa ujumla zinakubaliana na vipimo vya majaribio vya sehemu ya sauti ya sehemu ya mbele ya delamination.
Uigaji wa sehemu ya awamu ya aloi ya Ta15Ti85 huthibitisha athari tofauti za nyongeza za Ti na Ag kwenye kuyeyuka kwa Cu kwenye kinetiki za uondoaji wa aloi zilizopimwa kutoka kwa kina cha uondoaji wa aloi kama utendaji wa wakati (a), wasifu wa mkusanyiko wa Ti katika kioevu kwenye kina cha kuondolewa kwa aloi cha nm 400 (kina hasi hupanuka ndani ya kuyeyuka nje ya muundo wa aloi (mbele ya aloi upande wa kushoto) b Ta kuvuja dhidi ya wakati (c) na sehemu thabiti katika muundo usio na mchanganyiko dhidi ya utungaji wa kuyeyuka (d) Mkusanyiko wa vipengele vya ziada. katika kuyeyuka hupangwa kando ya abscissa (d) (Ti - mstari wa kijani, Ag - mstari wa zambarau na majaribio).
Kwa kuwa kasi ya mbele ya delamination hupungua kwa wakati, mageuzi ya mofolojia wakati wa delamination inaonyesha athari ya kupunguza kasi ya delamination.Katika utafiti wa nyanjani wa awamu iliyopita, tuliona ukuaji unaofanana na wa eutectic na kusababisha miundo isiyofungamana ya kitopolojia wakati wa kuondolewa kwa aloi ya awali ya Ta15Ti85 kwa kuyeyusha shaba safi15.Hata hivyo, mwendo mrefu wa uigaji wa uga wa awamu unaonyesha (angalia Sinema ya Nyongeza ya 4) kwamba wakati kasi ya mbele ya mtengano inakuwa ndogo vya kutosha, ukuaji uliounganishwa huwa thabiti.Ukosefu wa utulivu unajidhihirisha katika kutikisa kando ya flakes, ambayo inazuia usawa wao na, kwa hivyo, inakuza uundaji wa miundo iliyounganishwa ya topolojia.Mpito kutoka kwa ukuaji thabiti hadi ukuaji usio na utulivu wa miamba hutokea karibu na xi = 250 nm kwa kiwango cha 4.7 mm / s.Kinyume chake, kina cha delamination kinacholingana xi cha kuyeyuka kwa Cu70Ti30 ni karibu nm 40 kwa kiwango sawa.Kwa hivyo, hatukuweza kuona mabadiliko kama haya wakati wa kuondoa aloi na kuyeyuka kwa Cu70Ti30 (angalia Supplementary Movie 3), kwa sababu kuongeza 30% Ti kwenye kuyeyuka kwa kiasi kikubwa hupunguza kinetiki za uondoaji wa aloi.Hatimaye, ingawa ukuaji uliounganishwa na utengamano si thabiti kwa sababu ya upunguzaji wa polepole wa kinetiki, umbali λ0 wa vifungo vikali kwenye sehemu ya mbele ya delamination takribani hutii \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) sheria ya stationary. ukuaji15,31 ambapo C ni mara kwa mara.
Ili kupima ubashiri wa uigaji wa uga wa awamu, majaribio ya kuondoa aloi yalifanywa kwa sampuli kubwa na nyakati ndefu za kuondoa aloi.Kielelezo 4a ni mchoro wa kielelezo unaoonyesha vigezo muhimu vya muundo uliokabidhiwa.Jumla ya kina cha delamination ni sawa na xi, umbali kutoka kwa mpaka wa awali wa awamu imara na kioevu hadi mbele ya delamination.hL ni umbali kutoka kiolesura cha awali cha kioevu-kioevu hadi ukingo wa muundo uliokabidhiwa kabla ya kuchomeka.HL kubwa inaonyesha uvujaji mkubwa wa Ta.Kutoka kwa picha ya SEM ya sampuli iliyokabidhiwa, tunaweza kupima ukubwa wa hD wa muundo uliokabidhiwa kabla ya kupachika.Hata hivyo, kwa kuwa kuyeyuka pia huimarisha kwa joto la kawaida, inawezekana kuhifadhi muundo uliokabidhiwa bila vifungo.Kwa hiyo, sisi etched kuyeyuka (shaba tajiri awamu) kupata muundo wa mpito na kutumika hC kuhesabu unene wa muundo wa mpito.
mchoro wa Mchoro wa mageuzi ya morpholojia wakati wa kuondolewa kwa uchafu na uamuzi wa vigezo vya kijiometri: unene wa safu ya uvujaji Ta hL, unene wa muundo wa delaminated hD, unene wa muundo wa kuunganisha hC.(b), (c) Uthibitishaji wa kimajaribio wa matokeo ya uigaji wa uga wa awamu kwa kulinganisha sehemu mtambuka za SEM na mofolojia iliyopachikwa ya 3D ya aloi ya Ta15Ti85 iliyotayarishwa kutoka kwa miyeyuko ya Cu(b) na Cu70Ag30 safi, ikitoa dhamana za topolojia zenye Muundo wa saizi ya dhamana (c), upau wa mizani. 10 µm.
Sehemu za msalaba za miundo iliyokabidhiwa inavyoonyeshwa kwenye mtini.4b,c inathibitisha athari kuu zilizotabiriwa za kuongeza Ti na Ag hadi Cu huyeyuka kwenye mofolojia na kinetiki ya aloi iliyokabidhiwa.Kwenye mtini.Mchoro 4b unaonyesha eneo la chini la SEM iliyokatwa (upande wa kushoto) wa aloi ya Ta15T85 iliyotiwa kwa kuzamishwa katika shaba safi kwa s 10 hadi kina cha xi ~ 270 μm.Kwa kipimo cha muda wa majaribio kinachopimika, ambacho ni maagizo kadhaa ya ukubwa zaidi kuliko uigaji wa uga wa awamu, kasi ya mbele ya kuunganishwa iko chini ya kasi ya kizingiti iliyotajwa hapo juu ya 4.7 mm/s, ambayo chini yake ukuaji thabiti wa dhamana ya eutectic huwa si thabiti.Kwa hiyo, muundo ulio juu ya mbele ya peel unatarajiwa kuunganishwa kikamilifu.Kabla ya etching, safu nyembamba ya aloi ya msingi ilifutwa kabisa (hL = 20 μm), ambayo ilihusishwa na kuvuja kwa Ta (Jedwali 1).Baada ya uchomaji wa kemikali wa awamu iliyojaa shaba (kulia), ni safu nyembamba tu ya aloi iliyokabidhiwa (hC = 42 µm) iliyosalia, ikionyesha kwamba sehemu kubwa ya muundo uliokabidhiwa ulipoteza uadilifu wa muundo wakati wa etching na haukuwa, kama ilivyotarajiwa, kuunganishwa kitopolojia ( Kielelezo 1a)., picha ya kulia kabisa katika safu ya tatu).Kwenye mtini.4c inaonyesha sehemu nzima ya SEM na picha za 3D za utepeshaji wa aloi ya Ta15Ti85 iliyoondolewa kwa kuzamishwa kwenye kuyeyuka kwa Cu70Ag30 kwa s 10 hadi kina cha takriban 200 µm.Kwa kuwa kina cha maganda kinatabiriwa kinadharia kuongezeka kwa \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) kinetiki zinazodhibitiwa na usambaaji (angalia Dokezo la Nyongeza 4) 15 16, Kwa kuongeza ya 30% Ag hadi Cu kuyeyuka, kupungua kwa kina cha kujitenga kutoka 270 μm hadi 220 μm inalingana na kupungua kwa nambari ya Peclet p kwa sababu ya 1.5.Baada ya uchongaji wa kemikali wa awamu tajiri ya Cu/Ag (kulia), muundo mzima uliokabidhiwa huhifadhi uadilifu wa kimuundo (hC = 200 µm), kuonyesha kwamba kimsingi ni muundo uliotabiriwa wa kitopolojia uliounganishwa na kuendelea (Mchoro 1, picha ya kulia kabisa) safu mlalo ya pili na nzima. safu ya chini).Vipimo vyote vya aloi ya msingi iliyokabidhiwa Ta15T85 katika miyeyusho mbalimbali imefupishwa katika Jedwali.1. Pia tunawasilisha matokeo ya aloi za msingi za Ta10Ti90 zisizo na maji katika miyeyusho mbalimbali, kuthibitisha hitimisho letu.Vipimo vya unene wa safu ya uvujaji Ta ilionyesha kuwa muundo ulioyeyushwa katika kuyeyuka kwa Cu70Ag30 (hL = 0 μm) ni ndogo kuliko ile iliyo kwenye Cu safi ya kuyeyuka (hL = 20 μm).Kinyume chake, kuongezwa kwa Ti kwa kuyeyuka huyeyusha miundo yenye aloi dhaifu zaidi (hL = 190 μm).Kupungua kwa utengano wa muundo uliokabidhiwa kati ya kuyeyuka kwa Cu safi (hL = 250 μm) na kuyeyuka kwa Cu70Ag30 (hL = 150 μm) kunaonekana zaidi katika aloi zilizokabidhiwa kulingana na Ta10Ti90.
Ili kuelewa athari za miyeyusho tofauti, tulifanya uchanganuzi wa ziada wa idadi ya matokeo ya majaribio kwenye Kielelezo cha 5 (tazama pia Data ya Ziada 1).Kwenye mtini.Vielelezo 5a–b vinaonyesha mgawanyo wa ukolezi uliopimwa wa vipengele tofauti kando ya mwelekeo wa kuchubua katika majaribio ya uchunaji katika Cu melt safi (Mchoro 5a) na Cu70Ag30 kuyeyuka (Mchoro 5b).Viwango vya vipengele mbalimbali vimepangwa dhidi ya umbali d kutoka mbele ya delamination hadi ukingo wa safu ya delamination katika binder imara na awamu ambayo ilikuwa kioevu (iliyorutubishwa katika Cu au CuAg) wakati wa delamination.Tofauti na ECD, ambapo uhifadhi wa vipengele vinavyochanganyika huamua na kiwango cha utengano, katika LMD, ukolezi katika binder imara imedhamiriwa na usawa wa ndani wa thermodynamic kati ya awamu imara na kioevu na, hivyo, tabia ya kuishi pamoja ya imara na. awamu za kioevu.Michoro ya Jimbo la Aloi.Kwa sababu ya kufutwa kwa Ti kutoka kwa aloi ya msingi, mkusanyiko wa Ti hupungua kwa kuongezeka kwa d kutoka mbele ya delamination hadi ukingo wa safu ya delamination.Kama matokeo, mkusanyiko wa Ta uliongezeka kwa kuongezeka kwa d kando ya kifungu, ambayo ilikuwa sawa na uigaji wa uwanja wa awamu (Kielelezo cha 5 cha Nyongeza).Mkusanyiko wa Ti katika kuyeyuka kwa Cu70Ag30 huanguka kwa kina zaidi kuliko katika kuyeyuka kwa Cu safi, ambayo inalingana na kasi ya polepole ya uondoaji wa aloi.Profaili za ukolezi zilizopimwa kwenye Mtini.5b pia inaonyesha kwamba uwiano wa viwango vya Ag na Cu katika kioevu si thabiti kabisa kwenye safu ya aloi iliyokabidhiwa, wakati katika uigaji wa uwanja wa awamu uwiano huu ulichukuliwa kuwa wa kudumu katika uigaji wa kuyeyuka kama kipengele cha uwongo Cu70Ag30.Licha ya tofauti hii ya kiasi, muundo wa uga wa awamu unanasa athari kuu ya ubora ya kuongeza Ag katika kukandamiza uvujaji wa Ta.Uundaji kamili wa kiasi cha viwango vya mkusanyiko wa vipengele vyote vinne katika viunganishi na vimiminiko vikali huhitaji muundo sahihi zaidi wa vipengele vinne wa mchoro wa awamu ya TaTiCuAg, ambao uko nje ya upeo wa kazi hii.
Wasifu uliopimwa kulingana na umbali d kutoka sehemu ya mbele ya delamination ya aloi ya Ta15Ti85 katika (a) Cu safi kuyeyuka na (b) Cu70Ag30 kuyeyuka.Ulinganisho wa sehemu ya kiasi kilichopimwa cha yabisi ρ(d) ya muundo uliokabidhiwa (mstari madhubuti) na utabiri wa kinadharia unaolingana na mlingano bila kuvuja Ta (mstari ulionakiliwa).(1) (c) Pandisha ubashiri wa mlingano.(1) Mlinganyo uliosahihishwa katika sehemu ya mbele ya delamination.(2) Yaani Ta kuvuja inazingatiwa.Pima wastani wa upana wa dhamana λw na umbali λs (d).Pau za hitilafu zinawakilisha mkengeuko wa kawaida.
Kwenye mtini.5c inalinganisha sehemu ya kiasi kilichopimwa cha vitu vikali ρ(d) (mstari thabiti) kwa miundo safi iliyokabidhiwa ya Cu na Cu70Ag30 kutoka kwenye kuyeyuka na ubashiri wa kinadharia (mstari uliokatika) uliopatikana kutokana na uhifadhi wa wingi kwa kutumia kipimo cha ukolezi cha Ta katika kifunga kigumu \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Mchoro 5a,b) na upuuze uvujaji wa Ta na usafirishaji wa Ta kati ya vifungo vyenye kina tofauti cha utengano.Ta ikibadilika kutoka kigumu hadi kimiminika, Ta zote zilizomo kwenye aloi ya msingi lazima zigawanywe tena kuwa kifunga kigumu.Kwa hivyo, katika safu yoyote ya muundo wa kijijini unaoendana na mwelekeo wa kuondolewa kwa aloi, uhifadhi wa misa inamaanisha kuwa \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), ambapo \({c}_{Ta}^{s}(d)\) na \({c }_{Ta }^ {0}\) ni viwango vya Ta katika nafasi d katika binder na aloi ya matrix, mtawalia, na Ss(d) na St ni maeneo ya sehemu mtambuka ya kifunga kigumu na eneo lote la mbali, kwa mtiririko huo.Hii inatabiri sehemu ya kiasi cha yabisi kwenye safu ya mbali.
Hii inaweza kutumika kwa urahisi kwa muundo wa Cu70Ag30 iliyokabidhiwa inayoyeyuka kwa kutumia mikunjo inayolingana ya \({c}_{Ta}^{s}(d)\) inayolingana na mstari wa bluu.Utabiri huu umewekwa juu zaidi kwenye Kielelezo 5c kinachoonyesha kuwa kupuuza uvujaji wa Ta ni kitabiri duni cha usambazaji wa sehemu ya kiasi.Uhifadhi wa wingi usio na uvujaji unatabiri kupungua kwa monotoni katika sehemu ya sauti na kuongezeka kwa d, ambayo huzingatiwa kwa ubora katika kuyeyuka kwa Cu, lakini sio katika kuyeyuka kwa Cu70Ag30, ambapo ρ(d) ina kiwango cha chini zaidi.Kwa kuongeza, hii inasababisha kukadiria kwa kiasi kikubwa kwa sehemu za kiasi mbele ya mgawanyiko kwa miyeyusho yote miwili.Kwa kiwango kidogo zaidi kinachopimika d ≈ 10 µm, viwango vya ρ vilivyotabiriwa vya kuyeyuka vyote vinazidi 0.5, ilhali viwango vya ρ vilivyopimwa vya kuyeyuka kwa Cu na Cu70Ag30 ni juu kidogo kuliko 0.3 na 0.4, mtawalia.
Ili kusisitiza jukumu kuu la uvujaji wa Ta, basi tunaonyesha kwamba tofauti ya kiasi kati ya maadili yaliyopimwa na yaliyotabiriwa karibu na sehemu ya mbele ya mtengano yanaweza kuondolewa kwa kuboresha utabiri wetu wa kinadharia ili kujumuisha uvujaji huu.Ili kufikia hili, hebu tuhesabu jumla ya idadi ya atomi za Ta zinazotiririka kutoka kwenye kigumu hadi kioevu wakati sehemu ya mbele ya uozo inaposogea juu ya umbali Δxi = vΔt katika kipindi cha muda Δt Δxi = vΔt, ambapo \(v={\dot{x) )) _{i }( t )\) - kasi ya uondoaji, kina na wakati vinaweza kutolewa kutoka kwa uhusiano unaojulikana \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) kuharibika.Sheria ya mahali hapo ya uhifadhi wa wingi katika sehemu ya mbele ya utengano (d ≈ 0) ni kwamba ΔN = DlglΔtSl/va, ambapo gl ni gradient ya mkusanyiko wa atomi za Ta kwenye kioevu, va ni kiasi cha atomiki kinacholingana na mkusanyiko unaofafanuliwa kama sehemu ya atomiki, na Sl = St - Ss ni eneo la sehemu ya msalaba ya chaneli ya kioevu kwenye sehemu ya mbele ya delamination.Kiwango cha gradient gl kinaweza kukokotwa kwa kudhani kwamba mkusanyiko wa atomi za Ta una thamani isiyobadilika \({c}_{Ta}^{l}\) kwenye kiolesura na ni ndogo sana katika kuyeyuka nje ya safu iliyo exfoliated, ambayo inatoa \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Kwa hivyo, \({{\Delta}}N=({{\Delta}) {x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Wakati sehemu ya mbele inasogea hadi umbali Δxi, sehemu dhabiti ni sawa na jumla ya idadi ya atomi za Ta zilizotolewa kutoka kwa aloi ya msingi, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ { 0}/{v}_{a}\), kwa jumla ya idadi ya atomi za Ta zinazovuja kwenye kioevu, ΔN, na kujumuishwa kwenye kifungamanishi kigumu\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s {c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Mlinganyo huu, pamoja na usemi ulio hapo juu wa ΔN na mahusiano St = Ss + Sl na awamu mbele ya delamination.
Katika kikomo cha umumunyifu sufuri wa atomi za Ta, ambayo hupunguza hadi ubashiri wa mapema wa kutokuwepo kwa uvujaji, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)kioevu ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Kwa kutumia thamani \({c}_{Ta}^{l}\takriban 0.03\) kutoka kwa vipimo vya majaribio (havijaonyeshwa kwenye Mchoro 5a, b) na nambari za Peclet p ≈ 0.26 na p ≈ 0.17 na viwango vya solids \ ( {c}_{Ta}^{s}\takriban 0.3\) na \({c}_{Ta}^{s}\takriban 0.25\) kwa Cu na Cu70Ag30 huyeyuka, mtawalia , tunapata thamani iliyotabiriwa ya kuyeyuka, ρ ≈ 0.38 na ρ ≈ 0.39.Utabiri huu kwa kiasi unakubaliana na vipimo.Tofauti zilizosalia (zilizotabiriwa 0.38 dhidi ya kipimo cha 0.32 kwa Cu melt safi na 0.39 iliyotabiriwa dhidi ya kipimo cha 0.43 cha kuyeyuka kwa Cu70Ag30) zinaweza kuelezewa na kutokuwa na uhakika zaidi kwa viwango vya chini sana vya Ta katika vimiminiko (\( {c }_{Ta }^ {l}\takriban 0.03\)), ambayo inatarajiwa kuwa kubwa kidogo katika kuyeyusha shaba safi.
Ingawa majaribio ya sasa yalifanywa kwenye aloi maalum za msingi na vipengele vya kuyeyuka, tunatarajia kwamba matokeo ya uchanganuzi wa majaribio haya yatasaidia kupata milinganyo.(2) Utumiaji mpana kwa mifumo mingine ya dawa za kuongeza nguvu za LMD na mbinu zingine zinazohusiana kama vile Uondoaji wa Uchafu wa Hali Mango (SSD).Hadi sasa, ushawishi wa uvujaji wa vipengele visivyoweza kuunganishwa kwenye muundo wa LMD umepuuzwa kabisa.Hii ni hasa kutokana na ukweli kwamba athari hii si muhimu katika ECDD, na hadi sasa imechukuliwa kwa ujinga kuwa NMD ni sawa na REC.Hata hivyo, tofauti kuu kati ya ECD na LMD ni kwamba katika LMD umumunyifu wa vipengele visivyoweza kuchanganywa katika vimiminika huongezeka sana kutokana na mkusanyiko mkubwa wa vipengele vinavyochanganyika kwenye upande wa kioevu wa kiolesura (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), ambayo huongeza mkusanyiko wa vipengele visivyoweza kutambulika (\({c}_{Ta}^{l}\)) kwenye upande wa kioevu wa kiolesura na kupunguza sehemu ya sauti iliyotabiriwa na mlingano wa hali dhabiti. .(2) Uboreshaji huu unatokana na ukweli kwamba kiolesura cha kioevu-kioevu wakati wa LMD kiko katika msawazo wa ndani wa halijoto, hivyo juu \({c}_{Ti}^{l}\) husaidia kuboresha \({c} _ {Ta} ^{l}\ Vile vile, juu \({c}_{Ti}^{s}\) huruhusu Cu kujumuishwa katika vifunganishi vigumu, na mkusanyiko wa Cu imara katika viunganishi hivi hutofautiana kutoka takriban 10% hatua kwa hatua. kupungua kwa maadili hakukubaliki kwenye ukingo wa safu ndogo iliyokabidhiwa (Kielelezo cha 6 cha Nyongeza). Kinyume chake, uondoaji wa kielektroniki wa Ag kutoka kwa aloi za AgAu na ECD ni mmenyuko usio na usawa ambao hauongezi umumunyifu wa Au katika. elektroliti.Mbali na LMD, tunatumai pia kuwa matokeo yetu yanatumika kwa viendeshi vya hali dhabiti, ambapo mpaka dhabiti unatarajiwa kudumisha usawa wa thermodynamic ya ndani wakati wa kuondolewa kwa aloi. Matarajio haya yanaungwa mkono na ukweli kwamba mabadiliko katika sehemu ya kiasi. ya solids katika safu iliyokabidhiwa ya muundo wa SSD ilionekana, ikimaanisha mimi, kwamba wakati wa ujumbe kuna kufutwa kwa ligament imara, inayohusishwa na uvujaji wa vipengele visivyoweza kuunganishwa.
Na equation.(2) Ili kutabiri upungufu mkubwa wa sehemu dhabiti kwenye sehemu ya mbele ya aloi kutokana na kuvuja kwa Ta, ni muhimu pia kuzingatia usafiri wa Ta katika eneo la uondoaji wa aloi ili kuelewa usambazaji wa sehemu dhabiti katika eneo zima. safu ya kuondolewa kwa aloi, ambayo ni sawa na shaba safi na Cu70Ag30 kuyeyuka.Kwa myeyuko wa Cu70Ag30 (mstari mwekundu kwenye Kielelezo 5c), ρ(d) ina kiwango cha chini cha takriban nusu ya safu iliyokabidhiwa.Kima cha chini hiki kinatokana na ukweli kwamba jumla ya kiasi cha Ta kilicho kwenye kifunga kigumu karibu na ukingo wa safu iliyokabidhiwa ni kubwa kuliko katika aloi ya msingi.Hiyo ni, kwa d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), au sawa kabisa, kipimo ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 ni kikubwa zaidi kuliko mlinganyo unavyotabiri.(1) Hakuna uvujaji\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\takriban 0.2\).Hii ina maana kwamba sehemu ya Ta inayoepuka husafirishwa kutoka sehemu ya mbele ya utenganisho hadi eneo la mbali kutoka mbele hii, ikisambaa kwenye kioevu na kando ya kiolesura kizito-kioevu, ambapo huwekwa upya.
Uwekaji upya huu una athari tofauti ya uvujaji wa Ta ili kuimarisha vifunganishi vya Ta hard, na mgawanyo wa sehemu ngumu unaweza kuelezewa kimaelezo kama usawa wa uvujaji wa Ta na uwekaji upya.Kwa kuyeyuka kwa Cu70Ag30, ukolezi wa Ag kwenye kimiminika huongezeka kwa kuongezeka kwa d (mstari wa nukta kahawia kwenye Mchoro 5b) ili kupunguza uvujaji wa Ta kwa kupunguza umumunyifu wa Ta, ambao husababisha kuongezeka kwa ρ(d) kwa kuongezeka kwa d baada ya kufikia kiwango cha chini. .Hii hudumisha sehemu dhabiti iliyo kubwa vya kutosha kuzuia kugawanyika kwa sababu ya kutengana kwa dhamana ngumu, ambayo inafafanua ni kwa nini miundo iliyokabidhiwa katika Cu70Ag30 kuyeyuka huhifadhi uadilifu wa muundo baada ya kukatwa.Kinyume chake, kwa shaba isiyosafishwa kuyeyuka, kuvuja na kuwekwa upya karibu kughairi nyingine, na kusababisha kupungua polepole kwa vitu vikali chini ya kizingiti cha kugawanyika kwa safu nyingi iliyokabidhiwa, na kuacha safu nyembamba sana ambayo huhifadhi uadilifu wa muundo karibu na mpaka wa safu iliyokabidhiwa. safu iliyokabidhiwa.(Mchoro 4b, Jedwali 1).
Kufikia sasa, uchanganuzi wetu umelenga hasa kueleza ushawishi mkubwa wa uvujaji wa vipengele vilivyochanganyika katika hali ya kutenganisha sehemu thabiti na topolojia ya miundo iliyokabidhiwa.Hebu sasa tugeukie athari za uvujaji huu juu ya ugumu wa muundo wa bicontinuum ndani ya safu iliyokabidhiwa, ambayo kwa kawaida hutokea wakati wa LMD kutokana na joto la juu la usindikaji.Hii ni tofauti na ECD ambapo ukali haupo kabisa wakati wa kuondolewa kwa aloi, lakini inaweza kusababishwa na annealing kwenye joto la juu baada ya kuondolewa kwa aloi.Kufikia sasa, uchakachuaji wakati wa LMD umeigwa kwa kudhaniwa kuwa hutokea kwa sababu ya usambaaji wa vipengele visivyoweza kutambulika kwenye kiolesura kigumu-kioevu, sawa na upanuzi wa upatanishi wa uso wa miundo ya ECD ya nanoporous.Kwa hivyo, saizi ya dhamana imeundwa kwa kutumia sheria za kawaida za upanuzi wa kapilari.
ambapo tc ni wakati wa kuganda, unaofafanuliwa kama wakati uliopita baada ya kupita kwa sehemu ya mbele kwa kina xi ndani ya safu ya delamination (ambapo λ ina thamani ya awali ya λ00) hadi mwisho wa jaribio la delamination, na faharisi ya kuongeza n = 4 hueneza uso.Eq inapaswa kutumika kwa tahadhari.(3) Tafsiri vipimo vya λ na umbali d kwa muundo wa mwisho bila uchafu mwishoni mwa jaribio.Hii ni kutokana na ukweli kwamba eneo karibu na ukingo wa safu iliyokabidhiwa huchukua muda mrefu kupanua kuliko eneo karibu na mbele.Hii inaweza kufanywa na equations za ziada.(3) Mawasiliano na tc na d.Uhusiano huu unaweza kupatikana kwa urahisi kwa kutabiri kina cha kuondolewa kwa aloi kama utendaji wa wakati, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), ambayo inatoa tc( d ) = te − tf(d), ambapo te ni muda wa jaribio zima, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l}) {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) ni wakati wa sehemu ya mbele kufikia kina sawa na kina cha mwisho cha utengano minus d.Chomeka usemi huu kwa tc(d) kwenye mlinganyo.(3) Bashiri λ(d) (tazama maelezo ya ziada 5).
Ili kujaribu ubashiri huu, tulifanya vipimo vya upana na umbali kati ya vifurushi kwenye sehemu kamili za miundo iliyokabidhiwa iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo cha 9 cha Nyongeza kwa Cu na Cu70Ag30 huyeyuka.Kutoka kwa uchanganuzi wa laini unaoendana na uelekeo wa delamination kwa umbali tofauti d kutoka sehemu ya mbele ya delamination, tulipata upana wa wastani λw(d) wa vifurushi vya Ta-rich na wastani wa umbali λs(d) kati ya vifurushi.Vipimo hivi vinaonyeshwa kwenye Mtini.5d na ikilinganishwa na ubashiri wa mlingano.(3) katika Kielelezo cha 10 cha Nyongeza kwa maadili tofauti ya n.Ulinganisho unaonyesha kuwa faharisi ya uenezaji wa uso ya n = 4 inatoa utabiri mbaya.Utabiri huu haujaboreshwa kwa kiasi kikubwa kwa kuchagua n = 3 kwa upanuzi wa kapilari unaoeneza kwa wingi, ambao mtu anaweza kutarajia kwa ujinga kutoa kifafa bora zaidi kutokana na kuvuja kwa Ta kwenye kioevu.
Tofauti hii ya kiasi kati ya nadharia na majaribio haishangazi, kwani Eq.(3) inafafanua mkunjo wa kapilari kwa sehemu ya sauti isiyobadilika ρ, ilhali katika LMD sehemu ya yabisi ρ haibadiliki.ρ hubadilika kwa anga ndani ya safu iliyoondolewa mwishoni mwa uondoaji wa aloi, kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.5c.ρ pia hubadilika kulingana na wakati wakati wa kuondoa uchafu kwenye kina cha uondoaji uliowekwa, kutoka kwa thamani ya sehemu ya mbele ya uondoaji (ambayo ni takriban mara kwa mara kwa wakati na hivyo haitegemei tf na d) hadi thamani iliyopimwa ya ρ (d) iliyoonyeshwa kwenye Mtini. 5c inayolingana na mara ya mwisho.Kutoka mtini.3d, inaweza kukadiriwa kuwa maadili ya mbele ya kuoza ni karibu 0.4 na 0.35 kwa AgCu na Cu safi huyeyuka, mtawaliwa, ambayo katika hali zote ni ya juu kuliko thamani ya mwisho ya ρ kwa wakati te.Ni muhimu kutambua kwamba kupungua kwa ρ kwa muda katika d fasta ni matokeo ya moja kwa moja ya uwepo wa gradient ya mkusanyiko wa kipengele cha mchanganyiko (Ti) katika kioevu.Kwa kuwa mkusanyiko wa Ti katika vinywaji hupungua kwa kuongezeka kwa d, ukolezi wa usawa wa Ti katika vitu vikali pia ni kazi ya kupungua ya d, ambayo husababisha kufutwa kwa Ti kutoka kwa viunganishi imara na kupungua kwa sehemu imara kwa muda.Mabadiliko ya muda katika ρ pia huathiriwa na uvujaji na uwekaji upya wa Ta.Kwa hivyo, kwa sababu ya athari za ziada za kufutwa na urejeshaji, tunatarajia kuwa ukali wakati wa LMD, kama sheria, utatokea kwa sehemu zisizo za kawaida za kiasi, ambayo itasababisha mabadiliko ya kimuundo pamoja na kuganda kwa capillary, lakini pia kwa sababu ya kueneza ndani. liquids na si tu kando ya mpaka imara-kioevu.
Ukweli wa equation.(3) Upana wa dhamana na vipimo vya nafasi kwa 3 ≤ n ≤ 4 havijahesabiwa (Kielelezo cha 10 cha Nyongeza), ikipendekeza kwamba utengano na uwekaji upya si kwa sababu ya upunguzaji wa kiolesura una jukumu kuu katika jaribio la sasa.Kwa kukatika kwa kapilari, λw na λs zinatarajiwa kuwa na utegemezi sawa kwa d, wakati Mchoro 5d unaonyesha kuwa λs huongezeka kwa d kwa kasi zaidi kuliko λw kwa Cu safi na Cu70Ag30 huyeyuka.Wakati nadharia ya kuzidisha ambayo inazingatia kufutwa na uwekaji upya lazima izingatiwe kuelezea vipimo hivi kwa kiasi, tofauti hii inatarajiwa kwa ubora, kwani kufutwa kabisa kwa vifungo vidogo huchangia kuongezeka kwa umbali kati ya vifungo.Kwa kuongezea, λs ya kuyeyuka kwa Cu70Ag30 hufikia thamani yake ya juu kwenye ukingo wa safu bila aloi, lakini ukweli kwamba λs ya kuyeyuka safi ya shaba inaendelea kuongezeka kwa monotonically inaweza kuelezewa na kuongezeka kwa mkusanyiko wa Ag kwenye kioevu, ambapo d inatumika kueleza ρ(d) katika Mtini. 5c tabia isiyo ya mononotoniki.Kuongezeka kwa mkusanyiko wa Ag na kuongezeka kwa d hukandamiza uvujaji wa Ta na kufutwa kwa binder, ambayo husababisha kupungua kwa λs baada ya kufikia thamani ya juu.
Hatimaye, kumbuka kuwa masomo ya kompyuta ya coarsening ya capillary kwa sehemu ya kiasi cha mara kwa mara yanaonyesha kwamba wakati sehemu ya kiasi iko chini ya kizingiti cha takriban 0.329.30, vipande vya muundo wakati wa kuzidisha.Kiutendaji, kizingiti hiki kinaweza kuwa cha chini kidogo kwa sababu mgawanyiko na upunguzaji wa jenasi sanjari hutokea kwa mizani ya muda inayolingana na au zaidi ya jumla ya muda wa kuondoa aloi katika jaribio hili.Ukweli kwamba miundo iliyokabidhiwa katika Cu70Ag30 inayeyuka huhifadhi uadilifu wao wa kimuundo ingawa ρ(d) iko chini kidogo ya 0.3 katika wastani wa masafa ya d inaonyesha kuwa utengano, ikiwa wapo, hutokea kwa kiasi fulani.Kizingiti cha sehemu ya kiasi cha kugawanyika kinaweza pia kutegemea kufutwa na urejeshaji.
Utafiti huu unatoa hitimisho kuu mbili.Kwanza, na kivitendo zaidi, topolojia ya miundo iliyokabidhiwa inayozalishwa na LMD inaweza kudhibitiwa kwa kuchagua kuyeyuka.Kwa kuchagua kuyeyuka ili kupunguza umumunyifu wa kipengee A kisichochanganyika cha aloi ya msingi ya AXB1-X katika kuyeyuka, ingawa ni mdogo, muundo uliokabidhiwa sana unaweza kuundwa ambao unadumisha mshikamano wake hata katika viwango vya chini vya kipengele cha X na uadilifu wa muundo. .Hapo awali ilijulikana kuwa hii inawezekana kwa ECD25, lakini sio kwa LMD.Hitimisho la pili, ambalo ni la msingi zaidi, ni kwa nini katika LMD uadilifu wa muundo unaweza kuhifadhiwa kwa kurekebisha kati ya ugawaji, ambayo inavutia yenyewe na inaweza kuelezea uchunguzi wa aloi yetu ya TaTi katika Cu safi na CuAg huyeyuka katika , lakini pia katika kwa ujumla zaidi ili kufafanua muhimu, tofauti ambazo hazikukadiriwa hapo awali kati ya ECD na LMD.
Katika ECD, mshikamano wa muundo hudumishwa kwa kuweka kiwango cha kuondolewa kwa uchafu katika kiwango cha chini cha X, ambacho kinabaki mara kwa mara kwa wakati kwa nguvu ya kudumu ya kuendesha gari, ndogo ya kutosha kuweka kipengele B cha kutosha cha kuchanganya katika binder imara wakati wa kuondolewa kwa uchafu ili kudumisha. yabisi kiasi.sehemu ya ρ ni kubwa ya kutosha kuzuia kugawanyika25.Katika LMD, kiwango cha uondoaji wa aloi \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) hupungua kadri muda unavyopita kutokana na kinetiki kikomo cha usambaaji.Kwa hivyo, bila kujali aina ya utungaji wa kuyeyuka unaoathiri tu nambari ya Peclet p, kiwango cha delamination haraka hufikia thamani ndogo ya kutosha kuhifadhi kiasi cha kutosha cha B katika binder imara, ambayo inaonekana moja kwa moja katika ukweli kwamba ρ kwenye delamination. mbele inabaki takriban sawa na wakati.Ukweli na juu ya kizingiti cha kugawanyika.Kama inavyoonyeshwa na uigaji wa uga wa awamu, kiwango cha maganda pia hufikia haraka thamani ndogo ya kutosha kudhoofisha ukuaji wa dhamana ya eutectic, na hivyo kuwezesha uundaji wa miundo iliyounganishwa kitopolojia kutokana na mwendo wa kutikisa wa kando wa lamellae.Kwa hivyo, tofauti kuu ya msingi kati ya ECD na LMD iko katika mageuzi ya mbele ya delamination kupitia muundo wa ndani wa safu baada ya kugawanyika na ρ, badala ya kiwango cha delamination.
Katika ECD, ρ na muunganisho hubaki thabiti katika safu ya mbali.Katika LMD, kwa kulinganisha, zote mbili hutofautiana ndani ya safu, ambayo imeonyeshwa kwa uwazi katika utafiti huu, ambayo hupanga mkusanyiko wa atomiki na usambazaji wa ρ katika kina cha miundo iliyokabidhiwa iliyoundwa na LMD.Kuna sababu mbili za mabadiliko haya.Kwanza, hata katika kikomo cha sifuri cha umumunyifu A, gradient B ya ukolezi katika kioevu, ambayo haipo katika DZE, hushawishi gradient ya ukolezi A katika binder imara, ambayo iko katika usawa wa kemikali na kioevu.Upinde rangi A, kwa upande wake, huleta gradient ρ ndani ya safu bila uchafu.Pili, uvujaji wa A ndani ya kioevu kutokana na umumunyifu usio na sifuri hurekebisha zaidi tofauti ya anga ya ρ ndani ya safu hii, na umumunyifu uliopunguzwa kusaidia kuweka ρ juu na sare zaidi ya anga ili kudumisha muunganisho.
Hatimaye, mageuzi ya saizi ya dhamana na muunganisho ndani ya safu iliyokabidhiwa wakati wa LMD ni changamani zaidi kuliko kapilari isiyo na kikomo cha usambaaji wa uso kwa sehemu isiyobadilika ya ujazo, kama ilivyofikiriwa hapo awali na mlinganisho na kubana kwa miundo ya ECD ya nanoporous.Kama inavyoonyeshwa hapa, kuganda kwa LMD hutokea katika sehemu dhabiti inayotofautiana kisawasawa na kwa kawaida huathiriwa na uhamishaji wa usambaaji wa A na B katika hali ya kioevu kutoka sehemu ya mbele ya utengano hadi ukingo wa safu iliyotenganishwa.Sheria za kuongeza kasi ya kapilari zilizopunguzwa na usambaaji wa uso au kwa wingi haziwezi kubainisha mabadiliko katika upana na umbali kati ya vifurushi ndani ya safu iliyokabidhiwa, ikizingatiwa kuwa usafiri wa A na B unaohusishwa na viwango vya mkusanyiko wa maji hucheza majukumu sawa au yanayofanana.Muhimu zaidi kuliko kupunguza eneo la kiolesura.Ukuzaji wa nadharia inayozingatia athari hizi mbalimbali ni matarajio muhimu ya siku zijazo.
Aloi za binary za Titanium-tantalum zilinunuliwa kutoka Arcast, Inc (Oxford, Maine) kwa kutumia 45 kW Ambrell Ekoheat ES usambazaji wa umeme na crucible ya shaba iliyopozwa na maji.Baada ya joto kadhaa, kila aloi iliingizwa kwa saa 8 kwa joto ndani ya 200 ° C. ya kiwango cha kuyeyuka ili kufikia homogenization na ukuaji wa nafaka.Sampuli zilizokatwa kutoka kwa ingot hii kuu zilichomezwa doa hadi waya za Ta na kusimamishwa kutoka kwa mkono wa roboti.Bafu za chuma zilitayarishwa kwa kupokanzwa mchanganyiko wa 40 g Cu (McMaster Carr, 99.99%) na Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) au chembe za Ti kwa nguvu ya juu kwa kutumia mfumo wa kupokanzwa wa 4 kW Ameritherm Easyheat hadi kufutwa kabisa.bafu.kuyeyuka kikamilifu moto.Punguza nguvu na acha umwagaji ukoroge na kusawazisha kwa nusu saa kwa joto la mmenyuko la 1240 ° C.Kisha mkono wa roboti unashushwa, sampuli huingizwa kwenye umwagaji kwa muda uliopangwa na kuondolewa kwa baridi.Inapokanzwa yote ya billet ya alloy na LMD ilifanyika katika anga ya argon ya usafi wa juu (99.999%).Baada ya kuondoa aloi, sehemu za msalaba za sampuli zilisafishwa na kuchunguzwa kwa kutumia hadubini ya macho na hadubini ya elektroni ya skanning (SEM, JEOL JSM-6700F).Uchambuzi wa kimsingi ulifanywa na uchunguzi wa X-ray wa kutawanya nishati (EDS) katika SEM.Muundo mdogo wa sampuli tatu za sampuli zilizokabidhiwa ulizingatiwa kwa kutengenezea awamu ya shaba iliyoimarishwa katika suluhisho la asidi ya nitriki ya 35% (daraja ya uchanganuzi, Fluka).
Simulation ilifanyika kwa kutumia mfano uliotengenezwa hapo awali wa uwanja wa awamu ya kuunganishwa kwa aloi ya ternary15.Mfano huo unahusiana na mageuzi ya uwanja wa awamu ϕ, ambayo hufautisha kati ya awamu imara na kioevu, kwenye uwanja wa mkusanyiko ci wa vipengele vya alloying.Jumla ya nishati ya bure ya mfumo inaonyeshwa kama
ambapo f(φ) ni uwezo wa kizuizi maradufu na minima katika φ = 1 na φ = 0 inayolingana na yabisi na vimiminiko, mtawalia, na fc(φ, c1, c2, c3) ni mchango wa kemikali kwa uhuru wa kiasi unaoelezea msongamano wa nishati. aloi ya mali ya thermodynamic.Ili kuiga kuyeyushwa kwa Cu au CuTi safi katika aloi za TaTi, tunatumia fomu sawa fc(φ, c1, c2, c3) na vigezo kama ilivyo kwenye marejeleo.15. Ili kuondoa aloi za TaTi zenye miyeyusho ya CuAg, tumerahisisha mfumo wa quaternary (CuAg)TaTi hadi mfumo madhubuti wa tatu wenye vigezo tofauti kulingana na mkusanyiko wa Ag, kama ilivyofafanuliwa katika Dokezo la Ziada 2. Milinganyo ya mageuzi ya uga wa awamu na uwanja wa mkusanyiko ulipatikana katika fomu ya lahaja katika fomu
Ambapo \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\kushoto({\delta}_{ij}-{c}_{j} \kulia)\) ni matriki ya uhamaji wa atomiki, na Lϕ inasimamia kinetiki za kiambatisho cha atomiki kwenye kiolesura kigumu-kioevu.
Data ya majaribio inayounga mkono matokeo ya utafiti huu inaweza kupatikana katika faili ya data ya ziada.Vigezo vya kuiga vinatolewa katika maelezo ya ziada.Data zote zinapatikana pia kutoka kwa waandishi husika juu ya ombi.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM na Baumer M. Vichocheo vya dhahabu vya Nanoporous kwa joto la chini kuchagua gesi ya awamu ya vioksidishaji coupling ya methanoli.Sayansi 327, 319–322 (2010).
Zugic, B. et al.Mchanganyiko unaobadilika huamua shughuli ya kichocheo ya vichocheo vya aloi ya dhahabu-fedha nanoporous.Alma mater wa kitaifa.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. na Erlebacher, J. Platinum-coated nanoporous gold: kichocheo bora cha chini cha pt cha kupakia kwa seli za mafuta za PEM.Jarida #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW na Erlebacher, J. Kupunguza oksijeni katika electrocatalysts ya mchanganyiko wa metali-ioni ya nanoporous.Alma mater wa kitaifa.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. na Chen, M. Nanoporous mseto wa chuma/oksidi elektroni kwa ajili ya supercapacitors electrochemical.Nanoteknolojia ya kitaifa.6, 232 (2011).
Kim, JW na wenzake.Uboreshaji wa muunganisho wa niobiamu na kuyeyuka kwa chuma ili kuunda miundo ya vinyweleo kwa vidhibiti vya elektroliti.Jarida.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM n.k. Je, nyenzo za nanoporous ni sugu kwa mionzi?Nanolet.12, 3351–3355 (2011).