Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Kajaba iku, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nuduhake situs kasebut tanpa gaya lan JavaScript.
Nampilake carousel telung slide bebarengan.Gunakake tombol Sadurungé lan Sabanjure kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan, utawa nggunakake tombol panggeser ing mburi kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan.
Ing sawetara taun kepungkur, wis ana pangembangan cepet saka wesi logam Cairan kanggo pabrikan nano-/meso-ukuran struktur keropos lan komposit karo antarmuka Ultra-gedhe kanggo macem-macem bahan.Nanging, pendekatan iki saiki duwe rong watesan penting.Kaping pisanan, ngasilake struktur bicontinuous kanthi topologi urutan dhuwur kanggo sawetara komposisi paduan sing winates.Kapindho, struktur kasebut nduweni ukuran binder sing luwih gedhe amarga pembesaran sing signifikan sajrone pamisahan suhu dhuwur.Ing kene, kita nduduhake kanthi komputasi lan eksperimen manawa watesan kasebut bisa diatasi kanthi nambahake unsur ing leleh logam sing ningkatake topologi urutan dhuwur kanthi matesi kebocoran unsur sing ora bisa dipisahake sajrone decoupling.Sabanjure, kita nerangake temuan iki kanthi nuduhake yen transfer difusi akeh unsur sing ora bisa dicampur ing cairan cair banget mengaruhi evolusi fraksi padhet lan topologi struktur sajrone flaking.Asil kasebut nuduhake beda dhasar antarane logam cair lan penghapusan najis elektrokimia, lan uga nggawe cara anyar kanggo entuk struktur saka logam cair kanthi dimensi lan topologi sing diwenehake.
Delegasi wis berkembang dadi teknologi sing kuat lan serbaguna kanggo nggawe pori-pori mbukak ukuran nano-/meso lan struktur komposit kanthi permukaan antarmuka ultra-dhuwur kanggo macem-macem bahan fungsional lan struktur kayata katalis1,2, sel bahan bakar3,4, kapasitor elektrolitik5, 6, bahan tahan kanggo karusakan radiation 7, dhuwur-kapasitas bahan baterei karo tambah stabilitas mechanical 8, 9 utawa bahan komposit karo banget mechanical situs 10, 11. Ing macem-macem formulir, delegasi melu pembubaran Milih siji unsur saka pisanan unstructured "prekursor. alloy" ing lingkungan njaba, sing ndadékaké kanggo reorganisasi unsur alloying undissolved karo topologi non-trivial, beda saka topologi saka alloy asli., Komposisi saka bahan.Sanajan delegasi elektrokimia konvensional (ECD) nggunakake elektrolit minangka lingkungan sing paling ditliti nganti saiki, metode iki mbatesi sistem delegasi (kayata Ag-Au utawa Ni-Pt) sing ngemot unsur sing relatif mulia (Au, Pt) lan nduweni prabédan cukup gedhe ing potensial abang kanggo nyedhiyani porosity.Langkah penting kanggo ngatasi watesan iki yaiku panemuan maneh metode paduan logam cair13,14 (LMD), sing nggunakake paduan logam cair (contone, Cu, Ni, Bi, Mg, lsp) karo unsur liyane ing lingkungan. .(eg TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, lsp.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD lan varian hard metal alloy removal (SMD) beroperasi ing suhu sing luwih murah nalika logam dasar atos20,21 ngasilake gabungan saka loro utawa luwih fase interpenetrasi sawise etsa kimia saka siji fase.Fase kasebut bisa diowahi dadi pori-pori sing mbukak.struktur.Cara delegasi wis luwih apik dening introduksi anyar saka delegasi fase uap (VPD), sing ngeksploitasi beda tekanan uap unsur padhet kanggo mbentuk struktur nanoporous sing mbukak liwat penguapan selektif saka unsur tunggal22,23.
Ing tingkat kualitatif, kabeh cara mbusak najis iki nuduhake rong fitur umum penting saka proses mbusak najis sing diatur dhewe.Kaping pisanan, iki minangka pembubaran selektif saka unsur paduan sing kasebut ing ndhuwur (kayata B ing paduan AXB1-X sing paling gampang) ing lingkungan njaba.Kapindho, pisanan dicathet ing studi eksperimen lan teoretis pionir ing ECD24, yaiku difusi unsur A sing ora larut ing sadawane antarmuka antarane paduan lan lingkungan nalika ngilangi impurities.Difusi bisa mbentuk wilayah sing sugih atom liwat proses sing padha karo pembusukan spinodal ing campuran akeh, sanajan diwatesi dening antarmuka.Senadyan podho iki, cara mbusak alloy beda bisa gawé morfologi beda kanggo alesan ora cetha18.Nalika ECD bisa ngasilake struktur urutan dhuwur sing gegandhengan topologis kanggo fraksi atom (X) saka unsur sing ora larut (kayata Au ing AgAu) nganti 5%25, studi komputasi lan eksperimen LMD nuduhake yen metode sing katon padha iki mung ngasilake struktur sing gegandhengan karo topologi. .Contone, kanggo X sing luwih gedhe, struktur bicontinuous sing gegandhengan kira-kira 20% ing kasus paduan TaTi sing dipisahake dening leleh Cu (pirsani Fig. 2 ing ref. 18 kanggo perbandingan sisih-by-side karo macem-macem ECD lan LMD wangun X. ).Bedane iki sacara teoritis diterangake kanthi mekanisme pertumbuhan sing digabungake difusi sing beda karo dekomposisi spinodal antarmuka lan meh padha karo pertumbuhan sing digabungake eutektik26.Ing lingkungan penghapusan impurity, wutah sing digabung karo difusi ngidini filamen sing sugih A (utawa serpihan ing 2D) lan saluran Cairan sing sugih B bisa tuwuh bebarengan kanthi difusi sajrone ngilangi najis15.Wutah pasangan ndadékaké menyang struktur topologi sing ora kaiket ing tengah X lan ditindhes ing sisih ngisor X, ing ngendi mung pulo sing ora terikat sing sugih fase A sing bisa dibentuk.Ing X sing luwih gedhe, wutah ikatan dadi ora stabil, luwih seneng mbentuk struktur 3D sing diikat kanthi sampurna sing njaga integritas struktur sanajan sawise etsa fase siji.Sing nggumunake, struktur orientasi sing diprodhuksi dening paduan LMD17 utawa SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X wis diamati sacara eksperimental kanggo X nganti 0,5, nuduhake yen pertumbuhan sing digabungake difusi minangka mekanisme sing ana ing ngendi-endi kanggo LMD lan SMD tinimbang ECD keropos sing umume nyebabake ora. duwe struktur alignment sing disenengi.
Kanggo njlèntrèhaké alesan kanggo prabédan iki antarane ECD lan morfologi NMD, kita nindakake simulasi lapangan phase lan pasinaon eksperimen NMD saka TaXTi1-X wesi, kang kinetika pembubaran padha diowahi kanthi nambah unsur larut ing tembaga Cairan.Kita nyimpulake yen sanajan loro ECD lan LMD diatur dening pembubaran selektif lan difusi antarmuka, loro proses kasebut uga nduweni beda penting sing bisa nyebabake beda morfologis18.Kaping pisanan, kinetika peel ing ECD dikontrol dening antarmuka kanthi kecepatan ngarep peel konstan V12 minangka fungsi saka voltase sing ditrapake.Iki bener sanajan bagian sekedhik cilik saka partikel refractory (eg Pt ing Ag-Au) ditambahake menyang wesi induk, kang retards fluidity antarmuka, ngresiki lan stabil materi unalloyed, nanging digunakake nahan morfologi padha 27.Struktur gegandhengan topologically dijupuk mung ing X kurang ing V kurang, lan penylametan unsur miscible 25 gedhe kanggo njaga pecahan volume ngalangi cukup gedhe kanggo nyegah fragmentasi saka struktur.Iki nuduhake yen tingkat disolusi babagan difusi antarmuka bisa uga nduweni peran penting ing pilihan morfologis.Ing kontras, kinetika panyingkiran paduan ing LMD dikontrol difusi 15,16 lan tingkat mudhun luwih cepet kanthi wektu \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), ing ngendi Dl minangka unsur miscibility. kanggo koefisien difusi fluida..
Kapindho, sajrone ECD, kelarutan unsur sing ora bisa dicampur ing elektrolit banget sithik, saengga mung bisa nyebar ing sadawane antarmuka paduan-elektrolit.Ing kontras, ing LMD, unsur "immiscible" (A) saka wesi prekursor AXB1-X biasane duwe sethitik, sanadyan winates, leleh kelarutan.Kelarutan tipis iki bisa disimpulake saka analisis diagram fase ternary saka sistem ternary CuTaTi sing ditampilake ing Gambar Tambahan 1. Kelarutan bisa diukur kanthi ngrancang garis likuid versus konsentrasi keseimbangan Ta lan Ti ing sisih cair antarmuka (\( {c}_{ {{{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) lan \({c}_{{{{({\rm{Ti}} }}}} }^ {l}\), mungguh, ing suhu delegasi (Tambahan Gambar. 1b) antarmuka padhet-cair Keseimbangan termodinamika lokal dipertahankan sajrone paduan, }}}}}}^{l}\) kira-kira konstanta lan regane ana hubungane karo X. Tambahan Gambar 1b nuduhake yen \({c}_{{{{{{{\rm{Ta}}}}}))}^{l}\) ana ing kisaran 10 -3 − 10 ^{l}\) padha karo 15,16.Iki "bocor" saka unsur immiscible ing alloy bisa mengaruhi loro tatanan saka struktur antarmuka ing ngarep delamination, ing siji, kang bisa kontribusi kanggo pembubaran lan coarsening saka struktur amarga difusi volume.
Supaya kapisah ngira-ngira kontribusi saka (i) suda tingkat aman saka alloy V lan (ii) tingkat suda saka infiltrasi unsur immiscible menyang nyawiji, kita nerusake ing rong langkah.Kaping pisanan, amarga \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), kanthi nyinaoni evolusi morfologis struktur buntelan ngarep, bisa nyinaoni efek penurunan V kanthi cukup.wektu penting.Mulane, kita nyelidiki efek iki kanthi nglakokake simulasi lapangan fase sajrone wektu sing luwih suwe tinimbang studi sadurunge, sing nuduhake anané struktur alignment topologi sing ora digabungake sing dibentuk dening pertumbuhan difusi-gandeng saka intermediate X15.Kapindho, kanggo nyelidiki efek saka unsur immiscible ing ngurangi tingkat bocor, kita nambah Ti lan Ag kanggo nyawiji tembaga kanggo nambah lan ngurangi tingkat bocor, mungguh, lan sinau morfologi asil, kinetika segregasi, lan distribusi konsentrasi ing nyawiji.delegated Cu nyawiji liwat petungan lan nyobi nang struktur alloy.Kita wis nambah tambahan Ti kiro-kiro saka 10% kanggo 30% kanggo media kanggo mbusak Cu nyawiji.Penambahan Ti nambah konsentrasi Ti ing pinggir lapisan delegasi, sing nyuda gradien konsentrasi Ti ing lapisan iki lan nyuda tingkat pembubaran.Iki uga nambah tingkat bocor Ta kanthi nambah \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}}^{l}\), dadi \({c}_{{{{ { {\rm{Ta}}}}}}}}^{l}\) (Tambahan Gambar 1b). kelarutan saka unsur alloying ing leleh, kita wis maringi tulodho sistem quaternary CuAgTaTi minangka efisien (CuAg) TaTi sistem terner kang kelarutan saka Ti lan Ta gumantung ing konsentrasi Ag ing CuAg nyawiji (pirsani Cathetan) 2 lan Tambahan. Gbr. 2–4).Penambahan Ag ora nambah konsentrasi Ti ing pinggir struktur delegasi.Nanging, amarga kelarutan Ti ing Ag luwih murah tinimbang Cu, iki nyuda \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}}}}^{l}\) (Gambar Tambahan. 1) 4b) lan tingkat bocor Ta.
Asil simulasi lapangan fase nuduhake yen wutah gandeng dadi ora stabil sajrone wektu sing cukup suwe kanggo ningkatake pembentukan struktur gabungan topologis ing ngarep bosok.We experimentally konfirmasi kesimpulan iki dening nuduhake yen lapisan ndasari saka alloy Ta15T85, kang mbentuk cedhak ngarep delamination ing tataran mengko saka delamination, tetep topologically kaiket sawise etching saka phase sugih tembaga.Asil kita uga nuduhake manawa tingkat kebocoran duweni pengaruh gedhe marang evolusi morfologis amarga transportasi difusi akeh unsur sing ora bisa dicampur ing cairan cair.Dituduhake ing kene yen efek iki, sing ora ana ing ECD, banget mengaruhi profil konsentrasi saka macem-macem unsur ing lapisan delegasi, fraksi fase padhet, lan topologi struktur LMD.
Ing bagean iki, pisanan kita nampilake asil sinau kita dening simulasi lapangan phase saka efek nambah Ti utawa Ag kanggo Cu nyawiji asil ing morfologi beda.Ing anjir.Gambar 1 nampilake asil pemodelan telung dimensi saka lapangan fase TaXTi1-X paduan sing dipikolehi saka Cu70Ti30, Cu70Ag30 lan leleh tembaga murni kanthi isi atom unsur immiscible sing kurang saka 5 nganti 15%.Rong baris pisanan nuduhake yen tambahan Ti lan Ag ningkatake pambentukan struktur ikatan topologis dibandhingake karo struktur tanpa ikatan Cu murni (baris katelu).Nanging, tambahan Ti, kaya sing dikarepake, nambah bocor Ta, saéngga nyegah delaminasi paduan X sing kurang (Ta5Ti95 lan Ta10Ti90) lan nyebabake pembubaran lapisan keropos sing exfoliated sajrone delaminasi Ta15Ti85.Kosok baline, tambahan Ag (baris kapindho) nyumbang kanggo pambentukan struktur topologi sing gegandhengan karo kabeh komponen saka campuran basa kanthi pembubaran tipis saka lapisan sing didelegasikan.Pembentukan struktur bicontinuous uga digambarake ing Fig.1b, sing nuduhake gambar struktur sing didelegasi kanthi nambah ambane delaminasi saka kiwa menyang tengen lan gambar antarmuka padat-cair ing ambane maksimal (gambar sisih tengen).
Simulasi lapangan fase 3D (128 × 128 × 128 nm3) nuduhake efek dramatis saka nambah solute menyang cair cair ing morfologi pungkasan saka alloy delegated.Tandha ndhuwur nuduhake komposisi paduan induk (TaXTi1-X) lan tandha vertikal nuduhake komposisi leleh saka medium softening basis Cu.Wilayah kanthi konsentrasi Ta dhuwur ing struktur tanpa impurities ditampilake ing coklat, lan antarmuka ngalangi-Cairan ditampilake ing biru.b Simulasi telung dimensi lapangan fase saka alloy prekursor Ta15Ti85 undoped ing leleh Cu70Ag30 (190 × 190 × 190 nm3).Pisanan 3 pigura nuduhake wilayah ngalangi saka struktur delegasi ing ambane delegasi beda, lan pigura pungkasan nuduhake mung antarmuka ngalangi-Cairan ing ambane maksimum.Film sing cocog karo (b) ditampilake ing Film Tambahan 1.
Efek saka tambahan solute luwih ditliti kanthi simulasi lapangan fase 2D, sing nyedhiyakake informasi tambahan babagan pambentukan mode antarmuka ing ngarep delaminasi lan ngidini akses menyang ukuran sing luwih dawa lan skala wektu tinimbang simulasi 3D kanggo ngitung kinetika delaminasi.Ing anjir.Figure 2 nuduhake gambar saka simulasi saka aman saka Ta15Ti85 alloy prekursor liwat Cu70Ti30 lan Cu70Ag30 nyawiji.Ing kasus kasebut, pertumbuhan sing digabungake difusi ora stabil.Tinimbang penetrating vertikal menyang alloy, tips saka saluran adi mindhah chaotically ngiwa lan nengen ing lintasan Komplek banget sak proses wutah stabil sing dipun promosiaken struktur selaras sing ningkataké tatanan saka struktur topologically related ing papan 3D (Fig. 1).Nanging, ana prabédan penting antarane aditif Ti lan Ag.Kanggo nyawiji Cu70Ti30 (Fig. 2a), tabrakan saka rong saluran Cairan ndadékaké kanggo gabung saka antarmuka ngalangi-cair, kang ndadékaké kanggo extrusion saka Binder ngalangi dijupuk dening loro saluran saka struktur lan, wekasanipun, kanggo pembubaran. .Ing nalisir, kanggo Cu70Ag30 nyawiji (Fig. 2b), pengayaan Ta ing antarmuka antarane fase ngalangi lan Cairan nyegah coalescence amarga nyuda ing bocor Ta menyang nyawiji.Akibaté, kompresi ikatan ing ngarep delaminasi ditindhes, saéngga ningkatake pembentukan struktur ikat.Apike, gerakan osilasi kacau saka saluran cairan nggawe struktur rong dimensi kanthi tingkat keselarasan tartamtu nalika cutoff ditindhes (Gbr. 2b).Nanging, keselarasan iki dudu asil saka pertumbuhan ikatan sing stabil.Ing 3D, penetrasi sing ora stabil nggawe struktur bicontinuous sing disambungake non-coaxial (Fig. 1b).
Gambar saka simulasi lapangan fase 2D saka Cu70Ti30 (a) lan Cu70Ag30 (b) leleh remelted menyang alloy Ta15Ti85 ilustrasi wutah difusi-gandeng stabil.Gambar sing nuduhake ambane penghapusan najis sing beda-beda diukur saka posisi wiwitan antarmuka padat/cair sing rata.Ing insets nuduhake regime beda tabrakan saluran Cairan, anjog menyang detasemen saka Binder ngalangi lan pengawetan saka Cu70Ti30 lan Cu70Ag30 leleh, mungguh.Jembar domain Cu70Ti30 yaiku 1024 nm, Cu70Ag30 yaiku 384 nm.Pita colored nuduhake konsentrasi Ta, lan werna beda mbedakake antarane wilayah Cairan (biru peteng), paduan basa (biru cahya), lan struktur unalloyed (meh abang).Film saka simulasi kasebut ditampilake ing Film Tambahan 2 lan 3, sing nyorot jalur kompleks sing nembus saluran cair sajrone pertumbuhan sing ditambahake difusi sing ora stabil.
Asil liyane saka simulasi lapangan phase 2D ditampilake ing Fig.3.Grafik ambane delaminasi lawan wektu (slope padha karo V) ing anjir.3a nuduhake yen tambahan Ti utawa Ag ing Cu nyawiji slows mudhun kinetika pamisahan, kaya samesthine.Ing anjir.3b nuduhake yen kalem iki disebabake dening ngurangi gradien konsentrasi Ti ing cairan ing lapisan delegasi.Iki uga nuduhake yen tambahan Ti(Ag) nambah (mudhun) konsentrasi Ti ing sisih cair antarmuka (\({c}_{{{{{{{\rm{Ti)))))) ))) ^{l \)), sing ndadékaké bocor Ta, diukur kanthi fraksi Ta sing larut ing leleh minangka fungsi wektu (Gambar 3c), sing mundhak (mudhun) kanthi tambahan Ti (Ag). ).Gambar 3d nuduhake yen kanggo loro solute, fraksi volume barang padhet tetep ing ndhuwur ambang kanggo pambentukan struktur sing gegandhengan karo topologi bicontinuous28,29,30.Nalika nambah Ti kanggo nyawiji nambah bocor saka Ta, iku uga nambah penylametan Ti ing Binder ngalangi amarga keseimbangn phase, mangkono nambah pecahan volume kanggo njaga cohesiveness saka struktur tanpa impurities.Petungan kita umume setuju karo pangukuran eksperimen saka fraksi volume ngarep delaminasi.
Simulasi lapangan fase saka alloy Ta15Ti85 ngitung efek sing beda saka tambahan Ti lan Ag menyang leleh Cu ing kinetika panyingkiran paduan sing diukur saka ambane panyingkiran paduan minangka fungsi wektu (a), profil konsentrasi Ti ing cairan ing sawijining ambane aman paduan 400 nm (ambane negatif widens menyang nyawiji njaba struktur alloy (paduan ngarep ing sisih kiwa) b Ta bocor mungsuh wektu (c) lan pecahan ngalangi ing struktur unalloyed versus komposisi leleh (d) Konsentrasi unsur tambahan ing leleh diplot ing sadawane abscissa (d) (Ti - garis ijo, Ag - garis ungu lan eksperimen).
Wiwit kacepetan ngarep delaminasi mudhun kanthi wektu, evolusi morfologi sajrone delaminasi nuduhake efek nyuda kacepetan delaminasi.Ing studi lapangan phase sadurungé, kita diamati wutah gegandhengan eutektik-kaya asil ing didadekake siji topologically unbound struktur sak aman saka Ta15Ti85 prekursor alloy dening tembaga murni melts15.Nanging, long run saka simulasi lapangan phase padha nuduhake (ndeleng Film Tambahan 4) yen kacepetan ngarep bosok dadi cukup cilik, wutah gegandhengan dadi ora stabil.Ketidakstabilan kasebut diwujudake ing guncangan lateral saka serpihan, sing nyegah keselarasan lan, kanthi mangkono, ningkatake pembentukan struktur sing disambungake kanthi topologi.Transisi saka wutah kaiket stabil kanggo wutah goyang boten stabil dumadi cedhak xi = 250 nm ing tingkat saka 4,7 mm / s.Kosok baline, ambane delaminasi sing cocog karo leleh Cu70Ti30 kira-kira 40 nm kanthi tingkat sing padha.Mulane, kita ora bisa mirsani transformasi kuwi nalika njabut alloy karo Cu70Ti30 nyawiji (ndeleng Film Tambahan 3), amarga nambah 30% Ti kanggo nyawiji Ngartekno nyuda kinetika aman saka alloy.Pungkasan, sanajan wutah sing digabungake difusi ora stabil amarga kinetika delaminasi sing luwih alon, jarak λ0 saka ikatan keras ing ngarep delaminasi kira-kira manut hukum \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) stasioner. wutah15,31 ngendi C punika konstan.
Kanggo nguji prediksi simulasi lapangan fase, eksperimen ngilangi paduan dileksanakake kanthi conto sing luwih gedhe lan wektu ngilangi paduan sing luwih dawa.Gambar 4a minangka diagram skematis sing nuduhake paramèter kunci saka struktur sing didelegasikan.Ambane total delaminasi padha karo xi, jarak saka wates awal fase padhet lan cair menyang ngarep delaminasi.hL yaiku jarak saka antarmuka padat-cair awal menyang pinggir struktur sing didelegasikan sadurunge etsa.HL gedhe nuduhake bocor Ta sing kuwat.Saka gambar SEM saka sampel sing didelegasikan, kita bisa ngukur ukuran hD saka struktur sing didelegasikan sadurunge etsa.Nanging, wiwit nyawiji uga solidifies ing suhu kamar, iku bisa kanggo nahan struktur delegated tanpa ikatan.Mulane, kita ukir leleh (fase sugih tembaga) kanggo entuk struktur transisi lan nggunakake hC kanggo ngitung kekandelan struktur transisi.
Diagram skematis evolusi morfologi sajrone ngilangi impurities lan nemtokake paramèter geometris: ketebalan lapisan bocor Ta hL, ketebalan struktur delaminated hD, ketebalan struktur penghubung hC.(b), (c) Validasi eksperimen saka asil simulasi lapangan fase mbandhingake potongan silang SEM lan morfologi etched 3D saka paduan Ta15Ti85 sing disiapake saka leleh Cu (b) lan Cu70Ag30 murni, ngasilake ikatan topologi kanthi Struktur ukuran ikatan seragam (c), bar skala 10 µm.
Bagean salib saka struktur delegasi ditampilake ing anjir.4b, c ngonfirmasi efek utama sing diprediksi kanggo nambah Ti lan Ag menyang leleh Cu ing morfologi lan kinetika paduan sing didelegasikan.Ing anjir.Figure 4b nuduhake wilayah ngisor potongan SEM (ing sisih kiwa) saka alloy Ta15T85 alloyed dening kecemplung ing tembaga murni kanggo 10 s kanggo ambane saka xi ~ 270 μm.Ing skala wektu eksperimen sing bisa diukur, yaiku sawetara urutan magnitudo luwih gedhe tinimbang ing simulasi lapangan fase, kecepatan ngarep decoupling ana ing sangisore kecepatan ambang 4,7 mm / s, ing ngisor iki sing wutah ikatan eutektik stabil dadi ora stabil.Mulane, struktur ndhuwur ngarep kupas wis samesthine topologically disambungake kanthi lengkap.Sadurunge etsa, lapisan tipis saka paduan basa rampung dibubarake (hL = 20 μm), sing digandhengake karo bocor Ta (Tabel 1).Sawise etsa kimia saka fase kaya tembaga (tengen), mung lapisan tipis paduan sing didelegasikan (hC = 42 µm), sing nuduhake manawa akeh struktur sing didelegasi ilang integritas struktural sajrone etsa lan ora, kaya sing dikarepake, ikatan topologis ( Gambar 1a)., gambar paling tengen ing baris katelu).Ing anjir.4c nuduhake bagean salib SEM lengkap lan gambar 3D saka etsa saka alloy Ta15Ti85 dibusak dening kecemplung ing Cu70Ag30 nyawiji kanggo 10 s kanggo ambane watara 200 µm.Amarga ambane kulit diprediksi bakal nambah kanthi kinetika kontrol difusi \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) (pirsani Cathetan Tambahan 4) 15 16, Kanthi nambahake 30% Ag menyang leleh Cu, nyuda ambane pamisahan saka 270 μm dadi 220 μm cocog karo penurunan nomer Peclet p kanthi faktor 1,5.Sawise etsa kimia saka fase sugih Cu/Ag (tengen), kabeh struktur sing didelegasikan nahan integritas struktural (hC = 200 µm), nuduhake manawa struktur kasebut minangka struktur bicontinuous sing diprediksi kanthi topologi (Gambar 1, gambar paling tengen) baris kapindho lan kabeh. baris ngisor).Kabeh pangukuran saka alloy basa delegated Ta15T85 ing macem-macem leleh sing rangkuman ing Tabel.1. Kita uga saiki asil kanggo unalloyed Ta10Ti90 wesi basa ing macem-macem nyawiji, nyantosakaké kesimpulan kita.Pangukuran kekandelan lapisan bocor Ta nuduhake yen struktur sing dibubarake ing leleh Cu70Ag30 (hL = 0 μm) luwih cilik tinimbang ing leleh Cu murni (hL = 20 μm).Kosok baline, tambahan Ti kanggo leleh larut ing struktur paduan sing luwih lemah (hL = 190 μm).Penurunan pembubaran struktur sing didelegasikan ing antarane leleh Cu murni (hL = 250 μm) lan leleh Cu70Ag30 (hL = 150 μm) luwih jelas ing paduan sing didelegasikan adhedhasar Ta10Ti90.
Kanggo mangerteni efek saka leleh sing beda, kita nindakake analisis kuantitatif tambahan saka asil eksperimen ing Fig. 5 (pirsani uga Data Tambahan 1).Ing anjir.Tokoh 5a-b nuduhake distribusi konsentrasi sing diukur saka unsur sing beda-beda ing arah eksfoliasi ing eksperimen eksfoliasi ing leleh Cu murni (Gambar 5a) lan leleh Cu70Ag30 (Gambar 5b).Konsentrasi saka macem-macem unsur diplot ing jarak d saka ngarep delaminasi menyang pinggir lapisan delaminasi ing binder padhet lan fase sing cair (diperkaya ing Cu utawa CuAg) nalika delaminasi.Ora kaya ECD, ing ngendi penylametan unsur sing bisa larut ditemtokake dening tingkat pemisahan, ing LMD, konsentrasi ing binder padhet ditemtokake dening keseimbangan termodinamika lokal antarane fase padhet lan cair lan, kanthi mangkono, sifat coexistence saka padatan lan fase cair.Diagram Negara Paduan.Amarga pembubaran Ti saka paduan basa, konsentrasi Ti suda kanthi nambah d saka ngarep delaminasi menyang pinggir lapisan delaminasi.Akibaté, konsentrasi Ta tambah karo nambah d bebarengan bundle, kang konsisten karo simulasi lapangan phase (Tambahan Fig. 5).Konsentrasi Ti ing leleh Cu70Ag30 tiba luwih cethek tinimbang leleh Cu murni, sing konsisten karo tingkat panyingkiran paduan sing luwih alon.Profil konsentrasi sing diukur ing Fig.5b uga nuduhake yen rasio konsentrasi Ag lan Cu ing cairan ora persis konstan ing sadawane lapisan paduan sing didelegasikan, nalika ing simulasi lapangan fase rasio iki dianggep konstan ing simulasi leleh minangka. unsur pseudo Cu70Ag30.Senadyan prabédan kuantitatif iki, model lapangan phase njupuk efek kualitatif utama nambah Ag ing suppressing bocor Ta.Pemodelan kuantitatif kanthi gradien konsentrasi kabeh papat unsur ing pengikat lan cairan sing padhet mbutuhake model papat komponen sing luwih akurat saka diagram fase TaTiCuAg, sing ngluwihi ruang lingkup karya iki.
Profil konsentrasi sing diukur gumantung saka jarak d saka ngarep delaminasi saka alloy Ta15Ti85 ing (a) leleh Cu murni lan (b) leleh Cu70Ag30.Perbandingan fraksi volume sing diukur saka barang padhet ρ(d) saka struktur sing didelegasikan (garis padat) karo prediksi teoretis sing cocog karo persamaan tanpa bocor Ta (garis putus-putus).(1) (c) Prediksi persamaan inflate.(1) Persamaan didandani ing ngarep delaminasi.(2) Tegese, Ta bocor dianggep.Ukur rata-rata jembaré ikatan λw lan jarak λs (d).Bar kesalahan nuduhake standar deviasi.
Ing anjir.5c mbandhingake fraksi volume sing diukur saka barang padhet ρ(d) (garis padat) kanggo struktur Cu lan Cu70Ag30 sing didelegasikan murni saka leleh karo prediksi teoretis (garis putus-putus) sing dipikolehi saka konservasi massa nggunakake konsentrasi Ta sing diukur ing pengikat padat \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Fig. 5a,b) lan nglirwakake bocor Ta lan transportasi Ta antarane ikatan karo ambane beda pamisahan.Yen Ta owah-owahan saka padhet dadi cair, kabeh Ta sing ana ing paduan basa kudu disebarake maneh dadi pengikat sing padhet.Mangkono, ing sembarang lapisan saka struktur remot jejeg arah panyisihan paduan, konservasi massa tegese \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), ngendi \({c}_{Ta}^{s}(d)\) lan \({c }_{Ta }^ {0}\) yaiku konsentrasi Ta ing posisi d ing binder lan paduan matriks, lan Ss(d) lan St minangka area cross-sectional saka pengikat keras lan kabeh wilayah terpencil, mungguh.Iki prédhiksi fraksi volume barang padhet ing lapisan remot.
Iki bisa gampang ditrapake kanggo struktur leleh Cu murni lan Cu70Ag30 kanthi nggunakake kurva \ ({c}_{Ta}^{s}(d)\) sing cocog karo garis biru.Prediksi iki superimposed ing Fig.. 5c nuduhake yen nglirwakake Ta bocor minangka prediktor miskin distribusi fraksi volume.Konservasi massa tanpa bocor prédhiksi penurunan monoton ing fraksi volume kanthi nambah d, sing diamati sacara kualitatif ing leleh Cu murni, nanging ora ing leleh Cu70Ag30, ing ngendi ρ (d) nduweni minimal.Kajaba iku, iki ndadékaké kanggo overestimation pinunjul saka pecahan volume ing ngarep misahake kanggo loro nyawiji.Kanggo d ≈ 10 µm sing bisa diukur paling cilik, nilai ρ sing diprediksi kanggo leleh loro kasebut ngluwihi 0,5, dene nilai ρ sing diukur kanggo leleh Cu lan Cu70Ag30 rada luwih dhuwur tinimbang 0,3 lan 0,4.
Kanggo nandheske peran utama bocor Ta, kita banjur nuduhake yen bedo kuantitatif antarane nilai ρ sing diukur lan diprediksi cedhak ngarep dekomposisi bisa diilangi kanthi nyaring prediksi teoretis kanggo nyakup bocor iki.Kanggo tujuan iki, ayo ngetung jumlah total atom Ta sing mili saka barang padhet menyang cairan nalika ngarep bosok pindhah ing jarak Δxi = vΔt ing interval wektu Δt Δxi = vΔt, ing ngendi \(v={\dot{x )) _{i }( t )\) – tingkat delaminasi, ambane lan wektu bisa dijupuk saka hubungan sing dikenal \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) deaeration.Hukum lokal kanggo konservasi massa ing ngarep pemisahan (d ≈ 0) kayadene ΔN = DlglΔtSl/va, ing ngendi gl minangka gradien konsentrasi atom Ta ing cairan, va minangka volume atom sing cocog karo konsentrasi sing ditemtokake minangka fraksi atom, lan Sl = St - Ss minangka area penampang saluran cairan ing ngarep delaminasi.Gradien konsentrasi gl bisa diitung kanthi nganggep yen konsentrasi atom Ta nduweni nilai konstan \({c}_{Ta}^{l}\) ing antarmuka lan cilik banget ing leleh ing njaba lapisan exfoliated, sing menehi \({g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Dadi, \({{\Delta}}N=({{\Delta}} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Nalika ngarep pindhah menyang jarak Δxi, fraksi padhet padha karo jumlah total atom Ta sing dibuwang saka paduan basa, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ { 0}/{v}_{a}\), kanggo gunggunge jumlah atom Ta sing bocor menyang cairan, ΔN, lan kalebu ing pengikat padat\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Persamaan iki, bebarengan karo ekspresi ing ndhuwur kanggo ΔN lan hubungan St = Ss + Sl lan fase ing ngarep delaminasi.
Ing watesan nol kelarutan atom Ta, sing nyuda dadi prediksi awal ora ana bocor, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)cair ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Nggunakake nilai \({c}_{Ta}^{l}\about 0,03\) saka pangukuran eksperimen (ora ditampilake ing Fig. 5a, b) lan nomer Peclet p ≈ 0,26 lan p ≈ 0,17 lan konsentrasi padatan \ ({c}_{Ta}^{s}\udakara 0,3\) lan \({c}_{Ta}^{s}\udakara 0,25\) kanggo leleh Cu lan Cu70Ag30, masing-masing, entuk nilai ramalan leleh, ρ ≈ 0,38 lan ρ ≈ 0,39.Prediksi kasebut sacara kuantitatif cocog karo pangukuran kasebut.Bedane liyane (diprediksi 0,38 vs diukur 0,32 kanggo leleh Cu murni lan 0,39 diprediksi vs diukur 0,43 kanggo leleh Cu70Ag30) bisa diterangake kanthi ketidakpastian pangukuran sing luwih gedhe kanggo konsentrasi Ta sing sithik banget ing cairan (\( {c }_{Ta }^ {l}\udakara 0,03\)), sing dikira-kira bakal luwih gedhe ing leburan tembaga murni.
Senajan nyobi saiki wis dileksanakake ing wesi basa tartamtu lan unsur nyawiji, kita ngarepake yen asil analisis saka nyobi iki bakal bantuan kanggo nurunake pepadhan.(2) Aplikasi sing wiyar kanggo sistem doping LMD liyane lan cara sing gegandhengan kayata Solid State Impurity Removal (SSD).Nganti saiki, pengaruh bocor unsur immiscible ing struktur LMD wis ora digatekake.Iki utamané amarga kasunyatan sing efek iki ora pinunjul ing ECDD, lan nganti saiki wis naively dianggep sing NMD padha REC.Nanging, prabédan utama antarane ECD lan LMD yaiku ing LMD, kelarutan unsur sing ora bisa dicampur ing cairan saya tambah akeh amarga konsentrasi unsur sing bisa dicampur ing sisih cairan antarmuka (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), sing banjur nambah konsentrasi unsur immiscible (\({c}_{Ta}^{l}\)) ing sisih cair antarmuka lan nyuda fraksi volume sing diprediksi dening persamaan negara padhet. .(2) Peningkatan iki amarga kasunyatan manawa antarmuka padhet-cair sajrone LMD ana ing keseimbangan termodinamika lokal, saengga dhuwur \({c}_{Ti}^{l}\) mbantu nambah \({c} _ {Ta} ^{l}\ Kajaba iku, dhuwur \({c}_{Ti}^{s}\) ngidini Cu bisa digabung menyang pengikat keras, lan konsentrasi Cu padhet ing pengikat iki beda-beda saka kira-kira 10% kanthi bertahap. suda kanggo nilai sing diabaikan ing pinggir lapisan delegated cilik (Tambahan Gambar. 6). Ing kontras, penghapusan elektrokimia Ag saka paduan AgAu dening ECD minangka reaksi non-keseimbangan sing ora nambah kelarutan Au ing elektrolit.Saliyane LMD, kita uga ngarep-arep yen asil bisa ditrapake kanggo drive solid state, ing ngendi wates padhet samesthine bakal njaga keseimbangan termodinamika lokal sajrone ngilangi paduan. saka barang padhet ing lapisan delegated saka struktur SSD diamati, implying aku, sing sak delegasi ana pembubaran saka ligamentum ngalangi, gadhah bocor unsur immiscible.
Lan persamaan.(2) Supaya kanggo mrédhiksi nyuda pinunjul ing bagian sekedhik ngalangi ing ngarep aman alloy amarga bocor Ta, iku uga perlu kanggo njupuk menyang akun Ta transportasi ing wilayah aman alloy supaya ngerti distribusi bagian sekedhik ngalangi ing kabeh. lapisan aman alloy, kang konsisten karo tembaga murni lan Cu70Ag30 nyawiji.Kanggo leleh Cu70Ag30 (garis abang ing Fig. 5c), ρ(d) nduweni minimal setengah saka lapisan delegasi.Minimal iki amarga kasunyatan sing jumlah total Ta sing ana ing binder hard cedhak pinggiran lapisan delegasi luwih gedhe tinimbang ing paduan basa.Yaiku, kanggo d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), utawa padha karo kabeh, ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0,35 sing diukur luwih gedhe tinimbang prédhiksi persamaan.(1) Ora ana bocor\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\approx. 0.2\).Iki tegese bagean saka uwal Ta diangkut saka ngarep misahake menyang wilayah remot saka ngarep iki, diffusing ing Cairan lan bebarengan antarmuka ngalangi-Cairan, ngendi iku redeposited.
redeposition iki duwe efek ngelawan saka bocor Ta kanggo enrich Ta binders hard, lan distribusi fraksi hard bisa qualitatively diterangno minangka imbangan saka bocor Ta lan redeposition.Kanggo leleh Cu70Ag30, konsentrasi Ag ing cairan mundhak kanthi nambah d (garis putus-putus coklat ing Fig. 5b) kanggo nyuda kebocoran Ta kanthi nyuda kelarutan Ta, sing ndadékaké paningkatan ρ (d) kanthi nambah d sawise tekan minimal. .Iki njaga bagean padhet sing cukup gedhe kanggo nyegah fragmentasi amarga detasemen ikatan hard, sing nerangake kenapa struktur sing didelegasikan ing leleh Cu70Ag30 nahan integritas struktur sawise etsa.Ing kontras, kanggo tembaga murni nyawiji, bocor lan redeposition meh mbatalake siji liyane, asil ing abang alon ing ngalangi ngisor batesan fragmentasi kanggo paling saka lapisan delegated, ninggalake mung lapisan banget lancip sing nahan integritas struktural cedhak wates saka lapisan delegasi.(Gambar 4b, Tabel 1).
Nganti saiki, analisa kita utamane fokus kanggo nerangake pengaruh sing kuat saka bocor unsur sing bisa dicampur ing medium dislocating ing fraksi padhet lan topologi struktur sing didelegasikan.Ayo saiki nguripake efek saka bocor iki ing coarsening saka struktur bicontinuum ing lapisan delegated, kang biasane ana sak LMD amarga suhu Processing dhuwur.Iki beda karo ECD ing ngendi coarsening meh ora ana sajrone ngilangi campuran, nanging bisa disebabake anil ing suhu sing luwih dhuwur sawise ngilangi campuran kasebut.Nganti saiki, coarsening sajrone LMD wis dimodelake miturut asumsi sing kedadeyan amarga difusi unsur sing ora bisa dicampur ing sadawane antarmuka padat-cair, padha karo coarsening difusi-mediated permukaan saka struktur ECD nanoporous anil.Mangkono, ukuran ikatan wis dimodelake nggunakake hukum skala standar pembesaran kapiler.
ing ngendi tc yaiku wektu coarsening, ditetepake minangka wektu sing ditindakake sawise lumakune ngarep delaminasi ing ambane xi ing lapisan delaminasi (ngendi λ nduweni nilai awal λ00) nganti pungkasan eksperimen delaminasi, lan indeks skala n = 4 nyebar lumahing.Eq kudu digunakake kanthi ati-ati.(3) Interpretasi pangukuran λ lan jarak d kanggo struktur pungkasan tanpa impurities ing pungkasan eksperimen.Iki amarga kasunyatan manawa wilayah sing cedhak karo pinggiran lapisan sing didelegasi luwih suwe kanggo nggedhekake tinimbang wilayah sing cedhak karo ngarep.Iki bisa ditindakake kanthi persamaan tambahan.(3) Komunikasi karo tc lan d.Hubungan iki bisa gampang dipikolehi kanthi prédhiksi ambane penghapusan campuran minangka fungsi wektu, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), sing menehi tc(d) = te − tf(d), endi te yaiku durasi kabeh eksperimen, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) yaiku wektu kanggo ngarep delaminasi tekan ambane padha karo ambane delaminasi pungkasan dikurangi d.Pasang ekspresi iki kanggo tc(d) menyang persamaan.(3) Prediksi λ(d) (deleng cathetan tambahan 5).
Kanggo nguji prediksi iki, kita nindakake pangukuran jembar lan jarak antarane bundel ing bagean salib lengkap saka struktur delegasi sing ditampilake ing Gambar Tambahan 9 kanggo leleh Cu lan Cu70Ag30 murni.Saka baris scan jejeg arah delamination ing beda kadohan d saka ngarep delamination, kita dijupuk jembaré rata-rata λw(d) bundel sugih Ta lan jarak rata-rata λs (d) antarane bundel.Pangukuran kasebut ditampilake ing anjir.5d lan dibandhingake karo prediksi persamaan.(3) ing Gambar Tambahan. 10 kanggo macem-macem nilai n.Perbandhingan kasebut nuduhake yen indeks difusi permukaan n = 4 menehi prediksi sing ora apik.Prediksi iki ora sacara signifikan nambah kanthi milih n = 3 kanggo coarsening kapiler sing dimediasi difusi akeh, sing bisa uga nyana nyedhiyakake pas sing luwih apik amarga bocor Ta menyang cairan.
Bedane kuantitatif antarane teori lan eksperimen ora nggumunake, amarga Persamaan.(3) nggambarake coarsening kapiler ing fraksi volume konstan ρ, nalika ing LMD fraksi padatan ρ ora konstan.ρ owah-owahan spasial ing lapisan dibusak ing mburi mbusak alloy, minangka ditampilake ing anjir.5c.ρ uga owah-owahan karo wektu nalika mbusak impurities ing ambane aman tetep, saka nilai ngarep aman (sing kira-kira konstan ing wektu lan kanthi mangkono bebas saka tf lan d) kanggo Nilai diukur saka ρ (d) ditampilake ing Fig. 5c cocog karo wektu pungkasan.Saka anjir.3d, bisa dikira yen nilai ngarep bosok kira-kira 0,4 lan 0,35 kanggo AgCu lan Cu murni, masing-masing, sing ing kabeh kasus luwih dhuwur tinimbang nilai akhir ρ ing wektu te.Wigati dicathet menawa nyuda ρ kanthi wektu ing d tetep minangka akibat langsung saka anané gradien konsentrasi unsur larut (Ti) ing cairan.Amarga konsentrasi Ti ing cairan suda kanthi nambah d, konsentrasi kesetimbangan Ti ing barang padhet uga minangka fungsi ngurangi d, sing ndadékaké pembubaran Ti saka pengikat padhet lan nyuda fraksi padhet saka wektu.Owah-owahan temporal ing ρ uga kena pengaruh bocor lan redeposisi Ta.Mangkono, amarga efek tambahan saka pembubaran lan represipitasi, kita ngarepake yen coarsening sajrone LMD bakal, minangka aturan, kedadeyan ing pecahan volume non-konstan, sing bakal nyebabake evolusi struktural saliyane coarsening kapiler, nanging uga amarga difusi ing Cairan lan ora mung ing sadawane wates padhet-cair.
Fakta persamaan.(3) Jembaré ikatan lan pangukuran jarak kanggo 3 ≤ n ≤ 4 ora diukur (Tambahan Gambar 10), nuduhake yen pembubaran lan redeposisi ora amarga pengurangan antarmuka nduweni peran dominan ing eksperimen saiki.Kanggo coarsening kapiler, λw lan λs samesthine duwe katergantungan sing padha ing d, dene Gambar 5d nuduhake yen λs mundhak kanthi d luwih cepet tinimbang λw kanggo leleh Cu lan Cu70Ag30 murni.Nalika teori coarsening sing njupuk akun pembubaran lan redeposition kudu dianggep kanggo nerangake pangukuran iki kuantitatif, prabédan iki samesthine kualitatif, amarga pembubaran lengkap obligasi cilik nyumbang kanggo nambah ing jarak antarane obligasi.Kajaba iku, λs saka leleh Cu70Ag30 tekan nilai maksimal ing pinggir lapisan tanpa campuran, nanging kasunyatan manawa λs saka leleh tembaga murni terus meningkat kanthi monoton bisa diterangake kanthi nambah konsentrasi Ag ing cairan, ing ngendi d digunakake kanggo nerangake ρ(d) ing Fig. 5c prilaku nonmonotonic.Nambah konsentrasi Ag kanthi nambah d nyuda bocor Ta lan pembubaran binder, sing nyebabake nyuda λs sawise tekan nilai maksimal.
Pungkasan, elinga yen studi komputer babagan coarsening kapiler ing fraksi volume konstan nuduhake yen fraksi volume mudhun ing ngisor ambang kira-kira 0.329.30, pecahan struktur sajrone coarsening.Ing laku, batesan iki bisa rada luwih murah amarga fragmentasi lan pangurangan genus bebarengan dumadi ing skala wektu sing bisa dibandhingake utawa luwih saka total wektu ngilangi campuran ing eksperimen iki.Kasunyatan manawa struktur sing didelegasikan ing leleh Cu70Ag30 nahan integritas strukture sanajan ρ(d) rada ngisor 0,3 ing kisaran rata-rata d nuduhake yen fragmentasi, yen ana, mung kedadeyan sebagian.Ambang fraksi volume kanggo fragmentasi bisa uga gumantung saka pembubaran lan represipitasi.
Panliten iki nggawe rong kesimpulan utama.Kaping pisanan, lan luwih praktis, topologi struktur delegasi sing diprodhuksi dening LMD bisa dikontrol kanthi milih leleh.Kanthi milih nyawiji kanggo nyuda kelarutan saka unsur immiscible A saka alloy basa AXB1-X ing nyawiji, sanajan winates, struktur Highly delegated bisa digawe sing nahan cohesiveness malah ing konsentrasi kurang saka unsur lantai X lan integritas struktural. .Sadurungé dikenal manawa iki bisa ditindakake kanggo ECD25, nanging ora kanggo LMD.Kesimpulan kapindho, sing luwih dhasar, yaiku kenapa ing LMD integritas struktural bisa dilestarekake kanthi ngowahi medium delegasi, sing menarik dhewe lan bisa nerangake pengamatan campuran TaTi kita ing Cu lan CuAg murni leleh ing , nanging uga ing luwih umum kanggo njlentrehake penting, sadurunge underestimated beda antarane ECD lan LMD.
Ing ECD, kohesi struktur kasebut dijaga kanthi njaga tingkat penghapusan impurity ing tingkat X sing kurang, sing tetep konstan sajrone wektu kanggo tenaga nyopir sing tetep, cukup cilik kanggo njaga unsur B sing bisa larut ing bahan padhet sajrone ngilangi impurity kanggo njaga. volume padatan.pecahan ρ cukup gedhe kanggo nyegah fragmentasi25.Ing LMD, tingkat penghapusan alloy \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) suda kanthi wektu amarga kinetika winates difusi.Mangkono, preduli saka jinis komposisi leleh sing mung mengaruhi nomer Peclet p, tingkat delaminasi cepet tekan nilai cukup cilik kanggo nahan jumlah cukup saka B ing Binder ngalangi, kang langsung dibayangke ing kasunyatan sing ρ ing delamination. ngarep tetep kira-kira pancet karo wektu.Kasunyatan lan ndhuwur ambang fragmentasi.Kaya sing dituduhake dening simulasi lapangan fase, tingkat kulit uga cepet tekan nilai sing cukup cilik kanggo ngganggu pertumbuhan ikatan eutektik, saéngga nggampangake pambentukan struktur ikatan topologis amarga gerakan goyang lateral saka lamellae.Mangkono, prabédan dhasar utama antarane ECD lan LMD dumunung ing evolusi ngarep delaminasi liwat struktur internal lapisan sawise pamisah lan ρ, tinimbang tingkat delaminasi.
Ing ECD, ρ lan konektivitas tetep konstan ing saindhenging lapisan remot.Ing LMD, ing kontras, loro-lorone beda-beda ing lapisan, sing ditampilake kanthi jelas ing panliten iki, sing nampilake konsentrasi atom lan distribusi ρ ing saindhenging ambane struktur delegasi sing digawe dening LMD.Ana rong alasan kanggo owah-owahan iki.Kaping pisanan, sanajan ing watesan kelarutan nol A, gradien konsentrasi B ing cairan, sing ora ana ing DZE, nyebabake gradien konsentrasi A ing pengikat padat, sing ana ing keseimbangan kimia karo cairan.Gradien A, ing siji, ngindhuksi gradien ρ nang lapisan tanpa impurities.Kapindho, kebocoran A menyang cairan amarga kelarutan non-nol luwih modulates variasi spasial ρ ing lapisan iki, kanthi kelarutan suda mbantu njaga ρ luwih dhuwur lan luwih seragam spasial kanggo njaga konektivitas.
Pungkasan, evolusi ukuran ikatan lan konektivitas ing lapisan sing didelegasikan sajrone LMD luwih rumit tinimbang coarsening kapiler sing diwatesi difusi permukaan ing fraksi volume konstan, kaya sing sadurunge dipikirake kanthi analogi karo coarsening struktur ECD nanoporous anil.Minangka ditampilake ing kene, coarsening ing LMD dumadi ing pecahan padhet spatiotemporally beda-beda lan biasane dipengaruhi dening transfer diffusional saka A lan B ing negara Cairan saka ngarep delamination menyang pinggiran lapisan disjointed.Hukum skala kanggo coarsening kapiler diwatesi dening difusi lumahing utawa akeh ora bisa ngitung owah-owahan ing jembaré lan jarak antarane bundel ing lapisan delegasi, assuming sing transportasi A lan B gadhah gradien konsentrasi adi muter peran padha utawa padha.Luwih penting tinimbang nyuda area antarmuka.Pangembangan teori sing nganggep macem-macem pengaruh kasebut minangka prospek penting kanggo masa depan.
Paduan binar titanium-tantalum dituku saka Arcast, Inc (Oxford, Maine) nggunakake sumber daya induksi 45 kW Ambrell Ekoheat ES lan wadah tembaga sing adhem banyu.Sawise pirang-pirang panas, saben campuran wis anil kanggo 8 jam ing suhu ing 200 ° C saka titik leleh kanggo entuk homogenization lan wutah gandum.Samples Cut saka ingot master iki padha titik-gandheng kanggo kabel Ta lan dilereni soko tugas saka lengen robot.siram logam padha disiapake dening panas dicampur 40 g Cu (McMaster Carr, 99,99%) karo Ag (Kurt J. Lesker, 99,95%) utawa partikel Ti ing daya dhuwur nggunakake 4 kW Ameritherm Easyheat induksi sistem panas nganti pembubaran lengkap.adus.kanthi digawe panas nyawiji.Ngurangi daya lan supaya bath nglakoake lan equilibrate kanggo setengah jam ing suhu reaksi 1240 ° C.Banjur lengen robot diturunake, sampel dicelupake ing adus kanggo wektu sing wis ditemtokake lan dibusak kanggo cooling.Kabeh panas saka alloy billet lan LMD wis digawa metu ing atmosfer saka argon kemurnian dhuwur (99,999%).Sawise njabut alloy, bagean salib saka conto padha polesan lan sinaoni nggunakake mikroskop optik lan scanning mikroskop elektron (SEM, JEOL JSM-6700F).Analisis unsur ditindakake kanthi spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) ing SEM.Struktur mikro telung dimensi saka sampel sing didelegasi diamati kanthi larutake fase kaya tembaga sing dipadhetke ing larutan asam nitrat 35% (kelas analitik, Fluka).
Simulasi ditindakake kanthi nggunakake model lapangan sing wis dikembangake sadurunge fase decoupling saka alloy ternary15.Model kasebut nyathet evolusi medan fase ϕ, sing mbedakake antara fase padat lan cair, karo medan konsentrasi ci unsur paduan.Total energi free saka sistem ditulis minangka
ing ngendi f(φ) minangka potensial penghalang ganda kanthi minimal ing φ = 1 lan φ = 0 sing cocog karo padatan lan cairan, lan fc(φ, c1, c2, c3) minangka kontribusi kimia kanggo kebebasan volume sing nggambarake kapadhetan energi. paduan sifat termodinamika.Kanggo simulasi remelting saka Cu utawa CuTi murni leleh menyang wesi TaTi, kita nggunakake wangun padha fc(φ, c1, c2, c3) lan paramèter kaya ing referensi.15. Kanggo mbusak wesi TaTi karo CuAg nyawiji, kita wis simplified sistem quaternary (CuAg) TaTi kanggo sistem terner efektif karo paramèter beda gumantung ing konsentrasi Ag, minangka diterangake ing Cathetan Tambahan 2. Persamaan evolusi kanggo lapangan phase lan lapangan konsentrasi dijupuk ing wangun varian ing wangun
Where \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j} \right)\) yaiku matriks mobilitas atom, lan Lϕ ngatur kinetika lampiran atom ing antarmuka padat-cair.
Data eksperimen ingkang nyengkuyung asiling panaliten menika saged dipunpanggihaken wonten ing file data tambahan.Paramèter simulasi diwenehi ing informasi tambahan.Kabeh data uga kasedhiya saka penulis pamilike nalika dijaluk.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM lan Baumer M. Katalis emas nanoporous kanggo kopling oksidatif fase gas selektif suhu rendah saka metanol.Ilmu 327, 319–322 (2010).
Zugic, B. et al.Rekombinasi dinamis nemtokake aktivitas katalitik katalis paduan emas-perak nanoporous.Almamater nasional.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Emas nanoporous sing dilapisi Platinum: elektrokatalis pt sing kurang efisien kanggo sel bahan bakar PEM.Jurnal #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW lan Erlebacher, J. Pengurangan oksigen ing elektrokatalis komposit cair logam-ion nanoporous.Almamater nasional.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. lan Chen, M. Nanoporous hibrida logam / elektroda oksida kanggo supercapacitors elektrokimia.Nanoteknologi nasional.6, 232 (2011).
Kim, JW et al.Optimisasi fusi niobium karo leleh logam kanggo nggawe struktur keropos kanggo kapasitor elektrolitik.Jurnal.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM etc. Apa bahan nanoporous tahan kanggo radiation?Nanolet.12, 3351–3355 (2011).