Mèsi paske w vizite Nature.com.W ap itilize yon vèsyon navigatè ak sipò CSS limite.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w sèvi ak yon navigatè ki ajou (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer).Anplis de sa, asire sipò kontinyèl, nou montre sit la san estil ak JavaScript.
Montre yon Carousel twa glisad alafwa.Sèvi ak bouton Previous ak Next pou deplase nan twa glisad alafwa, oswa itilize bouton kurseur nan fen a pou w deplase nan twa glisad nan yon moman.
Nan kèk ane ki sot pase yo, te gen yon devlopman rapid nan alyaj metal likid pou fabwikasyon nan nano-/meso-gwosè estrikti pore ak konpoze ak koòdone ultra-gwo pou divès kalite materyèl.Sepandan, apwòch sa a kounye a gen de limit enpòtan.Premyèman, li jenere estrikti bikontinu ak yon topoloji wo-lòd pou yon seri limite nan konpozisyon alyaj.Dezyèmman, estrikti a gen yon gwosè pi gwo nan lyan la akòz elajisman enpòtan pandan separasyon wo-tanperati.Isit la, nou demontre enfòmatik ak eksperimantal ke limit sa yo ka simonte lè yo ajoute yon eleman nan fonn metal ki ankouraje topoloji wo-lòd pa limite flit la nan eleman imiscible pandan dekoupling.Apre sa, nou eksplike konklizyon sa a lè nou montre ke transfè difizyon esansyèl nan eleman imisibl nan fonn likid enfliyanse fòtman evolisyon fraksyon solid la ak topoloji estrikti yo pandan ekaye.Rezilta yo revele diferans fondamantal ant metal likid ak retire enpurte elektwochimik, epi tou etabli yon nouvo metòd pou jwenn estrikti nan metal likid ak dimansyon yo bay ak topoloji.
Delegasyon an te evolye nan yon teknoloji pwisan ak versatile pou fabwikasyon nano-/meso-gwosè porositë louvri ak estrikti konpoze ak sifas entèfas ultra-wo pou divès kalite materyèl fonksyonèl ak estriktirèl tankou katalis1,2, selil gaz3,4, kondansateur elektwolitik5, 6, materyèl rezistan nan domaj radyasyon 7, materyèl batri gwo kapasite ak ogmante estabilite mekanik 8, 9 oswa materyèl konpoze ak ekselan pwopriyete mekanik 10, 11. Nan divès fòm, delegasyon enplike disolisyon selektif nan yon eleman nan yon "précurseur okòmansman san estrikti" alyaj" nan anviwònman an ekstèn, ki mennen nan reòganizasyon nan eleman alyaj ki pa fonn ak yon topoloji ki pa trivial, diferan de topoloji a nan alyaj orijinal la., Konpozisyon engredyan.Malgre ke delegasyon elektwochimik konvansyonèl (ECD) ki itilize elektwolit kòm anviwònman an se pi etidye jiska dat, metòd sa a limite sistèm delegasyon yo (tankou Ag-Au oswa Ni-Pt) a sa yo ki gen eleman relativman nòb (Au, Pt) epi ki gen yon ase gwo diferans nan potansyèl rediksyon bay porosite.Yon etap enpòtan nan direksyon pou simonte limit sa a te redekouvèt ki sot pase nan metòd la alyaj likid metal 13,14 (LMD), ki sèvi ak alyaj nan metal likid (egzanp, Cu, Ni, Bi, Mg, elatriye) ak lòt eleman nan anviwònman an. .(eg TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, elatriye)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD ak varyant li yo retire alyaj difisil metal (SMD) opere nan pi ba tanperati lè metal debaz la difisil20,21 sa ki lakòz yon konpoze de oswa plis faz entèpénétrer apre grave chimik nan yon faz.Faz sa yo ka transfòme nan porositë louvri.estrikti.Metòd delegasyon yo te amelyore plis pa entwodiksyon ki sot pase delegasyon faz vapè (VPD), ki eksplwate diferans ki genyen nan presyon vapè nan eleman solid yo fòme estrikti nanoporous louvri atravè evaporasyon selektif nan yon sèl eleman22,23.
Nan yon nivo kalitatif, tout metòd sa yo retire enpurte pataje de karakteristik komen enpòtan nan yon pwosesis pwòp tèt ou-òganize retire enpurte.Premyèman, sa a se disolisyon selektif nan eleman alyaj yo mansyone pi wo a (tankou B nan alyaj ki pi senp AXB1-X) nan anviwònman an ekstèn.Dezyèm lan, premye te note nan syans eksperimantal ak teyorik pyonye sou ECD24 a, se difizyon nan eleman ki pa fonn A ansanm koòdone ki genyen ant alyaj la ak anviwònman an pandan retire enpurte yo.Difizyon se kapab fòme rejyon atomik ki rich atravè yon pwosesis ki sanble ak dekonpozisyon spinodal nan alyaj esansyèl, kwake limite pa koòdone la.Malgre resanblans sa a, diferan metòd pou retire alyaj ka pwodui diferan mòfoloji pou rezon ki pa klè18.Pandan ke ECD ka jenere estrikti wo-lòd ki gen rapò topolojik pou fraksyon atomik (X) nan eleman ki pa fonn (tankou Au nan AgAu) osi ba ke 5%25, etid enfòmatik ak eksperimantal nan LMD montre ke metòd sa a sanble menm jan an sèlman jenere estrikti ki gen rapò ak topolojik. .Pou egzanp, pou pi gwo X, estrikti ki asosye bikontinuous la se apeprè 20% nan ka alyaj TaTi dekouple pa Cu fonn (gade Fig. 2 nan ref. 18 pou yon konparezon kòt a kòt ak divès fòm ECD ak LMD X). ).Diferans sa a teyorikman eksplike pa yon mekanis kwasans difizyon-makonnen diferan de dekonpozisyon spinodal entèfas ak trè menm jan ak kwasans eutektik-makonnen26.Nan yon anviwònman retire enpurte, kwasans makonnen difizyon pèmèt filaman A ki rich (oswa flak nan 2D) ak chanèl likid ki rich nan B yo ko-grandi pa difizyon pandan retire enpurte15.Kwasans pè mennen nan yon estrikti ki aliye topolojikman dekonekte nan mitan pati X epi li siprime nan pati ki pi ba X, kote sèlman zile ki dekonekte ki rich nan faz A ka fòme.Nan pi gwo X, kwasans estokaj vin enstab, favorize fòmasyon nan estrikti 3D parfe estokaj ki kenbe entegrite estriktirèl menm apre yon sèl-faz grave.Enteresan, estrikti oryantasyon ki te pwodwi pa LMD17 oswa SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X alyaj yo te obsève eksperimantal pou X jiska 0.5, sijere ke kwasans difizyon-makonnen se yon mekanis omniprésente pou LMD ak SMD olye ke ECD ki pore ki souvan lakòz pa fè sa. gen yon estrikti aliyman pi pito.
Pou elicide rezon ki fè diferans sa a ant mòfoloji ECD ak NMD, nou te fè simulation jaden faz ak etid eksperimantal nan NMD nan alyaj TaXTi1-X, nan ki sinetik disolisyon yo te modifye lè yo ajoute eleman ki fonn nan kwiv likid.Nou konkli ke byenke tou de ECD ak LMD yo reglemante pa disolisyon selektif ak difizyon entèfas, de pwosesis sa yo tou gen diferans enpòtan ki ka mennen nan diferans mòfolojik18.Premyèman, sinetik la kale nan ECD a kontwole pa koòdone a ak yon vitès konstan kale devan V12 kòm yon fonksyon nan vòltaj la aplike.Sa a se vre menm lè yon ti fraksyon nan patikil refractory (egzanp Pt nan Ag-Au) yo ajoute nan alyaj paran an, ki retade likidite entèfas, netwaye ak estabilize materyèl la san alyaj, men otreman kenbe mòfoloji a menm 27 .Estrikti topolojik makonnen yo jwenn sèlman nan ba X nan ba V, ak retansyon nan eleman miscible 25 se gwo pou kenbe yon fraksyon volim solid ase gwo ase yo anpeche fwagmantasyon nan estrikti a.Sa a sijere ke pousantaj la disolisyon ki gen rapò ak difizyon entèfas ka jwe yon wòl enpòtan nan seleksyon mòfolojik.Kontrèman, sinetik retire alyaj nan yon LMD kontwole difizyon15,16 epi to a diminye relativman pi vit ak tan \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), kote Dl se eleman miscibilite. pou koyefisyan difizyon likid la..
Dezyèmman, pandan ECD, solubility nan eleman ki pa melanje nan elektwolit la trè ba, kidonk yo ka sèlman difize sou koòdone alyaj-elektwolit la.Kontrèman, nan LMD, eleman "imissible" yo (A) nan alyaj précurseurs AXB1-X tipikman gen ti, menm si limite, solubilite fonn.Solibilite ti tay sa a ka dedwi nan analiz dyagram faz ternary sistèm ternary CuTaTi yo montre nan Figi Siplemantè 1. Yo ka quantifye solubilite lè w trase yon liy likidus kont konsantrasyon ekilib Ta ak Ti sou bò likid koòdone a (\( {c}_{ {{{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) ak \({c}_{{{{({\rm{Ti}} }}}} }^ {l}\), respektivman, nan tanperati delegasyon an (figi siplemantè 1b) koòdone solid-likid Ekilib tèrmodinamik lokal konsève pandan alyaj, }}}}}}^{l}\) se apeprè konstan ak valè li gen rapò ak X. Figi siplemantè 1b montre ke \({c}_{{{{{{{\rm{Ta}}}}} ))}^{l}\) tonbe nan ranje 10. -3 − 10 ^{l}\) yo egal a 15.16.Sa a "flit" nan eleman imisibl nan alyaj la ka afekte tou de fòmasyon nan yon estrikti entèfas nan devan delaminasyon an, nan vire li yo, ki ka kontribye nan yap divòse a ak grosye nan estrikti a akòz difizyon volim.
Yo nan lòd yo separeman evalye kontribisyon an nan (i) pousantaj la redwi nan retire alyaj V ak (ii) pousantaj la redwi nan enfiltrasyon nan eleman imiscible nan fonn nan, nou te kontinye nan de etap.Premyèman, gras a \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), lè w etidye evolisyon mòfolojik estrikti devan pakèt la, li te posib pou etidye efè diminye V ase.gwo tan.Se poutèt sa, nou te mennen ankèt sou efè sa a lè nou fè simulation jaden faz sou peryòd tan ki pi long pase etid anvan yo, ki te revele prezans estrikti aliyman topolojikman dekonekte ki te fòme pa kwasans lan makonnen difizyon nan entèmedyè X15 la.Dezyèmman, yo nan lòd yo mennen ankèt sou efè a nan eleman immiscible sou diminye pousantaj la flit, nou te ajoute Ti ak Ag nan fonn an kwiv ogmante ak diminye to a flit, respektivman, epi etidye mòfoloji a ki kapab lakòz, sinetik segregasyon, ak distribisyon konsantrasyon nan la. fonn.delege Cu fonn nan kalkil ak eksperyans andedan estrikti alyaj la.Nou te ajoute adisyon Ti ki sòti nan 10% a 30% nan medya yo retire Cu la fonn.Anplis de sa nan Ti ogmante konsantrasyon Ti nan kwen an nan kouch delege a, ki diminye gradyan konsantrasyon Ti nan kouch sa a epi redwi pousantaj disolisyon an.Li ogmante tou pousantaj flit Ta a lè li ogmante \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}^{l}\), kidonk \({c}_{{{{ { {\rm{Ta}}}}}}}}^{l}\) (Fig. Siplemantè 1b) Kantite ajan nou ajoute varye ant 10% ak 30%. solubility nan eleman alyaj nan fonn nan, nou te modle sistèm nan kwatènè CuAgTaTi kòm yon (CuAg)TaTi sistèm efikas nan ki solubilite nan Ti ak Ta depann de konsantrasyon nan Ag nan fonn CuAg la (al gade Nòt) 2 ak siplemantè. Fig. 2–4).Anplis de sa nan Ag pa ogmante konsantrasyon nan Ti nan kwen an nan estrikti a delege.Sepandan, piske solubilite Ti nan Ag pi ba pase Cu, sa diminye \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}}}}}^{l}\) (figi siplemantè 1) 4b) ak pousantaj flit Ta.
Rezilta yo nan simulation jaden faz yo montre ke kwasans makonnen vin enstab sou yon tan ase long ankouraje fòmasyon nan estrikti topolojik makonnen nan devan dekonpozisyon an.Nou eksperimantal konfime konklizyon sa a lè nou montre ke kouch ki kache nan alyaj Ta15T85 la, ki fòme tou pre devan delaminasyon nan yon etap pita nan delaminasyon, rete topolojikman estokaj apre grave nan faz nan kòb kwiv mete ki rich.Rezilta nou yo tou sijere ke pousantaj la flit gen yon efè pwofon sou evolisyon mòfolojik akòz transpò difizyon esansyèl nan eleman imisibl nan fonn likid.Li montre isit la ke efè sa a, ki se absan nan ECD, fòtman afekte pwofil yo konsantrasyon nan divès eleman nan kouch delege a, fraksyon nan faz solid la, ak topoloji a nan estrikti a LMD.
Nan seksyon sa a, nou premye prezante rezilta yo nan etid nou an pa simulation jaden faz nan efè a nan ajoute Ti oswa Ag nan Cu fonn sa ki lakòz mòfoloji diferan.Sou fig.Figi 1 prezante rezilta modèl ki genyen twa dimansyon nan jaden an faz nan alyaj TaXTi1-X yo jwenn nan Cu70Ti30, Cu70Ag30 ak fonn kwiv pi bon kalite ak yon kontni atomik ki ba nan eleman imisibl soti nan 5 a 15%.De premye ranje yo montre ke adisyon tou de Ti ak Ag ankouraje fòmasyon nan estrikti topolojikman lyezon konpare ak estrikti a unbound nan Cu pi (twazyèm ranje).Sepandan, adisyon a nan Ti, jan yo espere, ogmante flit Ta, kidonk anpeche delaminasyon nan alyaj ki ba X (Ta5Ti95 ak Ta10Ti90) ak sa ki lakòz masiv disolisyon nan kouch la pore exfoliated pandan delaminasyon Ta15Ti85.Okontrè, adisyon Ag (dezyèm ranje) kontribye nan fòmasyon yon estrikti topolojik ki gen rapò ak tout eleman nan alyaj baz la ak yon ti disolisyon nan kouch delege a.Fòmasyon yon estrikti bikontinuous ilistre anplis nan Fig.1b, ki montre imaj estrikti delege a ak ogmante pwofondè delaminasyon de goch a dwat ak yon imaj de koòdone solid-likid nan pwofondè maksimòm (imaj adwat).
Simulation jaden faz 3D (128 × 128 × 128 nm3) ki montre efè dramatik nan ajoute yon solut nan yon fonn likid sou mòfoloji final la nan alyaj la delege.Mak anwo a endike konpozisyon alyaj paran an (TaXTi1-X) ak mak vètikal la endike konpozisyon fonn mwayen ralantisman Cu ki baze sou.Zòn ki gen yon gwo konsantrasyon Ta nan estrikti a san enpurte yo montre nan mawon, ak koòdone solid-likid yo montre an ble.b Simulation ki genyen twa dimansyon nan jaden an faz nan alyaj la précurseur Ta15Ti85 undoped nan fonn Cu70Ag30 (190 × 190 × 190 nm3).Premye 3 ankadreman yo montre rejyon solid estrikti delege a nan diferan pwofondè delegasyon, ak dènye ankadreman an montre sèlman koòdone solid-likid nan pwofondè maksimòm.Fim ki koresponn ak (b) yo montre nan fim siplemantè 1.
Efè adisyon solute yo te eksplore plis ak simulation jaden faz 2D, ki te bay plis enfòmasyon sou fòmasyon mòd entèfas nan devan delaminasyon ak pèmèt aksè a pi gwo longè ak echèl tan pase simulation 3D pou quantifier sinetik delaminasyon an.Sou fig.Figi 2 montre imaj simulation retire alyaj précurseur Ta15Ti85 nan fonn Cu70Ti30 ak Cu70Ag30.Nan de ka yo, kwasans difizyon-makonnen trè enstab.Olye pou yo pénétrer vètikal nan alyaj la, konsèy yo nan chanèl likid yo deplase chaotik gòch ak dwa nan trajectoire trè konplèks pandan yon pwosesis kwasans ki estab ki ankouraje estrikti ki aliyen ki ankouraje fòmasyon nan estrikti ki gen rapò topolojik nan espas 3D (Fig. 1).Sepandan, gen yon diferans enpòtan ant aditif Ti ak Ag.Pou fonn Cu70Ti30 (figi 2a), kolizyon de chanèl likid mennen nan fusion nan koòdone solid-likid, ki mennen nan extrusion nan lyan solid yo te kaptire pa de chanèl yo soti nan estrikti a epi, finalman, disolisyon. .Okontrè, pou fonn Cu70Ag30 (figi 2b), anrichisman Ta nan koòdone ant faz solid ak likid anpeche koalesans akòz yon diminisyon nan flit Ta nan fonn lan.Kòm yon rezilta, konpresyon nan kosyon an nan devan delaminasyon an siprime, kidonk ankouraje fòmasyon nan estrikti konjonktif.Enteresan, mouvman an osilatwa chaotic nan kanal likid la kreye yon estrikti ki genyen de dimansyon ak yon sèten degre aliyman lè koupe a siprime (Fig. 2b).Sepandan, aliyman sa a se pa rezilta yon kwasans ki estab nan kosyon an.Nan 3D, pénétration enstab kreye yon estrikti bikontinuous ki pa kowaksyal konekte (Fig. 1b).
Snapshots nan simulation jaden faz 2D nan Cu70Ti30 (a) ak Cu70Ag30 (b) fonn refonn nan alyaj Ta15Ti85 ilistre kwasans enstab difizyon-makonnen.Foto ki montre diferan pwofondè retire enpurte mezire nan pozisyon inisyal la nan koòdone plat solid/likid.Ensèk yo montre diferan rejim kolizyon chanèl likid, ki mennen ale nan detachman nan lyan solid ak prezèvasyon nan Cu70Ti30 ak Cu70Ag30 fonn, respektivman.Lajè domèn Cu70Ti30 se 1024 nm, Cu70Ag30 se 384 nm.Gwoup ki gen koulè pal endike konsantrasyon Ta a, ak koulè diferan yo fè distenksyon ant rejyon likid la (ble fonse), alyaj baz la (ble limyè), ak estrikti san alyaj la (prèske wouj).Fim nan simulation sa yo prezante nan fim siplemantè 2 ak 3, ki mete aksan sou chemen konplèks ki antre nan chanèl likid pandan kwasans enstab ak difizyon makonnen.
Lòt rezilta nan simulation jaden faz 2D yo montre nan Fig.3.Grafik pwofondè delaminasyon parapò ak tan (pant egal a V) nan fig.3a montre ke adisyon Ti oswa Ag nan fonn Cu a ralanti sinetik separasyon an, jan yo espere.Sou fig.3b montre ke ralentissement sa a ki te koze pa yon diminisyon nan gradyan konsantrasyon Ti nan likid la nan kouch delege a.Li montre tou ke adisyon Ti(Ag) ogmante (diminye) konsantrasyon Ti sou bò likid koòdone a (\({c}_{{{{{{{\rm{Ti}))))) ))) ^{l \) ), ki mennen nan flit nan Ta, mezire pa fraksyon nan Ta ki fonn nan fonn nan kòm yon fonksyon de tan (Fig. 3c), ki ogmante (diminye) ak adisyon a nan Ti(Ag). ).Figi 3d montre ke pou tou de solut yo, fraksyon volim nan solid rete pi wo pase papòt la pou fòmasyon nan estrikti bikontinuous ki gen rapò topolojikman28,29,30.Pandan ke ajoute Ti nan fonn nan ogmante flit la nan Ta, li ogmante tou retansyon nan Ti nan lyan solid la akòz ekilib faz, kidonk ogmante fraksyon nan volim kenbe limenm nan estrikti a san enpurte.Kalkil nou yo jeneralman dakò ak mezi eksperimantal nan fraksyon volim nan devan delaminasyon an.
Simulation nan jaden faz nan alyaj Ta15Ti85 la quantifies efè diferan nan adisyon Ti ak Ag nan fonn Cu a sou sinetik la retire alyaj mezire soti nan pwofondè nan retire alyaj kòm yon fonksyon nan tan (a), pwofil la konsantrasyon Ti nan likid la nan yon pwofondè retire alyaj nan 400 nm (pwofondè negatif elaji nan fonn an deyò estrikti nan alyaj (alyaj devan sou bò gòch la) b Ta flit kont tan (c) ak fraksyon solid nan estrikti a san alyaj kont konpozisyon fonn (d) Konsantrasyon an nan eleman adisyonèl nan fonn se trase sou abscis la (d) (Ti - liy vèt, Ag - liy koulè wouj violèt ak eksperyans).
Depi vitès la nan devan delaminasyon an diminye ak tan, evolisyon nan mòfoloji a pandan delaminasyon montre efè a nan diminye vitès la delamination.Nan yon etid jaden faz anvan, nou obsève kwasans makonnen tankou eutektik ki te lakòz estrikti ki aliye topolojikman unbound pandan retire alyaj précurseur Ta15Ti85 la pa fonn kwiv pi bon kalite15.Sepandan, kouri long nan menm simulation jaden faz montre (al gade fim siplemantè 4) ke lè vitès la devan dekonpozisyon vin piti ase, kwasans lan makonnen vin enstab.Enstabilite a manifeste tèt li nan dodine lateral flak yo, ki anpeche aliyman yo epi, kidonk, ankouraje fòmasyon nan estrikti ki konekte topolojikman.Tranzisyon an soti nan kwasans ki estab ki mare nan kwasans enstab dodine rive tou pre xi = 250 nm nan yon pousantaj de 4.7 mm / s.Okontrè, pwofondè delaminasyon korespondan xi nan fonn Cu70Ti30 a se apeprè 40 nm nan menm vitès la.Se poutèt sa, nou pa t 'kapab obsève yon transfòmasyon konsa lè yo retire alyaj la ak fonn Cu70Ti30 (gade fim siplemantè 3), paske ajoute 30% Ti nan fonn nan siyifikativman diminye sinetik la retire alyaj.Finalman, byenke difizyon-makonnen kwasans enstab akòz sinetik delaminasyon pi dousman, distans λ0 nan lyezon difisil nan devan delaminasyon apeprè obeyi \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) lwa estasyonè a. kwasans15,31 kote C se yon konstan.
Pou teste prediksyon simulation jaden faz la, yo te fè eksperyans pou retire alyaj ak pi gwo echantiyon ak tan pou retire alyaj pi long yo.Figi 4a se yon dyagram chema ki montre paramèt kle estrikti delege a.Pwofondè total de delamination egal a xi, distans ki soti nan fwontyè inisyal la nan faz solid ak likid nan devan delaminasyon an.hL se distans ki soti nan koòdone inisyal solid-likid la rive nan kwen estrikti delege a anvan grave.Yon gwo hL endike yon gwo flit Ta.Soti nan imaj la SEM nan echantiyon an delege, nou ka mezire gwosè a hD nan estrikti a delege anvan grave.Sepandan, depi fonn nan solidifye tou nan tanperati chanm, li posib pou kenbe yon estrikti delege san lyezon.Se poutèt sa, nou grave fonn (faz rich kwiv) pou jwenn estrikti tranzisyon an epi nou itilize hC pou quantifier epesè estrikti tranzisyon an.
yon Dyagram Schematic evolisyon mòfoloji pandan retire enpurte ak detèminasyon paramèt jeyometrik: epesè kouch flit Ta hL, epesè estrikti delaminated hD, epesè estrikti konekte hC.(b), (c) Validasyon eksperimantal nan rezilta simulation jaden faz konpare seksyon transvèsal SEM ak 3D grave mòfoloji nan alyaj Ta15Ti85 prepare soti nan pi bon kalite Cu (b) ak Cu70Ag30 fonn, ki bay lyezon topolojik ak gwosè kosyon inifòm Estrikti (c), ba echèl. 10 µm.
Seksyon transvèsal estrikti delege yo montre nan fig.4b,c konfime efè prensipal yo prevwa nan ajoute Ti ak Ag nan Cu fonn sou mòfoloji ak sinetik alyaj delege a.Sou fig.Figi 4b montre rejyon ki pi ba nan koupe SEM (sou bò gòch la) nan alyaj la Ta15T85 alyaj pa imèsyon nan kwiv pi pou 10 s nan yon pwofondè de xi ~ 270 μm.Sou yon echèl tan eksperimantal mezirab, ki se plizyè lòd nan grandè pi gwo pase nan simulation jaden faz, vitès la devan dekouplage se byen pi ba pase vitès la papòt susmansyone nan 4.7 mm / s, pi ba pase ki estab kwasans kosyon eutektik vin enstab.Se poutèt sa, estrikti ki anwo a kale devan espere yo dwe topolojikman konplètman konekte.Anvan grave, yon kouch mens nan alyaj baz la te konplètman fonn (hL = 20 μm), ki te asosye ak flit Ta (Tablo 1).Apre grave chimik nan faz ki rich an kwiv (adwat), se sèlman yon kouch mens nan alyaj delege (hC = 42 µm) ki rete, ki endike ke anpil nan estrikti a delege pèdi entegrite estriktirèl pandan grave epi yo pa te, jan yo espere, topolojikman lyezon ( Fig. 1a)., imaj ki pi dwat nan twazyèm ranje a).Sou fig.4c montre seksyon transvèsal SEM konplè a ak imaj 3D nan grave alyaj Ta15Ti85 la retire pa imèsyon nan fonn Cu70Ag30 pou 10 s nan yon pwofondè apeprè 200 µm.Piske pwofondè kale a teyorikman prevwa ogmante ak \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) sinetik difizyon kontwole (gade Nòt Siplemantè 4) 15 16, Avèk adisyon a nan 30% Ag nan fonn Cu a, yon diminisyon nan pwofondè nan separasyon soti nan 270 μm a 220 μm koresponn ak yon diminisyon nan nimewo a Peclet p pa yon faktè de 1.5.Apre grave chimik nan faz rich Cu/Ag (adwat), tout estrikti delege a kenbe entegrite estriktirèl (hC = 200 µm), ki demontre ke li se fondamantalman yon estrikti bikontinuous prevwa topolojikman makonnen (Figi 1, imaj ki pi dwat) dezyèm ranje ak tout antye. ranje anba a).Tout mezi alyaj baz delege Ta15T85 nan divès kalite fonn yo rezime nan Tablo.1. Nou prezante tou rezilta pou alyaj baz Ta10Ti90 san alyaj nan divès kalite fonn, konfime konklizyon nou yo.Mezi epesè kouch flit Ta a te montre ke estrikti ki fonn nan Cu70Ag30 fonn (hL = 0 μm) se pi piti pase sa ki nan fonn Cu pi (hL = 20 μm).Okontrè, adisyon a nan Ti nan fonn fonn estrikti ki pi fèb alyaj (hL = 190 μm).Diminisyon nan yap divòse estrikti delege ant fonn Cu pi (hL = 250 μm) ak fonn Cu70Ag30 (hL = 150 μm) se pi plis pwononse nan alyaj delege yo ki baze sou Ta10Ti90.
Pou konprann efè diferan fonn, nou te fè yon analiz quantitative adisyonèl nan rezilta eksperimantal yo nan Fig. 5 (gade tou Done Siplemantè 1).Sou fig.Figi 5a–b montre distribisyon konsantrasyon mezire nan diferan eleman sou direksyon èksfolyasyon nan eksperyans èksfolyasyon nan pi fonn Cu (figi 5a) ak fonn Cu70Ag30 (figi 5b).Konsantrasyon divès eleman yo trase kont distans d soti nan devan delaminasyon an rive nan kwen nan kouch delaminasyon nan lyan solid la ak faz ki te likid (anrichi nan Cu oswa CuAg) nan moman delaminasyon an.Kontrèman ak ECD, kote retansyon eleman miscible yo detèmine pa vitès separasyon an, nan LMD, konsantrasyon an nan yon lyan solid detèmine pa ekilib tèrmodinamik lokal ant faz solid ak likid, epi konsa, pwopriyete yo viv ansanm nan solid ak solid. faz likid.Dyagram Eta Alloy.Akòz disolisyon Ti soti nan alyaj baz la, konsantrasyon Ti diminye ak ogmante d soti nan devan delaminasyon nan kwen an nan kouch delaminasyon an.Kòm yon rezilta, konsantrasyon Ta a ogmante ak ogmante d ansanm pake a, ki te konsistan avèk simulation jaden an faz (figi siplemantè 5).Ti konsantrasyon nan fonn Cu70Ag30 tonbe pi fon pase nan fonn Cu pi, ki konsistan avèk pousantaj retire alyaj pi dousman an.Des konsantrasyon mezire nan Fig.5b montre tou ke rapò konsantrasyon Ag ak Cu nan likid la pa egzakteman konstan sou kouch alyaj delege a, pandan y ap nan simulation jaden faz rapò sa a te sipoze konstan nan simulation fonn lan. yon pseudo-eleman Cu70Ag30.Malgre diferans quantitative sa a, modèl jaden faz la kaptire efè kalitatif dominan nan ajoute Ag sou siprime Ta flit.Modèl totalman quantitative gradyan konsantrasyon tout kat eleman yo nan lyan solid ak likid mande pou yon modèl kat eleman pi egzak nan dyagram faz TaTiCuAg, ki pi lwen pase sijè ki abòde lan travay sa a.
Mezire pwofil konsantrasyon depann sou distans d soti nan devan delaminasyon alyaj Ta15Ti85 nan (a) fonn Cu pi ak (b) fonn Cu70Ag30.Konparezon nan fraksyon volim mezire solid ρ(d) estrikti delege a (liy solid) ak prediksyon teyorik ki koresponn ak ekwasyon an san flit Ta (liy tire).(1) (c) Prediksyon ekwasyon gonfle.(1) Ekwasyon korije nan devan delaminasyon an.(2) Sa vle di, Ta leakage konsidere.Mezire lajè kosyon an mwayèn λw ak distans λs (d).Ba erè reprezante devyasyon estanda a.
Sou fig.5c konpare fraksyon volim ki mezire solid ρ(d) (liy solid) pou estrikti pi delege Cu ak Cu70Ag30 ki soti nan fonn lan ak prediksyon teyorik (liy tirè) yo jwenn nan konsèvasyon mas lè l sèvi avèk konsantrasyon Ta mezire nan lyan solid la \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Fig. 5a,b) epi inyore flit Ta ak transpò Ta ant lyezon ki gen diferan pwofondè separasyon.Si Ta chanje soti nan solid nan likid, tout Ta ki genyen nan alyaj baz la dwe redistribiye nan yon lyan solid.Kidonk, nan nenpòt kouch estrikti aleka pèpandikilè a direksyon retire alyaj la, konsèvasyon mas la vle di ke \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), kote \({c}_{Ta}^{s}(d)\) ak \({c }_{Ta }^ {0}\) se konsantrasyon Ta yo nan pozisyon d nan lyan an ak alyaj matris, respektivman, ak Ss(d) ak St se zòn transvèsal yo nan lyan difisil la ak tout rejyon an aleka, respektivman.Sa a predi fraksyon volim solid nan kouch aleka a.
Sa a ka fasil aplike nan estrikti delege pi bon kalite Cu ak Cu70Ag30 fonn lè l sèvi avèk korespondan \({c}_{Ta}^{s}(d)\) koub ki koresponn ak liy ble a.Prediksyon sa yo sipèpoze sou Fig. 5c ki montre ke inyore Ta flit se yon prediktè pòv nan distribisyon an fraksyon volim.Konsèvasyon mas san koule predi yon diminisyon monotonik nan fraksyon volim ak ogmante d, ki obsève kalitatif nan fonn Cu pi, men se pa nan fonn Cu70Ag30, kote ρ(d) gen yon minimòm.Anplis de sa, sa a mennen nan yon surestimasyon enpòtan nan fraksyon volim nan devan separasyon pou tou de fonn.Pou d ≈ 10 µm ki pi piti a, valè ρ yo prevwa pou tou de fonn yo depase 0.5, pandan y ap mezire valè ρ yo pou Cu ak Cu70Ag30 fonn yo yon ti kras pi wo pase 0.3 ak 0.4, respektivman.
Pou mete aksan sou wòl prensipal la nan flit Ta a, nou Lè sa a, montre ke diferans ki genyen ant valè yo mezire ak prevwa ρ toupre devan dekonpozisyon an ka elimine pa rafine prediksyon teyorik nou yo enkli flit sa a.Pou sa ka fèt, ann kalkile kantite total atòm Ta k ap koule soti nan yon solid nan yon likid lè devan dekonpozisyon an deplase sou yon distans Δxi = vΔt nan entèval tan Δt Δxi = vΔt, kote \(v={\dot{x )) _{i }( t )\) – pousantaj delaminasyon, pwofondè ak tan yo ka sòti nan relasyon li te ye a \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) deaerasyon.Lwa lokal konsèvasyon mas nan devan separasyon an (d ≈ 0) se tankou ΔN = DlglΔtSl/va, kote gl se gradyan konsantrasyon atòm Ta nan likid la, va se volim atomik ki koresponn ak konsantrasyon defini kòm yon fraksyon atomik, ak Sl = St - Ss se zòn kwa-seksyonèl nan kanal likid la nan devan delaminasyon an.Gradyan konsantrasyon gl la ka kalkile lè w sipoze konsantrasyon atòm Ta gen yon valè konstan \({c}_{Ta}^{l}\) nan koòdone a epi li piti anpil nan fonn deyò kouch eksfolye a, ki bay \({g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Donk, \({{\Delta}}N=({{\Delta} {x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Lè devan an deplase nan yon distans Δxi, fraksyon solid la egal a kantite total atòm Ta yo retire nan alyaj de baz la, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ {0}/{v}_{a}\), nan sòm kantite atòm Ta ki koule nan likid la, ΔN, epi ki enkli nan lyan solid la\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Ekwasyon sa a, ansanm ak ekspresyon ki anwo a pou ΔN ak relasyon St = Ss + Sl ak faz nan devan delaminasyon an.
Nan limit zewo solubilite atòm Ta yo, ki redui a yon prediksyon bonè nan absans fwit, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)likid ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Sèvi ak valè \({c}_{Ta}^{l}\apeprè 0.03\) ki soti nan mezi eksperimantal (pa montre nan Fig. 5a, b) ak nimewo Peclet p ≈ 0.26 ak p ≈ 0.17 ak konsantrasyon solid \ ({c}_{Ta}^{s}\environ 0.3\) ak \({c}_{Ta}^{s}\environ 0.25\) pou Cu ak Cu70Ag30 fonn, respektivman, nou jwenn valè a prevwa nan fonn nan, ρ ≈ 0.38 ak ρ ≈ 0.39.Prediksyon sa yo quantitatively an akò jistis bon ak mezi yo.Rès diferans yo (predi 0.38 vs mezire 0.32 pou fonn Cu pi ak 0.39 prevwa vs mezire 0.43 pou fonn Cu70Ag30) ka eksplike pa pi gwo ensètitid mezi pou konsantrasyon trè ba Ta nan likid (\({c}_{Ta). }^ {l}\environ 0.03\)), ki espere yon ti kras pi gwo nan fonn kwiv pi.
Malgre ke eksperyans prezan yo te fèt sou alyaj baz espesifik ak eleman fonn, nou espere ke rezilta yo nan analiz la nan eksperyans sa yo pral ede derive ekwasyon yo.(2) Plizyè aplikasyon pou lòt sistèm dopan LMD ak lòt metòd ki gen rapò tankou Solid State Impurety Removal (SSD).Jiska kounye a, enfliyans nan flit nan eleman imiscible sou estrikti a LMD te konplètman inyore.Sa a se sitou akòz lefèt ke efè sa a pa enpòtan nan ECDD, e byen lwen tèlman li te naivman sipoze ke NMD se menm jan ak REC.Sepandan, diferans kle ant ECD ak LMD se ke nan LMD se solubilite nan eleman ki pa melanje nan likid yo ogmante anpil akòz gwo konsantrasyon nan eleman miscible sou bò likid nan koòdone a (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), ki an vire ogmante konsantrasyon nan eleman ki pa melanje (\({c}_{Ta}^{l}\)) sou bò likid nan koòdone a ak diminye fraksyon nan volim prevwa pa ekwasyon an eta solid. .(2) Amelyorasyon sa a se akòz lefèt ke koòdone solid-likid pandan LMD nan ekilib tèrmodinamik lokal, se konsa wo \({c}_{Ti}^{l}\) ede amelyore \({c} _ {Ta} ^{l}\ Menm jan an tou, segondè \({c}_{Ti}^{s}\) pèmèt Cu yo dwe enkòpore nan lyan difisil, ak konsantrasyon nan Cu solid nan lyan sa yo varye de apeprè 10% piti piti. diminye nan valè yo neglijab nan kwen an nan ti kouch delege a (Siplemantè Fig. 6). Nan kontras, retire elektwochimik Ag nan alyaj AgAu pa ECD se yon reyaksyon ki pa ekilib ki pa ogmante solubilite nan Au nan. elektwolit la.Anplis de LMD, nou menm tou nou espere ke rezilta nou yo aplikab a kondui eta solid, kote fwontyè solid la espere kenbe ekilib tèrmodinamik lokal pandan retire alyaj.Atant sa a sipòte pa lefèt ke yon chanjman nan fraksyon nan volim. nan solid nan kouch nan delege nan estrikti a SSD te obsève, sa vle di mwen, ke pandan delegasyon an gen yon yap divòse nan ligaman an solid, ki asosye ak flit la nan eleman imiscible.
Ak ekwasyon an.(2) Yo nan lòd yo predi yon diminisyon enpòtan nan fraksyon solid nan devan an retire alyaj akòz flit Ta, li nesesè tou pran an kont transpò Ta nan rejyon an retire alyaj yo nan lòd yo konprann distribisyon an fraksyon solid nan tout la. kouch retire alyaj, ki se ki konsistan avèk kwiv pi bon kalite ak Cu70Ag30 fonn.Pou Cu70Ag30 fonn (liy wouj nan Fig. 5c), ρ(d) gen yon minimòm apeprè mwatye nan kouch delege a.Minimòm sa a se akòz lefèt ke kantite total Ta ki genyen nan lyan difisil la tou pre kwen nan kouch delege a pi gran pase nan alyaj baz la.Sa vle di, pou d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ {Ta}^{0}\), oswa konplètman ekivalan, mezire ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 pi gwo anpil pase ekwasyon an predi.(1) Pa gen flit\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\environ 0.2\).Sa vle di ke yon pati nan Ta ki chape a transpòte soti nan devan separasyon an nan yon rejyon ki lwen devan sa a, difize nan likid la ak sou koòdone solid-likid la, kote li redepoze.
Redpozisyon sa a gen efè opoze Ta flit pou anrichi Ta lyan difisil, epi distribisyon fraksyon difisil ka eksplike kalitatif kòm yon balans Ta flit ak redepozisyon.Pou fonn Cu70Ag30, konsantrasyon Ag nan likid la ogmante ak ogmante d (liy pwenti mawon nan Fig. 5b) pou diminye flit Ta nan diminye solubilite Ta, ki mennen nan yon ogmantasyon nan ρ(d) ak ogmante d apre yo fin rive nan yon minimòm. .Sa a kenbe yon pòsyon solid gwo ase yo anpeche fwagmantasyon akòz detachman nan kosyon an difisil, ki eksplike poukisa estrikti delege nan Cu70Ag30 fonn kenbe entegrite estriktirèl apre grave.Kontrèman, pou fonn kwiv pi bon kalite, flit ak redepozisyon prèske anile youn ak lòt, sa ki lakòz yon rediksyon dousman nan solid anba papòt la fwagmantasyon pou pi fò nan kouch delege a, kite sèlman yon kouch trè mens ki kenbe entegrite estriktirèl tou pre fwontyè a nan. kouch delege.(Fig. 4b, Tablo 1).
Jiskaprezan, analiz nou yo sitou konsantre sou eksplike enfliyans fò nan flit eleman miscible nan yon mwayen dislokasyon sou fraksyon solid ak topoloji estrikti delege yo.Se pou nou kounye a ale nan efè a nan flit sa a sou grosisman nan estrikti nan bicontinuum nan kouch delege a, ki anjeneral rive pandan LMD akòz tanperati pwosesis segondè.Sa a se diferan de ECD kote grosye se nòmalman inègzistan pandan retire alyaj la, men li ka koze pa annealing nan pi wo tanperati apre yo fin retire alyaj la.Jiskaprezan, koryasaj pandan LMD yo te modle anba sipozisyon ke li rive akòz difizyon nan eleman imisibl sou koòdone solid-likid la, menm jan ak difizyon an sifas ki te medyatè nan gwosye nan estrikti nanopore rkwit ECD.Kidonk, gwosè kosyon an te modle lè l sèvi avèk lwa dekale estanda elajisman kapilè.
kote tc se tan grosisaj la, ki defini kòm tan ki pase apre pasaj devan delaminasyon an nan pwofondè xi nan kouch delaminasyon an (kote λ gen yon valè inisyal λ00) jiska fen eksperyans delaminasyon an, ak endèks dekale n = 4 diffuse sifas la.Eq ta dwe itilize ak prekosyon.(3) Entèprete mezi λ ak distans d pou estrikti final la san enpurte nan fen eksperyans la.Sa a se akòz lefèt ke rejyon an tou pre kwen an nan kouch delege a pran plis tan pou elaji pase rejyon an tou pre devan an.Sa a ka fè ak ekwasyon adisyonèl.(3) Kominikasyon ak tc ak d.Ou ka jwenn relasyon sa a fasil lè w predi pwofondè retire alyaj la kòm yon fonksyon tan, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), ki bay tc(d) = te − tf(d), kote te se dire tout eksperyans la, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) se tan pou devan delaminasyon an rive nan yon pwofondè ki egal a pwofondè delaminasyon final la mwens d.Ploge ekspresyon sa a pou tc(d) nan ekwasyon an.(3) Predi λ(d) (gade nòt adisyonèl 5).
Pou teste prediksyon sa a, nou te fè mezi lajè ak distans ant pakèt yo sou seksyon transvèsal konplè estrikti delege yo montre nan Figi Siplemantè 9 pou fonn Cu ak Cu70Ag30 pi bon kalite.Soti nan eskanè liy pèpandikilè ak direksyon delaminasyon nan diferan distans d soti nan devan delaminasyon an, nou te jwenn lajè an mwayèn λw(d) nan pake ki rich Ta ak distans an mwayèn λs (d) ant pake.Yo montre mezi sa yo nan fig.5d epi konpare ak prediksyon ekwasyon an.(3) nan Figi Siplemantè 10 pou diferan valè n.Konparezon an montre ke yon endèks difizyon sifas nan n = 4 bay prediksyon pòv.Prediksyon sa a pa siyifikativman amelyore lè w chwazi n = 3 pou gwo difizyon-medyatè kapilè grossaj, ki youn ta ka nayivman espere bay yon pi bon anfòm akòz Ta flit nan likid la.
Diferans quantitative sa a ant teyori ak eksperyans pa etone, depi Eq.(3) dekri grajman kapilè nan yon fraksyon volim konstan ρ, pandan y ap nan LMD fraksyon solid ρ la pa konstan.ρ chanje espasyalman nan kouch la retire nan fen retire alyaj la, jan yo montre nan fig.5c.ρ tou chanje ak tan pandan retire enpurte nan yon pwofondè retire fiks, soti nan valè a nan devan an retire (ki se apeprè konstan nan tan e konsa endepandan de tf ak d) nan valè a mezire nan ρ (d) yo montre nan Fig. 5c ki koresponn ak dènye fwa a.Soti nan fig.3d, li ka estime ke valè devan pouri anba tè yo apeprè 0.4 ak 0.35 pou AgCu ak pi bon Cu fonn, respektivman, ki nan tout ka yo pi wo pase valè final la nan ρ nan tan te.Li enpòtan sonje ke diminisyon nan ρ ak tan nan yon d fiks se yon konsekans dirèk nan prezans nan yon gradyan konsantrasyon nan eleman nan miscible (Ti) nan likid la.Depi konsantrasyon Ti nan likid diminye ak ogmante d, konsantrasyon nan ekilib nan Ti nan solid tou se yon fonksyon diminye nan d, ki mennen nan disolisyon nan Ti soti nan lyan solid ak yon diminisyon nan fraksyon nan solid sou tan.Chanjman tanporèl nan ρ tou afekte pa flit ak redepozisyon Ta.Kidonk, akòz efè adisyonèl nan disolisyon ak represipasyon, nou espere ke koryasaj pandan LMD pral, kòm yon règ, rive nan fraksyon volim ki pa konstan, ki pral mennen nan evolisyon estriktirèl anplis de gruyas kapilè, men tou akòz difizyon nan. likid epi pa sèlman sou fwontyè solid-likid la.
Reyalite ekwasyon.(3) Lajè kosyon ak mezi espas pou 3 ≤ n ≤ 4 yo pa quantifye (figi siplemantè 10), sijere ke disolisyon ak redepozisyon pa akòz rediksyon koòdone jwe yon wòl dominan nan eksperyans prezan an.Pou grajye kapilè, λw ak λs yo espere gen menm depandans sou d, pandan y ap Figi 5d montre ke λs ogmante ak d pi vit pase λw pou pi Cu ak Cu70Ag30 fonn.Pandan ke yo dwe konsidere yon teyori grossaj ki pran an kont yap divòse ak redepozisyon pou eksplike mezi sa yo quantitatively, diferans sa a espere kalitatif, depi disolisyon konplè ti obligasyon kontribye nan yon ogmantasyon nan distans ki genyen ant obligasyon yo.Anplis de sa, λs nan fonn Cu70Ag30 la rive nan valè maksimòm li nan kwen nan kouch la san alyaj, men lefèt ke λs nan fonn an kwiv pi bon kalite kontinye ogmante monotone ka eksplike pa ogmantasyon nan konsantrasyon Ag nan likid la, kote Yo itilize d pou eksplike ρ(d) nan Fig. 5c konpòtman ki pa monotonik.Ogmante konsantrasyon Ag la ak ogmante d siprime Ta flit ak disolisyon lyan, ki mennen nan yon diminisyon nan λs apre yo fin rive nan valè maksimòm lan.
Finalman, sonje ke syans sou òdinatè kapilè grajye nan fraksyon konstan volim montre ke lè fraksyon volim la tonbe anba yon papòt apeprè 0.329.30, estrikti a fragman pandan grayaj.Nan pratik, papòt sa a ka yon ti kras pi ba paske fwagmantasyon ak rediksyon genus koncomitan rive sou yon echèl tan ki konparab oswa pi gran pase tan an retire total alyaj nan eksperyans sa a.Lefèt ke estrikti delege yo nan Cu70Ag30 fonn kenbe entegrite estriktirèl yo menm si ρ(d) se yon ti kras pi ba pase 0.3 nan seri an mwayèn nan d endike ke fwagmantasyon, si genyen, rive sèlman pasyèlman.Papòt fraksyon volim pou fwagmantasyon an ka depann tou de yap divòse ak represipasyon.
Etid sa a tire de konklizyon prensipal yo.Premyèman, ak plis pratikman, topoloji estrikti delege ki te pwodwi pa LMD ka kontwole lè w chwazi fonn lan.Lè w chwazi yon fonn pou diminye solubilite eleman ki pa misibl A nan alyaj baz AXB1-X nan fonn lan, byenke limite, yo ka kreye yon estrikti trè delege ki kenbe limenm li menm nan konsantrasyon ba eleman etaj X ak entegrite estriktirèl. .Li te deja konnen ke sa a te posib pou ECD25, men se pa pou LMD.Dezyèm konklizyon an, ki se pi fondamantal, se poukisa nan LMD entegrite estriktirèl la ka konsève pa modifye medyòm nan delegasyon, ki se enteresan nan tèt li epi li ta ka eksplike obsèvasyon yo nan alyaj TaTi nou an nan pi Cu ak CuAg fonn nan , men tou nan plis jeneralman pou klarifye enpòtan, ki te deja souzèstime diferans ant ECD ak LMD.
Nan ECD, limenm nan estrikti a kenbe pa kenbe pousantaj la retire enpurte nan yon nivo ki ba X, ki rete konstan sou tan pou yon fòs kondwi fiks, ti ase yo kenbe ase eleman miscible B nan lyan solid la pandan retire enpurte pou kenbe. volim solid.fraksyon ρ a ase gwo pou anpeche fwagmantasyon25.Nan LMD, to a retire alyaj \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) diminye ak tan akòz difizyon limite sinetik.Kidonk, kèlkeswa kalite konpozisyon fonn ki afekte sèlman nimewo Peclet p a, to delaminasyon an byen vit rive nan yon valè ti ase pou kenbe yon kantite ase B nan lyan solid la, ki se dirèkteman reflete nan lefèt ke ρ nan delaminasyon an. devan rete apeprè konstan ak tan.Reyalite ak pi wo a papòt la fwagmantasyon.Kòm montre nan simulation nan jaden faz, to a kale tou byen vit rive nan yon valè ti ase yo destabilize kwasans lan nan kosyon an eutektik, kidonk fasilite fòmasyon nan estrikti topolojikman lye akòz mouvman an baskile lateral nan lamèl yo.Kidonk, prensipal diferans fondamantal ant ECD ak LMD se nan evolisyon devan delaminasyon nan estrikti entèn kouch la apre divize ak ρ, olye ke to delaminasyon an.
Nan ECD, ρ ak koneksyon rete konstan nan tout kouch aleka a.Nan LMD, Kontrèman, tou de varye nan yon kouch, ki montre klèman nan etid sa a, ki kat konsantrasyon atomik ak distribisyon ρ nan tout pwofondè nan estrikti yo delege kreye pa LMD la.Gen de rezon pou chanjman sa a.Premyèman, menm nan yon limit solubilite zewo A, gradyan konsantrasyon B nan likid la, ki absan nan DZE a, pwovoke yon gradyan konsantrasyon A nan lyan solid la, ki se nan ekilib chimik ak likid la.Gradyan A, nan vire, pwovoke yon gradyan ρ andedan kouch la san enpurte.Dezyèmman, flit A nan likid la akòz solubility ki pa zewo plis modil varyasyon espasyal nan ρ nan kouch sa a, ak solubilite nan redwi ede kenbe ρ pi wo ak plis espasyal inifòm kenbe koneksyon.
Finalman, evolisyon nan gwosè kosyon an ak koneksyon nan kouch delege a pandan LMD se pi plis konplèks pase difizyon-limite sifas kapilè coarsening nan yon fraksyon volim konstan, jan te deja panse pa analoji ak coarsening nan annealed nanoporous ECD estrikti.Jan yo montre isit la, grossaj nan LMD rive nan yon fraksyon solid espas-temporalman varye epi li tipikman enfliyanse pa transfè diffusion nan A ak B nan eta likid la soti nan devan delaminasyon nan kwen an nan kouch disjointed la.Lwa dekale pou kapilè grossaj limite pa sifas oswa difizyon an gwo pa ka quantifier chanjman nan lajè ak distans ant pake ki nan yon kouch delege, sipoze ke A ak B transpò ki asosye ak gradyan konsantrasyon likid jwe wòl egal oswa idantik.Pi enpòtan pase diminye zòn nan koòdone la.Devlopman yon teyori ki pran an kont divès enfliyans sa yo se yon pwospè enpòtan pou lavni.
Titàn-tantalyòm binè alyaj yo te achte nan men Arcast, Inc (Oxford, Maine) lè l sèvi avèk yon 45 kW Ambrell Ekoheat ES ekipman pou endiksyon pouvwa ak yon kreze kòb kwiv mete refwadi dlo.Apre plizyè chalè, chak alyaj te rkwit pou 8 èdtan nan yon tanperati ki nan 200 ° C nan pwen an k ap fonn reyalize omojènizasyon ak kwasans grenn.Echantiyon yo te koupe nan ingot mèt sa a te soude tach ak fil Ta epi yo te sispann nan yon bra robotik.Basen metal yo te prepare pa chofe yon melanj de 40 g Cu (McMaster Carr, 99.99%) ak Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) oswa Ti patikil nan gwo pouvwa lè l sèvi avèk yon sistèm chofaj 4 kW Ameritherm Easyheat jiskaske disolisyon konplè.benyen.fonn totalman chofe.Diminye pouvwa a epi kite benyen an brase ak ekilibre pou yon demi èdtan nan yon tanperati reyaksyon nan 1240 ° C.Lè sa a, bra robotik la bese, echantiyon an benyen nan beny lan pou yon tan predetèmine epi retire li pou refwadi.Tout chofaj nan billet alyaj la ak LMD te pote soti nan yon atmosfè nan Agon pite segondè (99.999%).Apre yo fin retire alyaj la, seksyon transvèsal echantiyon yo te poli ak egzamine lè l sèvi avèk mikwoskòp optik ak optik mikwoskòp elektwonik (SEM, JEOL JSM-6700F).Te analiz elemantè fèt pa enèji dispersive X-ray spectroscopy (EDS) nan SEM.Yo te obsève mikrostruktur ki genyen twa dimansyon echantiyon delege yo lè yo fonn faz ki solidifye ki rich nan kòb kwiv mete nan yon solisyon asid nitrique 35% (klas analyse, Fluka).
Simulation a te pote soti lè l sèvi avèk modèl la deja devlope nan jaden an nan faz nan dekouplage nan alyaj la ternary15.Modèl la gen rapò evolisyon jaden faz ϕ, ki fè distenksyon ant faz solid ak likid, ak jaden konsantrasyon ci nan eleman alyaj.Enèji total gratis sistèm lan eksprime kòm
kote f(φ) se potansyèl baryè doub ak minimòm nan φ = 1 ak φ = 0 ki koresponn ak solid ak likid, respektivman, ak fc (φ, c1, c2, c3) se kontribisyon chimik nan libète volim ki dekri dansite enèji a. nan alyaj pwopriyete tèmodinamik.Pou simulation remelting nan pi bon kalite Cu oswa CuTi fonn nan alyaj TaTi, nou itilize menm fòm nan fc (φ, c1, c2, c3) ak paramèt tankou nan referans la.15. Pou retire alyaj TaTi ak CuAg fonn, nou senplifye sistèm kwatènè (CuAg)TaTi a nan yon sistèm ternary efikas ak diferan paramèt depann sou konsantrasyon Ag, jan sa dekri nan Nòt siplemantè 2. Ekwasyon evolisyon yo pou jaden an faz ak la. jaden konsantrasyon yo te jwenn nan fòm nan Variant nan fòm lan
Ki kote \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j} \right)\) se matris mobilite atomik la, epi Lϕ gouvène sinetik atachman atomik nan koòdone solid-likid la.
Done eksperimantal ki sipòte rezilta etid sa a ka jwenn nan dosye done siplemantè a.Paramèt simulation yo bay nan enfòmasyon adisyonèl la.Tout done yo disponib tou nan men otè respektif yo sou demann.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Zanmi SM ak Baumer M. Nanoporous katalis lò pou ba tanperati selektif gaz-faz oksidatif kouti nan metanol.Syans 327, 319–322 (2010).
Zugic, B. et al.Rekonbinasyon dinamik detèmine aktivite katalitik nan katalis alyaj nanoporous lò-ajan.Alma Mater nasyonal.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Platinum-kouvwi nanoporous lò: yon efikas elektwokatalizè chaje ba pt pou PEM selil gaz.Jounal #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW ak Erlebacher, J. Oksijèn rediksyon nan nanoporous metal-ion likid konpoze electrocatalysts.Alma Mater nasyonal.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. ak Chen, M. Nanoporous ibrid metal / oksid elektwòd pou supercapacitors elektwochimik.Nanoteknoloji nasyonal.6, 232 (2011).
Kim, JW et al.Optimizasyon fizyon niobyòm ak metal fonn pou kreye estrikti ki mouye pou kondansateur elektwolitik.Jounal.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM elatriye. Èske materyèl nanopore yo reziste ak radyasyon?Nanolet.12, 3351–3355 (2011).