Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň.Çäkli CSS goldawy bilen brauzer wersiýasyny ulanýarsyňyz.Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gabat geliş tertibini öçüriň).Mundan başga-da, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript-de görkezýäris.
Birbada üç slaýdyň karuselini görkezýär.Bir gezekde üç slaýddan geçmek üçin Öňki we Indiki düwmelerini ulanyň ýa-da bir gezekde üç slaýddan geçmek üçin slaýder düwmelerini ulanyň.
Soňky birnäçe ýylda dürli materiallar üçin ultra-uly interfeýsler bilen nano- / mezo ölçegli gözenekli we birleşdirilen gurluşlary ýasamak üçin suwuk metal erginleriniň çalt ösüşi boldy.Şeýle-de bolsa, häzirki wagtda bu çemeleşmäniň iki möhüm çäklendirmesi bar.Ilki bilen, çäkli çäkli garyndy kompozisiýalary üçin ýokary tertipli topologiýa bilen iki üznüksiz gurluşlary döredýär.Ikinjiden, ýokary temperatura bölünişinde ep-esli ulalma sebäpli gurluş, baglaýjynyň has uly ululygyna eýe.Bu ýerde, hasaplama we synag arkaly bu çäklendirmeleriň çözülip bilinmeýän elementleriň syzmagyny çäklendirip, ýokary tertipli topologiýany öňe sürýän metal eritmelerine element goşmak arkaly ýeňip boljakdygyny görkezýäris.Ondan soň, bu tapyndy, suwuk eremede üýtgemeýän elementleriň köp ýaýramagynyň gaty bölekleriň ewolýusiýasyna we ýalpyldawuk gurluşlaryň topologiýasyna güýçli täsir edýändigini görkezmek bilen düşündirýäris.Netijeler suwuk metallar bilen elektrohimiki haramlygy aýyrmagyň arasyndaky düýpli tapawutlary ýüze çykarýar, şeýle hem ölçeg we topologiýa bilen suwuk metallardan gurluşlary almak üçin täze usul döredýär.
Delegasiýa, katalizator1,2, ýangyç öýjükleri3,4, elektrolitiki kondensatorlar ýaly dürli funksional we gurluş materiallary üçin ultra-ýokary interfeýs üstü bolan nano- / mezo ölçegli açyk gözenekleri we birleşdirilen gurluşlary öndürmek üçin güýçli we köp taraply tehnologiýa öwrüldi. 6, radiasiýa zeperine çydamly materiallar 7, 8, 9 mehaniki durnuklylygy ýokarlandyrylan ýokary kuwwatly batareýa materiallary ýa-da 10, 11 ajaýyp mehaniki aýratynlyklary bolan birleşdirilen materiallar garyndy ”daşky gurşawda, asyl ergin topologiýasyndan tapawutly, ownuk topologiýa bilen çözülmedik garyndy elementleriniň üýtgedilip gurulmagyna getirýär., Goşundylaryň düzümi.Daşky gurşaw hökmünde elektrolitleri ulanýan adaty elektrokimiki delegasiýa (ECD) şu wagta çenli iň öwrenilen hem bolsa, bu usul wekilçilik ulgamlaryny (Ag-Au ýa-da Ni-Pt) deňeşdirip alanyňda asylly elementleri (Au, Pt) öz içine alýar we a gözenekliligi üpjün etmek üçin azaltmak potensialynda ýeterlik uly tapawut.Bu çäklendirmäni ýeňip geçmek üçin möhüm ädim, suwuk metallaryň erginlerini (meselem, Cu, Ni, Bi, Mg we ş.m.) daşky gurşawyň beýleki elementleri bilen ulanýan 13,14 (LMD) suwuk metal garyndy usulynyň täzeden açylmagy boldy. .(mysal üçin TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg we ş.m.) 6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD we gaty metal garyndylaryny aýyrmak (SMD) warianty, pes metal 20,21 bolanda has pes temperaturada işleýär, netijede bir fazanyň himiki çökmeginden soň iki ýa-da has köp aralyk fazanyň birleşmegine sebäp bolýar.Bu tapgyrlar açyk gözeneklere öwrülip biler.gurluşlary.Delegasiýa usullary bug fazasynyň wekiliýetiniň (VPD) girizilmegi bilen hasam kämilleşdirildi, bu bir elementiň saýlama bugarmagy arkaly açyk nanoporoz gurluşlary emele getirmek üçin gaty elementleriň bug basyşynyň tapawudyny ulanýar22,23.
Hil taýdan bu haramlygy aýyrmagyň usullarynyň hemmesi, öz-özünden guralan haramlygy aýyrmak prosesiniň iki möhüm umumy aýratynlygyny paýlaşýar.Ilki bilen, bu ýokarda agzalan garyndy elementleriniň (iň ýönekeý garyndy AXB1-X ýaly B ýaly) daşarky gurşawda saýlanyp alynmagydyr.Ikinjisi, ECD24-de ilkinji synag we teoretiki gözleglerde bellendi, çözülmedik elementiň hapalary aýyrmak wagtynda ergin bilen daşky gurşawyň interfeýsi boýunça ýaýramagydyr.Diffuziýa, interfeýs bilen çäklendirilen hem bolsa, köp erginlerde spinodal çüýremegine meňzeş proses arkaly atomlara baý sebitleri emele getirip bilýär.Bu meňzeşlige garamazdan, garyndylary aýyrmagyň dürli usullary düşnüksiz sebäplere görä dürli morfologiýalary döredip biler18.ECD çözülmedik elementleriň atom bölekleri (X) üçin 5% 25-den pes topologiki taýdan baglanyşykly ýokary tertipli gurluşlary döredip bilýän hem bolsa, LMD-iň hasaplama we synag synaglary bu meňzeş usulyň diňe topologiki baglanyşykly gurluşlary döredýändigini görkezýär. .Mysal üçin, has uly X üçin, Cu eritmeleri bilen bölünen TaTi erginleri bilen baglanyşykly iki üznüksiz gurluş 20% töweregi (dürli ECD we LMD görnüşi X bilen gapma-garşy deňeşdirmek üçin 18-nji ser. 2-nji surata serediň). ).Bu gapma-garşylyk teoretiki taýdan interfeýsial spinodal bölünişden tapawutlanýan we ewtektiki birikdirilen ösüşe gaty meňzeýän diffuziýa birikdirilen ösüş mehanizmi bilen düşündirilýär26.Haramlygy aýyrmak gurşawynda diffuziýa bilen birleşdirilen ösüş, A baý filamentlere (ýa-da 2D-de çişýär) we B baý suwuk kanallary haramlygy aýyrmak wagtynda diffuziýa arkaly bilelikde ösmäge mümkinçilik berýär15.Jübütleriň ösüşi X-nyň orta böleginde topologiki taýdan birleşdirilmedik gurluşa eltýär we X-nyň aşaky böleginde basylýar, bu ýerde diňe bir faza baý adalar emele gelip biler.Has uly X-da, birleşdirilen ösüş durnuksyz bolýar, bir fazaly çişirilenden soň hem gurluş bitewiligini saklaýan ajaýyp birleşdirilen 3D gurluşlaryň emele gelmegine goldaw berýär.Gyzykly tarapy, LMD17 ýa-da SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X garyndylary tarapyndan öndürilen ugrukdyryjy gurluş, X üçin 0,5-e çenli synagda syn edildi, bu diffuziýa bilen birleşdirilen ösüşiň, adaty gözenekli ECD däl-de, LMD we SMD üçin hemme ýerde mehanizmdigini görkezýär. islenýän deňleşdiriş gurluşyna eýe.
ECD we NMD morfologiýasynyň arasyndaky bu tapawudyň sebäbini düşündirmek üçin, faza meýdan simulýasiýalaryny we TaXTi1-X erginleriniň NMD synag synaglaryny geçirdik, suwuk misiň ereýän elementlerini goşmak bilen eriş kinetikasy üýtgedildi.ECD we LMD ikisi hem saýlama dargamak we interfesial diffuziýa bilen kadalaşdyrylsa-da, bu iki prosesiň morfologiki tapawutlara sebäp bolup biljek möhüm tapawutlary bar18 diýen netijä geldik.Ilki bilen, ECD-de gabyk kinetikasy ulanylýan naprýa .eniýeniň funksiýasy hökmünde hemişelik gabyk öň tizligi V12 bilen interfeýs tarapyndan dolandyrylýar.Bu, ene-atanyň garyndysyna refrakter bölejikleriň ujypsyzja bölegi (meselem, Ag-Au-da) goşulanda-da dogry, bu interfeýsara suwuklygy saklaýar, ulanylmadyk materialy arassalaýar we durnuklaşdyrýar, ýöne başgaça şol bir morfologiýany saklaýar 27.Topologiki taýdan birleşdirilen gurluşlar diňe pes V-de pes X-da alynýar we ýalňyş elementleriň 25-siniň saklanmagy, gurluşyň bölünmeginiň öňüni almak üçin gaty göwrümli fraksiýany saklamak üçin uly.Bu, interfeýsara diffuziýa bilen baglanyşykly dargamagyň tizliginiň morfologiki saýlamada möhüm rol oýnap biljekdigini görkezýär.Munuň tersine, LMD-de garyndylary aýyrmak kinetikasy diffuziýa gözegçilikde saklanýar15,16 we wagt bilen tizlik has peselýär \ (V \ sim \ sqrt {{D} _ {l} / t} \), bu ýerde Dl ýalňyş elementdir suwuklygyň diffuziýa koeffisiýenti üçin..
Ikinjiden, ECD döwründe elektrolitde üýtgemeýän elementleriň erginligi gaty pes, şonuň üçin olar diňe garyndy-elektrolit interfeýsi boýunça ýaýrap bilýärler.Munuň tersine, LMD-de, AXB1-X prekursor erginleriniň “üýtgemez” elementleri, adatça çäkli bolsa-da, ereýän erginleri az.Bu sähelçe çözülişi, goşmaça suratda görkezilen CuTaTi üç taraplaýyn ulgamyň üç fazaly diagrammasynyň seljermesinden göz öňünde tutup bolar. Çekişme, interfeýsiň suwuk tarapynda Ta we Ti deňagramlylyk konsentrasiýalaryna garşy suwuklyk çyzygyny meýilleşdirip bolýar (\ ( {c} _ {{{{{r \ rm {Ta))))))}}}} ^ {l {\) we \ delegasiýa temperaturasynda degişlilikde}}}}} ^ {l} \) gaty suwuk interfeýs Loygyndy wagtynda ýerli termodinamiki deňagramlylyk saklanýar,}}}}}} ^ {l} \) hemişelik we gymmaty X bilen baglanyşykly -3 - 10 ^ {l} \) 15.16 deňdir.Garyndynyň üýtgemeýän elementleriniň bu “syzmagy”, öz gezeginde, delaminasiýa frontunda interfeýs gurluşyň emele gelmegine täsir edip biler, bu bolsa sesiň ýaýramagy sebäpli gurluşyň dargamagyna we birleşmegine goşant goşup biler.
(I) ergin V-iň aýrylmagynyň peselmegine we (ii) eräp bolmaýan elementleriň aralaşmagynyň peselmegine goşant goşmak üçin aýratyn baha bermek üçin iki ädim ätdik.Ilki bilen, ((V \ sim \ sqrt {{D} _ {l} / t} \) kömegi bilen, bukjanyň öň tarapynyň gurluşynyň morfologik ewolýusiýasyny öwrenip, V peselmeginiň täsirini ýeterlik derejede öwrenmek mümkin boldy.uzak wagt.Şol sebäpden, bu täsiri X15 aralygynyň diffuziýa bilen birleşdirilen ösüşi netijesinde emele gelen topologiki taýdan gözegçilik edilmedik deňleşdiriş gurluşlarynyň bardygyny ýüze çykaran öňki barlaglara garanyňda has uzak wagtyň dowamynda faza meýdan simulýasiýalaryny işledip gözledik.Ikinjiden, üýtgemeýän elementleriň syzmagyň tizligini peseltmegine edýän täsirini öwrenmek üçin, syzmagyň derejesini ýokarlandyrmak we peseltmek üçin degişlilikde Ti we Ag mis eritmesine goşduk we ýüze çykan morfologiýany, aýralyk kinetikasyny we konsentrasiýa paýlanyşyny öwrendik. eremeli.tabşyrylan Cu ergin gurluşynyň içindäki hasaplamalar we synaglar arkaly ereýär.Cu eremesini aýyrmak üçin metbugata 10% -den 30% -e çenli Ti goşundylaryny goşduk.Ti goşulmagy, tabşyrylan gatlagyň gyrasyndaky Ti konsentrasiýasyny ýokarlandyrýar, bu gatlakdaky Ti konsentrasiýa gradiýentini peseldýär we dargamak derejesini peseldýär.Şeýle hem \ ({c} _ {{{({\ rm {Ti}}}}}} {{{{)) köpelip, Ta-nyň syzyş derejesini ýokarlandyrýar, şonuň üçin \ ({c} _ {{{{{) {\ rm {Ta}}}}}} ^ {l} \) (Goşmaça surat 1b) goşýan kümüşiň mukdary 10% -den 30% -e çenli üýtgeýär eritmede erginli elementleriň çözülişi, CuAgTaTi dörtlük ulgamyny täsirli (CuAg) TaTi üç taraplaýyn ulgam hökmünde modelleşdirdik, bu ýerde Ti we Ta-nyň erginligi CuAg eritmesinde Ag konsentrasiýasyna baglydyr (Bellik) 2 we Goşmaça Injir.Ag-yň goşulmagy, tabşyrylan gurluşyň gyrasynda Ti konsentrasiýasyny artdyrmaýar.Şeýle-de bolsa, Ag-da Ti-iň erginligi Cu-dan pes bolany üçin, bu azalýar \ ({c} _ {{{{r \ rm {Ta}}}}}}} ^ {l} \) (Goşmaça surat . 1) 4b) we syzmak derejesi Ta.
Fazanyň meýdan simulýasiýalarynyň netijeleri, çüýrän öňdäki topologiki birleşdirilen gurluşlaryň emele gelmegine kömek etmek üçin ýeterlik uzak wagtyň dowamynda durnuksyz bolýandygyny görkezýär.Delaminasiýanyň soňky tapgyrynda delaminasiýa frontunyň golaýynda emele gelýän Ta15T85 garyndysynyň esasy gatlagynyň, mis baý fazanyň emele gelmeginden soň topologiki taýdan baglanyşygyny görkezmek bilen bu netijäni synagdan geçirýäris.Netijelerimiz, suwuk erişlerde üýtgemeýän elementleriň köpçülikleýin ýaýramagy sebäpli syzmagyň derejesiniň morfologiki ewolýusiýa uly täsir edýändigini görkezýär.ECD-de ýok bu täsiriň, berlen gatlakdaky dürli elementleriň konsentrasiýa profiline, gaty fazanyň böleklerine we LMD gurluşynyň topologiýasyna güýçli täsir edýändigi görkezilýär.
Bu bölümde ilki bilen dürli morfologiýalara sebäp bolýan Cu eritmelerine Ti ýa-da Ag goşmagyň täsirini fazaly meýdan simulýasiýasy arkaly hödürleýäris.Injirde.1-nji suratda Cu70Ti30, Cu70Ag30-dan alnan TaXTi1-X erginleriniň faza meýdanyny üç ölçegli modellemegiň netijeleri görkezilýär we üýtgemeýän elementleriň az atom mazmuny bilen arassa mis ereýär.Ilkinji iki hatar, Ti we Ag ikisiniň goşulmagy, arassa Cu (üçünji hatar) bilen baglanyşykly gurluş bilen deňeşdirilende topologiki taýdan baglanyşykly gurluşlaryň döremegine kömek edýändigini görkezýär.Şeýle-de bolsa, Ti-iň goşulmagy, garaşylyşy ýaly, Ta syzmasynyň köpelmegine sebäp boldy, şeýlelik bilen pes X erginleriniň (Ta5Ti95 we Ta10Ti90) delaminasiýasynyň öňüni aldy we Ta15Ti85 delaminasiýasy wagtynda siňdirilen gözenek gatlagynyň köpçülikleýin dargamagyna sebäp boldy.Munuň tersine, Ag (ikinji hatar) goşulmagy, berlen gatlagyň azajyk eremegi bilen esasy ergininiň ähli bölekleriniň topologiki taýdan baglanyşykly gurluşynyň emele gelmegine goşant goşýar.Iki üznüksiz gurluşyň emele gelmegi injirde goşmaça görkezilýär.1b, çepden saga delaminasiýa çuňlugynyň artmagy bilen berlen gurluşyň şekillerini we iň ýokary çuňlukda gaty suwuk interfeýsiň şekilini görkezýär (sag sag surat).
3D fazaly meýdan simulýasiýasy (128 × 128 × 128 nm3), berlen erginiň soňky morfologiýasyna suwuk eritmä ergin goşmagyň ajaýyp täsirini görkezýär.Upperokarky bellik ene garyndysynyň (TaXTi1-X) düzümini, dik bellik bolsa Cu esasly ýumşadyjy serişdäniň ereýän düzümini görkezýär.Gurluşda hapalary bolmadyk Ta konsentrasiýasy ýokary ýerler goňur reňkde, gaty suwuk interfeýs gök reňkde görkezilýär.b Cu70Ag30 eritmesinde (190 × 190 × 190 nm3) açylmadyk Ta15Ti85 prekursor garyndysynyň faza meýdanynyň üç ölçegli simulýasiýasy.Ilkinji 3 çarçuwada dürli delegasiýa çuňlugynda tabşyrylan gurluşyň berk sebiti görkezilýär, soňky çarçuwada bolsa iň ýokary çuňlukda diňe gaty suwuk interfeýs görkezilýär.(B) gabat gelýän film Goşmaça film 1-de görkezilýär.
Solýum goşmagyň täsiri 2D fazaly meýdan simulýasiýalary bilen hasam öwrenildi, bu delaminasiýa öň tarapynda interfeýs re modeiminiň emele gelmegi barada goşmaça maglumat berdi we delaminasiýa kinetikasyny kesgitlemek üçin 3D simulýasiýalardan has uzynlyga we wagt terezisine girmäge mümkinçilik berdi.Injirde.2-nji suratda, Cu70Ti30 we Cu70Ag30 eritmeleri arkaly Ta15Ti85 prekursor garyndysynyň aýrylmagynyň simulýasiýasy görkezilýär.Iki ýagdaýda-da diffuziýa bilen baglanyşykly ösüş gaty durnuksyz.Suwuk kanallaryň uçlary dikligine aralaşmagyň ýerine, 3D giňişliginde topologiki baglanyşykly gurluşlaryň emele gelmegine kömek edýän sazlaşykly gurluşlary öňe sürýän durnukly ösüş prosesi wagtynda gaty çylşyrymly traýektoriýalarda tertipsiz çepe we saga hereket edýär (1-nji surat).Şeýle-de bolsa, Ti we Ag goşundylarynyň arasynda möhüm tapawut bar.Cu70Ti30 eremegi üçin (2a surat) iki suwuk kanalyň çaknyşygy, gaty suwuk interfeýsiň birleşmegine getirýär, bu bolsa iki kanal tarapyndan gurluşdan alnan berk baglaýjylaryň ekstruziýasyna we netijede dargamagyna sebäp bolýar. .Munuň tersine, Cu70Ag30 eremegi üçin (2-nji surat), gaty we suwuk fazalaryň arasyndaky interfeýsde Ta baýlaşdyrylmagy, Ta eremeginiň azalmagy sebäpli birleşmeginiň öňüni alýar.Netijede, delaminasiýa öňündäki baglanyşygyň gysylmagy basylýar we şeýlelik bilen birleşdiriji gurluşlaryň döremegine kömek edýär.Gyzykly tarapy, suwuk kanalyň bulam-bujar yrgyldama hereketi, kesilen wagty belli bir derejede deňleşmek bilen iki ölçegli gurluşy döredýär (2-nji surat).Şeýle-de bolsa, bu deňleşdirme, obligasiýanyň durnukly ösmeginiň netijesi däl.3D görnüşinde durnuksyz aralaşmak, koaksial däl birleşdirilen iki üznüksiz gurluşy döredýär (1-nji surat).
Cu70Ti30 (a) we Cu70Ag30 (b) 2D fazaly meýdan simulýasiýalarynyň suratlary, durnuksyz diffuziýa bilen birleşdirilen ösüşi görkezýän Ta15Ti85 garyndysyna gaýtadan işlenýär.Tekiz gaty / suwuk interfeýsiň başlangyç ýagdaýyndan ölçelýän dürli haramlygy aýyrmagyň çuňlugyny görkezýän suratlar.Salgylar suwuk kanallaryň çaknyşmagynyň dürli reimesimlerini görkezýär, bu bolsa berk baglaýjylaryň bölünmegine we degişlilikde Cu70Ti30 we Cu70Ag30 eremeginiň saklanmagyna getirýär.Cu70Ti30-nyň domen giňligi 1024 nm, Cu70Ag30 384 nm.Reňkli zolak Ta konsentrasiýasyny görkezýär we dürli reňkler suwuk sebiti (goýy gök), esasy garyndysy (açyk gök) we işlenmedik gurluşy (gyzyl diýen ýaly) tapawutlandyrýar.Bu simulýasiýalaryň filmleri, durnuksyz diffuziýa bilen baglanyşykly ösüş wagtynda suwuk kanallara girýän çylşyrymly ýollary görkezýän goşmaça filmler 2 we 3-de görkezilýär.
2D fazaly meýdan simulýasiýasynyň beýleki netijeleri 3-nji suratda görkezilýär.Injirde wagt (V bilen deň eňňit) bilen delaminasiýa çuňlugynyň grafigi.3a, Ti ýa-da Ag-yň Cu eremegine goşulmagynyň garaşylyşy ýaly aýralyk kinetikasyny haýalladýandygyny görkezýär.Injirde.3b bu haýallamagyň, tabşyrylan gatlagyň içindäki suwuklykdaky Ti konsentrasiýa gradiýentiniň peselmegi bilen ýüze çykýandygyny görkezýär.Şeýle hem, Ti (Ag) goşulmagynyň interfeýsiň suwuk tarapynda Ti konsentrasiýasynyň ýokarlanýandygyny (azalýandygyny) görkezýär (\ ({c} _ {{{{{{{\ rm {Ti))))) ))) ^ {l \)), Ti (Ag) goşulmagy bilen ýokarlanýan (azalýan) wagtyň funksiýasy hökmünde eremede erän Ta bölegi bilen ölçelýän Ta-nyň syzmagyna sebäp bolýar. ).3-nji suratda, iki ergin üçin hem gaty jisimleriň bölek bölekleri, üznüksiz topologiki baglanyşykly gurluşlaryň emele gelmegi üçin bosagadan ýokary galýandygy görkezilýär 28,29,30.Ti eritmek Ta-nyň syzmagyny ýokarlandyrýar, fazanyň deňagramlylygy sebäpli Ti gaty baglaýjyda saklamagyny ýokarlandyrýar, şeýlelik bilen gurluşyň hapalanmazdan bitewiligini saklamak üçin ses böleklerini köpeldýär.Hasaplamalarymyz, köplenç delaminasiýa öň tarapynyň ses bölekleriniň synag synaglary bilen ylalaşýar.
Ta15Ti85 garyndysynyň fazaly meýdan simulýasiýasy, Ti we Ag goşulmalarynyň Cu eremegine erginleri aýyrmak kinetikasyna wagtyň (a) funksiýasy hökmünde suwukdaky Ti konsentrasiýa profilini kesgitleýär. garyndylary aýyrmagyň çuňlugy 400 nm (otrisatel çuňluk garyndy gurluşynyň daşyndaky eremäge giňelýär (çep tarapdaky garyndy öň tarapy) b Ta syzmak wagty (c) we eremedik kompozisiýa bilen birleşdirilmedik gurluşdaky gaty bölek (d) goşmaça elementleriň konsentrasiýasy eremede abscissa (d) boýunça meýilleşdirilýär (Ti - ýaşyl çyzyk, Ag - gyrmyzy çyzyk we synag).
Delaminasiýa frontunyň tizligi wagtyň geçmegi bilen azalýandygy sebäpli, delaminasiýa döwründe morfologiýanyň ewolýusiýasy delaminasiýa tizligini peseltmegiň täsirini görkezýär.Öňki tapgyr meýdan gözleginde, Ta15Ti85 prekursor garyndysyny arassa mis eritmeleri bilen aýrylanda topologiki taýdan birleşdirilmedik gurluşlaryň netijesi bolan ewtektiki meňzeş birleşmäni gördük15.Şeýle-de bolsa, şol bir fazaly meýdan simulýasiýasynyň uzak wagtlap işlemegi (Goşmaça film 4-e serediň), bölünişiň öňdäki tizligi ýeterlik az bolanda, birikdirilen ösüş durnuksyz bolýar.Durnuksyzlyk, tekizlenmeginiň öňüni alýan we şeýlelik bilen topologiki taýdan baglanyşykly gurluşlaryň döremegine kömek edýän bölekleriň gapdal sarsmagynda ýüze çykýar.Durnukly baglanyşykdan durnuksyz sarsma ösüşine geçiş, xi = 250 nm 4,7 mm / s tizlik bilen bolýar.Munuň tersine, Cu70Ti30 eremesiniň degişli delaminasiýa çuňlugy xi şol bir tizlikde takmynan 40 nm.Şonuň üçin, Cu70Ti30 eritmesi bilen garyndyny aýyranymyzda beýle üýtgeşmä syn edip bilmedik (Goşmaça film 3-e serediň), sebäbi eritmä 30% Ti goşulmagy erginleri aýyrmagyň kinetikasyny ep-esli azaldar.Netijede, haýal delaminasiýa kinetikasy sebäpli diffuziýa bilen birleşdirilen ösüş durnuksyz bolsa-da, delaminasiýa öňündäki gaty baglanyşyklaryň aralygy λ0 stasionar \ ({\ lambda} _ {0} ^ {2} V = C \) kanunyna takmynan boýun egýär. ösüş 15,31, bu ýerde C hemişelik.
Fazanyň meýdan simulýasiýasynyň çaklamalaryny barlamak üçin, has uly nusgalar we has erginleri aýyrmak wagtlary bilen garyndylary aýyrmak synaglary geçirildi.4a surat, tabşyrylan gurluşyň esasy parametrlerini görkezýän shematiki diagramma.Delaminasiýanyň umumy çuňlugy xi bilen deňdir, gaty we suwuk fazalaryň başlangyç araçäginden delaminasiýa öň tarapyna çenli aralyk.hL başlangyç gaty suwuk interfeýsden, deslapky gurluşyň gyrasyna çenli aralykdyr.Uly hL güýçli Ta syzmasyny görkezýär.Berlen nusganyň SEM şekilinden, gowşurylmazdan ozal berlen gurluşyň ululygyny ölçäp bileris.Şeýle-de bolsa, eriş otag temperaturasynda hem berkleşýändigi sebäpli, berlen gurluşy baglanyşyksyz saklap bolýar.Şonuň üçin geçiş strukturasyny almak üçin eritmäni (mis baý faza) çykardyk we geçiş gurluşynyň galyňlygyny kesgitlemek üçin hC ulandyk.
Hapalary aýyrmak we geometrik parametrleri kesgitlemek döwründe morfologiýanyň ewolýusiýasynyň shemasy: syzýan gatlagyň galyňlygy Ta hL, delaminirlenen gurluşyň galyňlygy, birleşdiriji gurluşyň galyňlygy hC.. 10 µm.
Injirde görkezilen tabşyrylan gurluşlaryň kesiş bölümleri.4b, c Ti we Ag goşmagyň Cu-nyň eremeginiň morfologiýasyna we kinetikasyna esasy täsirlerini tassyklaýar.Injirde.4b suratda, sap misde 10 s çi ~ 270 μm çuňluga çümdürilen Ta15T85 garyndysynyň SEM kesilen (çepde) aşaky sebiti görkezilýär.Fazanyň meýdan simulýasiýalaryndan has uly ululykdaky birnäçe sargyt bolup bilýän ölçenip boljak synag synag şkalasynda, bölünip çykýan öň tizlik ýokarda agzalan tizlik tizliginden 4,7 mm / s-den has pesdir, aşakda durnukly ewtektiki baglanyşyk durnuksyz bolýar.Şonuň üçin gabygyň öňündäki gurluşyň topologiki taýdan doly birikdirilmegine garaşylýar.Dökülmezden ozal, Ta syzmagy bilen baglanyşykly esasy ergininiň inçe gatlagy doly eritildi (hL = 20 μm) (1-nji tablisa).Mis bilen baý fazany (sagda) himiki taýdan eremeden soň, berlen erginleriň diňe inçe gatlagy (hC = 42 µm) galýar, bu tabşyrylan gurluşyň köpüsiniň eriş wagtynda gurluş bitewiligini ýitirendigini we garaşylşy ýaly topologiki taýdan baglanyşmaýandygyny görkezýär ( 1a surat)., üçünji hatardaky iň sag surat).Injirde.4c, Cu70Ag30 eritmesine çümdürmek arkaly aýrylan Ta15Ti85 garyndysynyň doly SEM kesiş bölümini we 3D şekillerini görkezýär, takmynan 200 µm çuňluga çenli.Gabygyň çuňlugy teoretiki taýdan \ ({x} _ {i} (t) = \ sqrt {4p {D} _ {l} t} \) diffuziýa gözegçilik kinetikasy bilen ýokarlanar diýlip çaklanylýar (Goşmaça bellik 4) 15 16, Cu eremegine 30% Ag goşulmagy bilen, 270 mkm-dan 220 mk-a çenli çuňlugyň peselmegi, Peclet sanynyň p faktorynyň 1,5 faktor azalmagyna gabat gelýär.Cu / Ag baý fazanyň (sagda) himiki taýdan ýuwulmagyndan soň, tabşyrylan gurluşyň gurluş bitewiligini (hC = 200 µm) saklaýar, munuň esasan çak edilýän topologiki taýdan birleşdirilen iki üznüksiz gurluşdygyny görkezýär (1-nji surat, iň sag surat) ikinji hatar we tutuşlygyna aşaky hatar).Dürli eritmelerdäki Ta15T85 esasy garyndysynyň ähli ölçegleri Jetwelde jemlenendir.1. Şeýle hem, netijelerimizi tassyklaýan, dürli eritmelerde ulanylmadyk Ta10Ti90 esasy erginleri üçin netijeleri hödürleýäris.Syzýan gatlagyň galyňlygynyň ölçegleri Ta, Cu70Ag30 eritmesinde (hL = 0 μm) erän gurluşyň arassa Cu eremeginden (hL = 20 μm) kiçidigini görkezdi.Munuň tersine, Ti eremegine goşulmagy has gowşak garyndy gurluşlary (hL = 190 μm) eredýär.Arassa Cu eremesi (hL = 250 μm) bilen Cu70Ag30 eremesi (hL = 150 μm) arasynda berlen gurluşyň dargamagynyň peselmegi Ta10Ti90 esasynda berlen erginlerde has aýdyň görünýär.
Dürli eremeleriň täsirine düşünmek üçin 5-nji suratda synag synaglarynyň goşmaça mukdar seljermesini geçirdik (Goşmaça maglumatlar 1-e serediň).Injirde.5a - b suratlarda arassa Cu eritmesinde (5a surat) we Cu70Ag30 eritmesinde (5-nji surat) eksfolýasiýa synaglarynda dürli elementleriň ölçenen konsentrasiýa paýlanyşy görkezilýär.Dürli elementleriň konsentrasiýalary, delaminasiýa öňündäki gaty baglanyşykda delaminasiýa gatlagynyň gyrasyna we delaminasiýa wagtynda suwuk bolan (Cu ýa-da CuAg bilen baýlaşdyrylan) faza garşy meýilleşdirilýär.ECD-den tapawutlylykda, ýalňyş elementleriň saklanmagy aýralyk tizligi bilen kesgitlenýän LMD-de, gaty baglaýjydaky konsentrasiýa gaty we suwuk fazalaryň arasynda ýerli termodinamiki deňagramlylyk we şeýlelik bilen, gaty we bilelikde ýaşaýyş aýratynlyklary bilen kesgitlenýär. suwuk fazalar.Garyndy döwlet diagrammalary.Ti esasy ergininden eremegi sebäpli, delaminasiýa öňündäki delaminasiýa gatlagynyň gyrasyna çenli d köpelmegi bilen Ti konsentrasiýasy azalýar.Netijede, fazanyň meýdan simulýasiýasyna laýyk gelýän bukjanyň boýundaky d köpelmegi bilen Ta konsentrasiýasy ýokarlandy (Goşmaça 5-nji surat).Cu70Ag30 eritmesindäki Ti konsentrasiýasy, haýal erginleri aýyrmagyň tizligine laýyk gelýän arassa Cu eritmesine garanyňda has pes düşýär.Şekillerdäki ölçenen konsentrasiýa profilleri.5b, şeýle hem, Ag we Cu konsentrasiýalarynyň suwuklykdaky gatnaşygy berlen erginiň gatlagynda takyk üýtgemeýändigini görkezýär, faza meýdanynyň simulýasiýasynda bu gatnaşygy eremegiň simulýasiýasynda hemişelik hasap edilýär. ýasama element Cu70Ag30.Bu mukdar tapawudyna garamazdan, faza meýdan modeli Ta syzmasynyň öňüni almak üçin Ag goşmagyň esasy hil täsirini alýar.Gaty baglaýjylarda we suwuklyklarda dört elementiň konsentrasiýa gradiýentlerini doly mukdarda modellemek, bu işiň çäginden daşda bolan TaTiCuAg faza diagrammasynyň has takyk dört komponentli modelini talap edýär.
(A) arassa Cu eremeginde we (b) Cu70Ag30 eremeginde Ta15Ti85 garyndysynyň delaminasiýa öňündäki d aralyga baglylykda ölçenen konsentrasiýa profilleri.Berlen gurluşyň (gaty çyzyk) gaty jisimleriniň ölçenen göwrüm böleklerini Ta (çyzykly çyzyk) deňlemä laýyk gelýän teoretiki çaklama bilen deňeşdirmek.(1) (c) inflýasiýa deňlemesini çaklamak.(1) Delaminasiýa öň tarapynda düzedilen deňleme.(2) Taagny, Ta syzmak hasaplanýar.Bagyň ortaça giňligini λw we aralyk λs (d) ölçäň.Roralňyşlyklar paneli adaty gyşarmany görkezýär.
Injirde.5c, erginden arassa berlen Cu we Cu70Ag30 gurluşlary üçin gaty jisimleriň ölçenen göwrüm böleklerini gaty baglaýjyda ölçenen Ta konsentrasiýasyny ulanyp köpçülikleýin gorap saklamakdan alnan teoretiki çaklama (çyzyk) bilen deňeşdirýär \ ({ c} _ {Ta} ^ {s} (d) \) (5a surat, b) we Ta-nyň syzmagyna we dürli aýralyk çuňlugy bolan obligasiýalaryň arasynda Ta daşamagyna üns berme.Ta gatydan suwuklyga üýtgese, esasy garyndydaky Ta-nyň hemmesi gaty baglaýjyda paýlanmalydyr.Şeýlelik bilen, garyndyny aýyrmagyň ugruna perpendikulýar bolan uzakdaky gurluşyň islendik gatlagynda köpçülikleýin gorap saklamak \ ({c} _ {Ta} ^ {s} (d) {S} _ {s} (d ) = {c} _ {Ta} ^ {0} (d) {S} _ {t} \), bu ýerde \ ({c} _ {Ta} ^ {s} (d) \) we \ ({c } _ {Ta} ^ {0} \) degişlilikde baglaýjy we matrisa garyndysyndaky d ýagdaýynda Ta konsentrasiýalary, Ss (d) we St bolsa gaty baglaýjynyň we tutuş uzak sebitiň kesişýän ýerleri, degişlilikdeBu uzakdaky gatlakdaky gaty jisimleriň mukdaryny çaklaýar.
Bu, gök çyzyga laýyk gelýän \ ({c} _ {Ta} ^ {s} (d) \) egrileri ulanyp, arassa Cu we Cu70Ag30 eritmeleriniň gurluşyna aňsatlyk bilen ulanylyp bilner.Bu çaklamalar, 5c-nji suratda, Ta syzmagyna ähmiýet bermezlik, ses bölekleriniň paýlanyşyny pes çaklaýandygyny görkezýär.Syzdyrylmadyk köpçülikleýin gorap saklamak, arassa Cu eritmelerinde hil taýdan görülýän, ýöne ρ (d) iň az bolan Cu70Ag30 eremede däl-de, köpelýän d bilen ses bölekleriniň monotoniki azalmagyny çaklaýar.Mundan başga-da, bu iki eremek üçin bölüniş frontundaky ses böleklerine ep-esli baha berilmegine getirýär.Iň kiçi ölçenilip bilinýän d ≈ 10 µm üçin, iki eremegiň çak edilýän ρ bahalary 0,5-den geçýär, Cu we Cu70Ag30 ereýänleri üçin ölçenen ρ bahalar degişlilikde 0,3 we 0,4-den birneme ýokarydyr.
Ta syzdyrmagyň esasy roluny bellemek üçin, bölünişiň öňündäki ölçenen we çak edilýän ρ bahalaryň arasyndaky mukdar tapawudynyň bu syzmagy öz içine alýan teoretiki çaklamalarymyzy takyklamak arkaly ýok edilip bilinjekdigini görkezýäris.Bu maksat bilen, çüýrän öň tarap Δxi = vΔt aralykda Δt Δxi = vΔt aralykda hereket edende, gatydan suwuklyga akýan Ta atomlarynyň umumy sanyny hasaplalyň, bu ýerde \ (v = {\ dot {x )) _ {i} (t) \) - delaminasiýa tizligi, çuňlugy we wagty belli gatnaşykdan alynyp bilner \ ({x} _ {i} (t) = \ sqrt {4p {D} _ {l} t } \) peselmek.Aýralyk öňündäki (d ≈ 0) massany goramagyň ýerli kanuny şeýle: ΔN = DlglΔtSl / va, bu ýerde gl suwuklykdaky Ta atomlarynyň konsentrasiýa gradiýenti, va bolsa kesgitlenen konsentrasiýa laýyk gelýän atom mukdarydyr atom bölegi, we Sl = St - Ss suwuk kanalyň delaminasiýa öňündäki kesiş meýdanydyr.Konsentrasiýa gradient gl interfeýsinde Ta atomlarynyň konsentrasiýasynyň hemişelik bahasy \ ({c} _ {Ta} ^ {l} \) bardygyny çaklamak bilen hasaplanyp bilner we siňdirilen gatlagyň daşyndaky eremede gaty az. berýär (({g} _ {l} = {c} _ {Ta} ^ {l} / {x} _ {i} \) Şeýlelik bilen, \ ({{\ Delta}} N = ({{\ Delta}) {x} _ {i} {S} _ {l} / {v} _ {a}) {c} _ {Ta} ^ {l} / (2p) \).Öň Δxi uzaklyga geçende, gaty bölek esasy garyndydan aýrylan Ta atomlarynyň umumy sanyna deňdir, \ ({{\ Delta}} {x} _ {i} {S} _ {t} { c} _ {Ta} ^ {0} / {v} _ {a} \), suwuklyga girýän we gaty baglaýjynyň içine girýän Ta atomlarynyň sanyna ({{\ Delta}) } {x} _ {i} {S} _ {s} {c} _ {Ta} ^ {s} / {v} _ {a} \).Bu deňleme, ΔN üçin ýokardaky aňlatma we St = Ss + Sl we delaminasiýa öňündäki fazalar bilen bilelikde.
Syzdyrmalaryň ýoklugyny öňünden çaklamaga çenli azalýan Ta atomlarynyň nol ergininiň çäginde \ (\ rho = {c} _ {Ta} ^ {0} / {c} _ {Ta} ^ {s} \) suwuk (\ ({c} _ {Ta} ^ {l} = 0 \)).Synag ölçeglerinden (5a, b suratda görkezilmeýär) we Peclet sanlary p ≈ 0.26 we p ≈ 0.17 we gaty konsentrasiýalardan \ ({c} _ {Ta} ^ {l} \ takmynan 0.03 \) bahalary ulanmak Cu we Cu70Ag30 eremegi üçin ({c} _ {Ta} ^ {s} \ takmynan 0,3 \) we \ ({c} _ {Ta} ^ {s} \ takmynan 0,25 \), çak edilýän bahany alýarys eremesi, ρ ≈ 0.38 we ρ ≈ 0.39.Bu çaklamalar mukdar taýdan ölçegler bilen gaty gowy ylalaşýar.Galan tapawutlar (arassa Cu eremesi üçin 0,32 we 0,70 çaklanylýar we Cu70Ag30 eremesi üçin 0,43 ölçenilýär) suwuklyklarda gaty pes Ta konsentrasiýasy üçin has uly ölçeg näbelliligi bilen düşündirilip bilner (\ ({c} _ {Ta) pure ^ {l} \ takmynan 0.03 \)), arassa mis eremeginde birneme uly bolmagyna garaşylýar.
Häzirki synaglar belli bir erginlerde we ereýän elementlerde geçirilen hem bolsa, bu synaglaryň seljermesiniň netijeleriniň deňlemeleri almaga kömek etjekdigine garaşýarys.(2) Beýleki LMD doping ulgamlaryna we Solid State Impurity Removal (SSD) ýaly beýleki usullara giňden ulanylýar.Şu wagta çenli üýtgemeýän elementleriň syzmagynyň LMD gurluşyna edýän täsiri düýbünden hasaba alynmady.Bu, esasan, bu täsiriň ECDD-de ähmiýetiniň ýoklugy bilen baglanyşykly we şu wagta çenli NMD-iň REC-e meňzeýändigi barada sadaja pikir edilýär.Şeýle-de bolsa, ECD we LMD arasyndaky esasy tapawut, LMD-de interfeýsiň suwuk tarapynda ýalňyş elementleriň köp konsentrasiýasy sebäpli suwuklyklarda üýtgemeýän elementleriň erginligi ep-esli ýokarlanýar (\ ({c} _ {Ti} ^ {) l} \)), bu bolsa öz gezeginde interfeýsiň suwuk tarapynda üýtgemeýän elementleriň (\ ({c} _ {Ta} ^ {l} \)) konsentrasiýasyny ýokarlandyrýar we berk döwlet deňlemesi bilen çak edilýän ses bölegini azaldar; .(2) Bu gowulaşma, LMD döwründe gaty suwuk interfeýsiň ýerli termodinamiki deňagramlylykda bolmagy bilen baglanyşyklydyr, şonuň üçin ýokary \ ({c} _ {Ti} ^ {l} \) gowulaşmaga kömek edýär ({c} _ {} bahalaryň peselmegi kiçi tabşyrylan gatlagyň gyrasynda ähmiýetsizdir (Goşmaça 6-njy surat). Munuň tersine, AgAu erginlerinden AgD-nyň elektrohimiki aýyrylmagy, Au-nyň erginligini ýokarlandyrmaýan deňagramsyzlyk reaksiýasydyr. elektrolit. LMD-den başga-da, netijelerimiz gaty garyndylara degişlidir diýip umyt edýäris, bu ýerde gaty garyndy araçäk aýrylanda ýerli termodinamiki deňagramlylygy saklar diýlip garaşylýar. Bu garaşma ses fraksiýasynyň üýtgemegi bilen goldanýar SSD gurluşynyň berlen gatlagynda gaty jisimler syn edildi, bu bolsa wekiliýetiň dowamynda üýtgemeýän elementleriň syzmagy bilen baglanyşykly gaty bagyň dargamagynyň bardygyny aňladýar.
We deňleme.(2) Ta syzmagy sebäpli garyndylary aýyrmak öňündäki gaty bölekleriň ep-esli azalmagyny çaklamak üçin, tutuşlygyna gaty bölek paýlanyşyna düşünmek üçin garyndylary aýyrýan sebitdäki Ta transportyny hem göz öňünde tutmaly. arassa mis we Cu70Ag30 eremegine laýyk gelýän garyndy aýyrmak gatlagy.Cu70Ag30 eremegi üçin (5c-nji suratdaky gyzyl çyzyk), ρ (d) tabşyrylan gatlagyň azyndan ýarysyna eýe.Bu iň pes, tabşyrylan gatlagyň gyrasyndaky gaty baglaýjydaky Ta-nyň umumy mukdarynyň esasy garyndysyndan has köp bolmagy bilen baglanyşyklydyr.Dagny, d ≈ 230 μm \ ({S} _ {s} (d) {c} _ {Ta} ^ {s} (d) \,> \, {S} _ {t} {c} _ {Ta} ^ {0} \), ýa-da doly ekwiwalent, ölçenen ρ (d) = Ss (d) / St ≈ 0.35 deňlemäniň çak edişinden has uly.(1) Syzma ýok \ ({c} _ {Ta} ^ {0} / {c} _ {Ta} ^ {s} (d) \ takmynan 0.2 \).Bu, gaçýan Ta-nyň bir böleginiň bölüniş frontyndan bu frontdan uzak sebite, suwuklykda we gaty suwuk interfeýsde ýaýradylandygyny aňladýar.
Bu üýtgeşiklik Ta gaty syzdyryjylary baýlaşdyrmak üçin Ta syzmagynyň ters täsirine eýedir we gaty bölek paýlanyşyny Ta syzmagy we gaýtadan işlemegiň balansy hökmünde hil taýdan düşündirip bolar.Cu70Ag30 eremegi üçin, suwuklykdaky Ag konsentrasiýasy, Ta erginligini peseltmek bilen Ta syzmagyny azaltmak üçin d (5b suratdaky goňur punktir çyzyk) bilen ýokarlanýar, bu bolsa iň az derejä ýetenden soň d (d) köpelmegine sebäp bolýar; .Bu, gaty baglanyşygyň bölünmegi sebäpli bölünmeginiň öňüni almak üçin ýeterlik derejede uly bölegi saklaýar, bu bolsa Cu70Ag30 eredilen desgalaryň eremeginden soň gurluş bitewiligini saklaýandygyny düşündirýär.Munuň tersine, arassa mis eremegi üçin syzmak we gaýtadan işlemek biri-birini diýen ýaly ýatyrýar, netijede tabşyrylan gatlagyň köpüsi üçin bölek bölekleriniň aşagyndaky gaty jisimleriň haýal azalmagyna sebäp bolýar, diňe çäkleriň çäginde gurluş bitewiligini saklaýan gaty inçe gatlak galýar. tabşyrylan gatlak.(4b-nji surat, 1-nji tablisa).
Şu wagta çenli seljerişlerimiz, esasan, bölünip çykýan gurşawda ýalňyş elementleriň syzmagynyň gaty böleklere we berlen gurluşlaryň topologiýasyna güýçli täsirini düşündirmäge gönükdirildi.Indi bu syzmagyň, adatça ýokary gaýtadan işleýiş temperaturasy sebäpli LMD wagtynda ýüze çykýan delegasiýa gatlagynyň içindäki bikontinuum gurluşynyň birleşmegine edýän täsirine ýüzleneliň.Bu ECD-den tapawutlanýar, bu ýerde ergin aýrylanda birleşme diýen ýaly ýok, ýöne garyndy aýrylandan soň has ýokary temperaturada gyzmagy sebäpli döräp biler.LMD döwründe şu wagta çenli birleşmek, gaty suwuk interfeýsde üýtgemeýän elementleriň ýaýramagy sebäpli dörän nanoporoz ECD gurluşlarynyň ýerüsti diffuziýa-aralaşyk birleşmesine meňzeýär diýen çaklama bilen modellendirildi.Şeýlelik bilen, obligasiýa ululygy kapilýar ulalmagy standart ölçeg kanunlary bilen modellendirildi.
bu ýerde tc, delaminasiýa synagynyň ahyryna çenli delaminasiýa gatlagynyň içindäki x çuňlugynda (bu ýerde λ başlangyç bahasy λ00 bahasy) geçenden soň geçen wagt hökmünde kesgitlenýär we masştab görkezijisi n = 4 ýer ýüzüni ýaýradýar.Eq seresaplylyk bilen ulanylmaly.(3) Synagyň ahyrynda hapalar bolmazdan soňky gurluş üçin λ we aralyk d ölçeglerini düşündiriň.Munuň sebäbi, tabşyrylan gatlagyň gyrasyndaky sebitiň öňdäki sebite garanyňda ulalmak üçin has köp wagt alýandygy bilen baglanyşyklydyr.Bu goşmaça deňlemeler bilen edilip bilner.(3) tc we d bilen aragatnaşyk.Bu gatnaşygy, wagtyň funksiýasy hökmünde garyndynyň aýrylmagynyň çuňlugyny çaklamak arkaly aňsatlyk bilen alyp bolýar, \ ({x} _ {i} (t) = \ sqrt {4p {D} _ {l} t} \), tc (d) = te - tf (d) berýär, bu ýerde ähli synagyň dowamlylygy, \ ({t} _ {f} (d) = {(\ sqrt {4p {D} _ {l} {}Bu aňlatmany tc (d) deňlemä dakyň.(3) λ (d) çaklaň (goşmaça bellige serediň).
Bu çaklamany barlamak üçin, arassa Cu we Cu70Ag30 eremegi üçin Goşmaça 9-njy suratda görkezilen tabşyrylan gurluşlaryň doly kesimlerinde bukjalaryň giňligini we aralygyny ölçedik.Perpendikulýar çyzyk skanerlerinden delaminasiýa öňündäki dürli aralyklarda delaminasiýa ugruna çenli, Ta baý bukjalaryň ortaça ini (d) we bukjalaryň arasyndaky ortaça aralyk λs (d) aldyk.Bu ölçegler injirde görkezilýär.5d we deňlemäniň çaklamalary bilen deňeşdirildi.(3) n-iň dürli bahalary üçin goşmaça 10-njy suratda.Deňeşdirme, n = 4 ýerüsti diffuziýa indeksiniň pes çaklamalary berýändigini görkezýär.Bu çaklama, köp mukdarda diffuziýa-ara kapilýar birleşmesi üçin n = 3 saýlamak bilen ep-esli gowulaşmaýar, Ta suwuklygyň syzmagy sebäpli has oňat üpjün edilmegine garaşyp biler.
Teoriýa bilen synagyň arasyndaky bu mukdar tapawudy geň däl, sebäbi Ek.(3) kapilýar birleşmesini hemişelik göwrüm fraksiýasynda suratlandyrýar, LMD-de gaty fraksiýa constant hemişelik däl.fig injirde görkezilişi ýaly, garyndy aýrylandan soň aýrylan gatlagyň içinde giňişleýin üýtgeýär.5c.ρ şeýle hem, aýyrmagyň öňündäki bahasyndan (takmynan hemişe üýtgewsiz we şeýlelik bilen tf we d-den garaşsyz) hapalary aýyrmagyň wagty bilen üýtgeýär, suratda görkezilen ρ (d) ölçeg bahasyna çenli. Iň soňky gezek gabat gelýän 5c.Injirden.3d, AgCu we arassa Cu eremegi üçin çüýremegiň öňdäki bahalary takmynan 0,4 we 0,35 bolup biler, bu ähli ýagdaýlarda ρ iň soňky bahasyndan ýokarydyr.Kesgitlenen d wagty bilen ρ peselmeginiň, suwuklykda ýalňyş elementiň (Ti) konsentrasiýa gradiýentiniň bolmagynyň gönüden-göni netijesidigini bellemelidiris.Ti suwuklyklarda konsentrasiýasy d köpelmegi bilen azalýandygy sebäpli, Ti gaty jisimlerde deňagramlylyk konsentrasiýasy d-iň peselýän funksiýasy bolup, Ti gaty baglaýjylardan ermegine we wagtyň geçmegi bilen gaty bölekleriň azalmagyna sebäp bolýar.In-de wagtlaýyn üýtgeme Ta-nyň syzmagy we üýtgemegi bilen täsir edýär.Şeýlelik bilen, dargamagyň we köpeltmegiň goşmaça täsiri sebäpli, LMD döwründe birleşmegiň, adatça, göwrümli däl fraksiýalarda ýüze çykmagyna garaşýarys, bu kapilýar birleşmesinden başga-da, strukturalaýyn ewolýusiýa sebäp bolar, ýöne ýaýramagy sebäpli. suwuklyklar we diňe araçäk gaty suwuklyk däl.
Deňlik faktlary..Kapilýar birleşmek üçin λw we λs d-e deň garaşly bolar diýlip garaşylýar, 5-nji surat bolsa arassa Cu we Cu70Ag30 eremegi üçin λw-den has çalt artýandygyny görkezýär.Bu ölçegleri mukdar taýdan düşündirmek üçin dargamagy we gaýtadan kesgitlemegi göz öňünde tutýan birleşýän teoriýa göz öňünde tutulmaly bolsa-da, bu tapawut hil taýdan garaşylýar, sebäbi kiçi obligasiýalaryň doly dargamagy obligasiýalaryň arasyndaky aralyklaryň köpelmegine kömek edýär.Mundan başga-da, Cu70Ag30 eritmesiniň λs garyndysy bolmazdan gatlagyň gyrasynda iň ýokary bahasyna ýetýär, ýöne arassa mis eritmesiniň monoton görnüşde köpelmegini dowam etdirmegi, suwuklygyň Ag konsentrasiýasynyň ýokarlanmagy bilen düşündirilip bilner. d 5c suratda mon (d) monoton däl häsiýeti düşündirmek üçin ulanylýar.D konsentrasiýasynyň köpelmegi bilen Ta konsentrasiýasynyň ýokarlanmagy Ta syzmagyny we baglaýjy dargamagy basyp ýatyrýar, bu bolsa iň ýokary baha ýetenden soň λ-leriň azalmagyna getirýär.
Ahyrynda, yzygiderli ses fraksiýasynda kapilýar birleşmesiniň kompýuter gözlegleriniň, ses fraksiýasynyň takmynan 0.329.30 bosagasyndan aşak düşende, birleşme wagtynda gurluşyň bölekleriniň bardygyny görkezýär.Iş ýüzünde bu çäk birneme pes bolup biler, sebäbi bölünişikler we birleşýän jynslaryň azalmagy bu synagda garyndylary aýyrmagyň umumy wagty bilen deňeşdirip boljak ýa-da has köp wagt derejesinde bolup geçýär.Cu70Ag30 eredilen desgalaryň eremegi, d (d) ortaça diapazonda 0,3-den birneme pes bolsa-da, gurluş bitewiligini saklaýar, bölekleriň diňe bölekleýin ýüze çykýandygyny görkezýär.Bölünmek üçin ses bölekleriniň çäkleri dargamaga we köpelmegine bagly bolup biler.
Bu gözleg iki esasy netijä gelýär.Ilki bilen, has praktiki taýdan, LMD tarapyndan öndürilen wekilçilikli gurluşlaryň topologiýasy eremegi saýlamak arkaly dolandyrylyp bilner.Eritmede AXB1-X esasy ergininiň üýtgemeýän elementiniň erginligini azaltmak üçin eritme saýlamak bilen, çäkli bolsa-da, X elementiniň pes konsentrasiýalarynda we gurluş bitewiliginde-de bitewiligini saklaýan ýokary derejeli gurluş döredilip bilner. .Munuň ECD25 üçin mümkindigi öňem mälimdi, ýöne LMD üçin däl.Ikinji netije, has düýpli, näme üçin LMD-de strukturanyň bitewiligini saklap bolýar, özi-de gyzykly we TaTi garyndysynyň arassa Cu we CuAg eremegindäki synlaryny düşündirip bilýän, wekilçilik gurşawyny üýtgetmek arkaly saklanyp bilner. köplenç ECD we LMD arasyndaky möhüm, ozal baha berilmedik tapawutlary aýdyňlaşdyrmak üçin.
ECD-de, strukturanyň bitewiligi haramlygy aýyrmagyň derejesini pes derejede saklamak bilen saklanýar, bu belli bir hereketlendiriji güýç üçin wagtyň geçmegi bilen hemişelik bolýar, haramlygy aýyrmak wagtynda B elementini gaty baglaýjyda ýeterlik derejede az saklaýar; gaty jisim.ρ fraksiýa bölünmeginiň öňüni almak üçin ýeterlikdir25.LMD-de garyndylary aýyrmagyň derejesi \ (d {x} _ {i} (t) / dt = \ sqrt {p {D} _ {l} / t} \) diffuziýa çäkli kinetika sebäpli wagtyň geçmegi bilen azalýar.Şeýlelik bilen, diňe Peclet belgisine täsir edýän eritme düzüminiň görnüşine garamazdan, delaminasiýa tizligi gaty baglaýjyda ýeterlik mukdarda B saklamak üçin ýeterlik az mukdarda bolýar, bu delaminasiýa wagtynda ρ-de gönüden-göni görkezilýär. öňi wagt bilen takmynan üýtgewsiz galýar.Fakt we bölekleriň bosagasyndan ýokary.Fazanyň meýdan simulýasiýasyndan görnüşi ýaly, gabygyň tizligi hem ewtektiki baglanyşygyň ösüşini durnuksyzlaşdyrmak üçin ýeterlik bolmadyk bir gymmata ýetýär we şeýlelik bilen lamellanyň gapdal sarsmagy sebäpli topologiki baglanyşyklaryň emele gelmegini aňsatlaşdyrýar.Şeýlelik bilen, ECD we LMD-iň arasyndaky esasy düýpli tapawut, delaminasiýa tizligine däl-de, bölünenden soň we gatlagyň içki gurluşy arkaly delaminasiýa frontunyň ewolýusiýasyndadyr.
ECD-de, ρ we birikme uzakdaky gatlakda hemişelik bolýar.LMD-de, tersine, ikisi hem bir gatlagyň içinde üýtgeýär, bu işde atom konsentrasiýasyny we LMD tarapyndan döredilen ygtyýarly gurluşlaryň çuňlugynda ρ paýlanyşyny görkezýän bu işde aýdyň görkezilýär.Bu üýtgeşmäniň iki sebäbi bar.Ilki bilen, hatda A nol çözüliş çäginde-de, DZE-de ýok bolan suwuklykdaky B konsentrasiýa gradienti, suwuklyk bilen himiki deňagramlylykda bolan gaty baglaýjyda A konsentrasiýa gradiýentini döredýär.A gradienti, öz gezeginde, bir gradiýent ρ gatlagyň içinde hapalar bolmazdan induksiýa edýär.Ikinjiden, nol däl çözüliş sebäpli A-nyň suwuklyga syzmagy, bu gatlagyň içindäki ρ giňişlik üýtgemesini hasam modulirleýär, çözülişiň peselmegi, baglanyşygy saklamak üçin ρ has ýokary we giňişlikde birmeňzeş bolmagyna kömek edýär.
Galyberse-de, LMD döwründe berlen gatlagyň içindäki baglanyşyk ululygynyň we birikmesiniň ewolýusiýasy, dykylan nanoporoz ECD gurluşlarynyň birleşmegi bilen meňzeşlik bilen hemişelik ses böleklerinde ýerüsti diffuziýa bilen çäklendirilen kapilýar birleşmesinden has çylşyrymly.Bu ýerde görkezilişi ýaly, LMD-de birleşmek spatiotemporal taýdan üýtgeýän gaty bölekde ýüze çykýar we adatça suwuk ýagdaýdaky A we B-leriň delaminasiýa frontundan kesilen gatlagyň gyrasyna ýaýramagy täsir edýär.Surfaceerüsti ýa-da köpçülikleýin diffuziýa bilen çäklendirilen kapilýar birleşmek üçin masştab kanunlary, suwuk konsentrasiýa gradiýentleri bilen baglanyşykly A we B transportynyň deň ýa-da birmeňzeş rol oýnaýandygyny göz öňünde tutup, berlen gatlagyň içindäki bukjalaryň giňliginde we aralygyndaky üýtgemeleri kesgitläp bilmeýär.Interfeýsiň meýdanyny azaltmakdan has möhümdir.Bu dürli täsirleri göz öňünde tutýan teoriýanyň ösüşi geljege möhüm perspektiwadyr.
Titan-tantal ikilik erginleri Arcast, Inc-den (Oksford, Maine) 45 kW kuwwatly Ambrell Ekoheat ES induksiýa elektrik üpjünçiligi we suw bilen sowadylan mis ulanylyp satyn alyndy.Birnäçe gyzdyrylandan soň, birleşme we däne ösmegi üçin eriş nokadynyň 200 ° C temperaturasynda 8 sagatlap garyndy garyndy.Bu ussat ingotdan kesilen nusgalar Ta simlerine kebşirlendi we robot golundan asyldy.Metal hammamlar 40 g Cu (MakMaster Karr, 99,99%) garyndysyny Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) ýa-da 4 kWt Ameritherm Easyheat induksiýa ýyladyş ulgamyny doly dargadylýança gyzdyryp taýýarlandy.hammamlar.doly gyzdyrylýar.Kuwwaty azaldyň we 1240 ° C reaksiýa temperaturasynda hammany ýarym sagatlap deňleşdiriň.Soňra robot goly düşürilýär, nusga öňünden kesgitlenen wagt üçin hammama çümdürilýär we sowatmak üçin aýrylýar.Garyndy biletiň we LMD-iň ähli ýylylygy ýokary arassa argon atmosferasynda geçirildi (99,999%).Garyndyny aýyrandan soň, nusgalaryň kesiş bölekleri optiki mikroskopiýa we skaner elektron mikroskopiýasy (SEM, JEOL JSM-6700F) ulanylyp, gözden geçirildi.Elemental derňew SEM-de energiýa dispersiýa rentgen spektroskopiýasy (EDS) tarapyndan geçirildi.Berlen nusgalaryň üç ölçegli mikrostrukturasy, mis bilen baý fazany 35% azot kislotasynyň ergininde (analitiki dereje, Fluka) eritmek arkaly syn edildi.
Simulýasiýa, üç taraplaýyn ergininiň bölüniş fazasynyň meýdanynyň öň işlenip düzülen modelini ulanyp geçirildi.Model, gaty we suwuk fazalary biri-birinden tapawutlandyrýan faza meýdançasynyň ewolýusiýasyny, garyndy elementleriniň konsentrasiýa meýdany bilen baglanyşdyrýar.Ulgamyň umumy erkin energiýasy ýaly aňladylýar
bu ýerde f (φ) minima bilen φ = 1 we φ = 0 degişlilikde gaty we suwuklyklara laýyk gelýän goşa päsgelçilik potensialy we fc (φ, c1, c2, c3) energiýa dykyzlygyny beýan edýän ses azatlygyna himiki goşantdyr termodinamiki häsiýetler garyndysy.Arassa Cu ýa-da CuTi erişleriniň TaTi erginlerine erişini simulirlemek üçin fc (φ, c1, c2, c3) görnüşini we salgylanmalardaky parametrleri ulanýarys.15. CuAg eritmeleri bilen TaTi erginlerini aýyrmak üçin, goşmaça bellik 2-de görkezilişi ýaly, Ag konsentrasiýasyna baglylykda dürli parametrleri bolan dört taraplaýyn ulgamy (CuAg) TaTi aňsatlaşdyrdyk. konsentrasiýa meýdany görnüş görnüşinde alyndy
Nirede \ ({M} _ {ij} = {M} _ {l} (1- \ phi) {c} _ {i} \ çep ({\ delta} _ {ij} - {c} _ {j} \ sagda) \) atom hereketiniň matrisasydyr we Lϕ gaty suwuk interfeýsde atom birikmesiniň kinetikasyny dolandyrýar.
Bu gözlegiň netijelerini goldaýan tejribe maglumatlary goşmaça maglumatlar faýlynda tapyp bilersiňiz.Simulýasiýa parametrleri goşmaça maglumatlarda berilýär.Talap boýunça ähli maglumatlar degişli awtorlardan hem elýeterlidir.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM we Baumer M. Nanoporous, metanolyň pes temperaturaly saýlama gaz fazaly oksidleýji birikdirilmegi üçin altyn katalizatorlary.Ylym 327, 319–322 (2010).
Zugic, B. we ş.m.Dinamiki rekombinasiýa nanoporoz altyn-kümüş garyndy katalizatorlarynyň katalitik işjeňligini kesgitleýär.Milli alma mater.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Frits, G., Lee, J. 和 Erlebaher, J. Platin bilen örtülen nanoporoz altyn: PEM ýangyç öýjükleri üçin pes pt ýükleýän elektrokatalizator.55urnal 165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW we Erlebaher, J. Nanoporoz metal-ion suwuk kompozit elektrokatalizatorlarda kislorodyň azalmagy.Milli alma mater.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. we Chen, M. Nanoporly gibrid metal / elektrokimiki superkapisatorlar üçin oksid elektrodlary.Milli nanotehnologiýa.6, 232 (2011).
Kim, JW we başgalar.Elektrolitiki kondensatorlar üçin gözenekli gurluşlary döretmek üçin niobiumyň metal eremegi bilen birleşmegini optimizasiýa etmek.Journalurnal.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM we ş.m. Nanoporoz materiallar radiasiýa garşymy?Nanolet.12, 3351–3355 (2011).