Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
Берьюлы өч слайд карусельен күрсәтә.Алдагы һәм Киләсе төймәләрне берьюлы өч слайд аша күчерү өчен кулланыгыз, яки ахырда слайдер төймәләрен берьюлы өч слайд аша күчерегез.
Соңгы берничә ел эчендә төрле материаллар өчен ультра-зур интерфейслы нано / месо размерлы һәм композицион корылмалар ясау өчен сыек металл эретмәләренең тиз үсеше күзәтелә.Ләкин, хәзерге вакытта бу алымның ике мөһим чикләнеше бар.Беренчедән, чикләнгән эретелгән композицияләр өчен югары тәртипле топология белән ике өзлексез структуралар чыгара.Икенчедән, югары температураны аеру вакытында зурайту аркасында структура бәйләүченең зурлыгына ия.Монда, без исәпләү һәм эксперименталь рәвештә күрсәтәбез, бу чикләүләрне металл эретүгә элемент өстәп җиңеп була, декуплинг вакытында үзгәрмәс элементларның агып чыгуын чикләп, югары тәртипле топологиягә ярдәм итә.Алга таба, без бу табышмакны сыек эретүдә үзгәрмәс элементларның күпчелек диффузия күчү каты фракция эволюциясенә һәм селкенү вакытында структуралар топологиясенә нык тәэсир итүен күрсәтеп аңлатабыз.Нәтиҗә сыек металллар һәм электрохимик пычраклыкны бетерү арасындагы төп аермаларны ачыклый, шулай ук ​​сыек металллардан структураларны бирелгән үлчәмнәр һәм топология белән алу өчен яңа ысул булдыра.
Делегация нано / месо размерлы ачык күзәнәкләр һәм композицион корылмалар ясау өчен көчле һәм күпкырлы технологиягә әверелде, катализаторлар1,2, ягулык күзәнәкләре3,4, электролитик конденсаторлар, 6, радиация зарарына каршы торучы материаллар 7, 8, 9 механик тотрыклылыгы арткан югары сыйдырышлы батарея материаллары яки 10, 11 искиткеч механик үзлекләре булган композицион материаллар. Төрле формаларда делегация башта структурасыз “прекурсор” ның бер элементын сайлап таркатуны үз эченә ала. эретү ”тышкы мохиттә, бу эретелгән эритмә топологиясеннән аерылып торган вак булмаган топология белән чишелмәгән эретелгән элементларны үзгәртеп коруга китерә., Ингредиентлар составы.Электрохимик делегация (ECD) электролитларны әйләнә-тирә мохит итеп кулланган булса да, бу ысул тапшыру системаларын (мәсәлән, Ag-Au яки Ni-Pt) чагыштырмача асыл элементлар (Au, Pt) булганнарга чикли һәм а күзәнәкне тәэмин итү өчен киметү потенциалында җитәрлек зур аерма.Бу чикләүдән арыну өчен мөһим адым күптән түгел сыек металл эретү ысулын 13,14 (LMD) яңадан ачу булды, ул сыек металл эретмәләрен куллана (мәсәлән, Cu, Ni, Bi, Mg һ.б.) әйләнә-тирәдәге башка элементлар белән. .(мәсәлән, TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg һ.б.) 6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD һәм аның каты металл эретмәләрен чыгару (SMD) варианты түбән температурада эшлиләр, төп металл каты 20,21, нәтиҗәдә бер фазаның химик эфирыннан соң ике яки күбрәк үзара бәйләнешле этаплар составы барлыкка килә.Бу этаплар ачык күзәнәкләргә әверелергә мөмкин.структуралары.Күптән түгел пар фазасы делегациясен (VPD) кертү белән делегация ысуллары тагын да камилләштерелде, ул бер элементның сайлап парга әйләнүе аша ачык нанопор структураларын формалаштыру өчен каты элементларның пар басымындагы аермаларны куллана22,23.
Сыйфат дәрәҗәсендә, бу пычраклыкны бетерү ысулларының барысы да үз-үзләрен оештырган пычраклыкны бетерү процессының ике мөһим уртак үзенчәлеге белән уртаклашалар.Беренчедән, бу тышкы мохиттә югарыда телгә алынган эретү элементларын сайлап таркату (мәсәлән, AXB1-X иң гади эретмәсендә В).Икенчесе, беренче тапкыр ECD24 буенча эксперименталь һәм теоретик тикшеренүләрдә искә алынган, пычракларны бетергәндә эретелгән һәм әйләнә-тирә мохит интерфейсы буенча чишелмәгән А элементының диффузиясе.Диффузия атомга бай төбәкләрне формалаштыра ала, күпчелек эретмәләрдә спинодаль бозылуга охшаган процесс, интерфейс белән чикләнгән булса да.Бу охшашлыкка карамастан, төрле эретмәләрне чыгару ысуллары аңлашылмаган сәбәпләр аркасында төрле морфологияләр тудырырга мөмкин18.ECD атом фракцияләре (X) өчен 5% 25 кадәр ким булмаган топологик бәйләнешле югары тәртипле структуралар ясый алса да, LMD-ның исәпләү һәм эксперименталь тикшеренүләре шуны күрсәтә: бу охшаш ысул топологик бәйләнешләр генә тудыра. .Мисал өчен, зуррак X өчен, бәйләнешле ике өзлексез структура Cu эретү белән эшләнгән TaTi эретмәләре очракта якынча 20% тәшкил итә (төрле ECD һәм LMD X формасы белән янәшә чагыштыру өчен 18 нче кушымтадагы 2 нче рәсемне карагыз. ).Бу туры килмәү теоретик яктан диффузияле кушылган үсеш механизмы белән аңлатыла, интерфейсаль спинодаль бозылудан аерылып тора һәм эвтектик кушылган үсешкә бик охшаган26.Пычраклыкны бетерү мохитендә диффузия белән кушылган үсеш А бай филаментларга (яки 2D флэкларына) һәм В бай сыек каналларга пычраклыкны бетерү вакытында диффузия ярдәмендә бергә үсәргә мөмкинлек бирә15.Пар үсеш X-ның урта өлешендә тигезләнгән топологик бәйләнешкә китерә һәм X-ның аскы өлешендә кысыла, монда А фазасына бай булмаган утраулар гына барлыкка килә ала.Зуррак Xда бәйләнгән үсеш тотрыксыз булып китә, ​​камил фазалы 3D структуралар формалаштыруга ярдәм итә, бер фазалы эфирдан соң да структур бөтенлекне саклый.Кызык, LMD17 яки SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X эретмәләре җитештергән ориентацион структура эксперименталь рәвештә X өчен 0,5 кадәр күзәтелде, диффузия белән кушылган үсеш LMD һәм SMD өчен таралган механизм булуын күрсәтә, гадәттә барлыкка килгән күзәнәк ECD түгел. өстенлекле тигезләү структурасына ия.
ECD һәм NMD морфологиясе арасындагы бу аерманың сәбәбен ачыклау өчен, без фаз кыры симуляцияләрен һәм TaXTi1-X эретмәләренең NMD эксперименталь тикшеренүләрен үткәрдек, аларда эретелгән элементлар сыек бакырга кушылып үзгәртелде.Без нәтиҗә ясадык: ECD һәм LMD икесе дә сайлап таркату һәм интерфейсара диффузия белән көйләнсәләр дә, бу ике процессның морфологик аермаларга китерә алган мөһим аермалары бар18.Беренчедән, ECD кабыгы кинетикасы кулланылган көчәнеш функциясе буларак даими кабыкның алгы тизлеге V12 белән интерфейс белән идарә ителә.Бу ата-аналар эретмәсенә вакланма кисәкчәләрнең кечкенә өлеше (мәсәлән, Ag-Au) кушылса да, бу дөрес, бу интерфейсара сыеклыкны саклый, рөхсәт ителмәгән материалны чистарта һәм тотрыклый, ләкин башкача шул ук морфологияне саклый 27.Топологик кушылган структуралар түбән Vда түбән Xда гына алына, һәм начар элементларның саклануы 25, структураның бүленүен булдырмас өчен җитәрлек зур күләмле фракцияне саклап калу өчен зур.Бу морфологик сайлауда интерфейсара диффузиягә карата таркалу тизлегенең мөһим роль уйный алуын күрсәтә.Киресенчә, LMDдагы эретмәне бетерү кинетикасы диффузия белән идарә ителә15,16 һәм ставка вакыт белән чагыштырмача тизрәк кими \ (V \ sim \ sqrt {{D} _ {l} / t} \), монда Dl начарлык элементы. сыеклык диффузия коэффициенты өчен..
Икенчедән, ЭКД вакытында электролиттагы үзгәрмәс элементларның эрүчәнлеге бик түбән, шуңа күрә алар эретелгән-электролит интерфейсы буенча таралырга мөмкин.Киресенчә, LMDда, AXB1-X прекурсор эретмәләренең "үзгәрмәс" элементлары (A), гадәттә, аз булса да, эретүчәнлеге аз.Бу аз гына эрүчәнлекне өстәмә рәсемдә күрсәтелгән CuTaTi өчьяклы системасының өч фазалы схемасын анализлау нәтиҗәсендә күрсәтергә мөмкин. {c} _ {{{{{{\ rm {Ta))))))})}}} ^ {l} \) һәм \ ({c} _ {{{{({\ rm {Ti}} }}}}} ^ {l} \), делегация температурасында (өстәмә рәсем 1б) каты-сыек интерфейс, эретү вакытында җирле термодинамик тигезлек саклана,}}}}}} ^ {l} \) якынча даими һәм аның кыйммәте X белән бәйле. Өстәмә рәсем 1б күрсәтә: \ ({c} _ {{{{{r \ rm {Ta}}}}}))} ^ {l} \) 10 диапазонына төшә. -3 - 10 ^ {l} \) 15,16га тигез.Бу эретмәдәге үзгәрмәс элементларның бу "агып чыгышы" деламинация фронтында интерфейсара структураның формалашуына да тәэсир итә ала, бу үз чиратында күләмнең таралуы аркасында структураның таркалуына һәм кушылуына ярдәм итә ала.
(I) V эретмәсен чыгаруның кимү темпын һәм (ii) эреп бетмәс элементларның үтеп керү тизлеген киметү өчен, без ике адым ясадык.Беренчедән, \ (V \ sim \ sqrt {{D} _ {l} / t} \) ярдәмендә, фронт структурасының морфологик эволюциясен өйрәнеп, V кимү эффектын җитәрлек өйрәнергә мөмкин булды.зур вакыт.Шуңа күрә, без бу эффектны алдагы тикшеренүләргә караганда озаграк вакыт эчендә фаз кыры симуляцияләрен кулланып тикшердек, бу X15 арадашның диффузияле кушылуы аркасында барлыкка килгән топологик кушылмаган тигезләү структуралары булуын ачыклады.Икенчедән, үзгәрмәс элементларның агып чыгу темпын киметүгә тәэсирен тикшерү өчен, без Ti һәм Agны бакыр эретүгә куштык, агып чыгу тизлеген арттыру һәм киметү, һәм нәтиҗәдә морфология, сегрегация кинетикасы, концентрация бүленеше өйрәндек. эретү.тапшырылган Cu эретү структурасы эчендә исәпләүләр һәм экспериментлар аша.Cu эретүен бетерү өчен без массакүләм мәгълүмат чараларына 10% дан 30% га кадәр Ti өстәмәләрен өстәдек.Ti кушылуы тапшырылган катлам читендәге Ti концентрациясен арттыра, бу катлам эчендә Ti концентрация градиентын киметә һәм таркату тизлеген киметә.Ул шулай ук ​​\ ({c} _ {{{({\ rm {Ti}}}}}} {{{})) белән Ta агып чыгу темпын арттыра, шулай итеп \ ({c} _ {{{{{) {\ rm {Ta}}}}}}} ^ {l} \) (өстәмә рәсем. 1б) Без өстәгән көмеш күләме 10% тан 30% га кадәр үзгәрә эретүдә эретүче элементларның эрүчәнлеге, без CuAgTaTi дүртенче системасын эффектив (CuAg) TaTi өчьяклы система итеп модельләштердек, анда Ti һәм Ta эретүчәнлеге CuAg эретүендәге Ag концентрациясенә бәйле (Искәрмә кара) 2 һәм Өстәмә Фигуралар.Ag кушылуы тапшырылган структура читендәге Ti концентрациясен арттырмый.Ләкин, Агдагы Ti эретүчәнлеге Cuныкыннан түбән булганлыктан, бу кими \ ({c} _ {{{r \ rm {Ta}}}}}}} ^ {l} \) (Өстәмә рәсем . 1) 4б) һәм агып чыгу дәрәҗәсе Ta.
Фаз кыры симуляцияләре нәтиҗәләре шуны күрсәтә: парланган үсеш черү фронтында топологик кушылган структуралар формалашуга ярдәм итәр өчен җитәрлек вакыт эчендә тотрыксыз була.Без эксперименталь рәвештә бу нәтиҗәне раслыйбыз, соңрак деламинация этабында деламинация фронты янында барлыкка килгән Ta15T85 эритмәсе, бакыр бай фаза эфирыннан соң топологик бәйләнештә кала.Безнең нәтиҗәләр шулай ук ​​агып чыгу тизлегенең морфологик эволюциягә бик зур йогынты ясавын күрсәтәләр, сыек эретүдә үзгәрмәс элементларның күпләп таралуы аркасында.Монда күрсәтелгән, ЭКДда булмаган бу эффект, тапшырылган катламдагы төрле элементларның концентрация профиленә, каты фазаның өлешенә һәм LMD структурасы топологиясенә нык тәэсир итә.
Бу бүлектә без башта өйрәнү нәтиҗәләрен фаз кыры симуляциясе белән тәкъдим итәбез, Ti яки Ag кушылу эффектына төрле морфологиягә китерә.Инҗирдә.1 нче рәсемдә Cu70Ti30, Cu70Ag30дан алынган TaXTi1-X эретмәләренең фаз кырын өч үлчәмле модельләштерү нәтиҗәләре күрсәтелгән, чиста атом эчтәлеге 5-15% тәшкил итә.Беренче ике рәт шуны күрсәтә: Ti һәм Ag икесенең дә кушылуы саф Cu (өченче рәт) белән чикләнмәгән структурасы белән чагыштырганда топологик бәйләнгән структуралар формалашуга ярдәм итә.Ләкин, Ti кушылуы, көтелгәнчә, Ta агып чыгуын арттырды, шуның белән түбән X эретмәләрен (Ta5Ti95 һәм Ta10Ti90) деламинацияләүдән саклап калды һәм Ta15Ti85 деламинациясе вакытында эксфолиацияләнгән күзәнәк катламның эреп бетүенә китерде.Киресенчә, Ag (икенче рәт) кушылуы төп эретмәнең барлык компонентларының топологик бәйләнешен формалаштырырга ярдәм итә, тапшырылган катламны бераз таркату белән.Ике өзлексез структураның формалашуы өстәмә рәвештә Рәсемнәрдә күрсәтелгән.1б, ул сулдан уңга деламинация тирәнлеген арттырган, максималь тирәнлектә каты-сыек интерфейс образын күрсәткән вәкаләтле структура рәсемнәрен күрсәтә (уң уң рәсем).
3D фазалы кыр симуляциясе (128 × 128 × 128 nm3) тапшырылган эретмәнең соңгы морфологиясенә сыек эретүгә солут кушуның драматик эффектын күрсәтә.Upperгары билге ата-аналар эритмәсе (TaXTi1-X) составын күрсәтә, вертикаль билге Cu нигезендәге йомшарту чарасының эретү составын күрсәтә.Пычраксыз структурада Ta концентрациясе зур булган өлкәләр коңгырт, каты-сыек интерфейс зәңгәр төстә күрсәтелә.b Cu70Ag30 эретүдә (190 × 190 × 190 nm3) ачылмаган Ta15Ti85 прекурсор эретмәсе фаз кырының өч үлчәмле симуляциясе.Беренче 3 рам төрле делегация тирәнлегендә тапшырылган структураның каты өлкәсен күрсәтә, һәм соңгы рам максималь тирәнлектә каты-сыек интерфейсны гына күрсәтә.(B) га туры килгән фильм өстәмә кино 1дә күрсәтелә.
Алга таба өстәмә эффект 2D фазалы кыр симуляцияләре белән өйрәнелде, алар деламинация фронтында интерфейсара режим формалашуы турында өстәмә мәгълүмат бирделәр һәм деламинация кинетикасын бәяләү өчен 3D симуляцияләренә караганда зуррак озынлыкларга һәм вакыт масштабларына керергә мөмкинлек бирделәр.Инҗирдә.2 нче рәсемдә Cu70Ti30 һәм Cu70Ag30 эрүләре аша Ta15Ti85 прекурсор эритмәсе чыгаруны симуляцияләү рәсемнәре күрсәтелгән.Ике очракта да диффузия белән кушылган үсеш бик тотрыксыз.Эретмәгә вертикаль үтеп керү урынына, сыек каналларның очлары тотрыклы үсеш процессында хаотик рәвештә сулга һәм уңга хәрәкәт итәләр, тотрыклы үсеш процессында, 3D космоста топологик бәйләнешләр формалашуга ярдәм итүче тигезләнгән структураларны алга этәрәләр (1 нче рәсем).Ләкин, Ti һәм Ag өстәмәләре арасында мөһим аерма бар.Cu70Ti30 эретү өчен (2а рәсем), ике сыек каналның бәрелеше каты-сыек интерфейсның кушылуына китерә, бу ике канал тарафыннан структурадан алынган каты бәйләүчеләрнең экструзиясенә һәм ахыр чиктә таркалуга китерә. .Киресенчә, Cu70Ag30 эретү өчен (2б рәсем), каты һәм сыек этаплар арасындагы интерфейста Ta баету, эретүгә Ta агып төшү кимү сәбәпле, берләшүне булдырмый.Нәтиҗәдә, деламинация фронтындагы бәйләнешне кысу кысыла, шуның белән тоташтыргыч структуралар формалашуга ярдәм итә.Кызык, сыек каналның хаотик осиллятор хәрәкәте киселгәндә билгеле бер тигезләнү белән ике үлчәмле структура тудыра (2б рәсем).Ләкин, бу тигезләү облигациянең тотрыклы үсеше нәтиҗәсе түгел.3D формада тотрыксыз үтеп керү коаксиаль булмаган тоташтырылган ике өзлексез структура тудыра (1б рәсем).
Cu70Ti30 (a) һәм Cu70Ag30 (b) 2D фазалы кыр симуляцияләренең снегшотлары тотрыксыз диффузия-кушылган үсешне күрсәтүче Ta15Ti85 эретмәсе белән эретелгән.Тигез каты / сыек интерфейсның башлангыч позициясеннән үлчәнгән төрле пычраклыкны бетерү тирәнлеген күрсәтүче рәсемнәр.Эчтәлекләр сыек канал бәрелешләренең төрле режимнарын күрсәтәләр, бу каты бәйләүчеләрнең аерылуына һәм Cu70Ti30 һәм Cu70Ag30 эретүләрен саклауга китерә.Cu70Ti30 домен киңлеге 1024 нм, Cu70Ag30 - 384 нм.Төсле тасма Ta концентрациясен күрсәтә, һәм төрле төсләр сыек өлкәне (куе зәңгәр), төп эретмәне (ачык зәңгәр) һәм рөхсәтсез структураны (кызыл диярлек) аералар.Бу симуляцияләрнең фильмнары 2 һәм 3 өстәмә фильмнарда күрсәтелә, алар тотрыксыз диффузия белән кушылган үсеш вакытында сыек каналларга үтеп керә торган катлаулы юлларны күрсәтәләр.
2D фазалы кыр симуляциясенең башка нәтиҗәләре 3 нче рәсемдә күрсәтелгән.Инҗирдә вакытка (V тигезлеге) белән деламинация тирәнлеге графигы.3а күрсәтә, Cu эретүенә Ti яки Ag кушылуы көтелгәнчә аеру кинетикасын акрынайта.Инҗирдә.3б күрсәтә, бу акрынлык тапшырылган катлам эчендәге сыеклыктагы Ti концентрация градиентының кимүе аркасында килеп чыга.Бу шулай ук ​​Ti (Ag) кушылуы интерфейсның сыек ягында Ti концентрациясен арттыра (кими) (\ ({c} _ {{{{{{{\ rm {Ti)))))) ). ).Рәсем 3d шуны күрсәтә: ике эремә өчен дә каты катламнарның күләм өлеше ике континенталь топологик бәйләнешләр формалаштыру бусагасыннан кала 28,29,30.Ti эретүгә кушылса, Ta агып чыга, ул шулай ук ​​фаз тигезләнеше аркасында каты бәйләүчедә Ti тотуны арттыра, шуның белән структураның пычраклыгын саклап калу өчен күләм өлешен арттыра.Безнең исәпләүләр, гадәттә, деламинация фронтының күләм өлешен эксперименталь үлчәүләр белән килешәләр.
Ta15Ti85 эретмәсенең фаз кыры симуляциясе Ti һәм Ag кушылмаларының Ку эретүенә эретелгән чыгару кинетикасына төрле эффектларны саный, вакыт функциясе буларак эретүне бетерү тирәнлегеннән үлчәнә, а) сыеклыктагы Ti концентрация профиле. эретмәне чыгару тирәнлеге 400 нм (тискәре тирәнлек эретү структурасы читендәге эретүгә киңәя (сул якта эретмә фронт) b Ta агып чыгу вакыты белән (в) һәм эретелгән структурада каты фракция эретү составына каршы (г) өстәмә элементлар концентрациясе; эретүдә абсцисса (г) буенча планлаштырылган (Ti - яшел сызык, Аг - кызгылт сызык һәм эксперимент).
Деламинация фронтының тизлеге вакыт белән кимегәнгә, деламинация вакытында морфология эволюциясе деламинация тизлеген киметү эффектын күрсәтә.Алдагы этаптагы кыр өйрәнүендә без эвтектик охшаш кушылган үсешне күзәттек, нәтиҗәдә Ta15Ti85 прекурсор эритмәсе саф бакыр эремчекләре белән чыгарылганда топологик чикләнмәгән структуралар тигезләнде.Ләкин, шул ук фазалы кыр симуляциясенең озын йөгереше (өстәмә кино 4 карагыз), черү алгы тизлеге җитәрлек кечкенә булганда, кушылган үсеш тотрыксыз була.Тотрыксызлык плиткаларның капиталь селкенүендә күрсәтелә, бу аларның тигезләнүенә комачаулый һәм, шулай итеп, топологик бәйләнгән структуралар формалашуга ярдәм итә.Тотрыклы бәйләнештән тотрыксыз селкенү үсешенә күчү xi = 250 nm янында 4,7 мм / с тизлектә була.Киресенчә, Cu70Ti30 эретүнең тиешле деламинация тирәнлеге шул ук темпта якынча 40 нм.Шуңа күрә, Cu70Ti30 эремәсе белән эретмәне чыгарганда без мондый үзгәрүне күзәтә алмадык (өстәмә кино 3 карагыз), чөнки эретүгә 30% Ti кушылу эретү кинетикасын сизелерлек киметә.Ниһаять, акрын деламинация кинетикасы аркасында диффузия белән кушылган үсеш тотрыксыз булса да, деламинация фронтындагы каты бәйләнешнең ераклыгы \ ({\ lambda} _ {0} ^ {2} V = C \) стационар законга туры килә. үсеш 15,31, анда С даими.
Фаз кыры симуляциясен фаразлауны сынап карау өчен, эретелгән эретү экспериментлары зуррак үрнәкләр һәм эретелгән эретү вакытлары белән үткәрелде.Рәсем 4а - тапшырылган структураның төп параметрларын күрсәтүче схематик схема.Деламинациянең гомуми тирәнлеге xi белән тигез, каты һәм сыек фазаларның башлангыч чикләреннән деламинация фронтына кадәр ара.hL - каты-сыек интерфейсның башлангыч структурасы читенә кадәр ераклык.Зур hL көчле Ta агып чыгуын күрсәтә.Делегацияләнгән үрнәкнең SEM образыннан без тапшырылган структураның hD зурлыгын үлчәп була.Ләкин, эретү бүлмә температурасында да каты булганлыктан, тапшырылган структураны облигациясез саклап була.Шуңа күрә без күчү структурасын алу өчен эретүне (бакырга бай фаза) ясадык һәм күчү структурасының калынлыгын бәяләү өчен hC кулландык.
Пычраклыкларны бетерү һәм геометрик параметрларны билгеләү вакытында морфология эволюциясенең схематик схемасы: агып торган катлам калынлыгы Ta hL, деламинацияләнгән структураның калынлыгы, hC тоташтыргыч структурасы калынлыгы.(б), (в) Чиста Cu (b) һәм Cu70Ag30 эретүеннән әзерләнгән SEM кисемтәләрен һәм Ta15Ti85 эретмәсе 3D эремчек морфологиясен чагыштырып, фаз кыры симуляция нәтиҗәләрен эксперименталь тикшерү, бердәм бәйләнеш зурлыгы структурасы (с), масштаблы штрих. 10 мм.
Инҗирдә күрсәтелгән тапшырылган структураларның кисемтәләре.4b, c Ti һәм Ag кушылуының эре фаразланган эффектларын морфологиягә һәм тапшырылган эретмә кинетикасына раслый.Инҗирдә.4б рәсемдә S15 кисемтәсенең аскы төбәге (сулда) Ta15T85 эретмәсе саф бакырга чумдырылган эретелгән 10 s xi ~ 270 μm тирәнлектә күрсәтелгән.Фаз кыры симуляцияләренә караганда зуррак зурлыктагы зурлыктагы заказлар белән үлчәнә торган эксперименталь вакыт масштабында, алгы тизлек югарыда күрсәтелгән бусага тизлегеннән 4,7 мм / с түбәнрәк, астыннан тотрыклы эвтектик бәйләнеш тотрыксыз була.Шуңа күрә, кабык фронт өстендәге структура топологик яктан тулысынча бәйләнештә булыр дип көтелә.Эшләгәнче, төп эретмәнең нечкә катламы тулысынча эреп бетте (hL = 20 μm), бу Ta агып чыгу белән бәйле (таблица 1).Бакырга бай фазаны (уңда) химик эфирдан соң, нечкә катлам (hC = 42 µm) гына кала, бу күрсәтелгән структураның күпчелек эфир вакытында структур бөтенлеген югалтканын һәм көтелгәнчә топологик бәйләнеш булмаганын күрсәтә ( Рәсем 1а)., өченче рәттәге иң уң рәсем).Инҗирдә.4c тулы SEM кисемтәсен һәм Ta15Ti85 эритмәсе эфирының 3D рәсемнәрен күрсәтә, Cu70Ag30 эретүенә 10 с га 200 мм тирәнлектә чуму белән чыгарылган.Кабык тирәнлеге теоретик яктан \ ({x} _ {i} (t) = \ sqrt {4p {D} _ {l} t} \) арту белән фаразлана, диффузия белән идарә ителгән кинетика (өстәмә искәрмә 4) 15 16, Ку эретүгә 30% Аг кушылу белән, аерылу тирәнлегенең 270 ммнан 220 ммга кадәр кимүе peclet санының p факторының 1,5 факторга кимүенә туры килә.Cu / Ag бай фазасын (уңда) химик эфирдан соң, бөтен тапшырылган структура структур бөтенлекне саклый (hC = 200 µm), бу, нигездә, фаразланган топологик кушылган ике континенталь структура (1 нче рәсем, иң уң рәсем) икенче рәт һәм тулы аскы рәт).Төрле эретелгән Ta15T85 база эретмәсе барлык үлчәмнәре таблицада кыскача күрсәтелгән.1. Без шулай ук ​​нәтиҗәләрне раслап, төрле эретелгән Ta10Ti90 баз эретмәләре өчен нәтиҗәләр тәкъдим итәбез.Агып торган катлам калынлыгын үлчәү күрсәткәнчә, Cu70Ag30 эретелгән структурасы (hL = 0 μm) саф Cu эретүенә караганда кечерәк (hL = 20 μm).Киресенчә, Ti эретүгә кушылу көчсезрәк эретелгән структураларны эретә (hL = 190 μm).Чиста Cu эретү (hL = 250 μm) һәм Cu70Ag30 эретү (hL = 150 μm) арасында бирелгән структураның таркалуы Ta10Ti90 нигезендә тапшырылган эретмәләрдә күбрәк күренә.
Төрле эретүләрнең эффектын аңлар өчен, без 5 нче рәсемдә эксперименталь нәтиҗәләргә өстәмә санлы анализ ясадык (өстәмә мәгълүматны карагыз).Инҗирдә.5а - b рәсемнәрендә чиста Cu эретүдә (5а рәсем) һәм Cu70Ag30 эретүдә (5б рәсем) эксфолиация экспериментларында эксфолиация юнәлешендә төрле элементларның үлчәнгән концентрация бүленеше күрсәтелә.Төрле элементларның концентрацияләре деламинация фронтыннан деламинация катламы читенә кадәр, каты бәйләүчедә һәм деламинация вакытында сыек булган фазада (Cu яки CuAg белән баетылган) планлаштырылган.ECDдан аермалы буларак, бозылган элементларны тоту аеру тизлеге белән билгеләнгән, LMDда, каты бәйләүче концентрация каты һәм сыек этаплар арасындагы җирле термодинамик тигезлек белән билгеләнә, һәм шулай итеп, каты һәм бергә яшәү үзенчәлекләре. сыек этаплар.Эретелгән дәүләт схемалары.Ti эретелгән эретмәдән таркалу аркасында, Ti концентрациясе деламинация фронтыннан деламинация катламы читенә кадәр арту белән кими.Нәтиҗәдә, фаз кыры симуляциясенә туры килгән туплагыч буенча d арту белән Ta концентрациясе артты (өстәмә рәсем 5).Cu70Ag30 эретүендәге Ti концентрациясе саф Cu эретүенә караганда әкренрәк төшә, бу әкренрәк эретү эретү тизлегенә туры килә.Фигураларда үлчәнгән концентрация профильләре.5б шулай ук ​​Ag һәм Cu концентрацияләренең сыеклыктагы катнашы тапшырылган эретмә катламы буенча тотрыклы булмавын күрсәтә, шул ук вакытта фаз кырын симуляцияләүдә бу катнашу эретү симуляциясендә даими булып санала. Cu70Ag30 псевдо-элементы.Бу сан аермасына карамастан, фаз кыры моделе Ta агып чыгуын бастыруда Ag кушуның төп сыйфатлы эффектын яулый.Каты бәйләүчеләрдә һәм сыеклыкларда дүрт элементның концентрация градиентларын тулы санлы модельләштерү TaTiCuAg фаз схемасының төгәл дүрт компонентлы моделен таләп итә, бу эш кысаларында.
Ta15Ti85 эретмәсе деламинация фронтыннан d ераклыгына карап үлчәнгән концентрация профильләре (а) саф Cu эретүдә һәм (b) Cu70Ag30 эретүдә.Тапшырылган структураның (каты сызык) каты катламының үлчәнгән күләм өлешен чагыштыру Ta (сызылган сызык) тигезләмәсенә туры килгән теоретик фаразлау белән чагыштыру.(1) в) инфляция тигезләмәсен фаразлау.(1) Тигезләмә деламинация фронтында төзәтелде.(2) Ягъни, Та агып чыгу карала.Заказның уртача киңлеге λw һәм ераклык λs (d) үлчәгез.Хата юллары стандарт тайпылышны күрсәтә.
Инҗирдә.5c эретелгән Cu һәм Cu70Ag30 структуралары өчен каты катламнарның үлчәнгән күләм өлешен чагыштыралар, каты бәйләүчедә үлчәнгән Ta концентрациясен кулланып массакүләм консервациядән алынган теоретик фаразлау (сызылган сызык) белән чагыштыралар \ ({ c} _ {Ta} ^ {s} (d) \) (рәсем 5а, б) һәм Ta агып чыгуын һәм төрле аерылу тирәнлеге булган облигацияләр арасында Ta ташуны санга сукмыйлар.Әгәр дә Ta катыдан сыеклыкка үзгәрсә, төп эретмәдәге барлык Ta каты бәйләүчегә бүлеп бирелергә тиеш.Шулай итеп, эретмәне чыгару юнәлешенә перпендикуляр булган ерак структураның теләсә нинди катламында массаны саклау \ ({c} _ {Ta} ^ {s} (d) {S} _ {s} (d ) = {c} _ {Ta} ^ {0} (d) {S} _ {t} \), монда \ ({c} _ {Ta} ^ {s} (d) \) һәм \ ({c } _ {Ta} ^ {0} \) - бәйләүче һәм матрица эретмәсендә d позициясендә Ta концентрацияләре, һәм Ss (d) һәм St - каты бәйләүченең кисешкән өлкәләре һәм бөтен ерак төбәк, тиешенчә.Бу ерак катламдагы каты катламнарның күләм өлешен фаразлый.
Бу зәңгәр Cu һәм Cu70Ag30 эретелгән структурасына җиңел кулланыла ала, зәңгәр сызыкка туры килгән \ ({c} _ {Ta} ^ {s} (d) \) кәкреләрен кулланып.Бу прогнозлар 5-нче рәсемдә өстәлгән, Ta агып чыгуын санга сукмау күләм күләменең бүленешен начар фаразлый.Саксыз массаны саклау күләмнең фракциясенең монотоник кимүен фаразлый, d арту белән, бу сыйфатлы Cu эрүендә сыйфатлы күзәтелә, ләкин Cu (70) эрегәндә түгел, ρ (d) минимум булган.Моннан тыш, бу ике эретү өчен аеру фронтындагы күләм фракцияләрен зур бәяләүгә китерә.Иң кечкенә үлчәнә торган d ≈ 10 µm өчен, ике эретү өчен дә фаразланган ρ кыйммәтләр 0,5-дән артып китә, ​​Cu һәм Cu70Ag30 эретү өчен үлчәнгән ρ кыйммәтләр тиешенчә 0,3 һәм 0,4-дән бераз югарырак.
Ta агып чыгуның төп ролен ассызыклау өчен, без күрсәтәбез, черү фронты янындагы үлчәнгән һәм фаразланган ρ кыйммәтләр арасындагы сан тигезсезлеге, бу агып чыгу өчен теоретик фаразларыбызны чистартып бетереп була.Бу максаттан, әйдәгез, катыдан сыеклыкка агып торган Ta атомнарының гомуми санын санап китик, черү фронты Δxi = vΔt вакыт аралыгында Δt Δxi = vΔt, монда \ (v = {\ dot {x). )) _ {i} (t) \) - деламинация тизлеге, тирәнлек һәм вакыт билгеле мөнәсәбәтләрдән алынган булырга мөмкин \ ({x} _ {i} (t) = \ sqrt {4p {D} _ {l} t } \) деерация.Аеру фронтында массаны саклауның җирле законы (≈ 0) шундый: ΔN = DlglΔtSl / va, монда gl сыеклыктагы Та атомнарының концентрация градиенты, va - атом күләме, ан дип билгеләнгән концентрациягә туры килә. атом фракциясе, һәм Sl = St - Ss - деламинация фронтындагы сыек каналның кисемтәләр мәйданы.Концентрация градиент гл интерфейста Ta атомнарының концентрациясенең даими кыйммәте бар ({c} _ {Ta} ^ {l} \) булуын исәпләп исәпләргә мөмкин һәм эксфолиацияләнгән катлам читендәге эретүдә бик кечкенә. бирә \ ({g} _ {l} = {c} _ {Ta} ^ {l} / {x} _ {i} \) Шулай итеп, \ ({{\ Delta}} N = ({{\ Delta}) {x} _ {i} {S} _ {l} / {v} _ {a}) {c} _ {Ta} ^ {l} / (2p) \).Фронт Δxi ераклыкка күчкәндә, каты фракция төп эретмәдән чыгарылган Ta атомнарының гомуми санына тигез, \ ({{\ Delta}} {x} _ {i} {S} _ {t} { c} _ {Ta} ^ {0} / {v} _ {a} \), сыеклыкка агылган Ta атомнары суммасына, ΔN, һәм каты бәйләүчегә кертелгән \ ({{\ Delta} } {x} _ {i} {S} _ {s} {c} _ {Ta} ^ {s} / {v} _ {a} \).Бу тигезләмә, ΔN өчен югарыдагы белдерү һәм St = Ss + Sl мөнәсәбәтләре һәм деламинация фронтындагы этаплар белән берлектә.
Та атомнарының нуль эрүчәнлеге чикләрендә, бу агып чыгу юклыгын алдан фаразлауга кадәр кими, \ (\ rho = {c} _ {Ta} ^ {0} / {c} _ {Ta} ^ {s} \) сыеклык (\ ({c} _ {Ta} ^ {l} = 0 \)).Эксперименталь үлчәүләрдән \ ({c} _ {Ta} ^ {l} \ якынча 0.03 \) кыйммәтләрен куллану (5а, б рәсемендә күрсәтелмәгән) һәм p let 0.26 һәм p ≈ 0.17 һәм каты концентрацияләр \ Cu һәм Cu70Ag30 эретү өчен ({c} _ {Ta} ^ {s} \ якынча 0,3 \) һәм \ ({c} _ {Ta} ^ {s} \ якынча 0,25 \), без фаразланган кыйммәтне алабыз. эретү, ρ ≈ 0.38 һәм ρ ≈ 0.39.Бу фаразлар сан белән үлчәмнәр белән бик яхшы килешә.Калган аермалар (фаразланган 0,38 vs. саф Cu эретү өчен 0,32 һәм Cu70Ag30 эретү өчен 0,43 фаразланган) фаразланган) сыеклыктагы бик аз Ta концентрацияләре өчен зур үлчәү билгесезлеге белән аңлатыла ала (\ ({c} _ {Ta) pure ^ {l} \ якынча 0.03 \)), бу чиста бакыр эретүдә бераз зуррак булыр дип көтелә.
Хәзерге экспериментлар махсус эретмәләрдә һәм эретү элементларында үткәрелсә дә, бу экспериментларны анализлау нәтиҗәләре тигезләмәләрне алырга ярдәм итәр дип көтәбез.(2) Башка LMD допинг системаларына һәм каты дәүләт пычраклыгын бетерү (SSD) кебек башка ысулларга киң куллану.Бүгенге көнгә кадәр LMD структурасына үзгәрмәс элементларның агып чыгу йогынтысы бөтенләй санга сукмый.Бу, нигездә, бу эффект ECDDда әһәмиятле булмаганга бәйле, һәм әлегә кадәр NMD REC белән охшаган дип уйланыла.Ләкин, ECD һәм LMD арасында төп аерма шунда: LMDда сыеклыкларда үзгәрмәс элементларның эретүчәнлеге интерфейсның сыек ягында начар элементларның концентрациясе аркасында зурайган (\ ({c} _ {Ti} ^ {) l} \)), ул үз чиратында үзгәрмәс элементларның концентрациясен арттыра (\ ({c} _ {Ta} ^ {l} \)) интерфейсның сыек ягында һәм каты дәүләт тигезләмәсе белән алдан әйтелгән күләм өлешен киметә. .(2) Бу камилләштерү LMD вакытында каты-сыек интерфейсның җирле термодинамик тигезлектә булуы белән бәйле, шуңа күрә югары \ ({c} _ {Ti} ^ {l} \) яхшырырга ярдәм итә \ ({c} _ {Ta} ^ {l} \ Шулай ук, югары \ ({c} _ {Ti} ^ {s} \) Cu-ны каты бәйләүчеләргә кертергә мөмкинлек бирә, һәм бу бәйләүчеләрдә каты Cu концентрациясе әкренләп 10% ка үзгәрә. кыйммәтләрнең кимүе кечкенә делегацияләнгән катлам читендә әһәмиятсез (өстәмә рәсем 6). Киресенчә, AgAu эретмәләреннән Ag-ны электрохимик чыгару ECD белән тигез булмаган реакция, ул Ау эретүчәнлеген арттырмый. электролит. LMD-га өстәп, без шулай ук ​​нәтиҗәләребез каты дәүләт саклагычларына кагылыр дип өметләнәбез, монда каты чик эретелгән эретелгән термодинамик тигезлекне саклап калыр дип көтелә. Бу көтү күләм күләменең үзгәрүе белән хуплана. SSD структурасының тапшырылган катламындагы каты катламнар күзәтелде, I, делегация вакытында үзгәрмәс элементларның агып чыгуы белән бәйле каты бәйләнешнең таркалуын күрсәтә.
Theәм тигезләмә.(2) Ta агып китү аркасында эретелгән эретү фронтындагы каты фракциянең сизелерлек кимүен фаразлау өчен, шулай ук ​​каты фракция бүленешен аңлау өчен, эретү чыгару өлкәсендә Ta транспортын да исәпкә алырга кирәк. саф бакыр һәм Cu70Ag30 эретүенә туры килгән эретмәне бетерү катламы.Cu70Ag30 эретү өчен (5с рәсемдә кызыл сызык), ρ (d) тапшырылган катламның минимум яртысы бар.Бу минимум, тапшырылган катлам читендәге каты бәйләүчедә булган Ta-ның гомуми күләме баз эретмәсе белән чагыштырганда күбрәк булганга бәйле.Ягъни, d ≈ 230 μm \ ({S} _ {s} (d) {c} _ {Ta} ^ {s} (d) \,> \, {S} _ {t} {c} _ өчен {Ta} ^ {0} \), яки тулысынча эквивалент, үлчәнгән ρ (d) = Ss (d) / St ≈ 0.35 тигезләмә фаразлаганнан күпкә зуррак.(1) Агып чыкмый \ ({c} _ {Ta} ^ {0} / {c} _ {Ta} ^ {s} (d) \ якынча 0,2 \).Димәк, качкан Ta өлеше аеру фронтыннан бу фронттан ерак төбәккә ташыла, сыеклыкта һәм каты-сыек интерфейс буенча таралып, ул урнаштырылган.
Бу катлау Ta каты бәйләүчеләрне баету өчен Ta агып чыгуның капма-каршы эффектына ия, һәм каты фракция бүленеше сыйфатлы рәвештә Ta агып чыгу һәм реепозиция балансы буларак аңлатыла ала.Cu70Ag30 эретү өчен, сыеклыктагы Ag концентрациясе d (5б рәсемендәге коңгырт нокталы сызык) арту белән Ta эрүчәнлеген киметеп Ta агып чыгуын киметә, бу минимумга җиткәч d (d) артуга китерә. .Бу каты бәйләнеш аерылу аркасында фрагментлашу өчен җитәрлек зур өлешне саклый, бу Cu70Ag30 эретелгән структураларның ни өчен эфирдан соң структур бөтенлекне саклап калуын аңлата.Моннан аермалы буларак, саф бакыр эрү өчен, агып чыгу һәм реепозиция бер-берсен юкка чыгаралар диярлек, нәтиҗәдә делегацияләнгән катламның күпчелеге өчен фрагментлашу бусагасы астындагы каты матдәләр әкрен кими, чик чикләрендә структур бөтенлекне саклап калган бик нечкә катлам гына кала. тапшырылган катлам.(4б рәсем, таблица 1).
Әлегә кадәр, безнең анализлар, нигездә, каты фракциягә һәм тапшырылган структуралар топологиясенә начар элементларның агып чыгуының көчле йогынтысын аңлатуга юнәлтелгән.Әйдәгез хәзер бу агып чыгу тәэсиренең бииконтинуум структурасының кушылган катлам эчендәге тәэсиренә мөрәҗәгать итик, гадәттә LMD вакытында югары эшкәртү температурасы аркасында була.Бу ECD белән аерылып тора, анда эретү эретелгәндә кушылу юк диярлек, ләкин эретелгәннән соң югары температурада аннальлау аркасында булырга мөмкин.Әлегә LMD вакытында кушылу, каты сыек интерфейс буенча үзгәрмәс элементларның диффузиясе аркасында барлыкка килә дигән фараз буенча модельләштерелгән, аннальланган нанопороз ECD структураларының өслек диффузиясе-уртача координациясенә охшаган.Шулай итеп, облигация күләме стандарт масштаб законнары капиллярлы зурайту ярдәмендә модельләштерелгән.
монда tc - кушылу вакыты, деламинация эксперименты ахырына кадәр деламинация катламы эчендә x тирәнлегендә деламинация фронты үткәннән соң узган вакыт дип билгеләнә, һәм масштаб индексы n = 4 өслекне тарата.Eq сак булырга тиеш.(3) Эксперимент ахырында пычраксыз соңгы структура өчен λ һәм дистанция үлчәмнәрен аңлату.Бу делегацияләнгән катлам читендәге төбәкнең фронт янындагы төбәккә караганда озаграк китүенә бәйле.Бу өстәмә тигезләмәләр белән эшләнергә мөмкин.3) tc һәм d белән аралашу.Бу бәйләнешне вакыт функциясе буларак эретүне чыгару тирәнлеген алдан әйтеп җиңел табып була, \ ({x} _ {i} (t) = \ sqrt {4p {D} _ {l} t} \), tc (d) = te - tf (d) бирә, монда бөтен экспериментның дәвамлылыгы, \ ({t} _ {f} (d) = {(\ sqrt {4p {D} _ {l} {t} _ {e} d -d)} ^ {2} / (4p {D} _ {l}) \) - деламинация фронтының соңгы деламинация тирәнлегенә минус d тигезлегенә ирешү вакыты.Tc (d) өчен бу белдерүне тигезләмәгә урнаштырыгыз.(3) Прогноз λ (г) (өстәмә язманы карагыз).
Бу фаразлауны сынап карау өчен, без чиста Cu һәм Cu70Ag30 эретү өчен өстәмә рәсем 9-да күрсәтелгән тапшырылган структураларның тулы кисемтәләрендәге киңлек һәм ара үлчәмнәрен башкардык.Перпендикуляр сызык сканерлаудан деламинация фронтыннан төрле дистанцияләрдә деламинация юнәлешенә кадәр, без Ta бай байлыкларның уртача киңлеге λw (d) һәм бәйләнешләр арасындагы уртача дистанцияне алдык.Бу үлчәүләр инҗирдә күрсәтелгән.5d һәм тигезләмә фаразлары белән чагыштырганда.(3) n-ның төрле кыйммәтләре өчен өстәмә рәсемдә 10.Чагыштыру шуны күрсәтә: n = 4 өслегенең диффузия индексы начар фаразлар бирә.Бу фараз күпчелек диффузияле-капиллярлы коарсинг өчен n = 3 сайлап, яхшыртылмый, бу сыеклыкка Ta агып китү аркасында яхшырак туры килер дип көтәргә мөмкин.
Теория белән эксперимент арасындагы бу сан тигезсезлеге гаҗәп түгел, чөнки Eq.(3) капиллярлы кушылуны даими күләм фракциясендә тасвирлый, ә LMDда каты фракция constant даими түгел.fig инҗирдә күрсәтелгәнчә, эретмәне бетерү ахырында чыгарылган катлам эчендә киңлек белән үзгәрә.5с.ρ шулай ук ​​пычракларны бетерү вакытында, чистарту фронтының кыйммәтеннән (ул якынча даими һәм шулай итеп tf һәм d бәйсез) рәсемдә күрсәтелгән ρ (d) үлчәнгән кыйммәтенә кадәр үзгәрә. Соңгы вакытка туры килгән 5с.Инҗирдән.3d, черү фронт кыйммәтләре AgCu өчен якынча 0,4 һәм 0,35, чиста Cu эретү өчен бәяләнергә мөмкин, бу барлык очракларда ρ соңгы бәясеннән югарырак.Әйтергә кирәк, a белән кимү, билгеле d вакытында вакыт белән, сыеклыкта бозылучы элементның (Ti) концентрация градиентының туры нәтиҗәсе.T сыеклыкларда Ti концентрациясе d арту белән кими, Ti каты катламдагы тигезлек концентрациясе шулай ук ​​d функциясенең кимү функциясе булып тора, бу Ti каты бәйләүчеләрдән таркалуга һәм вакыт белән каты фракциянең кимүенә китерә.In вакытлыча үзгәрү шулай ук ​​Ta агып чыгу һәм үзгәртелү тәэсирендә.Шулай итеп, таркатуның һәм репрессиянең өстәмә эффектлары аркасында, без LMD вакытында кушылу, кагыйдә буларак, даими булмаган күләм фракцияләрендә барлыкка килер дип көтәбез, бу капиллярлы кушылуга өстәп структур эволюциягә китерәчәк, шулай ук ​​диффузия аркасында. сыеклыклар һәм чик буендагы каты сыеклык кына түгел.
Тигезләмә фактлары..Капиллярлы кушылу өчен, λw һәм λs d белән бер үк бәйләнеш булыр дип көтелә, ә 5d рәсемдә күрсәтелгәнчә, чиста Cu һәм Cu70Ag30 эретү өчен λw белән чагыштырганда тизрәк арта.Бу үлчәмнәрне сан белән аңлату өчен таркатуны һәм реепозицияне исәпкә алган берләштерелгән теория каралырга тиеш булса да, бу аерма сыйфатлы көтелә, чөнки кечкенә облигацияләрнең тулысынча таркалуы облигацияләр арасы артуга ярдәм итә.Моннан тыш, Cu70Ag30 эретүнең λs катлам читендә максималь кыйммәткә эретмичә ирешә, ләкин саф бакыр эретүнең монотоник рәвештә артуын дәвам итүен сыеклыктагы Ag концентрациясенең артуы белән аңлатырга мөмкин. d ρ (d) рәсемендә 5c булмаган мононотоник тәртипне аңлату өчен кулланыла.D концентрациясен арттыру белән Ag концентрациясен арттыру Ta агып чыгуын һәм бәйләүче таркатуны баса, бу максималь кыйммәткә ирешкәч λларның кимүенә китерә.
Ниһаять, шуны истә тотыгыз: даими күләм фракциясендә капиллярлы коарсингның компьютер тикшеренүләре шуны күрсәтә: күләм фракциясе якынча 0.329.30 бусагасыннан төшкәндә, структура фрагментлары.Гамәлдә, бу бусага бераз түбәнрәк булырга мөмкин, чөнки фрагментлашу һәм берләштерелгән нәселнең кимүе бу экспериментта эретелгән эретү вакыты белән чагыштырыла торган яки зуррак вакыт масштабында була.Cu70Ag30 эретелгән структураларның структур бөтенлеген саклап калулары, ρ (d) уртача диапазонда 0,3дән түбән булса да, фрагментларның өлешчә генә булуын күрсәтә.Фрагментлашу өчен күләм фракциясе бусагасы таркалуга һәм кабатлануга бәйле булырга мөмкин.
Бу тикшеренү ике төп нәтиҗә ясый.Беренчедән, практик яктан, LMD җитештергән структураларның топологиясе эретүне сайлап контрольдә тотыла ала.Эретүдә AXB1-X баз эретмәсенең үзгәрмәс элементының эретүчәнлеген киметү өчен эретүне сайлап, чикләнгән булса да, X идән элементының түбән концентрацияләрендә дә, структур бөтенлегендә дә бердәмлеген саклап торган югары вәкаләтле структура булдырылырга мөмкин. .Элегрәк билгеле булганча, бу ECD25 өчен мөмкин, ләкин LMD өчен түгел.Икенче нәтиҗә, ни өчен төпле, ни өчен LMD-та структур бөтенлекне делегацияләү чарасын үзгәртеп саклап була, ул үзе кызыклы һәм безнең TaTi эретмәсе күзәтүләрен чиста Cu һәм CuAg эретә, ләкин шулай ук ​​аңлата ала. гадәттә ECD һәм LMD арасындагы мөһим, элек бәяләнмәгән аермаларны ачыклау өчен.
ECD-та, структураның бердәмлеге пычраклыкны бетерү дәрәҗәсен түбән дәрәҗәдә саклап, тотрыклы йөртүче көче өчен вакыт белән даими кала, пычраклыкны бетерү вакытында каты бәйләүдә В элементын саклап калу өчен җитәрлек кечкенә. каты күләм.ρ фракция фрагментлашуны булдырмас өчен җитәрлек зур.LMDда эретмәне чыгару дәрәҗәсе \ (d {x} _ {i} (t) / dt = \ sqrt {p {D} _ {l} / t} \) диффузия чикләнгән кинетика аркасында вакыт белән кими.Шулай итеп, Peclet санына гына тәэсир итүче эретү составының төренә карамастан, деламинация тизлеге бик тиз кыйммәткә җитә, каты бәйләүчедә җитәрлек күләмдә B саклый, бу турыдан-туры чагылыш таба ρ деламинациядә. фронт вакыт белән якынча даими кала.Факт һәм фрагмент бусагасыннан өстендә.Фаз кыры симуляциясе күрсәткәнчә, кабык тизлеге шулай ук ​​эвтектик бәйләнешнең үсешен тотрыксызландырырлык кечкенә кыйммәткә җитә, шуның белән ламелла янының селкенүе аркасында топологик бәйләнгән структуралар формалашуга ярдәм итә.Шулай итеп, ECD һәм LMD арасындагы төп төп аерма деламинация тизлегенә түгел, ә бүленгәннән соң катламның эчке структурасы аша деламинация фронтының эволюциясендә.
ECD, ρ һәм тоташу ерак катламда даими кала.LMDда, киресенчә, икесе дә катлам эчендә төрле, бу тикшеренүдә ачык күрсәтелгән, атом концентрациясен һәм LMD булдырган вәкиллекле структуралар тирәнлегендә таратуны күрсәтә.Бу үзгәрешнең ике сәбәбе бар.Беренчедән, хәтта A нульнең эретү лимитында да, DZEда булмаган сыеклыктагы В концентрация градиенты, сыеклык белән химик тигезлектә булган каты бәйләүдә А концентрация градиентын китерә.А градиенты, үз чиратында, градиентны катлам эчендә пычраксыз җибәрә.Икенчедән, нуль булмаган эрүчәнлек аркасында А сыеклыкка агып чыгу бу катлам эчендә ρ киңлек үзгәрүен тагын да модульләштерә, эрүчәнлекнең кимүе тоташуны саклап калу өчен ρ югарырак һәм киңрәк бердәм булырга ярдәм итә.
Ниһаять, LMD вакытында тапшырылган катлам эчендә бәйләнеш күләме һәм тоташу эволюциясе даими күләм фракциясендә өслек диффузиясе белән чикләнгән капилляр кушылуына караганда күпкә катлаулырак, элек аннальланган нанопороз ECD структуралары белән аналогия уйлаганча.Монда күрсәтелгәнчә, LMD-та кушылу спатиотемпораль рәвештә үзгәрә торган каты фракциядә була һәм гадәттә А һәм Вның сыек хәлдә диффузиаль күчү тәэсирендә, деламинация фронтыннан бозылган катлам читенә.Surfaceир өсте яки күпчелек диффузия белән чикләнгән капиллярлы коарсинг өчен масштаблы законнар, сыеклык концентрациясе градиентлары белән бәйле A һәм B транспортлары тигез яки бер үк роль уйныйлар дип уйлап, тапшырылган катлам эчендәге бәйләнеш киңлегендә һәм арадагы үзгәрешләрне саный алмыйлар.Интерфейс өлкәсен киметүдән мөһимрәк.Бу төрле йогынты ясауны исәпкә алган теория үсеше киләчәк өчен мөһим перспектива.
Титан-тантал бинар эретмәләре Arcast, Inc (Оксфорд, Мэн) шәһәреннән 45 кВт Ambrell Ekoheat ES индукцион электр белән тәэмин итү һәм су белән суытылган бакыр ярдәмендә сатып алынган.Берничә җылытудан соң, һәр эретмә 8 сәгать дәвамында эретелгән ноктадан 200 ° C температурада аннальләштерелде, гомогенизациягә һәм ашлык үсешенә ирешү өчен.Бу мастер инготтан киселгән үрнәкләр Та чыбыкларына эретеп ябыштырылган һәм робот кулыннан асылган.Металл ванна 40 г Ку (Макмастер Карр, 99,99%) катнашмасын Ag (Курт Дж. Лескер, 99,95%) яки Ti кисәкчәләре белән 4 кВт Америтерм Easyheat индукция җылыту системасын тулысынча таркатканчы җылытып әзерләнде.мунчалар.тулы җылытылган эретү.Көчне киметегез, ванна 1240 ° C температурада ярты сәгать тигезләнергә һәм тигезләнергә рөхсәт итегез.Аннары робот кулы төшерелә, үрнәк алдан билгеләнгән вакытка ваннага чумдырыла һәм суыту өчен чыгарыла.Барлык эретмә билетны һәм LMD җылыту югары чисталык аргон атмосферасында башкарылды (99,999%).Эретүне бетергәннән соң, үрнәкләрнең кисемтәләре чистартылды һәм оптик микроскопия һәм сканерлау электрон микроскопия ярдәмендә тикшерелде (SEM, JEOL JSM-6700F).Элемент анализы SEM-та энергия дисперсив рентген спектроскопиясе (EDS) белән башкарылды.Тапшырылган үрнәкләрнең өч үлчәмле микросруктурасы бакырга бай фазаны 35% азот кислотасы эремәсендә эретеп күзәтелде (аналитик класс, Флюка).
Симуляция өчьяклы эретмәнең декуплинг этабы кырының алдан эшләнгән моделе ярдәмендә башкарылды15.Модель каты һәм сыек фазаларны аера торган фаз кыры эволюциясен эретү элементларының концентрация кыры белән бәйли.Системаның гомуми ирекле энергиясе шулай итеп күрсәтелә
монда f (φ) минима белән barrier = 1 һәм φ = 0 каты һәм сыеклыкларга туры килгән икеләтә барьер потенциалы, һәм fc (φ, c1, c2, c3) - энергия тыгызлыгын тасвирлаучы күләм ирегенә химик өлеш. термодинамик үзлекләр эретмәсе.Чиста Cu яки CuTi эретүне TaTi эретмәләренә охшату өчен, без fc (φ, c1, c2, c3) формаларын һәм параметрларны кулланабыз.15. CuAg эретмәләре белән TaTi эретмәләрен бетерү өчен, без дүртенче система (CuAg) TaTi-ны Ag концентрациясенә карап төрле параметрлы эффектив өчьяклы системага гадиләштердек, өстәмә искәрмәдә күрсәтелгәнчә 2. Фаз кыры һәм эволюция тигезләмәләре. концентрация кыры формада вариант формасында алынган
Кайда \ ({M} _ {ij} = {M} _ {l} (1- \ phi) {c} _ {i} \ сулда ({\ дельта} _ {ij} - {c} _ {j} \ уңда) \) - атом хәрәкәте матрицасы, һәм Lϕ каты-сыек интерфейста атом кушылу кинетикасын идарә итә.
Бу тикшеренү нәтиҗәләрен раслаучы эксперименталь мәгълүматны өстәмә мәгълүмат файлында табарга мөмкин.Симуляция параметрлары өстәмә мәгълүматта бирелгән.Барлык мәгълүматлар да сорау буенча тиешле авторлардан бар.
Виттсток А., Зеласек В., Бинер Дж, Дус СМ һәм Баумер М.Фән 327, 319-322 (2010).
Зугич, Б. һ.б.Динамик рекомбинация нанопорлы алтын-көмеш эретелгән катализаторларның катализатор активлыгын билгели.Милли алма.16, 558 (2017).
Зейс, Р., Матур, А., Фриц, Г., Ли, Дж. 和 Эрлебахер, Дж.Журнал 165 165, 65–72 (2007).
Снайдер, Дж., Фужита, Т., Чен, МВт һәм Эрлебахер, Дж.Милли алма.9, 904 (2010).
Ланг, X., Хирата, А., Фужита, Т. һәм Чен, М. Нанопорус гибрид металл / электрохимик суперкапсаторлар өчен оксид электродлары.Милли нанотехнология.6, 232 (2011).
Ким, Дж.В. һ.б.Электролитик конденсаторлар өчен күзәнәк структуралар булдыру өчен, ниобийның металл эретү белән кушылуын оптимизацияләү.Журнал.84, 497–505 (2015).
Бринга, ЭМ һ.б. Нанопор материаллар нурланышка чыдаммы?Нанолет.12, 3351–3355 (2011).