Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com.Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Að auki, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Sýnir hringekju með þremur skyggnum í einu.Notaðu Fyrri og Næsta hnappana til að fara í gegnum þrjár skyggnur í einu, eða notaðu sleðahnappana í lokin til að fara í gegnum þrjár skyggnur í einu.
Á undanförnum árum hefur verið hröð þróun á fljótandi málmblöndur til framleiðslu á nanó-/mesó-stærð gljúpum og samsettum mannvirkjum með ofurstórum viðmótum fyrir ýmis efni.Hins vegar hefur þessi nálgun tvær mikilvægar takmarkanir eins og er.Í fyrsta lagi myndar það tvísamfelld mannvirki með hágæða svæðisfræði fyrir takmarkað úrval álblöndu.Í öðru lagi hefur uppbyggingin stærri stærð bindiefnisins vegna verulegrar stækkunar við háhitaskil.Hér sýnum við útreikninga og tilraunastarfsemi að hægt er að yfirstíga þessar takmarkanir með því að bæta frumefni við málmbræðslu sem stuðlar að hágæða svæðisfræði með því að takmarka leka óblandanlegra þátta við aftengingu.Næst útskýrum við þessa niðurstöðu með því að sýna að magndreifingarflutningur óblandanlegra þátta í fljótandi bræðslu hefur mikil áhrif á þróun fasta hlutans og staðfræði mannvirkja við flögnun.Niðurstöðurnar sýna grundvallarmun á fljótandi málmum og fjarlægingu rafefnafræðilegra óhreininda og einnig koma á fót nýrri aðferð til að fá mannvirki úr fljótandi málmum með ákveðnum stærðum og staðfræði.
Sendinefndin hefur þróast yfir í öfluga og fjölhæfa tækni til að búa til nanó-/mesó-stærðar opnar svitahola og samsettar byggingar með ofurháu yfirborði yfirborðs fyrir ýmis virkni- og byggingarefni eins og hvata1,2, eldsneytisfrumur3,4, rafgreiningarþétta5, 6, efni sem eru ónæm fyrir geislaskemmdum 7, rafhlöðuefni með mikla afkastagetu með auknum vélrænum stöðugleika 8, 9 eða samsett efni með framúrskarandi vélrænni eiginleika 10, 11. Í ýmsum myndum felur úthlutun í sér valtæka upplausn eins þáttar í upphaflega ómótaðan „forvera“ málmblöndu“ í ytra umhverfi, sem leiðir til endurskipulagningar á óuppleystum málmblönduþáttum með óléttvæga staðfræði, sem er frábrugðin staðfræði upprunalegu málmblöndunnar., Samsetning innihaldsefna.Þrátt fyrir að hefðbundin rafefnafræðileg úthlutun (ECD) sem notar raflausn sem umhverfið sé mest rannsakað hingað til, takmarkar þessi aðferð úthlutunarkerfin (eins og Ag-Au eða Ni-Pt) við þau sem innihalda tiltölulega göfugt frumefni (Au, Pt) og hafa nægilega mikill munur á minnkunarmöguleika til að veita grop.Mikilvægt skref í átt að því að yfirstíga þessa takmörkun hefur verið nýleg enduruppgötvun fljótandi málmblöndunaraðferðarinnar13,14 (LMD), sem notar málmblöndur fljótandi málma (td Cu, Ni, Bi, Mg, osfrv.) með öðrum frumefnum í umhverfinu. .(td TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, osfrv.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD og afbrigði þess til að fjarlægja harðmálmblöndur (SMD) starfa við lægra hitastig þegar grunnmálmurinn er harður20,21 sem leiðir til samsettrar tveggja eða fleiri gegnumgengandi fasa eftir efnaætingu á einum fasa.Þessir fasar geta breyst í opnar svitaholur.mannvirki.Úthlutunaraðferðir hafa verið bættar enn frekar með nýlegri innleiðingu á gufufasaúthlutun (VPD), sem nýtir mismun á gufuþrýstingi fastra frumefna til að mynda opnar nanopuformar með sértækri uppgufun eins frumefnis22,23.
Á eigindlegu stigi deila allar þessar aðferðir til að fjarlægja óhreinindi tvö mikilvæg sameiginleg einkenni sjálfskipulögðu ferli til að fjarlægja óhreinindi.Í fyrsta lagi er þetta sértæk upplausn á fyrrnefndum málmblöndurþáttum (svo sem B í einfaldasta málmblöndunni AXB1-X) í ytra umhverfi.Annað, sem fyrst kom fram í brautryðjandi tilrauna- og fræðilegum rannsóknum á ECD24, er dreifing óuppleysta frumefnisins A eftir snertifleti milli málmblöndunnar og umhverfisins meðan á óhreinindum er fjarlægt.Dreifing er fær um að mynda lotuefnarík svæði með ferli sem líkist rotnun í spinodal í lausu málmblöndur, þó takmarkað af viðmótinu.Þrátt fyrir þessa líkingu geta mismunandi aðferðir til að fjarlægja málmblöndur framleitt mismunandi formgerð af óljósum ástæðum18.Þó að ECD geti búið til staðfræðilega tengda hástigsbyggingu fyrir frumeindabrot (X) óuppleystra frumefna (eins og Au í AgAu) allt að 5%25, sýna reikni- og tilraunarannsóknir á LMD að þessi að því er virðist svipuð aðferð myndar aðeins staðfræðilega tengd mannvirki .Til dæmis, fyrir miklu stærri X, er tengd tvísamfelld uppbygging um 20% þegar um er að ræða TaTi málmblöndur sem eru aftengdar með Cu-bræðslu (sjá mynd 2 í tilvísun 18 fyrir samanburð hlið við hlið við ýmis ECD og LMD form X ).Þetta misræmi er fræðilega útskýrt með dreifingartengdum vaxtarbúnaði sem er aðgreint frá niðurbroti á mænuvökva og mjög svipað og eutectic-tengdur vöxtur26.Í umhverfi sem fjarlægir óhreinindi gerir dreifingartengdur vöxtur A-ríkar þráðar (eða flögur í 2D) og B-ríkar vökvarásir kleift að vaxa saman með dreifingu meðan á óhreinindum er fjarlægt15.Pörvöxtur leiðir til samræmdrar toppfræðilega óbundinnar byggingar í miðhluta X og er bældur í neðri hluta X, þar sem aðeins óbundnar eyjar ríkar af A fasa geta myndast.Við stærra X verður bundinn vöxtur óstöðugur, sem stuðlar að myndun fullkomlega tengdra 3D mannvirkja sem viðhalda burðarvirki jafnvel eftir einfasa ætingu.Athyglisvert er að stefnan sem framleidd er af LMD17 eða SMD20 (Fe80Cr20)XNi1-X málmblöndur hefur sést í tilraunaskyni fyrir X allt að 0,5, sem bendir til þess að dreifingartengdur vöxtur sé alls staðar nálægur vélbúnaður fyrir LMD og SMD frekar en gljúpa ECD sem venjulega myndast. hafa æskilega jöfnunaruppbyggingu.
Til að skýra ástæðuna fyrir þessum mun á ECD og NMD formgerð, gerðum við fasasviðshermun og tilraunarannsóknir á NMD á TaXTi1-X málmblöndur, þar sem upplausnarhvarfafræði var breytt með því að bæta uppleystum frumefnum við fljótandi kopar.Við komumst að þeirri niðurstöðu að þrátt fyrir að bæði ECD og LMD sé stjórnað af sértækri upplausn og dreifingu milli andlits, þá hafa þessir tveir ferlar einnig mikilvægan mun sem getur leitt til formfræðilegs munar18.Í fyrsta lagi er afhýðingarhreyfingunni í ECD stjórnað af viðmótinu með stöðugum afhýðingarhraða V12 sem fall af beittri spennu.Þetta á við jafnvel þegar litlu broti af eldföstum ögnum (td Pt í Ag-Au) er bætt við móðurmálmblönduna, sem dregur úr vökva á milliflötum, hreinsar og kemur stöðugleika á óblandaða efnið, en heldur að öðru leyti sömu formgerð 27 .Topologically tengdar mannvirki fást aðeins við lágt X við lágt V, og varðveisla blandanlegra þátta 25 er mikil til að viðhalda föstu rúmmálshluta sem er nógu stórt til að koma í veg fyrir sundrun byggingarinnar.Þetta bendir til þess að upplausnarhraði með tilliti til dreifingar milli andlits getur gegnt mikilvægu hlutverki í formfræðilegu vali.Aftur á móti er hreyfihvörf blöndunarfjarlægingar í LMD dreifingarstýrð15,16 og hraðinn minnkar tiltölulega hraðar með tímanum \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), þar sem Dl er blandanleikaþátturinn fyrir vökvadreifingarstuðulinn..
Í öðru lagi, meðan á ECD stendur, er leysni óblandanlegra frumefna í raflausninni afar lágt, þannig að þeir geta aðeins dreift meðfram ál-rafsalta tenginu.Aftur á móti, í LMD, hafa „óblandanleg“ frumefnin (A) í AXB1-X forefni málmblöndur venjulega lítinn, þó takmarkaðan, bræðsluleysni.Hægt er að álykta um þennan litla leysni út frá greiningu á þrískiptu fasa skýringarmynd CuTaTi þrefalda kerfisins sem sýnt er á aukamynd 1. Hægt er að mæla leysni með því að teikna upp vökvalínu á móti jafnvægisstyrk Ta og Ti á vökvahlið viðmótsins (\( {c}_{ {{{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) og \({c}_{{{{({\rm{Ti}} }}}} }^ {l}\), í sömu röð, við úthlutunarhitastig (aukamynd. 1b) viðmót fasts-vökva Staðbundið hitaaflfræðilegt jafnvægi er viðhaldið við málmblöndun, }}}}}}^{l}\) er u.þ.b. fasti og gildi hans er tengt X. Aukamynd 1b sýnir að \({c}_{{{{{{{\rm{Ta}}}}} ))}^{l}\) fellur á bilinu 10 -3 − 10 ^{l}\) eru jöfn 15,16.Þessi „leki“ óblandanlegra þátta í málmblöndunni getur bæði haft áhrif á myndun milliflatabyggingar við delamination front, aftur á móti, sem getur stuðlað að upplausn og grófgerð uppbyggingu vegna rúmmálsdreifingar.
Til þess að meta sérstaklega framlag (i) minnkaðs brottnáms álblöndu V og (ii) minnkaðs íferðar óblandanlegra þátta inn í bræðsluna, fórum við í tvö skref.Í fyrsta lagi, þökk sé \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), með því að rannsaka formfræðilega þróun uppbyggingu búntuframhliðarinnar, var hægt að rannsaka áhrif þess að minnka V nægilega.stór tími.Þess vegna könnuðum við þessi áhrif með því að keyra fasasviðshermun yfir lengri tíma en fyrri rannsóknir, sem sýndu tilvist staðfræðilega ótengdra jöfnunarmannvirkja sem myndast af dreifingartengdum vexti X15 milliefnisins.Í öðru lagi, til að kanna áhrif óblandanlegra þátta á að draga úr lekahraða, bættum við Ti og Ag við koparbræðsluna til að auka og minnka lekahraðann, í sömu röð, og rannsökuðum formgerð, aðskilnaðarhvörf og styrkdreifingu í bráðna.úthlutað Cu-bræðslu í gegnum útreikninga og tilraunir inni í málmblöndunni.Við höfum bætt Ti viðbótum á bilinu 10% til 30% við miðilinn til að fjarlægja Cu-bræðsluna.Viðbót á Ti eykur Ti styrkinn við jaðar úthlutaða lagsins, sem dregur úr Ti styrkleikahallanum innan þessa lags og dregur úr upplausnarhraða.Það eykur einnig lekahraða Ta með því að auka \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}}^{l}\), svo \({c}_{{{{ { {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Viðbótarmynd 1b) Magnið af silfri sem við bætum við er breytilegt frá 10% til 30%. leysni bræðsluþátta í bræðslunni, höfum við mótað CuAgTaTi fjórðungskerfið sem skilvirkt (CuAg)TaTi þrískipt kerfi þar sem leysni Ti og Ta er háð styrk Ag í CuAg bræðslunni (sjá athugasemd) 2 og viðbót. Fig. 2–4).Viðbót á Ag eykur ekki styrk Ti á jaðri úthlutaðrar byggingar.Hins vegar, þar sem leysni Ti í Ag er minni en Cu, minnkar þetta \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}}}}^{l}\) (viðbótarmynd 1 ) 4b) og lekahlutfall Ta.
Niðurstöður fasasviðshermuna sýna að tengdur vöxtur verður óstöðugur á nægilega langan tíma til að stuðla að myndun jarðfræðilega tengdra mannvirkja við rotnunarframhliðina.Við staðfestum þessa niðurstöðu með tilraunum með því að sýna fram á að undirliggjandi lag Ta15T85 málmblöndunnar, sem myndast nálægt aflagunarframhliðinni á seinna stigi aflagunar, helst jarðfræðilega tengt eftir ætingu á koparríka fasanum.Niðurstöður okkar benda einnig til þess að lekahraðinn hafi mikil áhrif á formfræðilega þróun vegna dreifandi flutnings á óblandanlegum þáttum í fljótandi bræðslu.Hér er sýnt fram á að þessi áhrif, sem eru engin í ECD, hafa mikil áhrif á styrkleikasnið ýmissa þátta í úthlutaða laginu, brot fasta fasans og staðfræði LMD uppbyggingu.
Í þessum kafla kynnum við fyrst niðurstöður rannsóknar okkar með fasasviðslíkingu á áhrifum þess að bæta Ti eða Ag við Cu bráðnar sem leiðir til mismunandi formgerða.Á mynd.Mynd 1 sýnir niðurstöður þrívíddar líkanagerðar á fasasviði TaXTi1-X málmblöndur sem fengnar eru úr Cu70Ti30, Cu70Ag30 og hreinum koparbráðum með lágt atóminnihald óblandanlegra frumefna frá 5 til 15%.Fyrstu tvær línurnar sýna að viðbót á bæði Ti og Ag stuðlar að myndun jarðfræðilega tengdra mannvirkja samanborið við óbundið skipulag hreins Cu (þriðja röð).Hins vegar jók viðbótin á Ti, eins og búist var við, Ta leka, og kom þar með í veg fyrir aflögun á lágum X málmblöndur (Ta5Ti95 og Ta10Ti90) og olli gríðarlegri upplausn á afhúðaða, gljúpu laginu við Ta15Ti85 delamination.Þvert á móti stuðlar að því að bæta við Ag (önnur röð) við myndun á jarðfræðilega tengdri uppbyggingu allra íhluta grunnblendisins með smá upplausn á úthlutaða laginu.Myndun tvísamfelldrar byggingar er að auki sýnd á myndum.1b, sem sýnir myndir af úthlutaðri uppbyggingu með aukinni dýpt delamination frá vinstri til hægri og mynd af fast-vökva tengi við hámarksdýpt (lengst til hægri mynd).
Þrívíddarfasasviðslíking (128 × 128 × 128 nm3) sem sýnir stórkostleg áhrif þess að bæta uppleystu efni við fljótandi bræðslu á endanlega formgerð úthlutaðs málmblöndunnar.Efri merkið gefur til kynna samsetningu móðurblendisins (TaXTi1-X) og lóðrétta merkið gefur til kynna bræðslusamsetningu mýkingarmiðilsins sem byggir á Cu.Svæði með háan Ta styrk í byggingunni án óhreininda eru sýnd með brúnu og viðmót fasts-vökva er sýnt með bláu.b Þrívíddarlíking á fasasviði ótómaða Ta15Ti85 forvera málmblöndunnar í Cu70Ag30 bræðslunni (190 × 190 × 190 nm3).Fyrstu 3 rammarnir sýna fast svæði úthlutaðrar byggingar á mismunandi dýpi úthlutunar og síðasti ramminn sýnir aðeins fast-vökva viðmótið á hámarksdýpi.Kvikmyndin sem samsvarar (b) er sýnd í aukamynd 1.
Áhrif samlagningar uppleysts efnis voru könnuð frekar með 2D fasasviðshermum, sem veittu viðbótarupplýsingar um myndun milliflatahams á aflagunarframhliðinni og leyfðu aðgang að lengri lengd og tímakvörðum en 3D uppgerð til að mæla aflögunarhvörf.Á mynd.Mynd 2 sýnir myndir af eftirlíkingu af því að fjarlægja Ta15Ti85 forvera málmblönduna í gegnum Cu70Ti30 og Cu70Ag30 bráðnar.Í báðum tilfellum er dreifingartengdur vöxtur mjög óstöðugur.Í stað þess að smjúga lóðrétt inn í málmblönduna, færast ábendingar vökvarásanna óskipulega til vinstri og hægri í mjög flóknum brautum á stöðugu vaxtarferli sem stuðlar að samræmdum mannvirkjum sem stuðla að myndun jarðfræðilega tengdra mannvirkja í þrívíddarrými (Mynd 1).Hins vegar er mikilvægur munur á Ti og Ag aukefnum.Fyrir Cu70Ti30 bræðsluna (mynd 2a) leiðir árekstur tveggja vökvarása til samruna fasts-vökva tengisins, sem leiðir til útpressunar á föstu bindiefnum sem eru tekin af rásunum tveimur úr byggingunni og að lokum til upplausnar. .Þvert á móti, fyrir Cu70Ag30 bræðsluna (mynd 2b), kemur Ta auðgun á snertifleti milli fasta og fljótandi fasans í veg fyrir samruna vegna minnkandi Ta leka inn í bræðsluna.Fyrir vikið er þjöppun á tengingunni við delamination framhliðina bæld niður og stuðlar þannig að myndun tengibygginga.Athyglisvert er að óskipuleg sveifluhreyfing vökvarásarinnar skapar tvívíða uppbyggingu með ákveðinni röðun þegar niðurskurðurinn er bældur (mynd 2b).Hins vegar er þessi jöfnun ekki afleiðing af stöðugum vexti skuldabréfsins.Í 3D skapar óstöðug skarpskyggni ósamsetta tvísamfellda uppbyggingu (mynd 1b).
Skyndimyndir af tvívíddar fasasviðslíkingum af Cu70Ti30 (a) og Cu70Ag30 (b) bráðnum endurbræddum í Ta15Ti85 álfelgur sem sýnir óstöðugan dreifingartengdan vöxt.Myndir sem sýna mismunandi dýpi til að fjarlægja óhreinindi mæld frá upphafsstöðu flata fasts/vökva tengisins.Innfellingarnar sýna mismunandi árekstur vökvarása, sem leiðir til losunar fastra bindiefna og varðveislu Cu70Ti30 og Cu70Ag30 bráðna, í sömu röð.Lénsbreidd Cu70Ti30 er 1024 nm, Cu70Ag30 er 384 nm.Litaða bandið gefur til kynna Ta styrkleikann og mismunandi litir gera greinarmun á vökvasvæðinu (dökkbláu), grunnblöndunni (ljósbláu) og óblanduðu uppbyggingunni (næstum rauðum).Kvikmyndir af þessum uppgerðum eru sýndar í viðbótarmyndum 2 og 3, sem varpa ljósi á flóknar leiðir sem komast í gegnum vökvarásir við óstöðugan dreifingartengdan vöxt.
Aðrar niðurstöður úr 2D fasasviðshermi eru sýndar á mynd 3.Línurit yfir dýpt dýptar á móti tíma (halli jafn V) á mynd.3a sýnir að viðbót Ti eða Ag við Cu-bræðsluna hægir á aðskilnaðarhvörfum eins og búist er við.Á mynd.3b sýnir að þessi hæging stafar af lækkun á Ti styrkleikafalli í vökvanum innan úthlutaðs lags.Það sýnir einnig að viðbót Ti(Ag) eykur (lækkar) styrk Ti á vökvahlið viðmótsins (\({c}_{{{{{{\rm{Ti))))))) ))) ^{l \) ), sem leiðir til leka á Ta, mældur með hlutanum af Ta sem er leyst upp í bræðslunni sem fall af tíma (mynd 3c), sem eykst (minnkar) við viðbót Ti(Ag) ).Mynd 3d sýnir að fyrir báðar uppleystu efnin helst rúmmálshlutfall fastra efna yfir viðmiðunarmörkum fyrir myndun tvísamfelldra, jarðfræðilega tengdra mannvirkja28,29,30.Þó að bæta Ti við bræðsluna auki leka Ta, eykur það einnig varðveislu Ti í föstu bindiefninu vegna fasajafnvægis, og eykur þar með rúmmálshlutfallið til að viðhalda samloðun byggingarinnar án óhreininda.Útreikningar okkar eru almennt sammála tilraunamælingum á rúmmálshlutfalli delamination framhliðarinnar.
Fasasviðslíkingin á Ta15Ti85 málmblöndunni mælir mismunandi áhrif Ti og Ag viðbóta við Cu-bræðsluna á hreyfihvörf málmblöndunnar mæld frá dýpt málmblöndunnar sem fall af tíma (a), Ti styrkleikasniðinu í vökvanum við 400 nm fjarlægðardýpt álfelgur (neikvæð dýpt breikkar inn í bræðsluna fyrir utan álbygginguna (blendiframhlið vinstra megin) b Ta leki á móti tíma (c) og fast hlutfall í óblandðri byggingu á móti bræðslusamsetningu (d) Styrkur viðbótarþátta í bræðslunni er teiknað meðfram abscissa (d) (Ti – græn lína, Ag – fjólublá lína og tilraun).
Þar sem hraði delamination framhliðarinnar minnkar með tímanum, sýnir þróun formfræðinnar við delamination áhrif þess að draga úr delamination hraða.Í fyrri áfanga vettvangsrannsókn sáum við eutectic-eins og tengdan vöxt sem leiddi til samræmdra toppfræðilega óbundinna mannvirkja við fjarlægingu á Ta15Ti85 forvera málmblöndunni með hreinum koparbráðum15.Hins vegar sýna langar keyrslur af sömu fasasviðshermingu (sjá viðbótarmynd 4) að þegar niðurbrotshraði að framan verður nógu lítill, verður tengdur vöxtur óstöðugur.Óstöðugleikinn lýsir sér í hliðarvöggu flöganna, sem kemur í veg fyrir að þeir stillist og stuðlar þannig að myndun jarðfræðilega tengdra mannvirkja.Umskiptin frá stöðugum bundnum vexti yfir í óstöðugan rokkvöxt eiga sér stað nálægt xi = 250 nm á hraðanum 4,7 mm/s.Þvert á móti er samsvarandi aflagunardýpt xi Cu70Ti30 bræðslunnar um 40 nm á sama hraða.Þess vegna gátum við ekki fylgst með slíkri umbreytingu þegar verið var að fjarlægja málmblönduna með Cu70Ti30 bræðslunni (sjá viðbótarmynd 3), vegna þess að það að bæta 30% Ti við bræðsluna dregur verulega úr hreyfihvörfum málmblöndunnar.Að lokum, þó að dreifingartengdur vöxtur sé óstöðugur vegna hægari aflögunarhvarfafræði, þá hlýðir fjarlægðin λ0 harðtengja við aflagunarframhliðina nokkurn veginn \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) lögmáli kyrrstöðu vöxtur15,31 þar sem C er fasti.
Til að prófa spár um fasasviðshermun, voru gerðar tilraunir til að fjarlægja málmblöndur með stærri sýnum og lengri tíma til að fjarlægja málmblöndur.Mynd 4a er skýringarmynd sem sýnir helstu færibreytur úthlutaðrar uppbyggingar.Heildardýpt delamination er jöfn xi, fjarlægðin frá upphafsmörkum fasta og fljótandi fasans að aflagunarframhliðinni.hL er fjarlægðin frá upphaflegu viðmóti fasts-vökva að brún úthlutaðrar byggingar fyrir ætingu.Stórt hL gefur til kynna mikinn Ta-leka.Frá SEM myndinni af úthlutaða sýninu getum við mælt stærð hD á úthlutaðri uppbyggingu fyrir ætingu.Hins vegar, þar sem bráðnin storknar einnig við stofuhita, er hægt að halda úthlutaðri uppbyggingu án bindinga.Þess vegna ætuðum við bræðsluna (koparríkan fasa) til að fá umbreytingarbygginguna og notuðum hC til að mæla þykkt umbreytingarbyggingarinnar.
Skýringarmynd af þróun formgerðar við að fjarlægja óhreinindi og ákvarða rúmfræðileg færibreytur: þykkt lekalags Ta hL, þykkt aflagaðrar byggingar hD, þykkt tengibyggingar hC.(b), (c) Tilraunastaðfesting á niðurstöðum fasasviðshermis þar sem borin eru saman SEM þversnið og þrívídd ætuð formgerð Ta15Ti85 málmblöndunnar sem er unnin úr hreinu Cu(b) og Cu70Ag30 bræðslu, sem gefur af staðfræðilegum tengingum með samræmdri bindastærð Uppbygging (c), mælistiku 10 µm.
Þversnið af úthlutað mannvirkjum sem sýnd eru á mynd.4b,c staðfesta helstu spáð áhrif þess að bæta Ti og Ag við Cu bræðslu á formgerð og hreyfihvörf hins úthlutaða málmblöndu.Á mynd.Mynd 4b sýnir neðra svæði SEM-skurðar (vinstra megin) á Ta15T85 málmblöndunni sem er blandað með niðurdýfingu í hreinum kopar í 10 s að dýpi xi ~ 270 μm.Á mælanlegum tilraunatímakvarða, sem er nokkrum stærðargráðum stærri en í fasasviðslíkingum, er aftengingarframhliðarhraðinn vel undir fyrrnefndum þröskuldshraða 4,7 mm/s, þar fyrir neðan verður stöðugur vöxtur eutectic tengsla óstöðugur.Þess vegna er gert ráð fyrir að uppbyggingin fyrir ofan hýðisframhliðina sé staðfræðilega að fullu tengd.Fyrir ætingu var þunnt lag af grunnblöndunni alveg uppleyst (hL = 20 μm), sem tengdist Ta leka (tafla 1).Eftir efnafræðilega ætingu á koparríka fasanum (hægri) er aðeins eftir þunnt lag af úthlutaðri málmblöndu (hC = 42 µm), sem gefur til kynna að mikið af úthlutaðri byggingu missti burðarvirki við ætingu og var ekki, eins og búist var við, jarðfræðilega tengt ( mynd 1a)., myndin lengst til hægri í þriðju röð).Á mynd.Mynd 4c sýnir allan SEM þverskurðinn og þrívíddarmyndir af ætingu Ta15Ti85 málmblöndunnar sem var fjarlægður með því að dýfa í Cu70Ag30 bræðsluna í 10 sekúndur að um 200 µm dýpi.Þar sem fræðilega er spáð að flögnunardýptin aukist með \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) dreifingarstýrðri hreyfihvörf (sjá viðbótarathugasemd 4) 15 16, Með því að bæta 30% Ag við Cu-bræðsluna samsvarar minnkun á aðskilnaðardýpt úr 270 μm í 220 μm lækkun á Peclet-tölunni p um stuðulinn 1,5.Eftir efnafræðilega ætingu á Cu/Ag ríka fasanum (hægri) heldur öll úthlutaða byggingin burðarvirki (hC = 200 µm), sem sýnir að það er í grundvallaratriðum spáð staðfræðilega tengd tvísamfelld bygging (Mynd 1, mynd lengst til hægri) önnur röð og alla neðri röð).Allar mælingar á úthlutaða grunnblöndunni Ta15T85 í ýmsum bráðnum eru teknar saman í töflu.1. Við kynnum einnig niðurstöður fyrir óblandaðar Ta10Ti90 grunnblöndur í ýmsum bráðnum, sem staðfestir niðurstöður okkar.Mælingar á lekalagsþykkt Ta sýndu að uppbyggingin sem leyst var upp í Cu70Ag30 bræðslunni (hL = 0 μm) er minni en í hreinu Cu bræðslunni (hL = 20 μm).Þvert á móti, að bæta Ti við bræðsluna leysir upp veikari málmblöndur (hL = 190 μm).Minnkun á upplausn úthlutaðrar byggingar á milli hreinu Cu-bræðslunnar (hL = 250 μm) og Cu70Ag30-bræðslunnar (hL = 150 μm) er meira áberandi í úthlutuðu málmblöndunum sem byggjast á Ta10Ti90.
Til að skilja áhrif mismunandi bræðslu, gerðum við viðbótar megindlega greiningu á niðurstöðum tilrauna á mynd 5 (sjá einnig viðbótargögn 1).Á mynd.Myndir 5a–b sýna mælda styrkdreifingu mismunandi þátta eftir afhöggunarstefnu í skrúfunartilraunum í hreinni Cu-bræðslu (mynd 5a) og Cu70Ag30 bræðslu (mynd 5b).Styrkur ýmissa frumefna er teiknaður upp á móti fjarlægðinni d frá aflögunarframhliðinni að jaðri aflagunarlagsins í föstu bindiefninu og fasans sem var fljótandi (auðgaður í Cu eða CuAg) á þeim tíma sem delamination var gerð.Ólíkt ECD, þar sem varðveisla blandanlegra frumefna ræðst af aðskilnaðarhraða, í LMD, er styrkur í föstu bindiefni ákvörðuð af staðbundnu varmafræðilegu jafnvægi milli fasta og fljótandi fasa og þar með samvistareiginleikum fastefnisins og fljótandi fasar.Aloy State Skýringarmyndir.Vegna upplausnar Ti úr grunnblöndunni minnkar Ti styrkurinn með vaxandi d frá aflagunarframhliðinni að brún aflagunarlagsins.Fyrir vikið jókst Ta styrkurinn með vaxandi d meðfram búntinu, sem var í samræmi við fasasviðshermunina (aukamynd 5).Ti styrkurinn í Cu70Ag30 bræðslunni fellur grynnra en í hreinu Cu bræðslunni, sem er í samræmi við hægari brottnámshraða málmblöndunnar.Mæld styrkleikasnið á myndum.5b sýna einnig að hlutfall styrks Ag og Cu í vökvanum er ekki nákvæmlega stöðugt meðfram laginu á úthlutaða málmblöndunni, en í uppgerð fasasviðsins var gert ráð fyrir að þetta hlutfall væri stöðugt í eftirlíkingu bræðslunnar sem gervi-þáttur Cu70Ag30.Þrátt fyrir þennan megindlega mun fangar fasasviðslíkanið ríkjandi eigindlegu áhrif þess að bæta við Ag á að bæla Ta leka.Að fullu megindlegu líkani á styrkhlutfalli allra fjögurra frumefna í föstu bindiefni og vökva krefst nákvæmara fjögurra þátta líkans af TaTiCuAg fasamyndinni, sem er utan viðfangsefnis þessarar vinnu.
Mæld styrkleikasnið fer eftir fjarlægð d frá aflagunarframhlið Ta15Ti85 málmblöndunnar í (a) hreinni Cu-bræðslu og (b) Cu70Ag30-bræðslu.Samanburður á mældu rúmmálshlutfalli föstu efna ρ(d) af úthlutaðri uppbyggingu (heildri línu) við fræðilega spá sem samsvarar jöfnunni án leka Ta (stutt lína).(1) (c) Spá um blástur jöfnu.(1) Jafna leiðrétt á aflagunarframhliðinni.(2) Það er, Ta leki er talinn.Mældu meðalbreidd bindis λw og fjarlægð λs (d).Villustikur tákna staðalfrávik.
Á mynd.5c ber saman mælt rúmmálshlutfall af föstum efnum ρ(d) (heigri lína) fyrir hreint úthlutað Cu og Cu70Ag30 mannvirki úr bræðslunni við fræðilega spá (brotin lína) sem fæst úr massavernd með því að nota mældan Ta styrk í fasta bindiefninu \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Mynd. 5a,b) og hunsa leka Ta og flutning Ta á milli tengi með mismunandi dýpt aðskilnaðar.Ef Ta breytist úr föstu formi í fljótandi verður allt Ta sem er í grunnblöndunni að endurdreifa í fast bindiefni.Þannig, í hvaða lagi sem er af fjarlægri byggingu sem er hornrétt á fjarlægðarstefnu málmblöndunnar, þýðir varðveisla massa að \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), þar sem \({c}_{Ta}^{s}(d)\) og \({c }_{Ta }^ {0}\) eru Ta styrkur í stöðu d í bindiefninu og fylkisblöndunni, í sömu röð, og Ss(d) og St eru þversniðssvæði harða bindiefnisins og alls fjarlæga svæðisins, í sömu röð.Þetta spáir fyrir um rúmmálshlutfall föstra efna í afskekkta laginu.
Þetta er auðvelt að beita á uppbyggingu úthlutaðs hreins Cu og Cu70Ag30 bræðslu með því að nota samsvarandi \({c}_{Ta}^{s}(d)\) línur sem samsvara bláu línunni.Þessar spár eru settar ofan á mynd 5c sem sýnir að það að hunsa Ta leka er léleg spá fyrir dreifingu rúmmálshluta.Lekalaus massavarðveisla spáir fyrir um eintóna lækkun á rúmmálshlutfalli með hækkandi d, sem sést eigindlega í hreinum Cu-bræðslu, en ekki í Cu70Ag30-bræðslu, þar sem ρ(d) hefur lágmark.Að auki leiðir þetta til verulegs ofmats á rúmmálsbrotum við skiljuframhliðina fyrir báðar bræðslurnar.Fyrir minnstu mælanlega d ≈ 10 µm, eru spáð ρ gildi fyrir báðar bráðnanir yfir 0,5, en mæld ρ gildi fyrir Cu og Cu70Ag30 bræðslurnar eru aðeins hærri en 0,3 og 0,4, í sömu röð.
Til að leggja áherslu á aðalhlutverk Ta lekans, sýnum við síðan að magnbundið misræmi milli mældra og spáðra ρ-gilda nálægt niðurbrotsframhliðinni er hægt að útrýma með því að betrumbæta fræðilegar spár okkar til að innihalda þennan leka.Í þessu skyni skulum við reikna út heildarfjölda Ta-atóma sem flæða úr föstu formi yfir í vökva þegar rotnunarframhliðin færist yfir vegalengd Δxi = vΔt á tímabilinu Δt Δxi = vΔt, þar sem \(v={\punktur{x) )) _{i }( t )\) – hægt er að leiða aflögunarhraða, dýpt og tíma úr þekktu sambandi \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) afloftun.Staðbundið lögmál um varðveislu massa við aðskilnaðarframhlið (d ≈ 0) er þannig að ΔN = DlglΔtSl/va, þar sem gl er styrkleiki Ta-atóma í vökvanum, va er frumeindarúmmálið sem samsvarar styrknum sem er skilgreindur sem atómbrot, og Sl = St − Ss er þversniðsflatarmál vökvarásarinnar við aflagunarframhliðina.Hægt er að reikna út styrkleikastigann gl með því að gera ráð fyrir að styrkur Ta atóma hafi fast gildi \({c}_{Ta}^{l}\) við viðmótið og sé mjög lítill í bræðslunni fyrir utan skrúfað lag, sem gefur \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Svo, \({{\Delta}}N=({{\Delta} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Þegar framhliðin færist í fjarlægð Δxi er fasta brotið jafnt heildarfjölda Ta-atóma sem eru fjarlægð úr grunnblöndunni, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ { 0}/{v}_{a}\), að summu fjölda Ta-atóma sem leka út í vökvann, ΔN, og eru með í fasta bindiefninu\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Þessi jöfnu ásamt ofangreindri tjáningu fyrir ΔN og tengslin St = Ss + Sl og fasa við delamination front.
Í mörkum núllleysni Ta atóma, sem dregur úr því í snemmbúna spá um fjarveru leka, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)vökvi ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Með því að nota gildin \({c}_{Ta}^{l}\um það bil 0,03\) úr tilraunamælingum (ekki sýnt á mynd 5a, b) og Peclet tölur p ≈ 0,26 og p ≈ 0,17 og styrkur föstefna \ ( {c}_{Ta}^{s}\u.þ.b. 0,3\) og \({c}_{Ta}^{s}\u.þ.b. 0,25\) fyrir Cu og Cu70Ag30 bráðnar, í sömu röð, fáum við spáð gildi fyrir bræðslan, ρ ≈ 0,38 og ρ ≈ 0,39.Þessar spár eru magnbundið í nokkuð góðu samræmi við mælingarnar.Afganginn af mismuninum (spáður 0,38 á móti mældum 0,32 fyrir hreina Cu-bræðslu og 0,39 spáð á móti mældum 0,43 fyrir Cu70Ag30-bræðslu) má skýra með meiri mælióvissu fyrir mjög lágan Ta styrk í vökva (\( {c }_{Ta) }^ {l}\u.þ.b. 0,03\)), sem búist er við að verði aðeins stærra í hreinni koparbræðslu.
Þó að núverandi tilraunir hafi verið gerðar á sérstökum grunnblöndur og bræðsluþáttum, gerum við ráð fyrir að niðurstöður greiningarinnar á þessum tilraunum muni hjálpa til við að leiða jöfnurnar.(2) Víða notagildi fyrir önnur LMD lyfjakerfi og aðrar tengdar aðferðir eins og Solid State Impurity Removal (SSD).Hingað til hefur áhrif leka óblandanlegra þátta á LMD uppbyggingu verið algjörlega hunsuð.Þetta er aðallega vegna þess að þessi áhrif eru ekki marktæk í ECDD og hingað til hefur verið barnalegt álit að NMD sé svipað og REC.Hins vegar er lykilmunurinn á ECD og LMD sá að í LMD eykst leysni óblandanlegra frumefna í vökva til muna vegna mikils styrks blandanlegra frumefna á vökvahlið viðmótsins (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), sem aftur eykur styrk óblandanlegra frumefna (\({c}_{Ta}^{l}\)) á vökvahlið viðmótsins og dregur úr rúmmálshlutfallinu sem fastástandsjöfnan spáir fyrir um. .(2) Þessi framför er vegna þess að fast-vökva viðmótið meðan á LMD stendur er í staðbundnu hitaaflfræðilegu jafnvægi, svo hátt \({c}_{Ti}^{l}\) hjálpar til við að bæta \({c} _ {Ta} ^{l}\ Á sama hátt, hátt \({c}_{Ti}^{s}\) gerir Cu kleift að blandast í hörð bindiefni og styrkur fasts Cu í þessum bindiefnum er breytilegur frá um 10% smám saman. lækkanir í gildi eru hverfandi á jaðri litla úthlutaða lagsins (aukamynd. 6). Aftur á móti er rafefnafræðileg fjarlæging Ag úr AgAu málmblöndur með ECD ójafnvægisviðbrögð sem eykur ekki leysni Au í raflausnin. Auk LMD, vonum við einnig að niðurstöður okkar eigi við um drif í föstu formi, þar sem búist er við að fasta mörkin haldi staðbundnu hitaaflfræðilegu jafnvægi við brottnám álfelgurs. Þessi vænting er studd af þeirri staðreynd að breyting á rúmmálshlutfalli af föstum efnum í úthlutaða lagi SSD-byggingarinnar kom fram, sem gefur til kynna að á meðan á sendingu stendur er upplausn á solid liðbandinu, sem tengist leka óblandanlegra þátta.
Og jafnan.(2) Til þess að spá fyrir um marktæka lækkun á föstu hlutfalli á álfelgursfjarlægingarframhliðinni vegna Ta-leka, er einnig nauðsynlegt að taka tillit til Ta-flutnings á álfelgunarsvæðinu til að skilja dreifingu föstubrota í öllu álfjarlægingarlag, sem er í samræmi við hreinan kopar og Cu70Ag30 bræðslu.Fyrir Cu70Ag30 bræðsluna (rauð lína á mynd 5c), hefur ρ(d) að lágmarki um helming af úthlutaða laginu.Þetta lágmark er vegna þess að heildarmagn Ta sem er í hörðu bindiefninu nálægt brún úthlutaða lagsins er meira en í grunnblöndunni.Það er, fyrir d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), eða alveg jafngildi, mældur ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0,35 er miklu stærri en jöfnan spáir fyrir um.(1) Enginn leki\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\u.þ.b. 0,2\).Þetta þýðir að hluti af Ta sem sleppur er fluttur frá aðskilnaðarframhliðinni til svæðis fjarlægt þessari framhlið, dreifist í vökvanum og meðfram fast-vökva tenginu, þar sem það er sett aftur.
Þessi endurútfelling hefur öfug áhrif Ta-leka til að auðga Ta-harð bindiefni, og dreifingu harðra brota má eigindlega útskýra sem jafnvægi á Ta-leka og endurútfellingu.Fyrir Cu70Ag30 bræðsluna eykst Ag styrkur í vökvanum með vaxandi d (brún punktalína á mynd 5b) til að draga úr Ta leka með því að minnka Ta leysni, sem leiðir til hækkunar á ρ(d) með hækkandi d eftir að hafa náð lágmarki .Þetta viðheldur föstu hluta sem er nógu stórt til að koma í veg fyrir sundrun vegna losunar á harða tenginu, sem útskýrir hvers vegna mannvirki sem eru úthlutað í Cu70Ag30 bræðslu halda byggingarheilleika eftir ætingu.Aftur á móti, fyrir hreina koparbráðnun, hætta leki og endurútfelling næstum hvert annað, sem leiðir til hægrar minnkunar á föstum efnum undir sundrunarmörkum fyrir megnið af úthlutaða laginu, sem skilur aðeins eftir mjög þunnt lag sem heldur uppbyggingu heilleika nálægt mörkum lagsins. úthlutað lagi.(Mynd 4b, Tafla 1).
Hingað til hafa greiningar okkar aðallega beinst að því að útskýra sterk áhrif leka blandanlegra þátta í miðli sem losnar úr lið á fasta brotið og staðfræði úthlutaðra mannvirkja.Snúum okkur nú að áhrifum þessa leka á grófgerð bicontinuum uppbyggingu innan úthlutaða lagsins, sem venjulega á sér stað við LMD vegna hás vinnsluhita.Þetta er frábrugðið ECD þar sem grófun er nánast engin við að fjarlægja málmblönduna, en getur stafað af glæðingu við hærra hitastig eftir að málmblöndunni hefur verið fjarlægt.Hingað til hefur grófun við LMD verið gerð út frá þeirri forsendu að hún eigi sér stað vegna dreifingar óblandanlegra þátta meðfram föstum-vökva viðmótinu, svipað og yfirborðsdreifingarmiðluð grófun á glæðum nanoporous ECD mannvirkjum.Þannig hefur skuldabréfastærðin verið gerð fyrirmynd með því að nota staðlaðar stærðarlögmál háræðastækkunar.
þar sem tc er grófunartíminn, skilgreindur sem tíminn sem líður eftir að aflagunarframhliðin hefur farið á dýpi xi innan aflagunarlagsins (þar sem λ hefur upphafsgildi λ00) þar til aflögunartilrauninni lýkur, og mælikvarðastuðullinn n = 4 dreifir yfirborðinu.Eq ætti að nota með varúð.(3) Túlkið mælingar á λ og fjarlægð d fyrir lokabygginguna án óhreininda í lok tilraunarinnar.Þetta er vegna þess að svæðið nálægt brún úthlutaða lagsins tekur lengri tíma að stækka en svæðið nálægt framhliðinni.Þetta er hægt að gera með viðbótarjöfnum.(3) Samskipti við tc og d.Þetta samband er auðvelt að fá með því að spá fyrir um dýpt brottnáms málmblöndunnar sem fall af tíma, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), sem gefur tc( d ) = te − tf(d), þar sem te er lengd tilraunarinnar í heild, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) er tíminn sem aflagunarframhliðin nær að ná dýpi sem er jöfn endanlegu aflagunardýpt mínus d.Tengdu þessa tjáningu fyrir tc(d) inn í jöfnuna.(3) Spáðu fyrir λ(d) (sjá viðbótarathugasemd 5).
Til að prófa þessa spá gerðum við mælingar á breidd og fjarlægð milli búntanna á fullum þversniðum af úthlutuðum mannvirkjum sem sýndar eru á viðbótarmynd 9 fyrir hreina Cu og Cu70Ag30 bráðnun.Úr línuskönnunum hornrétt á aflögunarstefnu í mismunandi fjarlægð d frá aflagunarframhliðinni, fengum við meðalbreidd λw(d) Ta-ríkra knippa og meðalfjarlægð λs(d) á milli knippa.Þessar mælingar eru sýndar á mynd.5d og borið saman við spár jöfnunnar.(3) í aukamynd 10 fyrir mismunandi gildi fyrir n.Samanburðurinn sýnir að yfirborðsdreifingarstuðull n = 4 gefur lélegar spár.Þessi spá er ekki verulega bætt með því að velja n = 3 fyrir magndreifingu-miðlaða háræðsgrófun, sem maður gæti óvænt búist við að myndi passa betur vegna Ta leka í vökvann.
Þetta megindlega misræmi á milli kenninga og tilrauna kemur ekki á óvart, þar sem Jv.(3) lýsir háræðsgrókun við stöðugt rúmmálsbrot ρ, en við LMD er fastefnishlutinn ρ ekki stöðugur.ρ breytist staðbundið innan lagsins sem var fjarlægt í lok álblöndunnar, eins og sýnt er á mynd.5c.ρ breytist einnig með tímanum þegar óhreinindi eru fjarlægð á föstu fjarlægðardýpi, frá gildi fjarlægingarframhliðarinnar (sem er um það bil stöðugt í tíma og þar með óháð tf og d) yfir í mælda gildi ρ(d) sem sýnt er á mynd. 5c sem samsvarar síðasta tíma.Frá mynd.3d, má áætla að hrörnunarframgildin séu um 0,4 og 0,35 fyrir AgCu og hreina Cu bræðsluna, í sömu röð, sem er í öllum tilfellum hærra en lokagildi ρ á tíma te.Það er mikilvægt að hafa í huga að lækkun á ρ með tímanum á föstum d er bein afleiðing af styrkleikafalli blandanlegs frumefnis (Ti) í vökvanum.Þar sem styrkur Ti í vökva minnkar með hækkandi d, er jafnvægisstyrkur Ti í föstum efnum einnig minnkandi fall af d, sem leiðir til upplausnar Ti úr föstu bindiefni og minnkar fasta hlutinn með tímanum.Tímabreytingin á ρ hefur einnig áhrif á leka og endurútfellingu Ta.Þannig, vegna viðbótaráhrifa upplausnar og endurútfellingar, gerum við ráð fyrir að grófun meðan á LMD stendur muni að jafnaði eiga sér stað við óstöðug rúmmálsbrot, sem mun leiða til byggingarþróunar auk háræðs grófunar, en einnig vegna dreifingar í vökva og ekki aðeins meðfram mörkum fast-vökva.
Staðreyndir jöfnu.(3) Tengibreidd og bilsmælingar fyrir 3 ≤ n ≤ 4 eru ekki magngreindar (aukamynd. 10), sem bendir til þess að upplausn og endurútfelling sem ekki er vegna tengisminnkunar gegni ríkjandi hlutverki í þessari tilraun.Fyrir háræðagrófun er gert ráð fyrir að λw og λs séu sömu háðir d, en mynd 5d sýnir að λs eykst með d mun hraðar en λw fyrir hreint Cu og Cu70Ag30 bráðnar.Þó að skoða þurfi grófkandi kenningu sem tekur mið af upplausn og endurútfellingu til að skýra þessar mælingar megindlega, er búist við þessum mismun með eigindlegum hætti, þar sem algjör upplausn lítilla skuldabréfa stuðlar að aukinni fjarlægð milli skuldabréfanna.Auk þess nær λs Cu70Ag30 bræðslunnar hámarksgildi sínu við jaðar lagsins án málmblöndu, en sú staðreynd að λs hreinu koparbræðslunnar heldur áfram að aukast eintóna má skýra með aukningu á styrk Ag í vökvanum, þar sem d er notað til að útskýra ρ(d) á mynd 5c óeintóna hegðun.Aukning Ag styrks með aukinni d bælir Ta leka og bindiefnisupplausn, sem leiðir til lækkunar á λs eftir að hámarksgildi er náð.
Athugið að lokum að tölvurannsóknir á grófun háræðs við stöðugt rúmmálshlutfall sýna að þegar rúmmálshlutfallið fer niður fyrir þröskuld sem er um það bil 0,329,30 brotnar uppbyggingin við grófun.Í reynd getur þessi þröskuldur verið örlítið lægri vegna þess að sundrun og samhliða ættkvíslafækkun á sér stað á tímakvarða sem er sambærilegur við eða lengri en heildartími til að fjarlægja málmblöndur í þessari tilraun.Sú staðreynd að úthlutað mannvirki í Cu70Ag30 bráðnum halda burðarvirki sínu þrátt fyrir að ρ(d) sé aðeins undir 0,3 á meðalbilinu d bendir til þess að sundrun, ef einhver er, eigi sér aðeins stað að hluta.Þröskuldur rúmmálshlutfalls fyrir sundrun getur einnig verið háður upplausn og endurútfellingu.
Þessi rannsókn dregur tvær meginályktanir.Í fyrsta lagi, og meira hagnýtt, er hægt að stjórna jarðfræði úthlutaðra mannvirkja sem LMD framleiðir með því að velja bræðsluna.Með því að velja bræðslu til að draga úr leysni óblandanlegs frumefnis A í AXB1-X grunnblöndunni í bræðslunni, þó að það sé takmarkað, er hægt að búa til mjög úthlutaða uppbyggingu sem heldur samloðun sinni jafnvel við lágan styrk gólfþáttar X og burðarvirki. .Áður var vitað að þetta væri mögulegt fyrir ECD25, en ekki fyrir LMD.Önnur niðurstaðan, sem er grundvallaratriði, er hvers vegna í LMD er hægt að varðveita byggingarheilleika með því að breyta úthlutunarmiðlinum, sem er áhugavert í sjálfu sér og gæti útskýrt athuganir á TaTi málmblöndunni okkar í hreinu Cu og CuAg bráðnar í , en einnig í almennt til að skýra mikilvægan, áður vanmetinn mun á ECD og LMD.
Í ECD er samloðun byggingarinnar viðhaldið með því að halda óhreinindahreinsunarhraðanum á lágu stigi X, sem helst stöðugt með tímanum fyrir fastan drifkraft, nógu lítill til að halda nægilega blandanlegum frumefni B í föstu bindiefninu meðan óhreinindi eru fjarlægð til að viðhalda rúmmál fastra efna.ρ brotið er nógu stórt til að koma í veg fyrir sundrungu25.Í LMD lækkar hraða brottnáms málmblöndur \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) með tímanum vegna dreifingartakmarkaðrar hreyfihvarfa.Þannig, óháð tegund bræðslusamsetningar sem hefur aðeins áhrif á Peclet töluna p, nær aflagunarhraðinn fljótt nógu lítið gildi til að halda nægilegu magni af B í föstu bindiefninu, sem endurspeglast beint í þeirri staðreynd að ρ við aflögunina. framhliðin helst nokkurn veginn stöðug með tímanum.Staðreynd og yfir sundrunarmörkum.Eins og sýnt er af fasasviðshermuninni nær flögnunarhraðinn einnig fljótt nógu lítið gildi til að óstöðugleika vöxt eutectic tengisins, og auðveldar þar með myndun jarðfræðilega tengdra mannvirkja vegna hliðlægrar rokkhreyfingar lamellanna.Þannig liggur aðal grundvallarmunurinn á ECD og LMD í þróun delamination framhliðarinnar í gegnum innri uppbyggingu lagsins eftir skiptingu og ρ, frekar en delamination hraða.
Í ECD haldast ρ og tenging stöðug í gegnum fjarlagið.Í LMD, hins vegar, eru báðir mismunandi innan lags, sem er greinilega sýnt í þessari rannsókn, sem kortleggur atómstyrk og dreifingu ρ um dýpi úthlutaðra mannvirkja sem LMD skapar.Það eru tvær ástæður fyrir þessari breytingu.Í fyrsta lagi, jafnvel við núllleysnimörk A, veldur styrkleikastiglinn B í vökvanum, sem er ekki í DZE, styrkleikastigli A í fasta bindiefninu, sem er í efnajafnvægi við vökvann.Halli A framkallar aftur á móti halla ρ inni í laginu án óhreininda.Í öðru lagi, leki A inn í vökvann vegna leysni sem ekki er núll breytir enn frekar staðbundnum breytingum á ρ innan þessa lags, þar sem minni leysni hjálpar til við að halda ρ hærra og staðbundnari til að viðhalda tengingu.
Að lokum er þróun tengistærðar og tengingar innan úthlutaðs lags meðan á LMD stendur mun flóknari en yfirborðsdreifingartakmörkuð háræð sem grófst við stöðugt rúmmálshlutfall, eins og áður var talið á hliðstæðan hátt við grófgerð glæðu nanoporous ECD mannvirkja.Eins og sýnt er hér, á sér stað grófun í LMD í tímabundnu föstu broti sem er breytilegt og er venjulega undir áhrifum af dreifingarflutningi A og B í fljótandi ástandi frá delamination framhliðinni að brún sundurlausa lagsins.Stærðarlögmálin fyrir háræðsgrófun sem takmarkast af yfirborðs- eða magndreifingu geta ekki mælt breytingar á breidd og fjarlægð milli búnta innan úthlutaðs lags, að því gefnu að A og B flutningur sem tengist vökvastyrkhlutföllum gegni jöfnum eða sömu hlutverkum.Mikilvægara en að minnka flatarmál viðmótsins.Þróun kenninga sem tekur mið af þessum ýmsu áhrifum er mikilvæg framtíðarsýn.
Títan-tantal tvöfaldur málmblöndur voru keyptar frá Arcast, Inc (Oxford, Maine) með því að nota 45 kW Ambrell Ekoheat ES örvunaraflgjafa og vatnskælda kopardeiglu.Eftir nokkra hitun var hver málmblöndu glæðð í 8 klukkustundir við hitastig innan 200°C frá bræðslumarki til að ná einsleitni og kornavexti.Sýni sem skorin voru úr þessum aðalhleifi voru punktsoðin við Ta víra og hengd upp úr vélfæraarm.Málmböð voru útbúin með því að hita blöndu af 40 g Cu (McMaster Carr, 99,99%) með Ag (Kurt J. Lesker, 99,95%) eða Ti ögnum með miklum krafti með því að nota 4 kW Ameritherm Easyheat örvunarhitakerfi þar til algjörlega uppleyst.böð.fullhituð bræðsla.Dragðu úr kraftinum og láttu baðið hrærast og jafnast í hálftíma við hvarfhitastigið 1240°C.Síðan er vélfærahandleggurinn lækkaður, sýninu er sökkt í baðið í fyrirfram ákveðinn tíma og fjarlægt til kælingar.Öll hitun á málmblöndunni og LMD fór fram í andrúmslofti af háhreinu argon (99,999%).Eftir að málmblönduna hefur verið fjarlægt voru þversnið sýnanna slípuð og skoðuð með ljóssmásjá og skanna rafeindasmásjá (SEM, JEOL JSM-6700F).Frumefnagreining var framkvæmd með orkudreifandi röntgengreiningu (EDS) í SEM.Þrívídd örbygging úthlutaðra sýna kom fram með því að leysa upp storkna koparríka fasann í 35% saltpéturssýrulausn (greiningarstig, Fluka).
Eftirlíkingin var framkvæmd með því að nota áður þróað líkan af sviði aftengingarfasa þrílaga málmblöndunnar15.Líkanið tengir þróun fasasviðsins ϕ, sem gerir greinarmun á föstu og fljótandi fasa, við styrkleikasvið ci blöndunarefna.Heildarlaus orka kerfisins er gefin upp sem
þar sem f(φ) er tvöfaldur hindrunarmöguleiki með lágmörk við φ = 1 og φ = 0 sem samsvarar föstum efnum og vökva, í sömu röð, og fc(φ, c1, c2, c3) er efnaframlag til rúmmálsfrelsis sem lýsir orkuþéttleikanum af varmafræðilegum eiginleikum álfelgur.Til að líkja eftir endurbræðslu á hreinu Cu eða CuTi bræðslu í TaTi málmblöndur notum við sama form fc(φ, c1, c2, c3) og færibreytur eins og í tilvísuninni.15. Til að fjarlægja TaTi málmblöndur með CuAg bræðslu, höfum við einfaldað fjórðungskerfið (CuAg)TaTi í virkt þrískipt kerfi með mismunandi breytur eftir Ag styrk, eins og lýst er í viðbótarskýringu 2. Þróunarjöfnur fyrir fasasviðið og styrksvið fengust í afbrigðaformi í formi
Þar sem \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j} \right)\) er frumeindahreyfanleikafylki og Lϕ stjórnar hreyfihvörfum atómtengingar við fast-vökva tengi.
Tilraunagögn sem styðja niðurstöður þessarar rannsóknar má finna í viðbótargagnaskránni.Eftirlíkingarbreytur eru gefnar upp í viðbótarupplýsingunum.Öll gögn eru einnig fáanleg hjá viðkomandi höfundum sé þess óskað.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM og Baumer M. Nanoporous gullhvatar fyrir lághita sértæka gasfasa oxunartengingu metanóls.Vísindi 327, 319–322 (2010).
Zugic, B. o.fl.Dynamic recombination ákvarðar hvatavirkni nanoporous gull-silfur álhvata.National alma mater.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Platínuhúðað nanopagull: skilvirkur rafhvati með lágt pt hleðslu fyrir PEM eldsneytisfrumur.Tímarit #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW og Erlebacher, J. Súrefnislækkun í nanoporous málmjón fljótandi samsettum rafhvata.National alma mater.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. og Chen, M. Nanoporous blending málm/oxíð rafskaut fyrir rafefnafræðilega ofurþétta.Þjóðleg nanótækni.6, 232 (2011).
Kim, JW o.fl.Hagræðing á samruna níóbíums við málm bráðnar til að búa til porous mannvirki fyrir rafgreiningarþétta.Tímarit.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM o.s.frv. Eru nanoporous efni ónæm fyrir geislun?Nanolett.12, 3351–3355 (2011).