Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।थप रूपमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट देखाउँछौं।
एकै पटकमा तीनवटा स्लाइडहरूको क्यारोसेल प्रदर्शन गर्दछ।अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि, वा अन्तमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि।
विगत केही वर्षहरूमा, विभिन्न सामग्रीहरूको लागि अल्ट्रा-ठूला इन्टरफेसहरूको साथ नानो-/मेसो-आकारको छिद्रपूर्ण र समग्र संरचनाहरूको निर्माणको लागि तरल धातु मिश्रहरूको द्रुत विकास भएको छ।यद्यपि, यो दृष्टिकोण हाल दुई महत्त्वपूर्ण सीमाहरू छन्।पहिलो, यसले मिश्र धातु रचनाहरूको सीमित दायराको लागि उच्च-अर्डर टोपोलोजीको साथ द्विबिन्दु संरचनाहरू उत्पन्न गर्दछ।दोस्रो, उच्च-तापमान विभाजनको समयमा महत्त्वपूर्ण वृद्धिको कारण संरचनामा बाइन्डरको ठूलो आकार छ।यहाँ, हामी गणनात्मक र प्रयोगात्मक रूपमा देखाउँछौं कि यी सीमितताहरूलाई धातु पिघलहरूमा एक तत्व थपेर हटाउन सकिन्छ जसले उच्च-क्रम टोपोलोजीलाई प्रवर्द्धन गर्दछ डिकपलिङको समयमा इमिससिबल तत्वहरूको चुहावटलाई सीमित गरेर।अर्को, हामी तरल पिघलमा इमिससिबल तत्वहरूको बल्क प्रसार स्थानान्तरणले ठोस अंशको विकास र फ्लेकिंगको क्रममा संरचनाहरूको टोपोलजीलाई कडा रूपमा प्रभाव पार्छ भनेर देखाएर यो खोजको व्याख्या गर्छौं।परिणामहरूले तरल धातुहरू र इलेक्ट्रोकेमिकल अशुद्धता हटाउने बीचको आधारभूत भिन्नताहरू प्रकट गर्दछ, र दिइएको आयामहरू र टोपोलोजीको साथ तरल धातुहरूबाट संरचनाहरू प्राप्त गर्नको लागि नयाँ विधि पनि स्थापना गर्दछ।
डेलिगेशनले विभिन्न कार्यात्मक र संरचनात्मक सामग्रीहरू जस्तै उत्प्रेरक 1,2, ईन्धन कक्ष3,4, इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटरहरू 5, 6, विकिरण क्षति प्रतिरोधी सामग्री 7, बढेको मेकानिकल स्थिरता 8, 9 वा उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू भएका मिश्रित सामग्रीहरू 10, 11। विभिन्न रूपहरूमा, प्रतिनिधिमण्डलले प्रारम्भिक रूपमा असंरचित "पूर्ववर्ती" को एक तत्वको चयनात्मक विघटन समावेश गर्दछ। मिश्र धातु" बाह्य वातावरणमा, जसले मूल मिश्र धातुको टोपोलजी भन्दा भिन्न गैर-तुच्छ टोपोलोजीको साथ अघुलनशील मिश्र धातु तत्वहरूको पुनर्गठनमा नेतृत्व गर्दछ।, अवयवहरूको संरचना।यद्यपि पारम्परिक इलेक्ट्रोकेमिकल डेलिगेसन (ECD) को वातावरणको रूपमा इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गरी आजसम्म सबैभन्दा बढी अध्ययन गरिएको छ, यो विधिले प्रत्यायोजन प्रणालीहरू (जस्तै Ag-Au वा Ni-Pt) लाई अपेक्षाकृत उत्कृष्ट तत्वहरू (Au, Pt) समावेश गर्नेहरूलाई सीमित गर्दछ। porosity प्रदान गर्न को लागी कमी क्षमता मा पर्याप्त ठूलो भिन्नता।यस सीमिततालाई पार गर्नको लागि एउटा महत्त्वपूर्ण कदम तरल धातु मिश्रित विधि 13,14 (LMD) को हालैको पुन: खोज हो, जसले तरल धातुहरूको मिश्र धातुहरू (जस्तै, Cu, Ni, Bi, Mg, आदि) वातावरणमा अन्य तत्वहरूसँग प्रयोग गर्दछ। ।(जस्तै TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, आदि) 6,8,10,11,14,15,16,17,18,19।LMD र यसको हार्ड मेटल एलोय रिमुभल (SMD) भेरियन्ट कम तापक्रममा काम गर्दछ जब बेस मेटल कडा हुन्छ 20,21 जसको परिणामस्वरूप एक चरणको रासायनिक नक्काशी पछि दुई वा दुई भन्दा बढी इन्टरपेनेट्रेटिंग चरणहरूको कम्पोजिट हुन्छ।यी चरणहरू खुला छिद्रहरूमा रूपान्तरण गर्न सक्छन्।संरचनाहरू।डेलिगेसन विधिहरू वाष्प चरण डेलिगेसन (VPD) को हालैको परिचयद्वारा थप सुधार गरिएको छ, जसले ठोस तत्वहरूको वाष्प दबाबमा भिन्नताहरूको शोषण गर्दछ जुन एकल तत्वको चयनात्मक वाष्पीकरण मार्फत खुला न्यानोपोरस संरचनाहरू गठन गर्न सकिन्छ।
गुणात्मक स्तरमा, यी सबै अशुद्धता हटाउने विधिहरूले आत्म-संगठित अशुद्धता हटाउने प्रक्रियाको दुई महत्त्वपूर्ण साझा विशेषताहरू साझा गर्दछ।पहिलो, यो बाह्य वातावरणमा माथि उल्लिखित मिश्र धातु तत्वहरू (जस्तै सरल मिश्र धातु AXB1-X मा B) को चयनात्मक विघटन हो।दोस्रो, पहिलो ECD24 मा अग्रगामी प्रयोगात्मक र सैद्धांतिक अध्ययनहरूमा उल्लेख गरिएको, अशुद्धता हटाउने क्रममा मिश्र धातु र वातावरण बीचको इन्टरफेसको साथमा अघुलनशील तत्व A को प्रसार हो।डिफ्युजनले इन्टरफेस द्वारा सीमित भए पनि, बल्क मिश्रहरूमा स्पिनोडल क्षय जस्तै प्रक्रिया मार्फत परमाणु-धनी क्षेत्रहरू बनाउन सक्षम छ।यो समानताको बावजुद, विभिन्न मिश्र धातु हटाउने विधिहरूले अस्पष्ट कारणहरूका लागि फरक आकारहरू उत्पादन गर्न सक्छ।जबकि ECD ले 5% 25 भन्दा कम अघुलनशील तत्वहरू (जस्तै AgAu मा Au) को आणविक अंशहरू (X) को लागि टोपोलोजिकल रूपमा सम्बन्धित उच्च-अर्डर संरचनाहरू उत्पन्न गर्न सक्छ, LMD को कम्प्युटेशनल र प्रयोगात्मक अध्ययनहरूले देखाउँदछ कि यो देखिन्छ समान विधिले केवल टोपोलोजिकल रूपमा सम्बन्धित संरचनाहरू उत्पन्न गर्दछ। ।उदाहरणका लागि, धेरै ठूला X को लागि, Cu melts द्वारा decoupled TaTi मिश्रको मामलामा सम्बद्ध द्विअखंड संरचना लगभग 20% हुन्छ (विभिन्न ECD र LMD फारम X सँग साइड-बाइ-साइड तुलनाको लागि रेफरी 18 मा चित्र 2 हेर्नुहोस्। )।यस विसंगतिलाई सैद्धान्तिक रूपमा इन्टरफेसियल स्पिनोडल विघटनबाट भिन्न र यूटेटिक-कपल्ड ग्रोथ26 सँग मिल्दोजुल्दो फैलाव-जोडिएको वृद्धि संयन्त्रद्वारा व्याख्या गरिएको छ।अशुद्धता हटाउने वातावरणमा, प्रसार-जोडिएको वृद्धिले A-रिच फिलामेन्टहरू (वा 2D मा फ्लेक्स) र B-रिच तरल च्यानलहरूलाई अशुद्धता हटाउने क्रममा फैलावटद्वारा सह-बढ्न अनुमति दिन्छ।जोडी वृद्धिले X को मध्य भागमा एक पङ्क्तिबद्ध टोपोलोजिकल रूपमा अनबाउन्ड संरचनातर्फ लैजान्छ र X को तल्लो भागमा दबाइन्छ, जहाँ A चरणमा धनी अनबाउन्ड टापुहरू मात्र बन्न सक्छन्।ठूलो X मा, बन्डेड बृद्धि अस्थिर हुन्छ, एकल-फेज नक्काशी पछि पनि संरचनात्मक अखण्डता कायम राख्ने पूर्ण रूपमा बाँडिएको 3D संरचनाहरूको गठनलाई समर्थन गर्दछ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, LMD17 वा SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X मिश्र धातुहरू द्वारा उत्पादित अभिमुखिक संरचना प्रयोगात्मक रूपमा X को ०.५ सम्म अवलोकन गरिएको छ, यसले सुझाव दिन्छ कि प्रसार-जोडिएको वृद्धि LMD र SMD को लागि एक सर्वव्यापी संयन्त्र हो सट्टा सामान्यतया झरझरा ECD को परिणाम छैन। एक रुचाइएको पङ्क्तिबद्ध संरचना छ।
ECD र NMD आकारविज्ञान बीचको यो भिन्नताको कारण स्पष्ट गर्न, हामीले TaXTi1-X मिश्र धातुहरूको NMD को चरण क्षेत्र सिमुलेशनहरू र प्रयोगात्मक अध्ययनहरू प्रदर्शन गर्यौं, जसमा तरल तामामा विघटित तत्वहरू थपेर विघटन गतिविज्ञान परिमार्जन गरिएको थियो।हामीले निष्कर्ष निकाल्यौं कि यद्यपि ECD र LMD दुबै चयनात्मक विघटन र इन्टरफेसियल प्रसार द्वारा विनियमित छन्, यी दुई प्रक्रियाहरूमा पनि महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू छन् जसले मोर्फोलॉजिकल भिन्नताहरू निम्त्याउन सक्छ18।पहिलो, ECD मा पील काइनेटिक्स लागू भोल्टेज को एक प्रकार्य को रूप मा एक स्थिर पिल अगाडि वेग V12 संग इन्टरफेस द्वारा नियन्त्रित छ।यो सत्य हो जब अपवर्तक कणहरूको सानो अंश (जस्तै Ag-Au मा Pt) पेरेन्ट एलोयमा थपिन्छ, जसले इन्टरफेसियल फ्लुइडिटीलाई रोक्छ, अनालोय गरिएको सामग्रीलाई सफा र स्थिर गर्दछ, तर अन्यथा उही मोर्फोलोजी राख्छ 27।टोपोलोजिकल रूपमा जोडिएको संरचनाहरू कम V मा कम X मा मात्र प्राप्त गरिन्छ, र मिसाइबल तत्वहरू 25 को अवधारण संरचनाको खण्डीकरण रोक्न पर्याप्त ठोस भोल्युम अंश कायम राख्न ठूलो हुन्छ।यसले सुझाव दिन्छ कि इन्टरफेसियल प्रसारको सन्दर्भमा विघटनको दरले रूपात्मक चयनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्छ।यसको विपरित, LMD मा मिश्र धातु हटाउने गतिविज्ञान फैलाव नियन्त्रित 15,16 हुन्छ र दर समय संग तुलनात्मक रूपमा छिटो घट्छ \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), जहाँ Dl मिसिबिलिटी तत्व हो। तरल प्रसार गुणांक को लागी।।
दोस्रो, ECD को समयमा, इलेक्ट्रोलाइटमा अविचलित तत्वहरूको घुलनशीलता अत्यन्त कम हुन्छ, त्यसैले तिनीहरू केवल मिश्र-इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेसको साथ फैलाउन सक्छन्।यसको विपरित, LMD मा, AXB1-X पूर्ववर्ती मिश्रहरूको "अपरिवर्तनीय" तत्वहरू (A) मा सामान्यतया थोरै, यद्यपि सीमित, पग्लने घुलनशीलता हुन्छ।यो थोरै घुलनशीलता पूरक चित्र 1 मा देखाइएको CuTaTi टर्नरी प्रणालीको तिर्नारी चरण रेखाचित्रको विश्लेषणबाट अनुमान गर्न सकिन्छ। घुलनशीलतालाई तरलता रेखा बनाम Ta र Ti को सन्तुलन सांद्रतालाई इन्टरफेसको तरल पक्ष (\ {c}_{ {{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) र \({c}_{{{{({\rm{Ti}}) }}}} }^ {l}\), क्रमशः, डेलिगेसन तापक्रममा (पूरक चित्र १b) ठोस-तरल इन्टरफेस स्थानीय थर्मोडायनामिक सन्तुलन मिश्रित गर्दा कायम राखिन्छ, }}}}}^{l}\) लगभग स्थिर र यसको मान X सँग सम्बन्धित छ। पूरक चित्र 1b ले देखाउँछ कि \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}))}^{l}\) दायरा १० मा पर्दछ -३ − १० ^{l}\) १५.१६ बराबर छन्।मिश्र धातुमा मिसिसिबल तत्वहरूको यो "रिसाव" ले डेलामिनेशन फ्रन्टमा इन्टरफेसियल संरचनाको गठनलाई असर गर्न सक्छ, यसको पालोमा, जसले भोल्युम फैलावटको कारण संरचनाको विघटन र मोटोपनमा योगदान दिन सक्छ।
(i) मिश्र धातु V को हटाउने घटेको दर र (ii) पिघलमा मिसिसिबल तत्वहरूको घुसपैठको कम दरको योगदानलाई छुट्टै मूल्याङ्कन गर्न, हामी दुई चरणहरूमा अगाडि बढ्यौं।पहिले, धन्यवाद \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), बन्डल फ्रन्टको संरचनाको मोर्फोलॉजिकल विकासको अध्ययन गरेर, यो पर्याप्त रूपमा V घट्ने प्रभावको अध्ययन गर्न सम्भव भयो।ठुलो समय।तसर्थ, हामीले अघिल्लो अध्ययनहरू भन्दा लामो समय अवधिमा चरण क्षेत्र सिमुलेशनहरू चलाएर यस प्रभावको अनुसन्धान गर्‍यौं, जसले X15 मध्यवर्तीको प्रसार-जोडिएको वृद्धिद्वारा गठन गरिएको टोपोलोजिकल रूपमा अनकपल्ड पङ्क्तिबद्ध संरचनाहरूको उपस्थिति प्रकट गर्‍यो।दोस्रो, चुहावट दर घटाउन अविस्मरणीय तत्वहरूको प्रभाव अनुसन्धान गर्न, हामीले क्रमशः चुहावट दर बढाउन र घटाउनको लागि तामाको पग्लनमा Ti र Ag थप्यौं, र परिणामस्वरूप आकारविज्ञान, पृथक गतिविज्ञान, र एकाग्रता वितरणको अध्ययन गर्यौं। पिघल्नुप्रत्यायोजित Cu मिश्र धातु संरचना भित्र गणना र प्रयोगहरू मार्फत पग्लिन्छ।हामीले Cu पग्लन हटाउन मिडियामा 10% देखि 30% सम्मको Ti थपेका छौं।Ti को जोडले प्रत्यायोजित तहको किनारमा Ti एकाग्रता बढाउँछ, जसले यस तह भित्र Ti एकाग्रता ढाँचालाई घटाउँछ र विघटन दर घटाउँछ।यसले \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}^{l}\), त्यसैले \({c}_{{{{{}) बढाएर Taको चुहावट दर पनि बढाउँछ। {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (पूरक चित्र 1b) हामीले थप्ने चाँदीको मात्रा 10% देखि 30% सम्म फरक हुन्छ किनभने Ag जोड्ने मुख्य प्रभाव कम हुन्छ मेल्टमा मिश्रित तत्वहरूको घुलनशीलता, हामीले CuAgTaTi क्वाटरनरी प्रणालीलाई एक कुशल (CuAg) TaTi टर्नरी प्रणालीको रूपमा मोडेल गरेका छौं जसमा Ti र Ta को घुलनशीलता CuAg मेल्टमा Ag को एकाग्रतामा निर्भर गर्दछ (नोट हेर्नुहोस्) 2 र पूरक फिग्स 2-4)।Ag को जोडले प्रत्यायोजित संरचनाको किनारमा Ti को एकाग्रता बढाउँदैन।यद्यपि, Ag मा Ti को घुलनशीलता Cu भन्दा कम भएकोले, यसले घटाउँछ \({c}_{{{{\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (पूरक चित्र 1) 4b) र चुहावट दर Ta.
फेज फिल्ड सिमुलेशनका नतिजाहरूले क्षय फ्रन्टमा टोपोलोजिकल रूपमा जोडिएका संरचनाहरूको गठनलाई बढावा दिन पर्याप्त लामो समयसम्म जोडिएको वृद्धि अस्थिर हुने देखाउँछ।हामीले प्रायोगिक रूपमा यो निष्कर्ष पुष्टि गर्छौं कि Ta15T85 मिश्र धातुको अन्तर्निहित तह, जुन डेलामिनेशनको पछिल्लो चरणमा डेलामिनेशन अगाडिको नजिक बन्छ, तामाले समृद्ध चरणको नक्काशी पछि टोपोलोजिकल रूपमा बन्धनमा रहन्छ।हाम्रो नतिजाहरूले यो पनि सुझाव दिन्छ कि तरल पग्लिने तत्वहरूको बल्क डिफ्यूसिभ ट्रान्सपोर्टको कारण चुहावट दरले मोर्फोलजिकल विकासमा गहिरो प्रभाव पार्छ।यो यहाँ देखाइएको छ कि यो प्रभाव, जुन ECD मा अनुपस्थित छ, प्रत्यायोजित तहमा विभिन्न तत्वहरूको एकाग्रता प्रोफाइल, ठोस चरणको अंश, र LMD संरचनाको टोपोलोजीलाई कडा असर गर्छ।
यस खण्डमा, हामी पहिले हाम्रो अध्ययनको नतिजाहरू फेज फिल्ड सिमुलेशनद्वारा प्रस्तुत गर्छौं जुन Ti वा Ag लाई Cuमा जोड्ने प्रभावको परिणाम स्वरूप फरक-फरक आकारहरू हुन्छन्।अंजीर मा।चित्र 1 ले Cu70Ti30, Cu70Ag30 बाट प्राप्त TaXTi1-X मिश्र धातुको फेज फिल्डको त्रि-आयामी मोडेलिङको नतिजा प्रस्तुत गर्दछ र 5 देखि 15% सम्म अविस्मरणीय तत्वहरूको कम परमाणु सामग्रीको साथ शुद्ध तामा पग्लिन्छ।पहिलो दुई पङ्क्तिहरूले देखाउँदछ कि Ti र Ag दुवैको थपले शुद्ध Cu (तेस्रो पङ्क्ति) को अनबाउन्ड संरचनाको तुलनामा टोपोलोजिकल रूपमा बन्डेड संरचनाहरूको गठनलाई बढावा दिन्छ।यद्यपि, अपेक्षित रूपमा Ti को थप्दा, Ta लिकेज बढ्यो, जसले गर्दा तल्लो X मिश्र धातुहरू (Ta5Ti95 र Ta10Ti90) को डिलेमिनेशन रोकियो र Ta15Ti85 delamination को समयमा एक्सफोलिएटेड झरझरा तहको ठूलो विघटन निम्त्याउँछ।यसको विपरित, एजी (दोस्रो पङ्क्ति) को थपले प्रत्यायोजित तहको थोरै विघटनको साथ आधार मिश्र धातुका सबै घटकहरूको टोपोलोजिकल रूपमा सम्बन्धित संरचनाको गठनमा योगदान पुर्‍याउँछ।एक द्विअखंड संरचनाको गठन थप रूपमा चित्रमा चित्रण गरिएको छ।1b, जसले बायाँबाट दायाँसम्म डेलिमिनेशनको बढ्दो गहिराइ र अधिकतम गहिराइमा ठोस-तरल इन्टरफेसको छवि (टाढा दायाँ छवि) सँग प्रत्यायोजित संरचनाको छविहरू देखाउँछ।
3D चरण फिल्ड सिमुलेशन (128 × 128 × 128 nm3) प्रत्यायोजित मिश्र धातुको अन्तिम मोर्फोलजीमा तरल पिघलमा सोल्युट थप्ने नाटकीय प्रभाव देखाउँदै।माथिल्लो चिन्हले मूल मिश्र धातु (TaXTi1-X) को संरचनालाई सङ्केत गर्छ र ठाडो चिन्हले Cu-based softening माध्यमको पिघलिएको संरचनालाई सङ्केत गर्छ।अशुद्धता बिना संरचनामा उच्च टा एकाग्रता भएका क्षेत्रहरू खैरो रङमा देखाइन्छ, र ठोस-तरल इन्टरफेस निलोमा देखाइएको छ।b Cu70Ag30 मेल्ट (190 × 190 × 190 nm3) मा अनडप गरिएको Ta15Ti85 पूर्ववर्ती मिश्रको चरण क्षेत्रको त्रि-आयामी सिमुलेशन।पहिलो ३ फ्रेमहरूले विभिन्न डेलिगेशन गहिराइमा प्रत्यायोजित संरचनाको ठोस क्षेत्र देखाउँछन्, र अन्तिम फ्रेमले अधिकतम गहिराइमा मात्र ठोस-तरल इन्टरफेस देखाउँछ।(b) सँग सम्बन्धित चलचित्र पूरक चलचित्र १ मा देखाइएको छ।
सोल्युट थपको प्रभावलाई 2D चरण फिल्ड सिमुलेशनको साथ थप अन्वेषण गरिएको थियो, जसले डेलामिनेशन फ्रन्टमा इन्टरफेसियल मोड गठनमा थप जानकारी प्रदान गर्‍यो र 3D सिमुलेशनहरू भन्दा बढी लम्बाइ र समय स्केलहरूमा पहुँच अनुमति दियो डेलामिनेशन काइनेटिक्सको मात्रा।अंजीर मा।चित्र 2 ले Cu70Ti30 र Cu70Ag30 पिघलिएको Ta15Ti85 पूर्ववर्ती मिश्र धातुलाई हटाउने सिमुलेशनको छविहरू देखाउँछ।दुवै अवस्थामा, प्रसार-जोडिएको वृद्धि धेरै अस्थिर छ।मिश्र धातुमा ठाडो रूपमा प्रवेश गर्नुको सट्टा, तरल च्यानलहरूको टिपहरू स्थिर वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा धेरै जटिल ट्र्याजेक्टोरीहरूमा अराजक रूपमा बायाँ र दायाँ सर्छ जसले 3D स्पेसमा टोपोलोजिकल रूपमा सम्बन्धित संरचनाहरूको गठनलाई बढावा दिने पङ्क्तिबद्ध संरचनाहरूलाई बढावा दिन्छ (चित्र 1)।यद्यपि, Ti र Ag additives बीच एक महत्त्वपूर्ण भिन्नता छ।Cu70Ti30 पिघलने (चित्र 2a) को लागि, दुई तरल च्यानलहरूको टक्करले ठोस-तरल इन्टरफेसको विलय गर्दछ, जसले संरचनाबाट दुई च्यानलहरू द्वारा कब्जा गरेको ठोस बाइन्डरहरूको बाहिर निकाल्छ र अन्ततः विघटनमा जान्छ। ।यसको विपरित, Cu70Ag30 मेल्ट (चित्र 2b) को लागि, ठोस र तरल चरणहरू बीचको इन्टरफेसमा Ta संवर्धनले पग्लिएको Ta लिकेजमा कमीको कारण एकीकरणलाई रोक्छ।नतिजाको रूपमा, डेलामिनेशन फ्रन्टमा बन्डको कम्प्रेसनलाई दबाइन्छ, जसले गर्दा कनेक्टिभ संरचनाहरूको गठनलाई बढावा दिन्छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, तरल च्यानलको अराजक दोलन गतिले एक निश्चित डिग्री पङ्क्तिबद्धताको साथ दुई-आयामी संरचना सिर्जना गर्दछ जब कटअफ दबाइन्छ (चित्र 2b)।यद्यपि, यो पङ्क्तिबद्धता बन्डको स्थिर वृद्धिको परिणाम होइन।3D मा, अस्थिर प्रवेशले एक गैर-समाक्षीय जोडिएको द्विबिन्दु संरचना (चित्र 1b) सिर्जना गर्दछ।
Cu70Ti30 (a) र Cu70Ag30 (b) को 2D चरण क्षेत्र सिमुलेशनको स्न्यापशटहरू Ta15Ti85 मिश्र धातुमा पग्लिएको अस्थिर प्रसार-जोडिएको वृद्धिलाई चित्रण गर्दछ।समतल ठोस/तरल इन्टरफेसको प्रारम्भिक स्थितिबाट मापन गरिएको विभिन्न अशुद्धता हटाउने गहिराइहरू देखाउने चित्रहरू।इनसेटहरूले तरल च्यानल टक्करहरूको बिभिन्न व्यवस्थाहरू देखाउँछन्, जसले क्रमशः ठोस बाइन्डरहरूको अलगाव र Cu70Ti30 र Cu70Ag30 पग्लिएको संरक्षणको लागि नेतृत्व गर्दछ।Cu70Ti30 को डोमेन चौडाइ 1024 nm छ, Cu70Ag30 384 nm छ।रंगीन ब्यान्डले Ta एकाग्रतालाई जनाउँछ, र विभिन्न रङहरूले तरल क्षेत्र (गाढा नीलो), आधार मिश्र धातु (हल्का नीलो), र अनालोयड संरचना (लगभग रातो) बीचको भिन्नता देखाउँछ।यी सिमुलेशनका चलचित्रहरू पूरक चलचित्रहरू 2 र 3 मा चित्रित छन्, जसले जटिल मार्गहरूलाई हाइलाइट गर्दछ जुन अस्थिर प्रसार-जोडिएको वृद्धिको समयमा तरल च्यानलहरू प्रवेश गर्दछ।
2D चरण फिल्ड सिमुलेशनका अन्य परिणामहरू चित्र 3 मा देखाइएको छ।अंजीरमा समय (V को बराबर ढलान) बनाम डेलामिनेशन गहिराइको ग्राफ।3a ले देखाउँछ कि Cu पिघलमा Ti वा Ag को जोडले पृथक गतिविज्ञानलाई सुस्त बनाउँछ, अपेक्षित रूपमा।अंजीर मा।3b ले देखाउँछ कि यो सुस्तता प्रत्यायोजित तह भित्रको तरलमा Ti एकाग्रता ढाँचामा कमीको कारणले भएको हो।यसले यो पनि देखाउँछ कि Ti(Ag) को जोडले इन्टरफेसको तरल पक्षमा Ti को एकाग्रता बढाउँछ (घटाउँछ) (\({c}_{{{{{{\rm{Ti)))))) ))) ^{l \) ), जसले Ta को चुहावट निम्त्याउँछ, समयको प्रकार्य (चित्र 3c) को रूपमा पग्लिएको Ta को अंशद्वारा मापन गरिन्छ, जुन Ti(Ag) को थप्दा बढ्छ (घट्छ)। )।चित्र 3d ले देखाउँछ कि दुबै सोल्युटहरूको लागि, ठोसहरूको भोल्युम अंश 28,29,30 द्विबिन्दु टोपोलोजिकल रूपमा सम्बन्धित संरचनाहरूको गठनको लागि थ्रेसहोल्ड भन्दा माथि रहन्छ।पग्लनमा Ti थप्दा Ta को चुहावट बढ्छ, यसले चरण सन्तुलनको कारण ठोस बाइन्डरमा Ti को अवधारणलाई पनि बढाउँछ, जसले गर्दा अशुद्धता बिना संरचनाको एकता कायम राख्न भोल्युम अंश बढ्छ।हाम्रो गणनाहरू सामान्यतया डेलामिनेशन फ्रन्टको भोल्युम अंशको प्रयोगात्मक मापनसँग सहमत हुन्छन्।
Ta15Ti85 मिश्र धातुको फेज फिल्ड सिमुलेशनले समयको प्रकार्यको रूपमा मिश्र धातु हटाउने गहिराइबाट मापन गरिएको मिश्र धातु हटाउने काइनेटिक्समा Cu पिघ्नमा Ti र Ag थपको विभिन्न प्रभावहरूलाई परिमाण गर्दछ (a), तरलमा Ti एकाग्रता प्रोफाइल। 400 nm को मिश्र धातु हटाउने गहिराई (नकारात्मक गहिराई मिश्र धातु संरचना बाहिर पिघलमा फराकिलो हुन्छ (बायाँ तर्फ मिश्र धातु अगाडि) b Ta चुहावट बनाम समय (c) र पग्लिएको संरचना बनाम पग्लिएको संरचनामा ठोस अंश (d) अतिरिक्त तत्वहरूको एकाग्रता पिघलिएकोमा abscissa (d) (Ti - हरियो रेखा, Ag - बैजनी रेखा र प्रयोग) को साथ प्लट गरिएको छ।
समयको साथमा डेलामिनेशन फ्रन्टको गति घट्दै गएकोले, डेलामिनेशनको समयमा मोर्फोलजीको विकासले डेलामिनेशन गति घटाउने प्रभाव देखाउँदछ।अघिल्लो चरणको क्षेत्रीय अध्ययनमा, हामीले शुद्ध तामा पिघलिएको Ta15Ti85 पूर्ववर्ती मिश्र धातुलाई हटाउने क्रममा टोपोलोजिकल रूपमा अनबाउन्ड संरचनाहरू पङ्क्तिबद्ध गरिएको eutectic-जस्तो जोडिएको वृद्धि देख्यौं।यद्यपि, एउटै चरणको फिल्ड सिमुलेशन शोको लामो रन (पूरक चलचित्र 4 हेर्नुहोस्) कि जब विघटन अगाडिको गति पर्याप्त सानो हुन्छ, जोडिएको वृद्धि अस्थिर हुन्छ।अस्थिरता फ्लेक्सको पार्श्व रकिङमा प्रकट हुन्छ, जसले तिनीहरूको पङ्क्तिबद्धतालाई रोक्छ र, यसरी, टोपोलोजिकल रूपमा जडान गरिएका संरचनाहरूको गठनलाई बढावा दिन्छ।स्थिर बाउन्ड ग्रोथबाट अस्थिर रकिङ वृद्धिमा संक्रमण xi = 250 nm 4.7 mm/s को दरमा हुन्छ।यसको विपरित, Cu70Ti30 मेल्टको सम्बन्धित डेलामिनेशन डेप्थ xi उही दरमा लगभग 40 एनएम छ।त्यसकारण, हामीले Cu70Ti30 पिघलिएको मिश्र धातुलाई हटाउँदा यस्तो रूपान्तरण देख्न सकेनौं (पूरक चलचित्र 3 हेर्नुहोस्), किनभने पिघलमा 30% Ti थप्दा मिश्र धातु हटाउने गतिविज्ञानलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्छ।अन्तमा, यद्यपि प्रसार-जोडिएको वृद्धि ढिलो डेलामिनेशन काइनेटिक्सको कारणले अस्थिर छ, डेलामिनेशन अगाडि कडा बन्डहरूको दूरी λ0 ले लगभग \({\lambda __{0}^{2}V=C\) स्थिरताको नियम पालन गर्दछ। वृद्धि 15,31 जहाँ C एक स्थिर छ।
चरण क्षेत्र सिमुलेशनको भविष्यवाणीहरू परीक्षण गर्न, मिश्र धातु हटाउने प्रयोगहरू ठूला नमूनाहरू र लामो मिश्र धातु हटाउने समयहरूसँग प्रदर्शन गरिएको थियो।चित्र 4a प्रत्यायोजित संरचनाको मुख्य मापदण्डहरू देखाउने योजनाबद्ध रेखाचित्र हो।डेलामिनेशनको कुल गहिराई xi बराबर छ, ठोस र तरल चरणहरूको प्रारम्भिक सीमाबाट डेलामिनेशन अगाडिको दूरी।hL प्रारम्भिक ठोस-तरल इन्टरफेसबाट प्रत्यायोजित संरचनाको छेउमा नक्कन गर्नु अघिको दूरी हो।ठूलो एचएलले बलियो टा लीकेजलाई संकेत गर्छ।प्रत्यायोजित नमूनाको SEM छविबाट, हामी नक्काशी गर्नु अघि प्रतिनिधि संरचनाको आकार hD मापन गर्न सक्छौं।यद्यपि, पग्लने कोठाको तापक्रममा पनि ठोस बन्ने भएकोले, बन्ड बिना नै प्रत्यायोजित संरचना कायम राख्न सम्भव छ।त्यसकारण, हामीले ट्रान्जिसन ढाँचा प्राप्त गर्नको लागि पिघलिएको (तामा रिच फेज) नक्काशी गर्यौं र संक्रमण संरचनाको मोटाई मापन गर्न hC प्रयोग गर्‍यौं।
अशुद्धता हटाउने र ज्यामितीय मापदण्डहरूको निर्धारणको क्रममा आकारविज्ञानको विकासको योजनाबद्ध रेखाचित्र: रिसाव तह मोटाई Ta hL, delaminated संरचना hD को मोटाई, जडान संरचना hC को मोटाई।(b), (c) शुद्ध Cu(b) र Cu70Ag30 मेल्टबाट तयार पारिएको SEM क्रस सेक्शनहरू र Ta15Ti85 मिश्र धातुको 3D इचेड मोर्फोलजीको तुलना गर्ने चरण फिल्ड सिमुलेशन परिणामहरूको प्रयोगात्मक प्रमाणीकरण, समान बन्ड साइज संरचना (c), स्केल बारको साथ टोपोलोजिकल बन्डहरू उत्पादन गर्ने। 10 µm
प्रत्यायोजित संरचनाहरूको क्रस खण्डहरू चित्रमा देखाइएको छ।4b,c ले प्रत्यायोजित मिश्र धातुको आकारविज्ञान र गतिविज्ञानमा Cu मा Ti र Ag जोड्ने मुख्य अनुमानित प्रभावहरूको पुष्टि गर्दछ।अंजीर मा।चित्र 4b ले 10 s को लागि xi ~ 270 μm गहिराईमा शुद्ध तामामा डुबाएर मिश्रित Ta15T85 मिश्र धातुको SEM कट (बायाँ तर्फ) को तल्लो क्षेत्र देखाउँछ।मापनयोग्य प्रयोगात्मक समय मापनमा, जुन फेज फिल्ड सिमुलेशनहरू भन्दा ठूलो परिमाणको धेरै अर्डरहरू छन्, डिकपलिंग फ्रन्ट वेग 4.7 mm/s को माथि उल्लिखित थ्रेसहोल्ड वेग भन्दा धेरै तल छ, जसको तल स्थिर eutectic बन्ड वृद्धि अस्थिर हुन्छ।तसर्थ, पिल फ्रन्ट माथिको संरचना टोपोलोजिकल रूपमा पूर्ण रूपमा जडान भएको आशा गरिन्छ।नक्काशी गर्नु अघि, आधार मिश्र धातुको पातलो तह पूर्ण रूपमा भंग भएको थियो (hL = 20 μm), जुन Ta रिसाव (तालिका 1) सँग सम्बन्धित थियो।तामाले समृद्ध चरण (दायाँ) को रासायनिक नक्काशी पछि, प्रत्यायोजित मिश्र धातुको पातलो तह (hC = 42 µm) मात्र बाँकी रहन्छ, जसले प्रत्यायोजित संरचनाको धेरै भागले नक्काशीको क्रममा संरचनात्मक अखण्डता गुमाएको संकेत गर्दछ र अपेक्षित रूपमा टोपोलोजिकल रूपमा बाँडिएको थिएन। चित्र १ क)।, तेस्रो पङ्क्तिमा सबैभन्दा दायाँ छवि)।अंजीर मा।4c ले पूर्ण SEM क्रस सेक्शन र Ta15Ti85 मिश्र धातुको नक्काशीको 3D छविहरू देखाउँछ Cu70Ag30 मा 10 s को लागि लगभग 200 µm गहिराइमा डुबाएर हटाइयो।चूंकि पिल गहिराई सैद्धान्तिक रूपमा \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) प्रसार नियन्त्रित गतिविज्ञान (पूरक नोट 4 हेर्नुहोस्) 15 16 सँग बढ्ने अनुमान गरिएको छ। Cu पिघलमा 30% Ag थप्दा, 270 μm बाट 220 μm सम्म विभाजनको गहिराइमा भएको कमीले 1.5 को कारकद्वारा Peclet नम्बर p मा भएको कमीसँग मेल खान्छ।Cu/Ag रिच फेज (दायाँ) को रासायनिक नक्काशी पछि, सम्पूर्ण प्रत्यायोजित संरचनाले संरचनात्मक अखण्डता (hC = 200 µm) कायम राख्छ, यो मूल रूपमा अनुमानित टोपोलोजिकल रूपमा युग्मित द्विबिन्दु संरचना (चित्र 1, दायाँपट्टिको छवि) दोस्रो पङ्क्ति र सम्पूर्ण तल्लो पङ्क्ति)।विभिन्न पिघलहरूमा प्रत्यायोजित आधार मिश्र धातु Ta15T85 को सबै मापनहरू तालिकामा संक्षेप गरिएका छन्।1. हामीले हाम्रो निष्कर्षलाई पुष्टि गर्दै विभिन्न पिघलहरूमा unalloyed Ta10Ti90 आधार मिश्र धातुहरूको लागि परिणामहरू पनि प्रस्तुत गर्दछौं।चुहावट तह मोटाई Ta को मापनले Cu70Ag30 मेल्ट (hL = 0 μm) मा विघटित संरचना शुद्ध Cu melt (hL = 20 μm) भन्दा सानो छ भनेर देखायो।यसको विपरित, पग्लनमा Ti को थप्दा अधिक कमजोर मिश्रित संरचनाहरू (hL = 190 μm) भंग हुन्छ।शुद्ध Cu melt (hL = 250 μm) र Cu70Ag30 melt (hL = 150 μm) बीचको प्रत्यायोजित संरचनाको विघटनमा कमी Ta10Ti90 मा आधारित डेलिगेटेड मिश्रहरूमा बढी स्पष्ट हुन्छ।
विभिन्न पग्लिने प्रभाव बुझ्नको लागि, हामीले चित्र 5 मा प्रयोगात्मक परिणामहरूको अतिरिक्त मात्रात्मक विश्लेषण गर्यौं (पूरक डाटा 1 पनि हेर्नुहोस्)।अंजीर मा।चित्र 5a–b ले शुद्ध Cu melt (Fig. 5a) र Cu70Ag30 melt (Fig. 5b) मा एक्सफोलिएशन प्रयोगहरूमा एक्सफोलिएसनको दिशामा विभिन्न तत्वहरूको मापन गरिएको एकाग्रता वितरण देखाउँदछ।विभिन्न तत्वहरूको सांद्रताहरू ठोस बाइन्डरमा डेलामिनेशन तहको किनारा र डेलामिनेशनको समयमा तरल (Cu वा CuAg मा समृद्ध) भएको चरणको दूरी d विरुद्ध प्लट गरिएको छ।ECD को विपरीत, जहाँ मिश्रित तत्वहरूको अवधारण विभाजनको दरले निर्धारण गरिन्छ, LMD मा, ठोस बाइन्डरमा एकाग्रता ठोस र तरल चरणहरू बीचको स्थानीय थर्मोडायनामिक सन्तुलन र यसरी, ठोस र को सह-अस्तित्व गुणहरू द्वारा निर्धारण गरिन्छ। तरल चरणहरू।मिश्र धातु राज्य रेखाचित्र।आधार मिश्र धातुबाट Ti को विघटनको कारण, Ti एकाग्रता delamination अगाडि देखि delamination तह को किनारा सम्म d बढ्दै जान्छ।नतिजाको रूपमा, बन्डलको साथ बढ्दो d संग टा एकाग्रता बढ्यो, जुन चरण क्षेत्र सिमुलेशन (पूरक चित्र 5) संग संगत थियो।Cu70Ag30 पिघलमा Ti एकाग्रता शुद्ध Cu पग्लिएको भन्दा धेरै कम हुन्छ, जुन ढिलो मिश्र धातु हटाउने दरसँग अनुरूप छ।फिग्समा मापन गरिएको एकाग्रता प्रोफाइलहरू।5b ले यो पनि देखाउँदछ कि तरलमा Ag र Cu को सांद्रताको अनुपात डेलिगेटेड मिश्रको तहमा ठ्याक्कै स्थिर छैन, जबकि चरण क्षेत्रको सिमुलेशनमा यो अनुपात पग्लिएको सिमुलेशनमा स्थिर मानिएको थियो। एक छद्म तत्व Cu70Ag30।यो मात्रात्मक भिन्नताको बावजुद, फेज फिल्ड मोडेलले टा लिकेजलाई दबाउन एजी थप्ने प्रमुख गुणात्मक प्रभावलाई कब्जा गर्दछ।ठोस बाइन्डर र तरल पदार्थहरूमा सबै चार तत्वहरूको एकाग्रता ढाँचाको पूर्ण रूपमा मात्रात्मक मोडेलिङको लागि TaTiCuAg चरण रेखाचित्रको अधिक सटीक चार-घटक मोडेल आवश्यक छ, जुन यस कार्यको दायराभन्दा बाहिर छ।
Ta15Ti85 मिश्र धातुको डिलामिनेशन फ्रन्टबाट (a) शुद्ध Cu melt र (b) Cu70Ag30 पग्लिएको दूरीमा निर्भर गर्दै एकाग्रता प्रोफाइलहरू मापन गरियो।प्रत्यायोजित संरचना (ठोस रेखा) को ठोस ρ(d) को मापन गरिएको भोल्युम अंशको तुलना लीकेज Ta (ड्यास गरिएको रेखा) बिनाको समीकरणसँग सम्बन्धित सैद्धान्तिक भविष्यवाणीसँग।(1) (c) इन्फ्लेट समीकरण भविष्यवाणी।(1) समीकरण डेलामिनेशन अगाडि सही गरियो।(२) अर्थात् टा लिकेज मानिन्छ।औसत बन्ड चौडाइ λw र दूरी λs (d) मापन गर्नुहोस्।त्रुटि पट्टीहरूले मानक विचलन प्रतिनिधित्व गर्दछ।
अंजीर मा।5c ले ठोस बाइन्डरमा मापन गरिएको Ta एकाग्रता प्रयोग गरेर सामूहिक संरक्षणबाट प्राप्त सैद्धान्तिक भविष्यवाणी (ड्यास गरिएको रेखा) सँग पग्लिएको शुद्ध प्रत्यायोजित Cu र Cu70Ag30 संरचनाहरूको लागि ठोस ρ(d) (ठोस रेखा) को मापन गरिएको भोल्युम अंश तुलना गर्दछ \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Fig. 5a,b) र Ta को चुहावटलाई बेवास्ता गर्नुहोस् र बिभाजनको विभिन्न गहिराइहरू भएका बन्डहरू बीच Ta को ढुवानीलाई बेवास्ता गर्नुहोस्।यदि Ta ठोसबाट तरलमा परिवर्तन भयो भने, आधार मिश्र धातुमा समावेश भएका सबै Taलाई ठोस बाइन्डरमा पुन: वितरण गरिनुपर्छ।तसर्थ, मिश्र धातु हटाउने दिशामा सीधा रिमोट संरचनाको कुनै पनि तहमा, द्रव्यमानको संरक्षण भनेको \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_{Ta}^{0}(d){S}_{t}\), जहाँ \({c}_{Ta}^{s}(d)\) र \({c} __{Ta }^ {0}\) क्रमशः बाइन्डर र म्याट्रिक्स मिश्र धातुमा स्थिति d मा Ta सांद्रताहरू हुन्, र Ss(d) र St हार्ड बाइन्डर र सम्पूर्ण दुर्गम क्षेत्रका क्रस-सेक्शनल क्षेत्रहरू हुन्, क्रमशः।यसले रिमोट तहमा ठोसको मात्रा अंशको भविष्यवाणी गर्छ।
यसलाई निलो रेखासँग सम्बन्धित \({c}_{Ta}^{s}(d)\) कर्भहरू प्रयोग गरेर प्रत्यायोजित शुद्ध Cu र Cu70Ag30 पिघलिएको संरचनामा सजिलै लागू गर्न सकिन्छ।यी भविष्यवाणीहरू Fig. 5c मा सुपरइम्पोज गरिएका छन् जसले Ta लिकेजलाई बेवास्ता गर्नु भोल्युम अंश वितरणको खराब भविष्यवाणी हो।चुहावट-मुक्त जन संरक्षणले बढ्दो d संग भोल्युम अंशमा एक मोनोटोनिक कमीको भविष्यवाणी गर्दछ, जुन गुणात्मक रूपमा शुद्ध Cu पग्लिन्छ, तर Cu70Ag30 पिघलमा होइन, जहाँ ρ(d) न्यूनतम हुन्छ।थप रूपमा, यसले दुबै पग्लनका लागि विभाजन फ्रन्टमा भोल्युम अंशहरूको महत्त्वपूर्ण ओभरस्टिमेशनमा पुर्‍याउँछ।सबैभन्दा सानो मापन योग्य d ≈ 10 µm को लागि, दुबै पग्लिने अनुमानित ρ मानहरू ०.५ भन्दा बढी छन्, जबकि Cu र Cu70Ag30 पिघलहरूको लागि मापन गरिएको ρ मानहरू क्रमशः 0.3 र 0.4 भन्दा अलि बढी छन्।
Ta रिसावको मुख्य भूमिकालाई जोड दिन, हामी त्यसपछि यो चुहावट समावेश गर्न हाम्रो सैद्धान्तिक भविष्यवाणीहरू परिष्कृत गरेर विघटन अगाडिको नजिक मापन र भविष्यवाणी गरिएको ρ मानहरू बीचको मात्रात्मक भिन्नतालाई हटाउन सकिन्छ भनेर देखाउँछौं।यसका लागि, ठोसबाट तरलमा प्रवाहित Ta परमाणुहरूको कुल सङ्ख्या गणना गरौं जब क्षय फ्रन्ट समय अन्तरालमा Δxi = vΔt दूरीमा सर्छ Δt Δxi = vΔt, जहाँ \(v={\dot{x) )) _{i }( t )\) - delamination दर, गहिराई र समय ज्ञात सम्बन्धबाट व्युत्पन्न गर्न सकिन्छ \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) डिएरेसन।पृथकता अगाडि (d ≈ 0) मा द्रव्यमानको संरक्षणको स्थानीय नियम यस्तो छ कि ΔN = DlglΔtSl/va, जहाँ gl तरलमा Ta परमाणुहरूको एकाग्रता ढाँचा हो, va भनेको एकाग्रतासँग सम्बन्धित परमाणु भोल्युम हो। आणविक अंश, र Sl = St − Ss delamination अगाडि तरल च्यानलको क्रस-सेक्शनल क्षेत्र हो।इन्टरफेसमा Ta परमाणुहरूको एकाग्रताको स्थिर मान \({c}_{Ta}^{l}\) छ र एक्सफोलिएटेड तहको बाहिर पग्लिएको अवस्थामा धेरै सानो छ भनी अनुमान गरेर एकाग्रता ढाँचा gl गणना गर्न सकिन्छ। दिन्छ \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) त्यसैले, \({{\Delta}}N=({{\Delta} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\)।जब अगाडि एक दूरी Δxi मा जान्छ, ठोस अंश आधार मिश्र धातुबाट हटाइएका Ta परमाणुहरूको कुल संख्या बराबर हुन्छ, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t}} c }_{Ta}^ { 0}/{v}_{a}\), तरलमा चुहावट हुने Ta परमाणुहरूको सङ्ख्याको योगफलमा, ΔN, र ठोस बाइन्डरमा समावेश गरिएको\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\)।यो समीकरण, ΔN को लागि माथिको अभिव्यक्ति र सम्बन्धहरू St = Ss + Sl र डेलामिनेशन अगाडि चरणहरू।
Ta परमाणुहरूको शून्य घुलनशीलताको सीमामा, जसले चुहावटको अनुपस्थितिको प्रारम्भिक भविष्यवाणीमा घटाउँछ, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}} \) तरल ( \({c }_{Ta}^{l}=0\))।प्रयोगात्मक मापनहरूबाट मानहरू \({c}_{Ta}^{l}\ लगभग ०.०३\) प्रयोग गर्दै (चित्र 5a, b मा देखाइएको छैन) र Peclet संख्याहरू p ≈ 0.26 र p ≈ 0.17 र ठोस सांद्रता \ ( {c}_{Ta}^{s}\लगभग ०.३\) र \({c}_{Ta}^{s}\लगभग ०.२५\) क्रमशः Cu र Cu70Ag30 पग्लिन्छन्, हामीले अनुमानित मान प्राप्त गर्छौं। पिघल, ρ ≈ ०.३८ र ρ ≈ ०.३९।यी भविष्यवाणीहरू मापनसँग पर्याप्त राम्रो सम्झौतामा मात्रात्मक रूपमा छन्।बाँकी भिन्नताहरू (पूर्वानुमान गरिएको ०.३८ बनाम। शुद्ध Cu पिघ्नका लागि ०.३२ मापन गरिएको र ०.३९ मापन गरिएको बनाम ०.४३ Cu70Ag30 मेल्टको लागि) तरल पदार्थहरूमा धेरै कम Ta सांद्रताको लागि ठूलो मापन अनिश्चितताद्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ (\( {c }_{Ta }^ {l}\लगभग ०.०३\)), जुन शुद्ध तामा पग्लिएकोमा थोरै ठूलो हुने अपेक्षा गरिएको छ।
यद्यपि हालका प्रयोगहरू विशिष्ट आधार मिश्र धातुहरू र पग्लिएका तत्वहरूमा प्रदर्शन गरिएका थिए, हामी आशा गर्छौं कि यी प्रयोगहरूको विश्लेषणको नतिजाले समीकरणहरू प्राप्त गर्न मद्दत गर्नेछ।(२) अन्य LMD डोपिङ प्रणाली र ठोस राज्य अशुद्धता हटाउने (SSD) जस्ता अन्य सम्बन्धित विधिहरूमा व्यापक लागू हुने।अहिलेसम्म, एलएमडी संरचनामा अविचलित तत्वहरूको चुहावटको प्रभावलाई पूर्ण रूपमा बेवास्ता गरिएको छ।यो मुख्यतया यस तथ्यको कारणले गर्दा हो कि यो प्रभाव ECDD मा महत्त्वपूर्ण छैन, र अहिलेसम्म यो NMD REC सँग मिल्दोजुल्दो छ भनी अनुमान गरिएको छ।जे होस्, ECD र LMD बीचको मुख्य भिन्नता यो हो कि LMD मा तरल पदार्थहरूमा मिससिबल तत्वहरूको घुलनशीलता धेरै बढेको छ किनभने इन्टरफेसको तरल पक्षमा मिसाइबल तत्वहरूको उच्च एकाग्रता (\({c}_{Ti} ^{) l}\)), जसले फलस्वरूप इन्टरफेसको तरल पक्षमा अमिसिबल तत्वहरू (\({c}_{Ta}^{l}\)) को एकाग्रता बढाउँछ र ठोस अवस्था समीकरणद्वारा भविष्यवाणी गरिएको भोल्युम अंश घटाउँछ। ।(2) यो सुधार LMD को समयमा ठोस-तरल इन्टरफेस स्थानीय थर्मोडाइनामिक सन्तुलनमा भएको तथ्यको कारण हो, त्यसैले उच्च \({c}_{Ti}^{l}\) सुधार गर्न मद्दत गर्दछ \({c} _ {Ta} ^{l}\ त्यसै गरी, उच्च \({c}_{Ti}^{s}\) Cu लाई कडा बाइन्डरहरूमा समावेश गर्न अनुमति दिन्छ, र यी बाइन्डरहरूमा ठोस Cuको एकाग्रता क्रमशः लगभग 10% बाट भिन्न हुन्छ। सानो प्रत्यायोजित तह (पूरक चित्र 6) को किनारमा मानहरूमा घटाइ नगण्य छ। यसको विपरीत, ECD द्वारा AgAu मिश्रबाट Ag को विद्युत रासायनिक हटाउने एक गैर-संतुलन प्रतिक्रिया हो जसले Au मा घुलनशीलता बढाउँदैन। इलेक्ट्रोलाइट। SSD ढाँचाको प्रत्यायोजित तहमा ठोस पदार्थहरूको अवलोकन गरिएको थियो, I को संकेत गर्दै, कि प्रतिनिधिमण्डलको समयमा ठोस लिगामेन्टको विघटन हुन्छ, अमिसिबल तत्वहरूको चुहावटसँग सम्बन्धित।
र समीकरण।(२) टा चुहावटका कारण मिश्र धातु हटाउने अगाडि ठोस अंशमा उल्लेखनीय कमी आएको अनुमान गर्न, समग्रमा ठोस अंश वितरण बुझ्न मिश्र धातु हटाउने क्षेत्रमा टा यातायातलाई पनि ध्यानमा राख्न आवश्यक छ। मिश्र धातु हटाउने तह, जो शुद्ध तामा र Cu70Ag30 पिघल संग संगत छ।Cu70Ag30 मेल्ट (चित्र 5c मा रातो रेखा) को लागि, ρ(d) ले डेलिगेटेड तहको कम्तीमा आधा हुन्छ।यो न्यूनतम यस तथ्यको कारण हो कि प्रत्यायोजित तहको छेउमा कडा बाइन्डरमा समावेश Ta को कुल मात्रा आधार मिश्र धातु भन्दा ठूलो छ।अर्थात्, d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), वा पूर्ण रूपमा बराबर, मापन गरिएको ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 समीकरणले अनुमान गरेको भन्दा धेरै ठूलो छ।(१) कुनै चुहावट छैन\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\ लगभग ०.२\)।यसको मतलब यो हो कि एस्केपिङ Ta को भागलाई यस अगाडिबाट टाढाको क्षेत्रमा विच्छेदन अगाडिबाट ढुवानी गरिन्छ, तरलमा र ठोस-तरल इन्टरफेसको साथमा, जहाँ यसलाई पुन: जम्मा गरिन्छ।
यस रिडिपोजिसनले टा हार्ड बाइन्डरहरूलाई समृद्ध बनाउन Ta लिकेजको विपरीत प्रभाव पार्छ, र कडा अंश वितरणलाई Ta रिसाव र रिडिपोजिसनको सन्तुलनको रूपमा गुणात्मक रूपमा व्याख्या गर्न सकिन्छ।Cu70Ag30 पिघल्नको लागि, तरलमा Ag एकाग्रता बढ्दो d (चित्र 5b मा ब्राउन डटेड लाइन) को साथ बढ्छ Ta घुलनशीलता घटाएर Ta चुहावट कम गर्न, जसले न्यूनतममा पुगेपछि d बढ्दै ρ(d) मा वृद्धि हुन्छ। ।यसले कडा बन्डको पृथकताको कारण विखण्डन रोक्नको लागि पर्याप्त ठोस भाग कायम राख्छ, जसले Cu70Ag30 मा प्रत्यायोजित संरचनाहरूले नक्काशी पछि संरचनात्मक अखण्डतालाई किन राख्छ भनेर वर्णन गर्दछ।यसको विपरित, शुद्ध तामा पग्लने, चुहावट र रिपोजिसनले एकअर्कालाई लगभग रद्द गर्दछ, जसको परिणामस्वरूप धेरै जसो प्रत्यायोजित तहहरूका लागि विखंडन थ्रेसहोल्ड मुनि ठोसहरूमा ढिलो कमी हुन्छ, केवल एक धेरै पातलो तह छोड्छ जसले तामाको सीमाको छेउमा संरचनात्मक अखण्डता कायम राख्छ। प्रत्यायोजित तह।(चित्र 4b, तालिका 1)।
अहिलेसम्म, हाम्रा विश्लेषणहरूले मुख्यतया ठोस अंश र प्रत्यायोजित संरचनाहरूको टोपोलोजीमा विस्थापित माध्यममा मिसाइबल तत्वहरूको चुहावटको बलियो प्रभावको व्याख्या गर्नमा केन्द्रित छ।अब हामी प्रत्यायोजित तह भित्र बिकन्टीन्युम संरचना को coarsening मा यस चुहावट को प्रभाव मा फर्कौं, जुन सामान्यतया उच्च प्रशोधन तापमान को कारण LMD को समयमा हुन्छ।यो ECD भन्दा फरक छ जहाँ मिश्र धातु हटाउने क्रममा कोर्सनिङ वस्तुतः अवस्थित छैन, तर मिश्र धातु हटाएपछि उच्च तापमानमा एनिलिङको कारण हुन सक्छ।हालसम्म, एलएमडीको बखत कोर्सनिङलाई ठोस-तरल इन्टरफेसको साथ इम्सिसिबल तत्वहरूको फैलावटको कारणले गर्दा हुन्छ भन्ने धारणा अन्तर्गत मोडेल गरिएको छ, एनेलेड न्यानोपोरस ईसीडी संरचनाहरूको सतह प्रसार-मध्यस्थ मोटेरिंग जस्तै।यसरी, बन्ड साइज मानक स्केलिंग कानून केशिका विस्तार प्रयोग गरेर मोडेल गरिएको छ।
जहाँ tc coarsening समय हो, delamination लेयर (जहाँ λ को प्रारम्भिक मान λ00 छ) भित्र डेलामिनेशन प्रयोगको अन्त्य सम्म, र स्केलिंग सूचकांक n = 4 सतह फैलाउँछ।Eq सावधानीपूर्वक प्रयोग गर्नुपर्छ।(3) प्रयोगको अन्त्यमा अशुद्धता बिना अन्तिम संरचनाको लागि λ र दूरी d को मापन व्याख्या गर्नुहोस्।यो तथ्यको कारण हो कि प्रत्यायोजित तहको छेउमा रहेको क्षेत्र अगाडिको नजिकको क्षेत्र भन्दा ठूलो हुन लामो समय लाग्छ।यो अतिरिक्त समीकरण संग गर्न सकिन्छ।(3) tc र d सँग सञ्चार।यो सम्बन्ध समयको प्रकार्यको रूपमा मिश्र धातु हटाउने गहिराइ अनुमान गरेर सजिलै प्राप्त गर्न सकिन्छ, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), जसले tc(d ) = te − tf(d) दिन्छ, जहाँ te सम्पूर्ण प्रयोगको अवधि हो, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l}) {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) अन्तिम डेलामिनेशन डेप्थ माइनस d बराबरको गहिराइमा पुग्ने समय हो।समीकरणमा tc(d) को लागि यो अभिव्यक्ति प्लग गर्नुहोस्।(३) λ(d) भविष्यवाणी गर्नुहोस् (अतिरिक्त नोट ५ हेर्नुहोस्)।
यो भविष्यवाणी परीक्षण गर्न, हामीले शुद्ध Cu र Cu70Ag30 पिघलको लागि पूरक चित्र 9 मा देखाइएको प्रत्यायोजित संरचनाहरूको पूर्ण क्रस खण्डहरूमा बन्डलहरू बीचको चौडाइ र दूरीको मापन प्रदर्शन गर्यौं।डेलामिनेशन फ्रन्टबाट विभिन्न दूरीहरूमा डेलामिनेशन दिशामा सीधा रेखा स्क्यानहरूबाट, हामीले टा-रिच बन्डलहरूको औसत चौडाइ λw(d) र बन्डलहरू बीचको औसत दूरी λs(d) प्राप्त गर्यौं।यी मापनहरू चित्रमा देखाइएका छन्।5d र समीकरण को भविष्यवाणी संग तुलना।(3) n को विभिन्न मानहरूको लागि पूरक चित्र 10 मा।तुलनाले देखाउँछ कि n = 4 को सतह प्रसार सूचकांकले खराब भविष्यवाणी दिन्छ।यो भविष्यवाणी बल्क डिफ्यूजन-मध्यस्थ केशिका कोर्सनिङको लागि n = 3 छनोट गरेर उल्लेखनीय रूपमा सुधार गरिएको छैन, जुन तरलमा Ta रिसावको कारणले राम्रो फिट प्रदान गर्ने अपेक्षा गर्न सक्छ।
सिद्धान्त र प्रयोग बीचको यो मात्रात्मक भिन्नता अचम्मको कुरा होइन, Eq.(3) स्थिर मात्रा अंश ρ मा केशिका मोटोपन वर्णन गर्दछ, जबकि LMD मा ठोस अंश ρ स्थिर हुँदैन।मिश्र धातु हटाउने अन्त्यमा हटाइएको तह भित्र ρ स्थानिय रूपमा परिवर्तन हुन्छ, जस्तै चित्रमा देखाइएको छ।5c।ρ एक निश्चित हटाउने गहिराइमा अशुद्धता हटाउने क्रममा समयसँगै परिवर्तन हुन्छ, हटाउने अगाडिको मान (जुन समयमा लगभग स्थिर हुन्छ र यसरी tf र d बाट स्वतन्त्र हुन्छ) चित्रमा देखाइएको ρ(d) को मापन गरिएको मानमा। 5c पछिल्लो समय संगत।अंजीरबाट।3d मा, यो अनुमान गर्न सकिन्छ कि क्षय फ्रन्ट मानहरू क्रमशः AgCu र शुद्ध Cu पग्लिन्छन्, जुन सबै अवस्थामा ρ को अन्तिम मान भन्दा बढी हुन्छ।यो नोट गर्न महत्त्वपूर्ण छ कि निश्चित d मा समयको साथ ρ मा घट्नु तरलमा मिसाइबल तत्व (Ti) को एकाग्रता ढाँचाको उपस्थितिको प्रत्यक्ष परिणाम हो।तरल पदार्थमा Ti को एकाग्रता बढ्दो d संग घट्दै गएकोले, ठोसमा Ti को सन्तुलन एकाग्रता पनि d को घट्दो प्रकार्य हो, जसले ठोस बाइन्डरबाट Ti को विघटन र समयको साथमा ठोस अंशमा कमी निम्त्याउँछ।ρ मा अस्थायी परिवर्तन पनि Ta को चुहावट र रिडेपोजिसनबाट प्रभावित हुन्छ।तसर्थ, विघटन र पुनरावृत्तिको अतिरिक्त प्रभावहरूको कारणले गर्दा, हामी आशा गर्छौं कि LMD को समयमा कोर्सनिंग, एक नियमको रूपमा, गैर-स्थिर भोल्युम फ्र्याक्सनहरूमा हुन्छ, जसले केशिका कोर्सनिंगको अतिरिक्त संरचनात्मक विकासको नेतृत्व गर्नेछ, तर यसको कारणले गर्दा पनि। तरल पदार्थ र सीमाना ठोस तरल मात्र होइन।
समीकरण तथ्य।(3) 3 ≤ n ≤ 4 को लागि बन्ड चौडाइ र स्पेसिंग मापनहरू परिमाणित छैनन् (पूरक चित्र। 10), सुझाव दिन्छ कि विघटन र इन्टरफेस कटौतीको कारणले गर्दा हालको प्रयोगमा प्रमुख भूमिका खेल्दैन।केशिका मोटोपनका लागि, λw र λs ले d मा समान निर्भरता हुने अपेक्षा गरिएको छ, जबकि चित्र 5d ले शुद्ध Cu र Cu70Ag30 पग्लने λw भन्दा λs धेरै छिटो बढ्छ भनेर देखाउँछ।यी मापनहरू मात्रात्मक रूपमा व्याख्या गर्नको लागि खाता विघटन र पुन: डिपोजिसनलाई ध्यानमा राख्ने एक मोटे सिद्धान्तलाई विचार गर्नुपर्दछ, यो भिन्नता गुणात्मक रूपमा अपेक्षित छ, किनकि साना बन्डहरूको पूर्ण विघटनले बन्डहरू बीचको दूरी बढाउन योगदान पुर्‍याउँछ।थप रूपमा, Cu70Ag30 पग्लिएको λs लेयरको छेउमा मिश्र बिना यसको अधिकतम मूल्यमा पुग्छ, तर शुद्ध तामा पग्लिएको λs मोनोटोनिक रूपमा बढिरहेको तथ्यलाई तरलमा Ag एकाग्रतामा भएको वृद्धिद्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ, जहाँ d लाई चित्र 5c nonmonotonic व्यवहारमा ρ(d) को व्याख्या गर्न प्रयोग गरिन्छ।बढ्दो d संग Ag एकाग्रता बढाउँदा Ta चुहावट र बाइन्डर विघटनलाई दमन गर्छ, जसले अधिकतम मानमा पुगेपछि λs मा कमी ल्याउँछ।
अन्तमा, ध्यान दिनुहोस् कि स्थिर भोल्युम अंशमा केशिका कोर्सनिङको कम्प्यूटर अध्ययनले देखाउँछ कि जब भोल्युम अंश लगभग ०.३२९.३० को थ्रेसहोल्ड भन्दा तल आउँछ, संरचना टुक्रा टुक्रा हुन्छ।अभ्यासमा, यो थ्रेसहोल्ड थोरै कम हुन सक्छ किनभने खण्डीकरण र सहवर्ती जीनस घटाई यो प्रयोगमा कुल मिश्र धातु हटाउने समयसँग तुलना गर्न मिल्ने वा बढी समय मापन हुन्छ।Cu70Ag30 मा प्रत्यायोजित संरचनाहरूले d को औसत दायरामा ρ(d) ०.३ भन्दा थोरै कम भए तापनि तिनीहरूको संरचनात्मक अखण्डता कायम राख्छ भन्ने तथ्यले खण्डीकरण, यदि कुनै हो भने, आंशिक रूपमा मात्र हुन्छ भन्ने संकेत गर्छ।खण्डीकरणको लागि भोल्युम अंश थ्रेसहोल्ड पनि विघटन र पुनरावृत्तिमा निर्भर हुन सक्छ।
यस अध्ययनले दुई मुख्य निष्कर्ष निकाल्छ।पहिलो, र अधिक व्यावहारिक रूपमा, LMD द्वारा उत्पादित प्रत्यायोजित संरचनाहरूको टोपोलजीलाई पिघल चयन गरेर नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।पिघलिएको AXB1-X आधार मिश्र धातुको अपरिवर्तनीय तत्व A को घुलनशीलता कम गर्नको लागि पिघलिएको छनोट गरेर, सीमित भए पनि, एक उच्च प्रत्यायोजित संरचना सिर्जना गर्न सकिन्छ जसले भुइँ तत्व X को कम सांद्रता र संरचनात्मक अखण्डतामा पनि यसको एकता कायम राख्छ। ।यो पहिले थाहा थियो कि यो ECD25 को लागी सम्भव थियो, तर LMD को लागी होइन।दोस्रो निष्कर्ष, जुन धेरै आधारभूत छ, किन LMD मा संरचनात्मक अखण्डतालाई प्रतिनिधि माध्यम परिमार्जन गरेर सुरक्षित गर्न सकिन्छ, जुन आफैमा चाखलाग्दो छ र शुद्ध Cu र CuAg मा पग्लिएको हाम्रो TaTi मिश्रको अवलोकनलाई व्याख्या गर्न सक्छ, तर यसमा पनि। सामान्यतया ECD र LMD बीचको महत्त्वपूर्ण, पहिले कम अनुमानित भिन्नताहरू स्पष्ट गर्न।
ECD मा, अशुद्धता हटाउने दरलाई कम स्तर X मा राखेर संरचनाको एकता कायम राखिएको छ, जुन निश्चित ड्राइभिङ फोर्सको लागि समयसँगै स्थिर रहन्छ, अशुद्धता हटाउने समयमा ठोस बाइन्डरमा पर्याप्त मिसाइबल तत्व B राख्नको लागि पर्याप्त सानो हुन्छ। ठोस मात्रा।ρ अंश विखंडन रोक्नको लागि पर्याप्त ठूलो छ25।LMD मा, मिश्र धातु हटाउने दर \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) प्रसार सीमित गतिविज्ञानका कारण समयसँगै घट्छ।यसैले, पिघल संरचनाको प्रकारलाई ध्यान नदिई जसले केवल Peclet नम्बर p लाई असर गर्छ, delamination दर चाँडै ठोस बाइन्डरमा B को पर्याप्त मात्रा कायम राख्न पर्याप्त सानो मानमा पुग्छ, जुन प्रत्यक्ष रूपमा यस तथ्यमा प्रतिबिम्बित हुन्छ कि delamination मा ρ। अगाडि समय संग लगभग स्थिर रहन्छ।तथ्य र विखंडन थ्रेसहोल्ड माथि।फेज फिल्ड सिमुलेशन द्वारा देखाइए अनुसार, पिल रेट पनि तुरुन्तै eutectic बन्डको वृद्धिलाई अस्थिर गर्न पर्याप्त सानो मानमा पुग्छ, जसले गर्दा lamellae को पार्श्व रकिङ गतिको कारण टोपोलॉजिकल बन्डेड संरचनाहरूको गठनलाई सहज बनाउँछ।यसरी, ECD र LMD बीचको मुख्य आधारभूत भिन्नता डेलामिनेशन दरको सट्टा विभाजन र ρ पछि तहको आन्तरिक संरचना मार्फत डेलामिनेशन फ्रन्टको विकासमा निहित छ।
ECD मा, ρ र कनेक्टिविटी रिमोट तहमा स्थिर रहन्छ।LMD मा, यसको विपरित, दुबै तह भित्र भिन्न हुन्छन्, जुन यस अध्ययनमा स्पष्ट रूपमा देखाइएको छ, जसले LMD द्वारा बनाईएको प्रत्यायोजित संरचनाहरूको गहिराईमा ρ को परमाणु एकाग्रता र वितरणलाई नक्सा गर्दछ।यो परिवर्तन हुनुमा दुईवटा कारण छन्।पहिलो, शून्य घुलनशीलता सीमा A मा पनि, तरलमा एकाग्रता ढाँचा B, जुन DZE मा अनुपस्थित छ, ठोस बाइन्डरमा एकाग्रता ढाँचा A प्रेरित गर्दछ, जुन तरलसँग रासायनिक सन्तुलनमा छ।ढाँचा A, बदलामा, अशुद्धता बिना तह भित्र एक ग्रेडियन्ट ρ प्रेरित गर्दछ।दोस्रो, गैर-शून्य घुलनशीलताको कारण तरलमा A को चुहावटले यस तह भित्र ρ को स्थानिय भिन्नतालाई परिमार्जन गर्दछ, कम घुलनशीलताले ρ लाई उच्च र अधिक स्थानिय रूपमा एकरूपता कायम राख्न मद्दत गर्दछ।
अन्तमा, LMD को समयमा प्रत्यायोजित तह भित्र बन्ड साइज र कनेक्टिविटीको विकास सतह फैलावट-सीमित केशिका कोयर्सनिंग एक स्थिर भोल्युम अंशमा भन्दा धेरै जटिल छ, जस्तै पहिले एनेलेड न्यानोपोरस ईसीडी संरचनाहरूको कोर्सनिंगसँग समानताले सोचेको थियो।यहाँ देखाइए अनुसार, LMD मा coarsening एक spatiotemporally भिन्न ठोस अंशमा हुन्छ र सामान्यतया तरल अवस्थामा A र B को डिफ्यूजनल स्थानान्तरण द्वारा delamination अगाडि देखि disjointed तह को किनारा सम्म प्रभावित हुन्छ।सतह वा बल्क डिफ्युजनद्वारा सीमित केशिका कोर्सनिङका लागि स्केलिंग कानूनहरूले प्रत्यायोजित तह भित्र बन्डलहरू बीचको चौडाइ र दूरीमा परिवर्तनहरू मापन गर्न सक्दैन, तरल एकाग्रता ढाँचासँग सम्बन्धित A र B यातायातले समान वा समान भूमिका खेल्छन्।इन्टरफेस को क्षेत्र कम गर्नु भन्दा बढी महत्त्वपूर्ण छ।यी विभिन्न प्रभावहरूलाई ध्यानमा राख्ने सिद्धान्तको विकास भविष्यको लागि महत्त्वपूर्ण सम्भावना हो।
टाइटेनियम-ट्यान्टालम बाइनरी मिश्रहरू Arcast, Inc (Oxford, Maine) बाट 45 kW Ambrell Ekoheat ES इन्डक्सन पावर सप्लाई र वाटर-कूल्ड कपर क्रुसिबल प्रयोग गरेर खरिद गरिएको थियो।धेरै तातो पछि, एकरूपता र अन्न वृद्धि हासिल गर्न पग्लने बिन्दुको 200 डिग्री सेल्सियस भित्रको तापक्रममा प्रत्येक मिश्र धातुलाई 8 घण्टाको लागि एनेल गरिएको थियो।यस मास्टर इन्गटबाट काटिएका नमूनाहरू टा तारहरूमा स्पट-वेल्डेड गरियो र रोबोटिक हातबाट निलम्बित गरियो।40 ग्राम Cu (McMaster Carr, 99.99%) Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) वा Ti कणहरूलाई उच्च शक्तिमा 4 kW Ameritherm Easyheat इन्डक्सन हीटिंग सिस्टम प्रयोग गरी पूर्ण विघटन नभएसम्म तताएर मेटल बाथ तयार गरिएको थियो।नुहाउने।पूर्णतया तातो पिघल।शक्ति घटाउनुहोस् र 1240 डिग्री सेल्सियसको प्रतिक्रिया तापमानमा आधा घण्टाको लागि नुहाउन हलचल र सन्तुलन दिनुहोस्।त्यसपछि रोबोटिक हात कम गरिन्छ, नमूनालाई पूर्वनिर्धारित समयको लागि नुहाउने ठाउँमा डुबाइन्छ र चिसोको लागि हटाइन्छ।मिश्र धातु बिलेट र LMD को सबै तताउने उच्च शुद्धता आर्गन (99.999%) को वातावरण मा गरिन्छ।मिश्र धातु हटाएपछि, नमूनाहरूको क्रस खण्डहरू पालिश गरियो र अप्टिकल माइक्रोस्कोपी र स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM, JEOL JSM-6700F) प्रयोग गरेर जाँच गरियो।एलिमेन्टल विश्लेषण SEM मा ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) द्वारा गरिएको थियो।प्रत्यायोजित नमूनाहरूको त्रि-आयामी सूक्ष्म संरचनालाई 35% नाइट्रिक एसिड समाधान (विश्लेषणात्मक ग्रेड, फ्लुका) मा ठोस तामा-धनी चरण विघटन गरेर अवलोकन गरिएको थियो।
सिमुलेशन तिर्नरी मिश्र धातु 15 को decoupling चरण को क्षेत्र को पहिले विकसित मोडेल प्रयोग गरीएको थियो।मोडेलले चरण क्षेत्र ϕ को विकाससँग सम्बन्धित छ, जसले ठोस र तरल चरणहरू बीचको भिन्नतालाई मिश्रित तत्वहरूको एकाग्रता क्षेत्र ciसँग जोड्दछ।प्रणाली को कुल मुक्त ऊर्जा को रूप मा व्यक्त गरिएको छ
जहाँ f(φ) ठोस र तरल पदार्थसँग क्रमशः φ = 1 र φ = 0 मा मिनिमामा दोहोरो अवरोध सम्भाव्यता हो, र fc(φ, c1, c2, c3) ऊर्जा घनत्व वर्णन गर्ने भोल्युम स्वतन्त्रतामा रासायनिक योगदान हो। थर्मोडायनामिक गुण मिश्र धातु।शुद्ध Cu वा CuTi पिघलिएको TaTi मिश्र धातुमा पग्लने अनुकरण गर्न, हामी सन्दर्भमा जस्तै fc(φ, c1, c2, c3) र प्यारामिटरहरू प्रयोग गर्छौं।15. CuAg पिघलिएको TaTi मिश्र धातुहरू हटाउनको लागि, हामीले quaternary प्रणाली (CuAg) TaTi लाई एजी एकाग्रताको आधारमा विभिन्न प्यारामिटरहरू सहितको प्रभावकारी टर्नरी प्रणालीमा सरल बनाएका छौं, पूरक नोट 2 मा वर्णन गरिए अनुसार। चरण क्षेत्र र चरणको लागि विकास समीकरण एकाग्रता क्षेत्र फारममा भेरियन्ट फारममा प्राप्त गरिएको थियो
जहाँ \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j} \right)\) आणविक गतिशीलता म्याट्रिक्स हो, र Lϕ ठोस-तरल इन्टरफेसमा परमाणु संलग्नताको गतिशास्त्रलाई नियन्त्रण गर्दछ।
यस अध्ययनको नतिजालाई समर्थन गर्ने प्रायोगिक डाटा पूरक डाटा फाइलमा फेला पार्न सकिन्छ।सिमुलेशन प्यारामिटरहरू अतिरिक्त जानकारीमा दिइएको छ।सबै डाटा अनुरोधमा सम्बन्धित लेखकहरूबाट पनि उपलब्ध छन्।
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM र Baumer M. Nanoporous सुन उत्प्रेरकहरू कम तापक्रम चयनात्मक ग्यास-फेज अक्सिडेटिभ युग्मन को मिथानोलको लागि।विज्ञान ३२७, ३१९–३२२ (२०१०)।
Zugic, B. et al।गतिशील पुनर्संयोजनले नैनोपोरस सुन-चाँदी मिश्र धातु उत्प्रेरकहरूको उत्प्रेरक गतिविधि निर्धारण गर्दछ।राष्ट्रिय अल्मा मेटर।१६, ५५८ (२०१७)।
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. प्लेटिनम-लेपित न्यानोपोरस सुन: PEM इन्धन कक्षहरूको लागि एक कुशल कम pt लोडिङ इलेक्ट्रोकाटलिस्ट।जर्नल #१६५, ६५–७२ (२००७)।
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW र Erlebacher, J. नैनोपोरस धातु-आयन तरल कम्पोजिट इलेक्ट्रोकाटलिस्टहरूमा अक्सिजन कमी।राष्ट्रिय अल्मा मेटर।९, ९०४ (२०१०)।
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. र Chen, M. Nanoporous हाइब्रिड धातु/अक्साइड इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोकेमिकल सुपर क्यापेसिटरहरूका लागि।राष्ट्रिय नानो टेक्नोलोजी।६, २३२ (२०११)।
किम, JW et al।इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटरहरूका लागि छिद्रपूर्ण संरचनाहरू सिर्जना गर्न धातु पग्लिएको नाइओबियमको फ्यूजनको अनुकूलन।जर्नल।८४, ४९७–५०५ (२०१५)।
Bringa, EM आदि। के न्यानोपोरस सामग्रीहरू विकिरण प्रतिरोधी छन्?नानोलेट।१२, ३३५१–३३५५ (२०११)।