Ви благодариме што ја посетивте Nature.com.Користите верзија на прелистувач со ограничена поддршка за CSS.За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer).Покрај тоа, за да обезбедиме постојана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилови и JavaScript.
Прикажува рингишпил од три слајдови одеднаш.Користете ги копчињата Previous и Next за да се движите низ три слајдови истовремено или користете ги копчињата за лизгање на крајот за да се движите низ три слајдови истовремено.
Во изминатите неколку години, имаше брз развој на легури на течни метали за производство на порозни и композитни структури со нано/мезо големина со ултра големи интерфејси за различни материјали.Сепак, овој пристап во моментов има две важни ограничувања.Прво, генерира биконтинуирани структури со топологија од висок ред за ограничен опсег на композиции од легура.Второ, структурата има поголема големина на врзивно средство поради значително зголемување при одвојување на висока температура.Овде, пресметковно и експериментално демонстрираме дека овие ограничувања може да се надминат со додавање на елемент на металните топи што промовира топологија од висок ред со ограничување на истекувањето на елементите што не се мешаат за време на раздвојувањето.Следно, го објаснуваме ова откритие покажувајќи дека најголемиот дифузен пренос на немешливи елементи во течното топење силно влијае на еволуцијата на цврстата фракција и топологијата на структурите за време на лупењето.Резултатите откриваат фундаментални разлики помеѓу течните метали и отстранувањето на електрохемиските нечистотии, а исто така воспоставуваат нов метод за добивање структури од течни метали со дадени димензии и топологија.
Делегацијата еволуираше во моќна и разновидна технологија за изработка на отворени пори со нано/мезо големина и композитни структури со ултра висока меѓуфазна површина за различни функционални и структурни материјали како што се катализатори1,2, горивни ќелии3,4, електролитски кондензатори5, 6, материјали отпорни на оштетување од радијација 7, материјали од батерии со висок капацитет со зголемена механичка стабилност 8, 9 или композитни материјали со одлични механички својства 10, 11. Во различни форми, делегирањето вклучува селективно растворање на еден елемент на првично неструктуриран „претходник легура“ во надворешната средина, што доведува до реорганизација на нерастворени легирани елементи со нетривијална топологија, различна од топологијата на оригиналната легура., Состав на состојки.Иако конвенционалното електрохемиско делегирање (ECD) кое користи електролити како животна средина е најпроучено досега, овој метод ги ограничува системите за делегирање (како Ag-Au или Ni-Pt) на оние што содржат релативно благородни елементи (Au, Pt) и имаат доволно голема разлика во редуцирачкиот потенцијал за да се обезбеди порозност.Важен чекор кон надминување на ова ограничување е неодамнешното повторно откривање на методот на легирање на течни метали13,14 (LMD), кој користи легури на течни метали (на пример, Cu, Ni, Bi, Mg, итн.) со други елементи во околината .(на пр. TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, итн.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD и неговата варијанта за отстранување легура на тврда метал (SMD) работат на пониски температури кога основниот метал е тврд20,21 што резултира со композит од две или повеќе фази кои меѓусебно продираат по хемиското гравирање на една фаза.Овие фази може да се трансформираат во отворени пори.структури.Методите на делегирање се дополнително подобрени со неодамнешното воведување на делегирање на фаза на пареа (VPD), кое ги искористува разликите во парниот притисок на цврстите елементи за да формира отворени нанопорозни структури преку селективно испарување на еден елемент22,23.
На квалитативно ниво, сите овие методи за отстранување на нечистотии споделуваат две важни заеднички карактеристики на самоорганизираниот процес на отстранување на нечистотијата.Прво, ова е селективно растворање на гореспоменатите легирани елементи (како што е B во наједноставната легура AXB1-X) во надворешната средина.Вториот, првпат забележан во пионерските експериментални и теоретски студии за ECD24, е дифузијата на нерастворениот елемент А долж интерфејсот помеѓу легурата и околината за време на отстранувањето на нечистотиите.Дифузијата е способна да формира региони богати со атомски преку процес сличен на спнодалното распаѓање кај легурите на големо, иако ограничено од интерфејсот.И покрај оваа сличност, различните методи за отстранување на легура може да произведат различни морфологии од нејасни причини18.Додека ECD може да генерира тополошки поврзани структури од висок ред за атомски фракции (X) на нерастворени елементи (како Au во AgAu) дури 5%25, пресметковните и експерименталните студии на LMD покажуваат дека овој навидум сличен метод генерира само тополошки поврзани структури .На пример, за многу поголем X, поврзаната биконтинуирана структура е околу 20% во случај на легури TaTi разврзани со топење на Cu (види слика 2 во реф. 18 за споредба рамо до рамо со различни ECD и LMD од форма X ).Ова несовпаѓање е теоретски објаснето со механизам за раст поврзан со дифузија, различен од меѓуфацијалното спинодално распаѓање и многу сличен на растот поврзан со еутектиката26.Во средина за отстранување на нечистотии, растот поврзан со дифузија им овозможува на филаментите богати со А (или снегулки во 2D) и течните канали богати со Б да растат заедно со дифузија за време на отстранувањето на нечистотијата15.Растот на парот води до подредена тополошки неврзана структура во средниот дел на X и е потисната во долниот дел на X, каде што можат да се формираат само неврзани острови богати со А фаза.При поголем X, врзаниот раст станува нестабилен, фаворизирајќи го формирањето на совршено врзани 3D структури кои го одржуваат структурниот интегритет дури и по еднофазното гравирање.Интересно е што ориентациската структура произведена од легурите LMD17 или SMD20 (Fe80Cr20)XNi1-X е експериментално забележана за X до 0,5, што сугерира дека растот поврзан со дифузија е сеприсутен механизам за LMD и SMD, наместо вообичаено добиената порозна ECD не имаат претпочитана структура за усогласување.
За да ја разјасниме причината за оваа разлика помеѓу морфологијата на ECD и NMD, извршивме симулации на фазно поле и експериментални студии на NMD на легурите TaXTi1-X, во кои кинетиката на растворање беше модифицирана со додавање растворени елементи во течен бакар.Заклучивме дека иако и ECD и LMD се регулирани со селективно растворање и интерфацијална дифузија, овие два процеси имаат и важни разлики што може да доведат до морфолошки разлики18.Прво, кинетиката на лупење во ECD е контролирана од интерфејсот со константна предна брзина на лупење V12 како функција од применетиот напон.Ова е точно дури и кога мал дел од огноотпорни честички (на пр. Pt во Ag-Au) се додаваат на основната легура, што ја забавува флуидноста на површината, го чисти и стабилизира нелегираниот материјал, но инаку ја задржува истата морфологија 27 .Тополошки поврзаните структури се добиваат само на ниско X при ниско V, а задржувањето на мешаните елементи 25 е големо за да се одржи цврста волуменска фракција доволно голема за да се спречи фрагментација на структурата.Ова сугерира дека стапката на растворање во однос на интерфацијалната дифузија може да игра важна улога во морфолошката селекција.Спротивно на тоа, кинетиката на отстранување на легура во LMD е контролирана со дифузија15,16 и стапката се намалува релативно побрзо со времето \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), каде што Dl е елементот за мешање за коефициентот на дифузија на течноста ..
Второ, за време на ECD, растворливоста на елементите што не се мешаат во електролитот е исклучително мала, така што тие можат да се дифузираат само по интерфејсот легура-електролит.Спротивно на тоа, во LMD, „немешаливите“ елементи (А) на легурите прекурсори AXB1-X обично имаат мала, иако ограничена, растворливост на топење.Оваа мала растворливост може да се заклучи од анализата на дијаграмот на тројна фаза на тројниот систем CuTaTi прикажан на дополнителна слика 1. Растворливоста може да се квантифицира со исцртување линија на течност наспроти концентрациите на рамнотежа на Ta и Ti на течната страна на интерфејсот (\( {c}_{ {{{{{\rm{Ta)))))))}}}} ^{l}\ ) и \({c}_{{{{({\rm{Ti}} }}}} }^ {l}\), соодветно, при температура на делегирање (Дополнителна слика 1б) интерфејс цврсто-течност Локалната термодинамичка рамнотежа се одржува за време на легирањето, }}}}}}^{l}\) е приближно константа и нејзината вредност е поврзана со X. Дополнителната слика 1б покажува дека \({c}_{{{{{{\rm{Ta}}}}} ))}^{l}\) паѓа во опсегот 10 -3 − 10 ^{l}\) се еднакви на 15,16.Ова „истекување“ на елементи што не се мешаат во легурата може да влијае и на формирање на меѓуфајсна структура на предната страна на раслојување, што може да придонесе за растворање и грубост на структурата поради дифузија на волуменот.
Со цел одделно да го оцениме придонесот на (i) намалената стапка на отстранување на легура V и (ii) намалената стапка на инфилтрација на немешави елементи во топењето, продолживме во два чекори.Прво, благодарение на \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), со проучување на морфолошката еволуција на структурата на предниот дел на пакетот, беше можно доволно да се проучи ефектот на намалување на V.големо време.Затоа, го истраживме овој ефект со извршување на симулации на полето на фази во подолги временски периоди од претходните студии, кои открија присуство на тополошки неповрзани структури за усогласување формирани од растот поврзан со дифузија на X15 посредник.Второ, со цел да го истражиме ефектот на елементите што не се мешаат врз намалувањето на стапката на истекување, додадовме Ti и Ag во топењето на бакар за да ја зголемиме и намалиме стапката на истекување, соодветно, и ја проучувавме добиената морфологија, кинетиката на сегрегацијата и дистрибуцијата на концентрацијата во се топи.делегирано се топи Cu преку пресметки и експерименти внатре во структурата на легура.Додадовме Ti додатоци кои се движат од 10% до 30% на медиумот за да го отстраниме топењето на Cu.Додавањето на Ti ја зголемува концентрацијата на Ti на работ на делегираниот слој, што го намалува градиентот на концентрацијата на Ti во овој слој и ја намалува стапката на растворање.Исто така, ја зголемува стапката на истекување на Ta со зголемување на \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}^{l}\), па \({c}_{{{{ { {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Дополнителна слика 1б) Количеството на сребро што го додаваме варира од 10% до 30%. растворливоста на легираните елементи во топењето, го моделиравме кватернерниот систем CuAgTaTi како ефикасен (CuAg)TaTi троен систем во кој растворливоста на Ti и Ta зависи од концентрацијата на Ag во топењето CuAg (види Забелешка) 2 и Дополнителен Сл. 2-4).Додавањето на Ag не ја зголемува концентрацијата на Ti на работ на делегираната структура.Меѓутоа, бидејќи растворливоста на Ti во Ag е помала од онаа на Cu, ова го намалува \({c}_{{{{\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Дополнителна сл. 1 ) 4б) и стапка на истекување Та.
Резултатите од симулациите на фазното поле покажуваат дека споениот раст станува нестабилен во текот на доволно долго време за да се промовира формирањето на тополошки споени структури на фронтот на распаѓање.Ние експериментално го потврдуваме овој заклучок покажувајќи дека основниот слој на легурата Ta15T85, кој се формира во близина на фронтот на раслојување во подоцнежна фаза на раслојување, останува тополошки врзан по гравирањето на фазата богата со бакар.Нашите резултати, исто така, сугерираат дека стапката на истекување има длабок ефект врз морфолошката еволуција поради рефус дифузивен транспорт на немешави елементи во течни топи.Овде е прикажано дека овој ефект, кој е отсутен во ECD, силно влијае на профилите на концентрација на различни елементи во делегираниот слој, делот од цврстата фаза и топологијата на структурата LMD.
Во овој дел, прво ги презентираме резултатите од нашата студија со симулација на фазно поле на ефектот на додавање на Ti или Ag во топењето на Cu што резултира со различни морфологии.На сл.Слика 1 ги прикажува резултатите од тридимензионалното моделирање на фазното поле на легурите TaXTi1-X добиени од Cu70Ti30, Cu70Ag30 и чисти бакарни топи со ниска атомска содржина на немешави елементи од 5 до 15%.Првите два реда покажуваат дека додавањето на Ti и Ag промовира формирање на тополошки врзани структури во споредба со неврзаната структура на чист Cu (трет ред).Сепак, додавањето на Ti, како што се очекуваше, го зголеми истекувањето на Та, со што се спречи разложеноста на легурите со низок X (Ta5Ti95 и Ta10Ti90) и предизвикувајќи масовно растворање на ексфолираниот порозен слој за време на разложеноста на Ta15Ti85.Напротив, додавањето Ag (втор ред) придонесува за формирање на тополошки поврзана структура на сите компоненти на основната легура со мало растворање на делегираниот слој.Формирањето на биконтинуирана структура е дополнително илустрирано на Сл.1б, кој прикажува слики од делегираната структура со зголемена длабочина на раслојување од лево кон десно и слика на интерфејсот на цврсто-течност на максимална длабочина (далеку десна слика).
Симулација на поле на 3Д фаза (128 × 128 × 128 nm3) што го покажува драматичниот ефект на додавање растворена супстанција во течното топење врз конечната морфологија на делегираната легура.Горната ознака го означува составот на основната легура (TaXTi1-X), а вертикалната ознака го означува составот на топење на медиумот за омекнување базиран на Cu.Областите со висока концентрација на Та во структурата без нечистотии се прикажани со кафена боја, а интерфејсот цврсто-течен е прикажан со сина боја.б Тридимензионална симулација на фазното поле на недопрена легура прекурсори Ta15Ti85 во топењето Cu70Ag30 (190 × 190 × 190 nm3).Првите 3 рамки го прикажуваат цврстиот регион на делегираната структура на различни длабочини на делегирање, а последната рамка го прикажува само интерфејсот цврсто-течност на максимална длабочина.Филмот што одговара на (б) е прикажан во Дополнителен филм 1.
Ефектот на додавање растворени материи беше дополнително истражен со симулации на 2Д фазно поле, кои обезбедија дополнителни информации за формирањето на режимот на меѓусебно на предната страна на раслојување и овозможија пристап до поголеми должини и временски размери од 3D симулации за да се измери кинетиката на раслојување.На сл.Слика 2 прикажува слики од симулација на отстранување на легура на претходник Ta15Ti85 преку топи Cu70Ti30 и Cu70Ag30.Во двата случаи, растот поврзан со дифузија е многу нестабилен.Наместо да навлезат вертикално во легурата, врвовите на каналите на течноста се движат хаотично лево-десно во многу сложени траектории за време на стабилен процес на раст кој промовира порамнети структури кои промовираат формирање на тополошки поврзани структури во 3D простор (сл. 1).Сепак, постои важна разлика помеѓу адитивите Ti и Ag.За топењето Cu70Ti30 (сл. 2а), судирот на два течни канали доведува до спојување на интерфејсот цврсто-течна, што доведува до истиснување на цврстите врзива заробени од двата канали од структурата и, на крајот, до растворање .Напротив, за топењето Cu70Ag30 (сл. 2б), збогатувањето на Ta на интерфејсот помеѓу цврстата и течната фаза го спречува спојувањето поради намалувањето на истекувањето на Та во топењето.Како резултат на тоа, компресијата на врската на предната страна на раслојување е потисната, а со тоа се промовира формирањето на сврзувачки структури.Интересно е тоа што хаотичното осцилаторно движење на течниот канал создава дводимензионална структура со одреден степен на усогласување кога прекинот е потиснат (сл. 2б).Сепак, ова усогласување не е резултат на стабилен раст на обврзницата.Во 3D, нестабилната пенетрација создава некоаксијално поврзана биконтинуирана структура (сл. 1б).
Снимки од симулации на 2D фазно поле на топи Cu70Ti30 (a) и Cu70Ag30 (b) претопени во легура Ta15Ti85 што илустрира нестабилен раст поврзан со дифузија.Слики кои покажуваат различни длабочини за отстранување на нечистотии измерени од почетната положба на рамниот интерфејс на цврсти/течни.Влошките покажуваат различни режими на судири на течни канали, што доведува до одвојување на цврсти врзива и зачувување на топи Cu70Ti30 и Cu70Ag30, соодветно.Ширината на доменот на Cu70Ti30 е 1024 nm, Cu70Ag30 е 384 nm.Обоената лента ја означува концентрацијата на Ta, а различните бои прават разлика помеѓу течниот регион (темно сина), основната легура (светло сина) и нелегираната структура (речиси црвена).Филмовите од овие симулации се прикажани во Дополнителните филмови 2 и 3, кои ги истакнуваат сложените патишта што продираат низ течните канали за време на нестабилен раст поврзан со дифузија.
Други резултати од симулација на 2D фазно поле се прикажани на сл.3.График на длабочина на раслојување наспроти време (наклон еднаков на V) на сл.3а покажува дека додавањето на Ti или Ag во топењето на Cu ја забавува кинетиката на одвојување, како што се очекуваше.На сл.3б покажува дека ова забавување е предизвикано од намалувањето на градиентот на концентрацијата на Ti во течноста во делегираниот слој.Исто така, покажува дека додавањето на Ti(Ag) ја зголемува (намалува) концентрацијата на Ti на течната страна на интерфејсот (\({c}_{{{{{{{\rm{Ti)))))) ))) ^{l \) ), што доведува до истекување на Ta, мерено со фракцијата на Ta растворена во топењето во функција на времето (сл. 3в), што се зголемува (намалува) со додавање на Ti(Ag ).Слика 3г покажува дека и за двете растворени материи, волуменската фракција на цврсти материи останува над прагот за формирање на биконтинуирани тополошки поврзани структури28,29,30.Додека додавањето Ti во топењето го зголемува истекувањето на Ta, исто така го зголемува задржувањето на Ti во цврстото врзивно средство поради фазна рамнотежа, со што се зголемува волуменската фракција за да се одржи кохезивноста на структурата без нечистотии.Нашите пресметки генерално се согласуваат со експерименталните мерења на волуменската фракција на предната страна на раслојување.
Симулацијата на фазното поле на легурата Ta15Ti85 ги квантификува различните ефекти на додатоците на Ti и Ag во топењето на Cu врз кинетиката на отстранување на легурата измерена од длабочината на отстранувањето на легурата како функција на времето (а), профилот на концентрација на Ti во течноста на длабочина на отстранување на легура од 400 nm (негативната длабочина се проширува во топењето надвор од структурата на легурата (предниот дел од легура лево) b Истекување наспроти времето (в) и цврста фракција во нелегирана структура наспроти составот на топење (г) Концентрацијата на дополнителни елементи во топењето се исцртува долж апсцисата (d) (Ti – зелена линија, Ag – виолетова линија и експеримент).
Бидејќи брзината на фронтот на раслојување се намалува со текот на времето, еволуцијата на морфологијата за време на раслојување го покажува ефектот на намалување на брзината на раслојување.Во една претходна фаза на теренска студија, забележавме поврзан раст сличен на еутектиката што резултираше со подредени тополошки неврзани структури за време на отстранувањето на легурата на претходникот Ta15Ti85 со чисти топи на бакар15.Меѓутоа, долгите изведби на истата симулација на полето на фаза покажуваат (види Дополнителен филм 4) дека кога предната брзина на распаѓање станува доволно мала, споениот раст станува нестабилен.Нестабилноста се манифестира во страничното лулање на снегулките, што го спречува нивното усогласување и, на тој начин, промовира формирање на тополошки поврзани структури.Преминот од стабилен врзан раст кон нестабилен раст на нишање се случува во близина на xi = 250 nm со брзина од 4,7 mm/s.Напротив, соодветната длабочина на раслојување xi на топењето на Cu70Ti30 е околу 40 nm со иста брзина.Затоа, не можевме да забележиме таква трансформација при отстранување на легурата со топењето Cu70Ti30 (види Дополнителен филм 3), бидејќи додавањето 30% Ti на топењето значително ја намалува кинетиката на отстранување на легурата.Конечно, иако растот поврзан со дифузија е нестабилен поради побавната кинетика на раслојување, растојанието λ0 на тврдите врски на предната страна на раслојување грубо се покорува на \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) законот за мирување раст15,31 каде што C е константа.
За тестирање на предвидувањата на симулацијата на фазното поле, беа извршени експерименти за отстранување на легура со поголеми примероци и подолго време на отстранување на легурата.Слика 4а е шематски дијаграм што ги прикажува клучните параметри на делегираната структура.Вкупната длабочина на раслојување е еднаква на xi, растојанието од почетната граница на цврстата и течната фаза до фронтот на раслојување.hL е растојанието од почетниот интерфејс на цврсто-течност до работ на делегираната структура пред офорт.Голем hL укажува на силно истекување на Та.Од SEM сликата на делегираниот примерок, можеме да ја измериме големината hD на делегираната структура пред офорт.Меѓутоа, бидејќи топењето се зацврстува и на собна температура, можно е да се задржи делегирана структура без врски.Затоа, го гравиравме топењето (фаза богата со бакар) за да ја добиеме преодната структура и користевме hC за да ја измериме дебелината на преодната структура.
Шематски дијаграм на еволуцијата на морфологијата при отстранување на нечистотии и определување на геометриски параметри: дебелина на слојот на истекување Ta hL, дебелина на разложената структура hD, дебелина на сврзувачката структура hC.(б), (в) Експериментална валидација на резултатите од симулација на фазно поле споредувајќи ги пресеците на SEM и 3D гравирана морфологија на легура Ta15Ti85 подготвена од чисти топи Cu(b) и Cu70Ag30, што дава тополошки врски со униформа големина на врската Структура (c), скала 10 µm.
Пресеците на делегираните структури прикажани на сл.4b,c ги потврдуваат главните предвидени ефекти од додавање на Ti и Ag во топењето на Cu врз морфологијата и кинетиката на делегираната легура.На сл.Слика 4б го прикажува долниот регион на сечењето SEM (лево) на легурата Ta15T85 легирана со потопување во чист бакар 10 секунди до длабочина од xi ~ 270 μm.На мерлива експериментална временска скала, која е неколку реда на големина поголема отколку во симулациите на фазното поле, брзината на предното раздвојување е далеку под гореспоменатата праг брзина од 4,7 mm/s, под која стабилниот раст на евтектичката врска станува нестабилен.Затоа, се очекува структурата над предниот дел на кора да биде тополошки целосно поврзана.Пред офорт, тенок слој од основната легура беше целосно растворен (hL = 20 μm), што беше поврзано со истекување на Ta (Табела 1).По хемиското офортување на фазата богата со бакар (десно), останува само тенок слој од делегирана легура (hC = 42 µm), што покажува дека голем дел од делегираната структура го изгубила структурниот интегритет за време на офорт и не била, како што се очекувало, тополошки врзана ( Сл. 1а)., најдесната слика во третиот ред).На сл.4в го прикажува целосниот пресек на SEM и 3D сликите на офорт на легурата Ta15Ti85 отстранета со потопување во топењето Cu70Ag30 за 10 секунди до длабочина од околу 200 µm.Бидејќи длабочината на лупењето теоретски се предвидува дека ќе се зголеми со \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) контролирана кинетика со дифузија (види Дополнителна белешка 4) 15 16, Со додавање на 30% Ag во топењето на Cu, намалувањето на длабочината на одвојувањето од 270 μm на 220 μm одговара на намалувањето на бројот на Пекле p за фактор од 1,5.По хемиското офортување на фазата богата со Cu/Ag (десно), целата делегирана структура го задржува структурниот интегритет (hC = 200 µm), што покажува дека во основа е предвидена тополошки поврзана биконтинуирана структура (слика 1, најдесната слика) вториот ред и цела долниот ред).Сите мерења на делегираната основна легура Ta15T85 во различни топи се сумирани во Табела.1. Ги презентираме и резултатите за нелегирани базни легури Ta10Ti90 во различни топи, потврдувајќи ги нашите заклучоци.Мерењата на дебелината на слојот на истекување Ta покажаа дека структурата растворена во топењето Cu70Ag30 (hL = 0 μm) е помала од онаа во чистото топење Cu (hL = 20 μm).Напротив, додавањето на Ti во топењето растворува повеќе слабо легирани структури (hL = 190 μm).Намалувањето на растворањето на делегираната структура помеѓу чистото Cu топење (hL = 250 μm) и топењето Cu70Ag30 (hL = 150 μm) е поизразено кај делегираните легури базирани на Ta10Ti90.
За да го разбереме ефектот на различните топи, извршивме дополнителна квантитативна анализа на експерименталните резултати на Сл. 5 (види и Дополнителни податоци 1).На сл.На сликите 5а-б се прикажани измерени распределби на концентрации на различни елементи долж насоката на ексфолијација во експериментите за ексфолијација во чисто топење на Cu (слика 5а) и топење Cu70Ag30 (сл. 5б).Концентрациите на различни елементи се прикажани во однос на растојанието d од фронтот на раслојување до работ на слојот за раслојување во цврстото врзивно средство и фазата која била течна (збогатена со Cu или CuAg) во времето на раслојување.За разлика од ECD, каде задржувањето на мешаните елементи се определува со брзината на раздвојување, во LMD, концентрацијата во цврсто врзивно средство се одредува од локалната термодинамичка рамнотежа помеѓу цврстата и течната фаза и, на тој начин, својствата на коегзистенција на цврстото и течни фази.Дијаграми на состојбата на легура.Поради растворање на Ti од основната легура, концентрацијата на Ti се намалува со зголемување на d од предната страна на раслојување до работ на слојот за раслојување.Како резултат на тоа, концентрацијата на Та се зголеми со зголемување на d по должината на пакетот, што беше во согласност со симулацијата на фазното поле (Дополнителна слика 5).Концентрацијата на Ti во топењето Cu70Ag30 паѓа поплитко отколку во чистото топење Cu, што е во согласност со побавната стапка на отстранување на легура.Профилите на измерените концентрации на Сл.5б, исто така, покажува дека односот на концентрациите на Ag и Cu во течноста не е точно константен долж слојот на делегираната легура, додека во симулацијата на фазното поле овој однос се претпоставуваше како константен при симулацијата на топењето како псевдоелемент Cu70Ag30.И покрај оваа квантитативна разлика, моделот на фазно поле го доловува доминантниот квалитативен ефект на додавање Ag на сузбивање на истекувањето на Ta.Целосно квантитативно моделирање на градиентите на концентрациите на сите четири елементи во цврсти врзива и течности бара попрецизен четирикомпонентен модел на фазниот дијаграм TaTiCuAg, што е надвор од опсегот на оваа работа.
Профилите на измерени концентрации во зависност од растојанието d од предниот дел на раслојување на легурата Ta15Ti85 во (а) чисто топење Cu и (б) топење Cu70Ag30.Споредба на измерената волуменска фракција на цврсти материи ρ(d) на делегираната структура (цврста линија) со теоретското предвидување што одговара на равенката без истекување Ta (испрекината линија).(1) (в) Предвидување на равенката за надувување.(1) Равенката е поправена на предната страна на раслојување.(2) Односно, се смета за истекување на Та.Измерете ја просечната ширина на врската λw и растојанието λs (d).Лентите за грешки го претставуваат стандардното отстапување.
На сл.5c ја споредува измерената волуменска фракција на цврсти материи ρ(d) (цврста линија) за чисто делегирани структури Cu и Cu70Ag30 од топењето со теоретското предвидување (испрекината линија) добиено од зачувување на масата користејќи ја измерената концентрација на Ta во цврстото врзивно средство \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Сл. 5a,b) и игнорирајте го истекувањето на Ta и транспортот на Ta помеѓу врските со различни длабочини на одвојување.Ако Ta премине од цврсто во течно, целиот Ta содржан во основната легура мора да се прераспредели во цврсто врзивно средство.Така, во кој било слој од оддалечената структура нормална на насоката на отстранување на легурата, зачувувањето на масата значи дека \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), каде \({c}_{Ta}^{s}(d)\) и \({c }_{Ta }^ {0}\) се концентрациите на Ta на позицијата d во врзивото и легурата на матрицата, соодветно, а Ss(d) и St се пресечните области на тврдиот врзиво и целиот оддалечен регион, соодветно.Ова ја предвидува волуменската фракција на цврстите материи во оддалечениот слој.
Ова може лесно да се примени на структурата на делегираните чисти Cu и Cu70Ag30 топи со користење на соодветните криви \({c}_{Ta}^{s}(d)\) што одговараат на сината линија.Овие предвидувања се надредени на Сл. 5в што покажува дека игнорирањето на истекувањето на Та е лош предиктор на дистрибуцијата на волуменската фракција.Зачувувањето на масата без протекување предвидува монотоно намалување на волуменската фракција со зголемување на d, што е квалитативно забележано кај чистите топи Cu, но не и кај топите Cu70Ag30, каде ρ(d) има минимум.Дополнително, ова води до значително преценување на волуменските фракции на фронтот за одвојување за двете топи.За најмалите мерливи d ≈ 10 µm, предвидените вредности на ρ за двете топи надминуваат 0,5, додека измерените вредности ρ за топените Cu и Cu70Ag30 се малку повисоки од 0,3 и 0,4, соодветно.
За да ја нагласиме главната улога на истекувањето Ta, тогаш покажуваме дека квантитативното несовпаѓање помеѓу измерените и предвидените вредности ρ во близина на фронтот на распаѓање може да се елиминира со рафинирање на нашите теоретски предвидувања за да се вклучи ова истекување.За таа цел, да го пресметаме вкупниот број на атоми Ta кои течат од цврста состојба во течност кога предниот дел на распаѓање се движи на растојание Δxi = vΔt во временскиот интервал Δt Δxi = vΔt, каде \(v={\dot{x )) _{i }( t )\) – стапката на раслојување, длабочината и времето може да се изведат од познатата врска \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) деаерација.Локалниот закон за зачувување на масата на фронтот на одвојување (d ≈ 0) е таков што ΔN = DlglΔtSl/va, каде што gl е градиентот на концентрацијата на атомите на Та во течноста, va е атомскиот волумен што одговара на концентрацијата дефинирана како атомска фракција, а Sl = St − Ss е пресечната површина на каналот на течноста на предната страна на раслојување.Градиентот на концентрацијата gl може да се пресмета со претпоставка дека концентрацијата на атомите на Ta има константна вредност \({c}_{Ta}^{l}\) на интерфејсот и е многу мала во топењето надвор од ексфолираниот слој, што дава \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Значи, \({{\Delta}}N=({{\Delta} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Кога предниот дел се движи на растојание Δxi, цврстата фракција е еднаква на вкупниот број на атоми Ta отстранети од основната легура, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ {0}/{v}_{a}\), до збирот на атоми Ta што истекува во течноста, ΔN, и вклучени во цврстото врзивно средство\({{ \Делта} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Оваа равенка, заедно со горенаведениот израз за ΔN и односите St = Ss + Sl и фази на фронтот на раслојување.
Во границата на нулта растворливост на атомите на Ta, што се сведува на рано предвидување на отсуство на протекување, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)течност ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Користејќи ги вредностите \({c}_{Ta}^{l}\околу 0,03\) од експерименталните мерења (не прикажани на сл. 5а, б) и Peclet броевите p ≈ 0,26 и p ≈ 0,17 и концентрациите на цврсти материи \ ({c}_{Ta}^{s}\приближно 0,3\) и \({c}_{Ta}^{s}\приближно 0,25\) за Cu и Cu70Ag30 топи, соодветно, ја добиваме предвидената вредност на топењето, ρ ≈ 0,38 и ρ ≈ 0,39.Овие предвидувања квантитативно се во прилично добра согласност со мерењата.Остатокот од разликите (предвидени 0,38 наспроти измерени 0,32 за чисто топење на Cu и 0,39 предвидени наспроти измерени 0,43 за топење Cu70Ag30) може да се објаснат со поголема мерна несигурност за многу ниски концентрации на Ta во течности (\( {c }_{Ta }^ {l}\приближно 0,03\)), што се очекува да биде малку поголемо во чистото топење на бакар.
Иако сегашните експерименти беа изведени на специфични базни легури и елементи на топење, очекуваме дека резултатите од анализата на овие експерименти ќе помогнат да се извлечат равенките.(2) Широка применливост на други системи за допинг LMD и други сродни методи како што е Отстранување на нечистотии во цврста состојба (SSD).Досега целосно беше игнорирано влијанието на истекувањето на елементите што не се мешаат врз структурата на LMD.Ова главно се должи на фактот дека овој ефект не е значаен кај ECDD, и досега наивно се претпоставуваше дека NMD е сличен на REC.Сепак, клучната разлика помеѓу ECD и LMD е тоа што кај LMD растворливоста на немешави елементи во течности е значително зголемена поради високата концентрација на мешани елементи на течната страна на интерфејсот (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), што пак ја зголемува концентрацијата на немешаливи елементи (\({c}_{Ta}^{l}\)) на течната страна на интерфејсот и ја намалува волуменската фракција предвидена со равенката на цврстата состојба .(2) Ова подобрување се должи на фактот што интерфејсот со цврста течност за време на LMD е во локална термодинамичка рамнотежа, така што високиот \({c}_{Ti}^{l}\) помага да се подобри \({c} _ {Ta} ^{l}\ Слично на тоа, високиот \({c}_{Ti}^{s}\) овозможува Cu да се вградува во тврди врзива, а концентрацијата на цврстиот Cu во овие врзива варира од околу 10% постепено намалувањата до вредностите се занемарливи на работ на малиот делегиран слој (Дополнителна слика 6). Спротивно на тоа, електрохемиското отстранување на Ag од легурите AgAu со ECD е реакција која не е рамнотежа која не ја зголемува растворливоста на Au во електролитот.Покрај LMD, ние исто така се надеваме дека нашите резултати се применливи за погоните во цврста состојба, каде што се очекува цврстата граница да одржува локална термодинамичка рамнотежа за време на отстранувањето на легурата. Ова очекување е поткрепено со фактот дека промената на волуменската фракција на цврсти материи во делегираниот слој на структурата на SSD беше забележано, што имплицира јас, дека за време на делегирањето има растворање на цврстиот лигамент, поврзано со истекување на елементи што не се мешаат.
И равенката.(2) За да се предвиди значително намалување на цврстата фракција на фронтот за отстранување на легурата поради истекување на Та, исто така е неопходно да се земе предвид транспортот на Та во регионот на отстранување на легурата за да се разбере дистрибуцијата на цврстата фракција во целата слој за отстранување на легура, кој е во согласност со чист бакар и топење на Cu70Ag30.За топењето Cu70Ag30 (црвена линија на Сл. 5в), ρ(d) има минимум околу половина од делегираниот слој.Овој минимум се должи на фактот што вкупната количина на Ta содржана во тврдиот врзиво во близина на работ на делегираниот слој е поголема отколку во основната легура.Тоа е, за d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), или целосно еквивалентно, измерениот ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0,35 е многу поголем отколку што предвидува равенката.(1) Без истекување\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\приближно 0,2\).Ова значи дека дел од бегачкиот Та се транспортира од фронтот за одвојување во регион оддалечен од овој фронт, дифузија во течноста и долж интерфејсот цврсто-течност, каде што повторно се депонира.
Ова повторно таложење има спротивен ефект од истекувањето на Ta за збогатување на тврди врзива Ta, а распределбата на тврдите фракции може квалитативно да се објасни како рамнотежа на истекување и повторно таложење на Ta.За топењето на Cu70Ag30, концентрацијата на Ag во течноста се зголемува со зголемување на d (кафеава точки линија на сл. 5б) за да се намали истекувањето на Та со намалување на растворливоста на Ta, што доведува до зголемување на ρ(d) со зголемување на d откако ќе се достигне минимум .Ова одржува цврст дел доволно голем за да спречи фрагментација поради одвојување на тврдиот спој, што објаснува зошто структурите делегирани во топи Cu70Ag30 го задржуваат структурниот интегритет по офорт.Спротивно на тоа, за чисто топење на бакар, истекувањето и повторното таложење речиси се поништуваат, што резултира со бавно намалување на цврстите материи под прагот на фрагментација за поголемиот дел од делегираниот слој, оставајќи само многу тенок слој кој го задржува структурниот интегритет во близина на границата на делегиран слој.(Сл. 4б, Табела 1).
Досега, нашите анализи главно се фокусираа на објаснување на силното влијание на истекувањето на елементите што се мешаат во дислоциран медиум врз цврстата фракција и топологијата на делегираните структури.Сега да се свртиме кон ефектот на ова истекување врз грубоста на структурата на биконтинуумот во делегираниот слој, што обично се случува за време на LMD поради високите температури на обработка.Ова е различно од ECD каде што грубоста практично не постои за време на отстранувањето на легурата, но може да биде предизвикана од жарење на повисоки температури по отстранувањето на легурата.Досега, грубоста за време на LMD беше моделирана под претпоставка дека се јавува поради дифузија на немешави елементи по должината на интерфејсот на цврсто-течност, слично на згуснувањето посредувано од површинска дифузија на жарените нанопорозни ECD структури.Така, големината на врската е моделирана со користење на стандардни закони за скалирање капиларно проширување.
каде tc е времето на згрутчување, дефинирано како времето поминато по поминувањето на фронтот на раслојување на длабочина xi во рамките на слојот за раслојување (каде λ има почетна вредност λ00) до крајот на експериментот за раслојување, и индексот на скалирање n = 4 ја дифузира површината.Eq треба да се користи со претпазливост.(3) Толкувајте ги мерењата на λ и растојанието d за конечната структура без нечистотии на крајот од експериментот.Ова се должи на фактот дека на регионот близу до работ на делегираниот слој му е потребно подолго време за да се зголеми од регионот во близина на предниот дел.Ова може да се направи со дополнителни равенки.(3) Комуникација со тц и г.Оваа врска може лесно да се добие со предвидување на длабочината на отстранување на легурата во функција на времето, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), што дава tc(d) = te − tf(d), каде што te е времетраењето на целиот експеримент, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) е време кога фронтот на раслојување достигнува длабочина еднаква на крајната длабочина на раслојување минус d.Приклучете го овој израз за tc(d) во равенката.(3) Предвиди λ(d) (види дополнителна забелешка 5).
За да го тестираме ова предвидување, извршивме мерења на ширината и растојанието помеѓу сноповите на целосни пресеци на делегираните структури прикажани на дополнителната слика 9 за чисти топи Cu и Cu70Ag30.Од скенирањата на линии нормално на насоката на раслојување на различни растојанија d од фронтот на раслојување, ја добивме просечната ширина λw(d) на снопови богати со Ta и просечното растојание λs(d) помеѓу снопови.Овие мерења се прикажани на сл.5d и се споредуваат со предвидувањата на равенката.(3) во дополнителната слика 10 за различни вредности на n.Споредбата покажува дека индексот на површинска дифузија од n = 4 дава лоши предвидувања.Ова предвидување не е значително подобрено со избирање n = 3 за згрутчување на капиларите со посредство на масовно дифузија, кое наивно може да се очекува да обезбеди подобро вклопување поради истекување на Та во течноста.
Ова квантитативно несовпаѓање помеѓу теоријата и експериментот не е изненадувачки, бидејќи равенството.(3) го опишува капиларното згрутчување при константна волуменска фракција ρ, додека кај LMD фракцијата на цврсти материи ρ не е константна.ρ се менува просторно во рамките на отстранетиот слој на крајот од отстранувањето на легурата, како што е прикажано на сл.5в.Το ρ исто така се менува со времето за време на отстранувањето на нечистотиите на фиксна длабочина на отстранување, од вредноста на фронтот за отстранување (кој е приближно константен во времето и на тој начин независен од tf и d) до измерената вредност на ρ(d) прикажана на сл. 5c што одговара на последното време.Од сл.3d, може да се процени дека предните вредности на распаѓање се околу 0,4 и 0,35 за AgCu и чистото топење Cu, соодветно, што во сите случаи е повисока од конечната вредност на ρ во времето te.Важно е да се забележи дека намалувањето на ρ со време при фиксно d е директна последица на присуството на концентрационен градиент на мешачкиот елемент (Ti) во течноста.Бидејќи концентрацијата на Ti во течностите се намалува со зголемување на d, рамнотежната концентрација на Ti во цврстите материи е исто така опаѓачка функција на d, што доведува до растворање на Ti од цврстите врзива и намалување на цврстата фракција со текот на времето.На временската промена на ρ влијае и истекувањето и повторното таложење на Ta.Така, поради дополнителните ефекти на растворање и повторно таложење, очекуваме дека згрутчувањето за време на LMD, по правило, ќе се случи кај неконстантни волуменски фракции, што ќе доведе до структурна еволуција покрај капиларното згрутчување, но и поради дифузија во течности и не само по границата цврсто-течност.
Факти за равенка.(3) Мерењата на ширината на врската и растојанието за 3 ≤ n ≤ 4 не се квантифицирани (Дополнителна слика 10), што сугерира дека растворањето и повторното таложење што не се должат на намалувањето на интерфејсот играат доминантна улога во сегашниот експеримент.За капиларното згрутчување, λw и λs се очекува да имаат иста зависност од d, додека сл. 5г покажува дека λs се зголемува со d многу побрзо од λw за чисти Cu и Cu70Ag30 топи.Иако мора да се земе предвид теоријата за грубост која ги зема предвид распаѓањето и повторното таложење за да ги објасни овие мерења квантитативно, оваа разлика се очекува квалитативно, бидејќи целосното распуштање на малите врски придонесува за зголемување на растојанието помеѓу врските.Покрај тоа, λs на топењето Cu70Ag30 ја достигнува својата максимална вредност на работ на слојот без легура, но фактот дека λs од чистото топење на бакар продолжува монотоно да се зголемува може да се објасни со зголемувањето на концентрацијата на Ag во течноста, каде што d се користи за да се објасни ρ(d) на Сл. 5в немонотоничко однесување.Зголемувањето на концентрацијата на Ag со зголемување на d го потиснува истекувањето на Ta и растворањето на врзивото, што доведува до намалување на λs по достигнувањето на максималната вредност.
Конечно, забележете дека компјутерските студии за згрутчување на капиларите при константна волуменска фракција покажуваат дека кога волуменската фракција паѓа под прагот од приближно 0,329,30, структурата се распаѓа за време на грубоста.Во пракса, овој праг може да биде малку помал бидејќи фрагментацијата и истовременото намалување на родот се случуваат на временска скала споредлива или поголема од вкупното време на отстранување на легура во овој експеримент.Фактот дека делегираните структури во топењето на Cu70Ag30 го задржуваат својот структурен интегритет иако ρ(d) е малку под 0,3 во просечниот опсег од d, укажува дека фрагментацијата, доколку ја има, се случува само делумно.Прагот на волуменската фракција за фрагментација, исто така, може да зависи од растворањето и повторното таложење.
Оваа студија извлекува два главни заклучоци.Прво, и попрактично, топологијата на делегираните структури произведени од LMD може да се контролира со избирање на топењето.Со избирање на топење за намалување на растворливоста на немешавиот елемент А од основната легура AXB1-X во топењето, иако ограничено, може да се создаде високо делегирана структура која ја задржува својата кохезивност дури и при ниски концентрации на подниот елемент X и структурен интегритет .Претходно беше познато дека тоа е можно за ECD25, но не и за LMD.Вториот заклучок, кој е пофундаментален, е зошто во LMD структурниот интегритет може да се зачува со модифицирање на медиумот за делегирање, што е само по себе интересно и може да ги објасни набљудувањата на нашата легура TaTi во чисто Cu и CuAg се топи во, но и во поопшто за да се разјаснат важните, претходно потценети разлики помеѓу ECD и LMD.
Во ECD, кохезивноста на структурата се одржува со задржување на стапката на отстранување на нечистотијата на ниско ниво X, што останува константно со текот на времето за фиксна движечка сила, доволно мала за да се задржи доволно мешачки елемент B во цврстото врзивно средство за време на отстранувањето на нечистотијата за да се одржи волумен на цврсти материи.фракцијата ρ е доволно голема за да спречи фрагментација25.Во LMD, стапката на отстранување на легура \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) се намалува со текот на времето поради ограничената кинетика на дифузија.Така, без оглед на типот на составот на топење кој влијае само на бројот на Peclet p, стапката на раслојување брзо достигнува вредност доволно мала за да се задржи доволно количество B во цврстото врзивно средство, што директно се рефлектира во фактот дека ρ при раслојување предниот дел останува приближно константен со времето.Факт и над прагот на фрагментација.Како што е прикажано со симулацијата на фазното поле, стапката на лупење исто така брзо достигнува вредност доволно мала за да го дестабилизира растот на еутектичката врска, а со тоа го олеснува формирањето на тополошки врзани структури поради страничното лулачко движење на ламелите.Така, главната фундаментална разлика помеѓу ECD и LMD лежи во еволуцијата на фронтот на раслојување низ внатрешната структура на слојот по разделувањето и ρ, наместо стапката на раслојување.
Во ECD, ρ и поврзувањето остануваат константни низ оддалечениот слој.Во LMD, за разлика, и двете варираат во слој, што е јасно прикажано во оваа студија, која ја мапира атомската концентрација и дистрибуција на ρ низ длабочината на делегираните структури создадени од LMD.Постојат две причини за оваа промена.Прво, дури и при нулта граница на растворливост А, концентрациониот градиент Б во течноста, кој е отсутен во DZE, предизвикува градиент на концентрација А во цврстото врзивно средство, кое е во хемиска рамнотежа со течноста.Градиентот А, пак, предизвикува градиент ρ внатре во слојот без нечистотии.Второ, истекувањето на А во течноста поради ненулта растворливост дополнително ја модулира просторната варијација на ρ во овој слој, при што намалената растворливост помага да се задржи ρ повисоко и просторно порамномерно за одржување на поврзаноста.
Конечно, еволуцијата на големината на врската и поврзаноста во рамките на делегираниот слој за време на LMD е многу посложена од површинското згрутчување на капиларното дифузија со константна волуменска фракција, како што претходно се мислеше по аналогија со грубоста на жарените нанопорозни ECD структури.Како што е прикажано овде, грубоста во LMD се јавува во просторно-темпорално променлива цврста фракција и е типично под влијание на дифузниот пренос на A и B во течна состојба од предната страна на раслојување до работ на раздвоениот слој.Законите за скалирање за капиларното згрбавување ограничено со површинска или рефус дифузија не можат да ги квантифицираат промените во ширината и растојанието помеѓу снопови во делегираниот слој, претпоставувајќи дека транспортот А и Б поврзан со градиентите на концентрацијата на течности играат еднакви или идентични улоги.Поважно од намалување на површината на интерфејсот.Развојот на теорија која ги зема предвид овие различни влијанија е важна перспектива за иднината.
Бинарни легури на титаниум-тантал беа купени од Arcast, Inc (Оксфорд, Мејн) со помош на 45 kW Ambrell Ekoheat ES индукциско напојување и водено ладење на бакарна садница.По неколку загревања, секоја легура беше жарена 8 часа на температура во рамките на 200 ° C. од точката на топење за да се постигне хомогенизација и раст на зрната.Примероците исечени од овој главен ингот беа заварени на самото место на жици Та и беа суспендирани од роботска рака.Металните бањи беа приготвени со загревање на мешавина од 40 g Cu (McMaster Carr, 99,99%) со Ag (Kurt J. Lesker, 99,95%) или Ti честички со голема моќност со користење на 4 kW Ameritherm Easyheat индукциски систем за греење до целосно растворање.бањи.целосно загреан се топи.Намалете ја јачината и оставете ја бањата да се меша и да се балансира половина час на температура на реакција од 1240°C.Потоа роботската рака се спушта, примерокот се потопува во бањата предодредено време и се отстранува за ладење.Целото загревање на палката од легура и LMD беше извршено во атмосфера на аргон со висока чистота (99,999%).По отстранувањето на легурата, пресеците на примероците беа полирани и испитани со помош на оптичка микроскопија и електронска микроскопија за скенирање (SEM, JEOL JSM-6700F).Елементарната анализа беше извршена со енергетска дисперзивна спектроскопија на Х-зраци (EDS) во SEM.Тридимензионалната микроструктура на делегираните примероци беше забележана со растворање на зацврстената фаза богата со бакар во 35% раствор на азотна киселина (аналитичка оценка, Fluka).
Симулацијата е изведена со користење на претходно развиениот модел на полето на фазата на раздвојување на тројната легура15.Моделот ја поврзува еволуцијата на фазното поле ϕ, ​​кое прави разлика помеѓу цврстата и течната фаза, со концентрационото поле ci на легираните елементи.Вкупната слободна енергија на системот се изразува како
каде што f(φ) е потенцијалот за двојна бариера со минимум на φ = 1 и φ = 0 што одговараат на цврсти и течности, соодветно, и fc(φ, c1, c2, c3) е хемискиот придонес во слободата на волуменот што ја опишува густината на енергијата на термодинамички својства легура.За да симулираме повторно топење на чисти Cu или CuTi топи во легури TaTi, ја користиме истата форма fc(φ, c1, c2, c3) и параметри како во референцата.15. За отстранување на легурите на TaTi со топење на CuAg, го поедноставивме кватернерниот систем (CuAg)TaTi до ефективен троен систем со различни параметри во зависност од концентрацијата на Ag, како што е опишано во Дополнителна белешка 2. Равенките на еволуцијата за фазното поле и полето на концентрација се добиени во варијантна форма во форма
Каде \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\лево({\delta}_{ij}-{c}_{j} \десно)\) е матрица за атомска подвижност, а Lϕ управува со кинетиката на атомското прицврстување на интерфејсот цврсто-течност.
Експерименталните податоци кои ги поддржуваат резултатите од оваа студија може да се најдат во дополнителната датотека со податоци.Параметрите за симулација се дадени во дополнителните информации.Сите податоци се достапни и од соодветните автори на барање.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM и Baumer M. Катализатори на нанопорозно злато за нискотемпературно селективно гасно-фаза оксидативно спојување на метанол.Science 327, 319-322 (2010).
Жугиќ, Б. и сор.Динамичката рекомбинација ја одредува каталитичката активност на нанопорозните катализатори од легура на злато и сребро.Национална алма матер.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Нанопорно злато обложено со платина: ефикасен електрокатализатор со ниско pt вчитување за PEM горивни ќелии.Весник #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW and Erlebacher, J. Редукција на кислород во нанопорозни метални-јонски течни композитни електрокатализатори.Национална алма матер.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. and Chen, M. Нанопорозни хибридни метални/оксидни електроди за електрохемиски суперкондензатори.Национална нанотехнологија.6, 232 (2011).
Ким, ЏВ и сор.Оптимизација на фузија на ниобиум со метални топи за да се создадат порозни структури за електролитски кондензатори.Весник.84, 497-505 (2015).
Бринга, ЕМ итн. Дали нанопорозните материјали се отпорни на радијација?Нанолет.12, 3351-3355 (2011).