Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
एकाच वेळी तीन स्लाइड्सचे कॅरोसेल प्रदर्शित करते.एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइडर बटणे वापरा.
गेल्या काही वर्षांत, विविध सामग्रीसाठी अल्ट्रा-लार्ज इंटरफेससह नॅनो-/मेसो-आकाराच्या सच्छिद्र आणि संमिश्र संरचनांच्या निर्मितीसाठी द्रव धातूच्या मिश्रधातूंचा वेगवान विकास झाला आहे.तथापि, या दृष्टिकोनास सध्या दोन महत्त्वाच्या मर्यादा आहेत.प्रथम, ते मिश्र धातुंच्या रचनांच्या मर्यादित श्रेणीसाठी उच्च-ऑर्डर टोपोलॉजीसह द्विअखंड रचना तयार करते.दुसरे म्हणजे, उच्च-तापमान पृथक्करण दरम्यान लक्षणीय वाढ झाल्यामुळे संरचनेत बाईंडरचा आकार मोठा आहे.येथे, आम्ही संगणकीय आणि प्रायोगिकपणे दाखवून देतो की मेटल मेल्ट्समध्ये एक घटक जोडून या मर्यादांवर मात केली जाऊ शकते जी डीकपलिंग दरम्यान अमिसिबल घटकांची गळती मर्यादित करून उच्च-ऑर्डर टोपोलॉजीला प्रोत्साहन देते.पुढे, आम्ही या निष्कर्षाचे स्पष्टीकरण असे दाखवून देतो की द्रव वितळण्यातील अविचल घटकांचे मोठ्या प्रमाणात प्रसार हस्तांतरण घन अपूर्णांकाच्या उत्क्रांतीवर आणि फ्लेकिंग दरम्यान संरचनांच्या टोपोलॉजीवर जोरदार प्रभाव पाडते.परिणाम द्रव धातू आणि इलेक्ट्रोकेमिकल अशुद्धता काढून टाकणे यामधील मूलभूत फरक प्रकट करतात आणि दिलेल्या परिमाण आणि टोपोलॉजीसह द्रव धातूंपासून संरचना मिळविण्यासाठी एक नवीन पद्धत देखील स्थापित करतात.
उत्प्रेरक 1,2, इंधन सेल 3,4, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर 5, यांसारख्या विविध कार्यात्मक आणि संरचनात्मक सामग्रीसाठी अल्ट्रा-हाय इंटरफेसियल पृष्ठभागासह नॅनो-/मेसो-आकाराच्या खुल्या छिद्रे आणि संमिश्र संरचना तयार करण्यासाठी डेलिगेशन एक शक्तिशाली आणि बहुमुखी तंत्रज्ञान म्हणून विकसित झाले आहे. 6, रेडिएशनच्या नुकसानास प्रतिरोधक सामग्री 7, वाढीव यांत्रिक स्थिरतेसह उच्च-क्षमतेची बॅटरी सामग्री 8, 9 किंवा उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्मांसह संमिश्र सामग्री 10, 11. विविध स्वरूपांमध्ये, प्रातिनिधिक स्वरूपात सुरुवातीच्या असंरचित “पूर्ववर्ती घटकाच्या एका घटकाचे निवडक विघटन समाविष्ट आहे. मिश्रधातू” बाह्य वातावरणात, जे मूळ मिश्रधातूच्या टोपोलॉजीपेक्षा भिन्न नसलेल्या क्षुल्लक टोपोलॉजीसह न विरघळलेल्या मिश्रधातूंच्या घटकांची पुनर्रचना करते., घटकांची रचना.जरी पारंपारिक इलेक्ट्रोकेमिकल डेलिगेशन (ECD) पर्यावरण म्हणून इलेक्ट्रोलाइट्स वापरणे आजपर्यंत सर्वात जास्त अभ्यासले गेले असले तरी, ही पद्धत प्रतिनिधी प्रणाली (जसे की Ag-Au किंवा Ni-Pt) तुलनेने उत्कृष्ट घटक (Au, Pt) असलेल्यांना मर्यादित करते. सच्छिद्रता प्रदान करण्याच्या क्षमतेमध्ये पुरेसा मोठा फरक.या मर्यादेवर मात करण्याच्या दिशेने एक महत्त्वाची पायरी म्हणजे लिक्विड मेटल ॲलॉयिंग मेथड 13,14 (LMD) चा नुकताच झालेला पुनर्शोध, ज्यामध्ये वातावरणातील इतर घटकांसह द्रव धातूंचे मिश्र धातु (उदा. Cu, Ni, Bi, Mg, इ.) वापरतात. .(उदा. TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, इ.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.एलएमडी आणि त्याचे हार्ड मेटल ॲलॉय रिमूव्हल (एसएमडी) वेरिएंट कमी तापमानात काम करतात जेव्हा बेस मेटल हार्ड २०,२१ असते परिणामी एका फेजच्या रासायनिक नक्षीनंतर दोन किंवा अधिक इंटरपेनेट्रेटिंग फेजचे मिश्रण होते.हे टप्पे खुल्या छिद्रांमध्ये बदलू शकतात.संरचनाबाष्प फेज डेलिगेशन (VPD) च्या अलीकडील परिचयामुळे डेलिगेशन पद्धती आणखी सुधारल्या गेल्या आहेत, जे घन घटकांच्या बाष्प दाबातील फरकांचा उपयोग करून एक घटक 22,23 च्या निवडक बाष्पीभवनाद्वारे खुल्या नॅनोपोरस संरचना तयार करतात.
गुणात्मक पातळीवर, या सर्व अशुद्धता काढण्याच्या पद्धती स्वयं-संघटित अशुद्धता काढण्याच्या प्रक्रियेची दोन महत्त्वाची सामान्य वैशिष्ट्ये सामायिक करतात.प्रथम, हे बाह्य वातावरणातील उपरोक्त मिश्रधातूंच्या घटकांचे (जसे की सर्वात सोप्या मिश्र धातु AXB1-X मध्ये B) चे निवडक विघटन आहे.ECD24 वरील अग्रगण्य प्रायोगिक आणि सैद्धांतिक अभ्यासात प्रथम लक्षात आलेले दुसरे, अशुद्धता काढून टाकताना मिश्रधातू आणि वातावरण यांच्यातील इंटरफेससह न विरघळलेल्या घटक A चा प्रसार आहे.इंटरफेसद्वारे मर्यादित असले तरीही, मोठ्या प्रमाणात मिश्रधातूंमध्ये स्पिनोडल क्षय सारख्या प्रक्रियेद्वारे प्रसार अणु-समृद्ध प्रदेश तयार करण्यास सक्षम आहे.ही समानता असूनही, मिश्रधातू काढून टाकण्याच्या वेगवेगळ्या पद्धती अस्पष्ट कारणांमुळे भिन्न आकारविज्ञान निर्माण करू शकतात18.ECD 5%25 एवढी कमी विरघळलेल्या घटकांच्या (जसे की AgAu मधील Au) अणु अपूर्णांकांसाठी (X) टोपोलॉजिकलदृष्ट्या संबंधित उच्च-ऑर्डर संरचना निर्माण करू शकते, LMD च्या संगणकीय आणि प्रायोगिक अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की ही वरवर समान पद्धत केवळ टोपोलॉजिकलदृष्ट्या संबंधित संरचना निर्माण करते. .उदाहरणार्थ, खूप मोठ्या X साठी, Cu वितळलेल्या TaTi मिश्रधातूंच्या बाबतीत संबंधित द्विअखंड रचना सुमारे 20% आहे (विविध ECD आणि LMD फॉर्म X सह शेजारी-बाय-साइड तुलनासाठी संदर्भ 18 मध्ये चित्र 2 पहा. ).ही विसंगती इंटरफेसियल स्पिनोडल विघटनापासून वेगळी आणि युटेक्टिक-कपल्ड ग्रोथ 26 सारखीच असलेल्या डिफ्यूजन-कपल्ड ग्रोथ मेकॅनिझमद्वारे सैद्धांतिकदृष्ट्या स्पष्ट केली जाते.अशुद्धता काढून टाकण्याच्या वातावरणात, प्रसरण-जोडलेल्या वाढीमुळे अ-समृद्ध फिलामेंट (किंवा 2D मधील फ्लेक्स) आणि B-समृद्ध द्रव चॅनेल अशुद्धता काढून टाकताना प्रसाराद्वारे सह-वाढू शकतात15.जोडीच्या वाढीमुळे X च्या मध्यभागी एक संरेखित टोपोलॉजिकलदृष्ट्या अनबाउंड रचना निर्माण होते आणि X च्या खालच्या भागात दाबली जाते, जिथे केवळ A फेजमध्ये समृद्ध असलेली अनबाउंड बेटे तयार होऊ शकतात.मोठ्या X वर, बॉन्डेड वाढ अस्थिर होते, एकल-फेज एचिंगनंतरही स्ट्रक्चरल अखंडता राखणाऱ्या उत्तम प्रकारे बाँड केलेल्या 3D संरचनांच्या निर्मितीला अनुकूल बनते.विशेष म्हणजे, LMD17 किंवा SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X मिश्रधातूंनी उत्पादित केलेली ओरिएंटेशनल स्ट्रक्चर X पर्यंत 0.5 पर्यंत प्रायोगिकरित्या पाहण्यात आले आहे, असे सूचित करते की प्रसार-जोडलेली वाढ ही LMD आणि SMD साठी सर्वव्यापी यंत्रणा आहे जी सामान्यतः सच्छिद्र ECD होत नाही. पसंतीची संरेखन रचना आहे.
ECD आणि NMD मॉर्फोलॉजीमधील या फरकाचे कारण स्पष्ट करण्यासाठी, आम्ही TaXTi1-X मिश्र धातुंच्या NMD चे फेज फील्ड सिम्युलेशन आणि प्रायोगिक अभ्यास केले, ज्यामध्ये द्रव तांबेमध्ये विरघळलेले घटक जोडून विघटन गतिशास्त्र सुधारित केले गेले.आम्ही निष्कर्ष काढला की जरी ECD आणि LMD दोन्ही निवडक विघटन आणि इंटरफेसियल डिफ्यूजनद्वारे नियंत्रित केले जातात, तरीही या दोन प्रक्रियांमध्ये महत्त्वपूर्ण फरक देखील आहेत ज्यामुळे मॉर्फोलॉजिकल फरक होऊ शकतो18.प्रथम, ECD मधील पील कीनेटिक्स लागू व्होल्टेजचे कार्य म्हणून स्थिर पील फ्रंट वेग V12 सह इंटरफेसद्वारे नियंत्रित केले जाते.रीफ्रॅक्टरी कणांचा एक छोटासा अंश (उदा. Ag-Au मधील Pt) पॅरेंट मिश्रधातूमध्ये जोडला जातो तेव्हाही हे खरे आहे, जे इंटरफेसियल फ्लुडिटी कमी करते, मिश्रित सामग्री साफ करते आणि स्थिर करते, परंतु अन्यथा समान आकारविज्ञान 27 राखून ठेवते.टोपोलॉजिकल दृष्ट्या जोडलेल्या संरचना कमी X वर कमी V वर मिळवल्या जातात आणि संरचनेचे विखंडन रोखण्यासाठी घन व्हॉल्यूम अपूर्णांक राखण्यासाठी मिसळण्यायोग्य घटक 25 ची धारणा मोठी असते.हे सूचित करते की इंटरफेसियल डिफ्यूजनच्या संदर्भात विरघळण्याचा दर मॉर्फोलॉजिकल निवडीमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावू शकतो.याउलट, एलएमडीमधील मिश्रधातू काढून टाकण्याचे गतीशास्त्र हे प्रसार नियंत्रित 15,16 असते आणि दर वेळेनुसार तुलनेने वेगाने कमी होतो \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), जेथे Dl चुकीचा घटक आहे द्रव प्रसार गुणांकासाठी.
दुसरे म्हणजे, ECD दरम्यान, इलेक्ट्रोलाइटमधील अविघटनशील घटकांची विद्राव्यता अत्यंत कमी असते, म्हणून ते केवळ मिश्रधातू-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेसमध्ये पसरू शकतात.याउलट, LMD मध्ये, AXB1-X पूर्ववर्ती मिश्रधातूंच्या "अमिसेबल" घटकांमध्ये (ए) विशेषत: कमी, मर्यादित असले तरी, वितळणारी विद्राव्यता असते.पुरवणी आकृती 1 मध्ये दर्शविलेल्या CuTaTi टर्नरी सिस्टीमच्या टर्नरी फेज आकृतीच्या विश्लेषणावरून या किंचित विद्राव्यतेचा अंदाज लावला जाऊ शकतो. विद्राव्यता हे द्रवरूप रेखा विरुद्ध Ta आणि Ti च्या समतोल एकाग्रता विरुद्ध इंटरफेसच्या (\( इंटरफेसच्या बाजूने {c}_{ {{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) आणि \({c}_{{{{({\rm{Ti}}) }}}} }^ {l}\), अनुक्रमे, डेलिगेशन तापमानात (पूरक आकृती 1b) घन-द्रव इंटरफेस मिश्रधातूच्या वेळी स्थानिक थर्मोडायनामिक समतोल राखला जातो, }}}}}^{l}\) अंदाजे स्थिरांक आणि त्याचे मूल्य X शी संबंधित आहे. पूरक आकृती 1b दर्शविते की \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}} ))}^{l}\) श्रेणी 10 मध्ये येते -3 − 10 ^{l}\) 15.16 च्या बरोबरीचे आहेत.मिश्रधातूतील अमिसिबल घटकांची ही "गळती" डिलॅमिनेशन फ्रंटवर इंटरफेसियल स्ट्रक्चरच्या निर्मितीवर परिणाम करू शकते, ज्यामुळे व्हॉल्यूम डिफ्यूजनमुळे संरचनेचे विघटन आणि खडबडीत होण्यास हातभार लागतो.
(i) मिश्रधातू V काढून टाकण्याचा कमी दर आणि (ii) वितळण्यात अविचल घटकांच्या घुसखोरीचा कमी दर यांच्या योगदानाचे स्वतंत्रपणे मूल्यांकन करण्यासाठी, आम्ही दोन टप्प्यांत पुढे गेलो.प्रथम, \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\) धन्यवाद, बंडल फ्रंटच्या संरचनेच्या आकारशास्त्रीय उत्क्रांतीचा अभ्यास करून, पुरेशा प्रमाणात V कमी होण्याच्या परिणामाचा अभ्यास करणे शक्य झाले.मोठा वेळम्हणून, आम्ही मागील अभ्यासापेक्षा जास्त कालावधीत फेज फील्ड सिम्युलेशन चालवून या परिणामाची तपासणी केली, ज्याने X15 इंटरमीडिएटच्या प्रसार-जोडलेल्या वाढीद्वारे तयार केलेल्या टोपोलॉजिकलदृष्ट्या अनकपल्ड अलाइनमेंट स्ट्रक्चर्सची उपस्थिती दिसून आली.दुसरे, गळतीचे प्रमाण कमी करण्यावर अविचल घटकांच्या प्रभावाची तपासणी करण्यासाठी, आम्ही गळती दर वाढवण्यासाठी आणि कमी करण्यासाठी अनुक्रमे तांबे वितळण्यासाठी Ti आणि Ag जोडले आणि परिणामी आकारविज्ञान, पृथक्करण गतीशास्त्र आणि एकाग्रता वितरणाचा अभ्यास केला. वितळणे.मिश्र धातुच्या संरचनेच्या आत गणना आणि प्रयोगांद्वारे नियुक्त केलेले Cu वितळते.Cu मेल्ट काढून टाकण्यासाठी आम्ही मीडियामध्ये 10% ते 30% पर्यंत Ti ऍडिशन्स जोडले आहेत.Ti च्या जोडणीमुळे नियुक्त केलेल्या लेयरच्या काठावर Ti एकाग्रता वाढते, ज्यामुळे या लेयरमधील Ti एकाग्रता ग्रेडियंट कमी होतो आणि विघटन दर कमी होतो.हे \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}^{l}\), त्यामुळे \({c}_{{{{{}) वाढवून Ta चे गळती दर देखील वाढवते {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (पूरक आकृती 1b) एजी जोडण्याचा मुख्य परिणाम हा 10% ते 30% पर्यंत बदलतो मेल्टमधील मिश्रधातूंच्या घटकांची विद्राव्यता, आम्ही CuAgTaTi चतुर्थांश प्रणालीला एक कार्यक्षम (CuAg)TaTi त्रयस्थ प्रणाली म्हणून मॉडेल केले आहे ज्यामध्ये Ti आणि Ta ची विद्राव्यता CuAg मेल्टमधील Ag च्या एकाग्रतेवर अवलंबून असते (टीप पहा) 2 आणि पूरक अंजीर 2-4).एजी जोडल्याने नियुक्त केलेल्या संरचनेच्या काठावर Ti ची एकाग्रता वाढत नाही.तथापि, Ag मधील Ti ची विद्राव्यता Cu पेक्षा कमी असल्याने, हे \({c}_{{{{\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) कमी करते (पूरक अंजीर 1 ) 4b) आणि गळती दर ता.
फेज फील्ड सिम्युलेशनचे परिणाम दर्शवितात की क्षय आघाडीवर टोपोलॉजिकल जोडलेल्या संरचनांच्या निर्मितीला प्रोत्साहन देण्यासाठी जोडलेली वाढ पुरेशा दीर्घ कालावधीत अस्थिर होते.आम्ही प्रायोगिकपणे या निष्कर्षाची पुष्टी करून दाखवतो की Ta15T85 मिश्रधातूचा अंतर्निहित थर, जो डिलामिनेशनच्या नंतरच्या टप्प्यावर डेलेमिनेशन फ्रंटच्या जवळ तयार होतो, तांबे-समृद्ध टप्प्याच्या नक्षीकामानंतर टोपोलॉजिकल रीतीने बद्ध राहतो.आमचे परिणाम हे देखील सूचित करतात की द्रव वितळण्यातील अविचल घटकांच्या मोठ्या प्रमाणात विसर्जनशील वाहतुकीमुळे गळती दराचा आकारशास्त्रीय उत्क्रांतीवर गंभीर परिणाम होतो.येथे असे दर्शविले आहे की हा प्रभाव, जो ECD मध्ये अनुपस्थित आहे, प्रत्यायोजित लेयरमधील विविध घटकांच्या एकाग्रता प्रोफाइलवर, घन टप्प्याचा अंश आणि LMD संरचनेच्या टोपोलॉजीवर जोरदार परिणाम करतो.
या विभागात, आम्ही प्रथम आमच्या अभ्यासाचे परिणाम फेज फील्ड सिम्युलेशनद्वारे सादर करतो ज्याचा परिणाम Cu वितळण्यासाठी Ti किंवा Ag जोडण्याच्या परिणामामुळे भिन्न आकारविज्ञान निर्माण होते.अंजीर वर.आकृती 1 Cu70Ti30, Cu70Ag30 आणि शुद्ध तांबे वितळलेल्या TaXTi1-X मिश्रधातूंच्या फेज फील्डच्या त्रिमितीय मॉडेलिंगचे परिणाम सादर करते ज्यामध्ये 5 ते 15% पर्यंत अविचल घटकांची कमी अणु सामग्री आहे.पहिल्या दोन पंक्ती दर्शवितात की शुद्ध Cu (तिसऱ्या पंक्ती) च्या अनबाउंड संरचनेच्या तुलनेत Ti आणि Ag दोन्ही जोडण्यामुळे टोपोलॉजिकल बॉन्ड स्ट्रक्चर्स तयार होण्यास प्रोत्साहन मिळते.तथापि, अपेक्षेप्रमाणे Ti च्या जोडणीमुळे Ta गळती वाढली, ज्यामुळे कमी X मिश्रधातूंचे (Ta5Ti95 आणि Ta10Ti90) विघटन रोखले गेले आणि Ta15Ti85 डिलेमिनेशन दरम्यान एक्सफोलिएटेड सच्छिद्र थर मोठ्या प्रमाणात विरघळला.याउलट, एजी (दुसरी पंक्ती) ची जोडणी डेलिगेटेड लेयरच्या किंचित विघटनासह बेस मिश्रधातूच्या सर्व घटकांची टोपोलॉजिकलदृष्ट्या संबंधित रचना तयार करण्यास योगदान देते.द्विखंड संरचनेची निर्मिती अंजीर मध्ये देखील स्पष्ट केली आहे.1b, जे डावीकडून उजवीकडे डेलेमिनेशनच्या वाढत्या खोलीसह नियुक्त केलेल्या संरचनेच्या प्रतिमा आणि जास्तीत जास्त खोलीवर घन-द्रव इंटरफेसची प्रतिमा (उजवीकडे प्रतिमा) दर्शवते.
3D फेज फील्ड सिम्युलेशन (128 × 128 × 128 nm3) वितळलेल्या मिश्रधातूच्या अंतिम आकारविज्ञानावर द्रव वितळण्यासाठी विद्राव्य जोडण्याचा नाट्यमय परिणाम दर्शवितो.वरचा खूण पॅरेंट मिश्रधातूची रचना (TaXTi1-X) दर्शवतो आणि उभ्या चिन्हाने Cu-आधारित सॉफ्टनिंग माध्यमाची वितळलेली रचना दर्शवते.अशुद्धी नसलेल्या संरचनेत उच्च Ta एकाग्रता असलेले क्षेत्र तपकिरी रंगात दर्शविले आहेत आणि घन-द्रव इंटरफेस निळ्या रंगात दर्शविला आहे.b Cu70Ag30 मेल्ट (190 × 190 × 190 nm3) मधील अनडॉप केलेल्या Ta15Ti85 पूर्ववर्ती मिश्र धातुच्या फेज फील्डचे त्रिमितीय सिम्युलेशन.पहिल्या ३ फ्रेम्स वेगवेगळ्या डेलिगेशन डेप्थवर डेलिगेटेड स्ट्रक्चरचा घन प्रदेश दाखवतात आणि शेवटची फ्रेम जास्तीत जास्त खोलीवर फक्त सॉलिड-लिक्विड इंटरफेस दाखवते.(b) शी संबंधित चित्रपट सप्लिमेंटरी चित्रपट १ मध्ये दाखवला आहे.
2D फेज फील्ड सिम्युलेशनसह सोल्युट ॲडिशनचा परिणाम पुढे शोधण्यात आला, ज्याने डेलेमिनेशन फ्रंटवर इंटरफेसियल मोड फॉर्मेशनवर अतिरिक्त माहिती प्रदान केली आणि डेलेमिनेशन किनेटिक्सचे प्रमाण निश्चित करण्यासाठी 3D सिम्युलेशनपेक्षा जास्त लांबी आणि वेळ स्केलमध्ये प्रवेश करण्यास अनुमती दिली.अंजीर वर.आकृती 2 Cu70Ti30 आणि Cu70Ag30 वितळण्याद्वारे Ta15Ti85 प्रिकसर मिश्र धातु काढून टाकण्याच्या सिम्युलेशनच्या प्रतिमा दर्शविते.दोन्ही प्रकरणांमध्ये, प्रसार-जोडलेली वाढ खूप अस्थिर आहे.मिश्रधातूमध्ये अनुलंब घुसण्याऐवजी, द्रव वाहिन्यांच्या टिपा स्थिर वाढीच्या प्रक्रियेदरम्यान अत्यंत जटिल मार्गात अव्यवस्थितपणे डावीकडे आणि उजवीकडे सरकतात ज्यामुळे 3D जागेत टोपोलॉजिकलशी संबंधित संरचनांच्या निर्मितीला प्रोत्साहन देणाऱ्या संरेखित संरचनांना प्रोत्साहन मिळते (चित्र 1).तथापि, Ti आणि Ag additives मध्ये एक महत्त्वाचा फरक आहे.Cu70Ti30 मेल्ट (Fig. 2a) साठी, दोन लिक्विड चॅनेलच्या टक्करमुळे सॉलिड-लिक्विड इंटरफेसचे विलीनीकरण होते, ज्यामुळे स्ट्रक्चरमधून दोन चॅनेलद्वारे पकडलेल्या सॉलिड बाइंडरचे एक्सट्रूझन होते आणि शेवटी, विघटन होते. .याउलट, Cu70Ag30 वितळण्यासाठी (Fig. 2b), घन आणि द्रव टप्प्यांमधील इंटरफेसमध्ये Ta संवर्धन, वितळताना Ta गळती कमी झाल्यामुळे एकत्रीकरण टाळते.परिणामी, डिलेमिनेशन फ्रंटवर बाँडचे कॉम्प्रेशन दाबले जाते, ज्यामुळे संयोजी संरचना तयार होण्यास चालना मिळते.विशेष म्हणजे, जेव्हा कटऑफ दाबला जातो तेव्हा द्रव चॅनेलची अव्यवस्थित दोलन गती द्वि-आयामी रचना तयार करते ज्यामध्ये संरेखन एक विशिष्ट प्रमाणात असते (Fig. 2b).तथापि, हे संरेखन बाँडच्या स्थिर वाढीचा परिणाम नाही.3D मध्ये, अस्थिर प्रवेश एक नॉन-समाक्षीय जोडलेले द्विखंड संरचना (Fig. 1b) तयार करते.
Cu70Ti30 (a) आणि Cu70Ag30 (b) च्या 2D फेज फील्ड सिम्युलेशनचे स्नॅपशॉट Ta15Ti85 मिश्रधातूमध्ये वितळले गेले जे अस्थिर प्रसार-जोडलेल्या वाढीचे चित्रण करतात.फ्लॅट सॉलिड/लिक्विड इंटरफेसच्या सुरुवातीच्या स्थितीवरून मोजलेली भिन्न अशुद्धता काढून टाकण्याची खोली दर्शविणारी चित्रे.इनसेट द्रव चॅनेलच्या टक्करांच्या वेगवेगळ्या पद्धती दर्शवतात, ज्यामुळे घन बाइंडर वेगळे होतात आणि अनुक्रमे Cu70Ti30 आणि Cu70Ag30 वितळतात.Cu70Ti30 ची डोमेन रुंदी 1024 nm आहे, Cu70Ag30 384 nm आहे.रंगीत पट्टी Ta एकाग्रता दर्शविते आणि भिन्न रंग द्रव प्रदेश (गडद निळा), बेस मिश्र धातु (हलका निळा) आणि अखंड रचना (जवळजवळ लाल) यांच्यात फरक करतात.या सिम्युलेशनचे चित्रपट पूरक चित्रपट 2 आणि 3 मध्ये वैशिष्ट्यीकृत आहेत, जे अस्थिर प्रसार-जोडलेल्या वाढीदरम्यान द्रव चॅनेलमध्ये प्रवेश करणारे जटिल मार्ग हायलाइट करतात.
2D फेज फील्ड सिम्युलेशनचे इतर परिणाम Fig.3 मध्ये दर्शविले आहेत.अंजीर मध्ये वेळ (V च्या समान उतार) विरुद्ध delamination खोलीचा आलेख.3a दर्शविते की Cu वितळण्यासाठी Ti किंवा Ag ची जोडणी अपेक्षेप्रमाणे पृथक्करण गती मंद करते.अंजीर वर.3b दर्शविते की ही मंदी प्रत्यायोजित लेयरमधील द्रवमधील Ti एकाग्रता ग्रेडियंटमध्ये घट झाल्यामुळे होते.हे देखील दर्शविते की Ti(Ag) च्या जोडणीमुळे इंटरफेसच्या द्रव बाजूवर Ti चे एकाग्रता वाढते (कमी होते) (\({c}_{{{{{{\rm{Ti)))))) ))) ^{l \) ), ज्यामुळे Ta च्या गळती होते, वेळेचे कार्य (चित्र 3c) म्हणून वितळलेल्या Ta च्या अंशाने मोजले जाते, जे Ti(Ag) च्या जोडणीसह वाढते (कमी होते). ).आकृती 3d दर्शविते की दोन्ही विद्राव्यांसाठी, घन पदार्थांचे घनफळ अपूर्णांक द्विअखंड टोपोलॉजिकल संरचनेच्या निर्मितीसाठी थ्रेशोल्डच्या वरच राहतो 28,29,30.वितळण्यामध्ये Ti जोडल्याने Ta चे गळती वाढते, ते फेज समतोलतेमुळे घन बाईंडरमध्ये Ti ची धारणा देखील वाढवते, ज्यामुळे अशुद्धतेशिवाय संरचनेची सुसंगतता राखण्यासाठी आवाजाचा अंश वाढतो.आमची गणना सामान्यत: डेलेमिनेशन फ्रंटच्या व्हॉल्यूम फ्रॅक्शनच्या प्रायोगिक मोजमापांशी सहमत आहे.
Ta15Ti85 मिश्रधातूचे फेज फील्ड सिम्युलेशन वेळेचे कार्य म्हणून मिश्रधातू काढण्याच्या खोलीवरून मोजले जाणारे मिश्रधातू काढून टाकण्याच्या गतीशास्त्रावर Cu वितळण्यासाठी Ti आणि Ag जोडणीचे वेगवेगळे परिणाम मोजतात (a), द्रवमधील Ti एकाग्रता प्रोफाइल 400 nm ची मिश्रधातू काढण्याची खोली (नकारात्मक खोली मिश्रधातूच्या संरचनेच्या बाहेर वितळण्यात रुंदावते (डावीकडे मिश्रधातूचा पुढचा भाग) b Ta गळती विरुद्ध वेळ (c) आणि वितळलेल्या संरचनेत घन अपूर्णांक विरुद्ध वितळण्याची रचना (d) अतिरिक्त घटकांची एकाग्रता वितळणे मध्ये abscissa (d) (Ti – हिरवी रेषा, Ag – जांभळी रेषा आणि प्रयोग).
डेलेमिनेशन फ्रंटची गती वेळेनुसार कमी होत असल्याने, डेलेमिनेशन दरम्यान आकारविज्ञानाची उत्क्रांती डेलामिनेशन गती कमी करण्याचा परिणाम दर्शवते.मागील टप्प्यातील फील्ड अभ्यासात, आम्ही शुद्ध तांबे वितळवून Ta15Ti85 पूर्ववर्ती मिश्रधातू काढून टाकताना टोपोलॉजिकलदृष्ट्या अनबाउंड स्ट्रक्चर्स संरेखित केल्यामुळे युटेक्टिक-सारखी जोडलेली वाढ दिसून आली.तथापि, समान फेज फील्ड सिम्युलेशनच्या दीर्घ रन दाखवतात (पूरक चित्रपट 4 पहा) की जेव्हा विघटन समोरचा वेग पुरेसा कमी होतो, तेव्हा जोडलेली वाढ अस्थिर होते.अस्थिरता फ्लेक्सच्या पार्श्व रॉकिंगमध्ये प्रकट होते, जे त्यांचे संरेखन प्रतिबंधित करते आणि अशा प्रकारे, टोपोलॉजिकलरित्या जोडलेल्या संरचनांच्या निर्मितीस प्रोत्साहन देते.स्थिर बद्ध वाढीपासून अस्थिर रॉकिंग वाढीकडे संक्रमण xi = 250 nm जवळ 4.7 mm/s दराने होते.याउलट, Cu70Ti30 मेल्टची संबंधित डेलामिनेशन डेप्थ xi समान दराने सुमारे 40 nm आहे.म्हणून, आम्ही Cu70Ti30 मेल्टसह मिश्रधातू काढून टाकताना असे परिवर्तन पाहू शकलो नाही (पूरक चित्रपट 3 पहा), कारण वितळण्यासाठी 30% Ti जोडल्याने मिश्रधातू काढण्याची गती लक्षणीयरीत्या कमी होते.शेवटी, प्रसरण-जोडलेली वाढ धीमे विलंब गतिशास्त्रामुळे अस्थिर असली तरी, डिलामिनेशन फ्रंटवरील हार्ड बॉन्ड्सचे अंतर λ0 हे ढोबळपणे \({\lambda __{0}^{2}V=C\) स्थिर कायद्याचे पालन करते वाढ15,31 जेथे C स्थिर आहे.
फेज फील्ड सिम्युलेशनच्या अंदाजांची चाचणी घेण्यासाठी, मिश्रधातू काढून टाकण्याचे प्रयोग मोठ्या नमुने आणि जास्त काळ मिश्र धातु काढण्याच्या वेळेसह केले गेले.आकृती 4a हा एक योजनाबद्ध आकृती आहे जो नियुक्त केलेल्या संरचनेचे मुख्य मापदंड दर्शवितो.डेलेमिनेशनची एकूण खोली xi च्या बरोबरीची आहे, घन आणि द्रव टप्प्यांच्या सुरुवातीच्या सीमेपासून डेलेमिनेशन फ्रंटपर्यंतचे अंतर.एचएल हे एचिंगपूर्वी प्रारंभिक सॉलिड-लिक्विड इंटरफेसपासून डेलिगेटेड स्ट्रक्चरच्या काठापर्यंतचे अंतर आहे.एक मोठा hL मजबूत Ta गळती दर्शवतो.नियुक्त केलेल्या नमुन्याच्या SEM प्रतिमेवरून, आम्ही कोरीवकाम करण्यापूर्वी नियुक्त केलेल्या संरचनेचा आकार hD मोजू शकतो.तथापि, खोलीच्या तपमानावर वितळणे देखील घट्ट होत असल्याने, बंधांशिवाय नियुक्त रचना राखणे शक्य आहे.म्हणून, संक्रमण रचना मिळविण्यासाठी आम्ही वितळणे (तांबे समृद्ध फेज) कोरले आणि संक्रमण संरचनेची जाडी मोजण्यासाठी hC चा वापर केला.
अशुद्धता काढून टाकताना आणि भौमितिक पॅरामीटर्सचे निर्धारण दरम्यान मॉर्फोलॉजीच्या उत्क्रांतीचा एक योजनाबद्ध आकृती: गळती थर जाडी Ta hL, delaminated संरचनेची जाडी hD, कनेक्टिंग स्ट्रक्चरची जाडी hC.(b), (c) शुद्ध Cu(b) आणि Cu70Ag30 मेल्ट्सपासून तयार केलेल्या SEM क्रॉस सेक्शन आणि Ta15Ti85 मिश्रधातूच्या 3D नक्षीदार आकारविज्ञानाची तुलना करणारे फेज फील्ड सिम्युलेशन परिणामांचे प्रायोगिक प्रमाणीकरण, एकसमान बाँड आकाराचे स्ट्रक्चर (c), स्केल बारसह टोपोलॉजिकल बॉण्ड्स मिळतात. 10 µm
अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या नियुक्त संरचनांचे क्रॉस सेक्शन.4b,c नियुक्त केलेल्या मिश्रधातूच्या आकारविज्ञान आणि गतीशास्त्रावर वितळलेल्या Ti आणि Ag जोडण्याच्या मुख्य अंदाजित परिणामांची पुष्टी करते.अंजीर वर.आकृती 4b 10 s ते xi ~ 270 μm खोलीपर्यंत शुद्ध तांब्यात बुडवून Ta15T85 मिश्रधातूच्या SEM कटचा (डावीकडे) खालचा प्रदेश दाखवते.मोजता येण्याजोग्या प्रायोगिक टाइम स्केलवर, जे फेज फील्ड सिम्युलेशनपेक्षा मोठे परिमाणाचे अनेक ऑर्डर आहे, डीकपलिंग फ्रंट वेग 4.7 mm/s च्या वर नमूद केलेल्या थ्रेशोल्ड वेगापेक्षा खूपच कमी आहे, ज्याच्या खाली स्थिर युटेक्टिक बाँडची वाढ अस्थिर होते.म्हणून, पील फ्रंटच्या वरची रचना टोपोलॉजिकलदृष्ट्या पूर्णपणे जोडलेली असणे अपेक्षित आहे.नक्षीकाम करण्यापूर्वी, बेस मिश्र धातुचा पातळ थर पूर्णपणे विरघळला होता (hL = 20 μm), जो Ta गळतीशी संबंधित होता (टेबल 1).तांबे-समृद्ध टप्प्याचे (उजवीकडे) रासायनिक खोदकाम केल्यानंतर, नियुक्त केलेल्या मिश्रधातूचा फक्त एक पातळ थर (hC = 42 µm) शिल्लक राहतो, हे दर्शविते की नियुक्त केलेल्या संरचनेचा बराचसा भाग कोरीवकाम करताना संरचनात्मक अखंडता गमावला होता आणि अपेक्षेनुसार, टोपोलॉजिकल बॉन्ड नव्हता ( अंजीर 1a)., तिसऱ्या रांगेतील सर्वात उजवीकडे प्रतिमा).अंजीर वर.4c पूर्ण SEM क्रॉस सेक्शन आणि 3D प्रतिमा दर्शविते Ta15Ti85 मिश्रधातूच्या कोरीवकामाच्या Cu70Ag30 मेल्टमध्ये 10 s ते सुमारे 200 µm खोलीपर्यंत विसर्जित करून काढले.फळाची खोली सैद्धांतिकदृष्ट्या \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) प्रसार नियंत्रित गतिशास्त्राने वाढण्याचा अंदाज वर्तवण्यात आल्याने (पूरक टीप 4 पहा) 15 16, Cu वितळण्यासाठी 30% Ag जोडल्याने, 270 μm पासून 220 μm पर्यंत विभक्त होण्याच्या खोलीतील घट पेक्लेट क्रमांक p मध्ये 1.5 च्या घटकाने कमी होते.Cu/Ag रिच फेज (उजवीकडे) चे रासायनिक नक्षीकाम केल्यावर, संपूर्ण नियुक्त संरचना संरचनात्मक अखंडता (hC = 200 µm) राखून ठेवते, हे दाखवून देते की ती मुळात एक अंदाजित टोपोलॉजिकल जोडलेली द्विखंड रचना आहे (आकृती 1, उजवीकडील प्रतिमा) दुसरी पंक्ती आणि संपूर्ण तळाशी पंक्ती).विविध मेल्ट्समधील डेलिगेटेड बेस ॲलॉय Ta15T85 ची सर्व मापे टेबलमध्ये सारांशित केली आहेत.1. आम्ही आमच्या निष्कर्षांची पुष्टी करून, विविध वितळण्यांमध्ये ॲलोयड Ta10Ti90 बेस मिश्र धातुंचे परिणाम देखील सादर करतो.लिकेज लेयरच्या जाडीचे माप Ta ने दाखवले की Cu70Ag30 मेल्ट (hL = 0 μm) मध्ये विरघळलेली रचना शुद्ध Cu मेल्ट (hL = 20 μm) पेक्षा लहान आहे.याउलट, वितळण्यासाठी Ti ची जोडणी अधिक कमकुवत मिश्रित संरचना (hL = 190 μm) विरघळते.शुद्ध Cu वितळणे (hL = 250 μm) आणि Cu70Ag30 वितळणे (hL = 150 μm) दरम्यान नियुक्त केलेल्या संरचनेच्या विघटनातील घट Ta10Ti90 वर आधारित प्रतिनिधी मिश्रधातूंमध्ये अधिक स्पष्ट आहे.
वेगवेगळ्या वितळण्याचा परिणाम समजून घेण्यासाठी, आम्ही आकृती 5 मध्ये प्रायोगिक परिणामांचे अतिरिक्त परिमाणात्मक विश्लेषण केले (पूरक डेटा 1 देखील पहा).अंजीर वर.आकृती 5a–b शुद्ध Cu मेल्ट (Fig. 5a) आणि Cu70Ag30 मेल्ट (Fig. 5b) मधील एक्सफोलिएशन प्रयोगांमध्ये एक्सफोलिएशनच्या दिशेने वेगवेगळ्या घटकांचे मोजलेले एकाग्रता वितरण दर्शविते.विविध घटकांची सांद्रता घन बाइंडरमधील डेलेमिनेशन लेयरच्या काठापर्यंतच्या d अंतरावर आणि डेलेमिनेशनच्या वेळी द्रव (Cu किंवा CuAg मध्ये समृद्ध) असलेल्या टप्प्याच्या विरूद्ध प्लॉट केली जाते.ECD च्या विपरीत, जेथे मिसळण्यायोग्य घटकांची धारणा विभक्त होण्याच्या दराने निर्धारित केली जाते, LMD मध्ये, घन बाईंडरमधील एकाग्रता घन आणि द्रव टप्प्यांमधील स्थानिक थर्मोडायनामिक समतोल आणि अशा प्रकारे, घन आणि सहअस्तित्व गुणधर्मांद्वारे निर्धारित केली जाते. द्रव टप्पे.मिश्रधातू राज्य आकृत्या.बेस मिश्रधातूपासून Ti च्या विरघळल्यामुळे, डेलेमिनेशन फ्रंटपासून डेलेमिनेशन लेयरच्या काठापर्यंत d वाढल्याने Ti एकाग्रता कमी होते.परिणामी, बंडलच्या बाजूने वाढत्या d सह Ta एकाग्रता वाढली, जे फेज फील्ड सिम्युलेशनशी सुसंगत होते (पूरक अंजीर. 5).Cu70Ag30 मेल्टमधील Ti एकाग्रता शुद्ध Cu वितळण्यापेक्षा अधिक उथळपणे कमी होते, जे कमी मिश्रधातू काढण्याच्या दराशी सुसंगत आहे.अंजीर मध्ये मोजलेले एकाग्रता प्रोफाइल.5b हे देखील दर्शविते की द्रवमधील Ag आणि Cu च्या एकाग्रतेचे गुणोत्तर नियुक्त मिश्रधातूच्या थराबरोबर स्थिर नसते, तर फेज फील्डच्या सिम्युलेशनमध्ये हे गुणोत्तर वितळण्याच्या अनुकरणामध्ये स्थिर असल्याचे गृहीत धरले जाते. एक छद्म घटक Cu70Ag30.हा परिमाणात्मक फरक असूनही, फेज फील्ड मॉडेल Ta गळती दडपण्यासाठी Ag जोडण्याचा मुख्य गुणात्मक परिणाम कॅप्चर करते.सॉलिड बाइंडर आणि लिक्विड्समधील सर्व चार घटकांच्या एकाग्रता ग्रेडियंट्सच्या पूर्णपणे परिमाणात्मक मॉडेलिंगसाठी TaTiCuAg फेज डायग्रामचे अधिक अचूक चार-घटक मॉडेल आवश्यक आहे, जे या कार्याच्या व्याप्तीच्या पलीकडे आहे.
(a) शुद्ध Cu वितळणे आणि (b) Cu70Ag30 वितळणे मधील Ta15Ti85 मिश्रधातूच्या समोरील डिलामिनेशनपासून d अंतरावर अवलंबून एकाग्रता प्रोफाइलचे मोजमाप.रिसाव Ta (डॅश रेषा) शिवाय समीकरणाशी संबंधित सैद्धांतिक अंदाजासह नियुक्त केलेल्या संरचनेच्या (घन रेषा) घन ρ(d) च्या मोजलेल्या खंड अपूर्णांकाची तुलना.(1) (c) समीकरणाचा अंदाज वाढवा.(1) समीकरण डेलेमिनेशन फ्रंटवर दुरुस्त केले.(२) म्हणजेच Ta गळती मानली जाते.सरासरी बाँड रुंदी λw आणि अंतर λs (d) मोजा.त्रुटी पट्ट्या मानक विचलन दर्शवतात.
अंजीर वर.5c हे सॉलिड बाइंडरमध्ये मोजलेल्या Ta एकाग्रतेचा वापर करून वस्तुमान संवर्धनातून मिळवलेल्या सैद्धांतिक अंदाज (डॅश रेषा) मधून शुद्ध प्रतिनिधी Cu आणि Cu70Ag30 स्ट्रक्चर्ससाठी सॉलिड्स ρ(d) (घन रेषा) च्या मोजलेल्या खंड अपूर्णांकाची तुलना करते \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Fig. 5a,b) आणि Ta ची गळती आणि पृथक्करणाच्या वेगवेगळ्या खोली असलेल्या बंधांमधील Ta च्या वाहतुकीकडे दुर्लक्ष करा.Ta घन ते द्रव मध्ये बदलल्यास, बेस मिश्रधातूमध्ये समाविष्ट असलेले सर्व Ta घन बाईंडरमध्ये पुनर्वितरित करणे आवश्यक आहे.अशा प्रकारे, मिश्रधातू काढून टाकण्याच्या दिशेला लंब असलेल्या रिमोट स्ट्रक्चरच्या कोणत्याही थरामध्ये, वस्तुमानाचे संरक्षण म्हणजे \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d)) )={c}_{Ta}^{0}(d){S}_{t}\), कुठे \({c}_{Ta}^{s}(d)\) आणि \({c }_{Ta }^ {0}\) ही क्रमशः बाइंडर आणि मॅट्रिक्स मिश्र धातुमध्ये d स्थानावरील Ta सांद्रता आहेत आणि Ss(d) आणि St हे हार्ड बाईंडरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आणि संपूर्ण दुर्गम क्षेत्र आहेत, अनुक्रमेहे रिमोट लेयरमधील घन पदार्थांच्या व्हॉल्यूम अंशाचा अंदाज लावते.
निळ्या रेषेशी संबंधित \({c}_{Ta}^{s}(d)\) वक्र वापरून नियुक्त केलेल्या शुद्ध Cu आणि Cu70Ag30 मेल्टच्या संरचनेवर हे सहजपणे लागू केले जाऊ शकते.हे अंदाज अंजीर 5c वर दिलेले आहेत हे दर्शविते की Ta गळतीकडे दुर्लक्ष करणे हे खंड अपूर्णांक वितरणाचा खराब अंदाज आहे.लीक-फ्री वस्तुमान संवर्धन d वाढीसह व्हॉल्यूम अपूर्णांकात मोनोटोनिक घट होण्याचा अंदाज लावते, जे गुणात्मकरित्या शुद्ध Cu वितळताना दिसून येते, परंतु Cu70Ag30 मेल्टमध्ये नाही, जेथे ρ(d) किमान आहे.या व्यतिरिक्त, यामुळे दोन्ही वितळण्यासाठी विभक्त आघाडीवर व्हॉल्यूम अपूर्णांकांचे महत्त्वपूर्ण प्रमाण वाढते.सर्वात लहान मोजता येण्याजोग्या d ≈ 10 µm साठी, दोन्ही वितळण्यासाठी अंदाजित ρ मूल्ये 0.5 पेक्षा जास्त आहेत, तर Cu आणि Cu70Ag30 वितळण्यासाठी मोजलेली ρ मूल्ये अनुक्रमे 0.3 आणि 0.4 पेक्षा किंचित जास्त आहेत.
Ta गळतीच्या मुख्य भूमिकेवर जोर देण्यासाठी, आम्ही नंतर हे दर्शवितो की विघटन आघाडीच्या जवळ मोजलेले आणि अंदाजित ρ मूल्यांमधील परिमाणात्मक विसंगती या गळतीचा समावेश करण्यासाठी आमच्या सैद्धांतिक अंदाजांना परिष्कृत करून दूर केली जाऊ शकते.या साठी, जेव्हा क्षय अग्रभाग Δxi = vΔt अंतरावर Δt Δxi = vΔt, जेथे \(v={\dot{x )) _{i }( t )\) – डिलेमिनेशन रेट, खोली आणि वेळ ज्ञात संबंधांवरून काढले जाऊ शकते \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) डिएरेशन.पृथक्करण आघाडीवर वस्तुमानाच्या संवर्धनाचा स्थानिक नियम (d ≈ 0) असा आहे की ΔN = DlglΔtSl/va, जेथे gl हा द्रवातील Ta अणूंचा एकाग्रता ग्रेडियंट आहे, va हा अणू आकारमान म्हणून परिभाषित केलेल्या एकाग्रतेशी संबंधित आहे. अणु अपूर्णांक, आणि Sl = St − Ss हे डिलेमिनेशन फ्रंटवरील द्रव वाहिनीचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आहे.इंटरफेसमध्ये Ta अणूंच्या एकाग्रतेचे स्थिर मूल्य \({c}_{Ta}^{l}\) आहे आणि एक्सफोलिएटेड लेयरच्या बाहेर वितळताना ते फारच लहान आहे असे गृहीत धरून एकाग्रता ग्रेडियंट gl ची गणना केली जाऊ शकते. देते \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) तर, \({{\Delta}}N=({{\Delta} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).जेव्हा पुढचा भाग Δxi अंतरावर जातो, तेव्हा घन अपूर्णांक मूळ मिश्रधातूमधून काढलेल्या Ta अणूंच्या एकूण संख्येइतका असतो, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t}} c }_{Ta}^ { 0}/{v}_{a}\), द्रव, ΔN आणि घन बाईंडरमध्ये समाविष्ट असलेल्या Ta अणूंच्या संख्येच्या बेरजेपर्यंत\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).हे समीकरण, ΔN साठी वरील अभिव्यक्ती आणि संबंध St = Ss + Sl आणि डेलेमिनेशन फ्रंटवरील चरणांसह.
Ta अणूंच्या शून्य विद्राव्यतेच्या मर्यादेत, जे गळतीच्या अनुपस्थितीचा लवकर अंदाज कमी करते, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)द्रव ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).प्रायोगिक मोजमापांमधून \({c}_{Ta}^{l}\सुमारे 0.03\) मूल्ये वापरणे (चित्र 5a, b मध्ये दाखवलेले नाही) आणि पेक्लेट क्रमांक p ≈ 0.26 आणि p ≈ 0.17 आणि घन पदार्थांचे प्रमाण \ ( {c}_{Ta}^{s}\अंदाजे 0.3\) आणि \({c}_{Ta}^{s}\अंदाजे 0.25\) Cu आणि Cu70Ag30 वितळण्यासाठी अनुक्रमे, आम्हाला अंदाजित मूल्य मिळते. वितळणे, ρ ≈ ०.३८ आणि ρ ≈ ०.३९.हे अंदाज परिमाणवाचक दृष्ट्या मोजमापांशी बऱ्यापैकी जुळतात.उर्वरित फरक (अंदाजित 0.38 वि. शुद्ध Cu वितळण्यासाठी 0.32 मोजलेले आणि Cu70Ag30 वितळण्यासाठी 0.39 मोजलेले 0.39 वि. मोजलेले 0.43) द्रवपदार्थांमध्ये अत्यंत कमी Ta एकाग्रतेसाठी मोठ्या मापन अनिश्चिततेद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते (\( {c }_{Ta }^ {l}\अंदाजे 0.03\)), जे शुद्ध तांबे वितळताना थोडे मोठे असणे अपेक्षित आहे.
जरी सध्याचे प्रयोग विशिष्ट आधारभूत मिश्रधातू आणि वितळलेल्या घटकांवर केले गेले असले तरी, आम्ही अपेक्षा करतो की या प्रयोगांच्या विश्लेषणाचे परिणाम समीकरणे काढण्यास मदत करतील.(2) इतर एलएमडी डोपिंग सिस्टीम आणि सॉलिड स्टेट इम्प्युरिटी रिमूव्हल (एसएसडी) सारख्या इतर संबंधित पद्धतींसाठी विस्तृत लागू.आत्तापर्यंत, एलएमडी संरचनेवर अमिसिबल घटकांच्या गळतीचा प्रभाव पूर्णपणे दुर्लक्षित केला गेला आहे.हे मुख्यत्वे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की हा प्रभाव ECDD मध्ये लक्षणीय नाही आणि आतापर्यंत असे गृहीत धरले गेले आहे की NMD REC सारखेच आहे.तथापि, ECD आणि LMD मधील महत्त्वाचा फरक असा आहे की LMD मध्ये द्रवपदार्थातील अविघटनशील घटकांची विद्राव्यता इंटरफेसच्या द्रव बाजूवर मिसळण्यायोग्य घटकांच्या उच्च एकाग्रतेमुळे मोठ्या प्रमाणात वाढते (\({c}_{Ti} ^{) l}\)), ज्यामुळे इंटरफेसच्या द्रव बाजूवर अमिसिबल घटकांची (\({c}_{Ta}^{l}\)) एकाग्रता वाढते आणि घन अवस्थेच्या समीकरणाद्वारे अंदाजित आकारमानाचा अंश कमी होतो. .(2) ही सुधारणा एलएमडी दरम्यान घन-द्रव इंटरफेस स्थानिक थर्मोडायनामिक समतोलमध्ये असल्यामुळे आहे, त्यामुळे उच्च \({c}_{Ti}^{l}\) सुधारण्यास मदत करते \({c} _ {Ta} ^{l}\ त्याचप्रमाणे, उच्च \({c}_{Ti}^{s}\) Cu ला हार्ड बाइंडरमध्ये समाविष्ट करण्यास अनुमती देते आणि या बाईंडरमध्ये घन Cu ची एकाग्रता हळूहळू 10% पासून बदलते. मूल्यांमध्ये घट लहान प्रत्यायोजित लेयरच्या काठावर नगण्य आहे (पूरक आकृती 6). याउलट, ECD द्वारे AgAu मिश्रधातूंमधून एजीचे इलेक्ट्रोकेमिकल काढणे ही एक नॉन-समतोल प्रतिक्रिया आहे जी मध्ये Au ची विद्राव्यता वाढवत नाही. इलेक्ट्रोलाइट.एलएमडी व्यतिरिक्त, आम्हाला आशा आहे की आमचे परिणाम सॉलिड स्टेट ड्राइव्हवर लागू होतील, जिथे घनदाट सीमा मिश्रधातू काढताना स्थानिक थर्मोडायनामिक समतोल राखणे अपेक्षित आहे. या अपेक्षेला व्हॉल्यूम अपूर्णांकातील बदलामुळे समर्थन मिळते. एसएसडी संरचनेच्या प्रत्यायोजित लेयरमध्ये घन पदार्थांचे निरीक्षण केले गेले, याचा अर्थ असा की, प्रतिनिधी मंडळादरम्यान घन अस्थिबंधनाचे विघटन होते, अविचल घटकांच्या गळतीशी संबंधित.
आणि समीकरण.(२) Ta गळतीमुळे मिश्रधातू काढण्याच्या समोरील घन अंशामध्ये लक्षणीय घट झाल्याचा अंदाज लावण्यासाठी, मिश्रधातू काढून टाकण्याच्या प्रदेशात संपूर्ण घन अंश वितरण समजून घेण्यासाठी Ta वाहतूक देखील लक्षात घेणे आवश्यक आहे. मिश्रधातू काढून टाकण्याचा थर, जो शुद्ध तांबे आणि Cu70Ag30 वितळण्याशी सुसंगत आहे.Cu70Ag30 मेल्टसाठी (Fig. 5c मधील लाल रेषा), ρ(d) मध्ये नियुक्त केलेल्या लेयरपैकी किमान अर्धा भाग असतो.हे किमान प्रमाण या वस्तुस्थितीमुळे आहे की डेलिगेटेड लेयरच्या काठाजवळील हार्ड बाईंडरमध्ये समाविष्ट असलेल्या Ta चे एकूण प्रमाण बेस मिश्र धातुपेक्षा जास्त आहे.म्हणजेच, d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), किंवा पूर्णपणे समतुल्य, मोजलेले ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 हे समीकरण अंदाजापेक्षा खूप मोठे आहे.(१) गळती नाही\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\अंदाजे 0.2\).याचा अर्थ असा की बाहेर पडणारा Ta चा काही भाग विलगीकरणाच्या समोरून या पुढच्या भागापासून दूर असलेल्या प्रदेशात नेला जातो, द्रव आणि घन-द्रव इंटरफेसच्या बाजूने पसरतो, जिथे तो पुन्हा जमा केला जातो.
Ta हार्ड बाइंडरला समृद्ध करण्यासाठी या रीडिपॉझिशनचा Ta गळतीचा विपरीत परिणाम होतो आणि हार्ड फ्रॅक्शनचे वितरण Ta लीकेज आणि रीडिपॉझिशनचे संतुलन म्हणून गुणात्मकपणे स्पष्ट केले जाऊ शकते.Cu70Ag30 वितळण्यासाठी, द्रवातील Ag एकाग्रता वाढत्या d सह वाढते (Fig. 5b मधील तपकिरी ठिपके असलेली रेषा) Ta विद्राव्यता कमी करून Ta गळती कमी करते, ज्यामुळे किमान गाठल्यानंतर d वाढण्याबरोबर ρ(d) मध्ये वाढ होते. .हे हार्ड बॉन्डच्या अलिप्ततेमुळे विखंडन टाळण्यासाठी पुरेसे मोठे घन भाग राखते, जे Cu70Ag30 मध्ये नियुक्त केलेल्या संरचना नक्षीकामानंतर संरचनात्मक अखंडता का टिकवून ठेवतात हे स्पष्ट करते.याउलट, शुद्ध तांबे वितळण्यासाठी, गळती आणि पुनर्संचय जवळजवळ एकमेकांना रद्द करतात, परिणामी बहुतेक नियुक्त केलेल्या लेयरसाठी फ्रॅगमेंटेशन थ्रेशोल्डच्या खाली असलेल्या घन पदार्थांमध्ये हळूहळू घट होते, फक्त एक अतिशय पातळ थर राहतो जो तांब्याच्या सीमेजवळ संरचनात्मक अखंडता टिकवून ठेवतो. नियुक्त स्तर.(Fig. 4b, तक्ता 1).
आत्तापर्यंत, आमची विश्लेषणे मुख्यत्वे घन अपूर्णांकावरील विघटनशील माध्यमात मिसळण्यायोग्य घटकांच्या गळतीचा मजबूत प्रभाव आणि नियुक्त संरचनांचे टोपोलॉजी स्पष्ट करण्यावर केंद्रित आहेत.आता आपण या गळतीच्या परिणामाकडे वळूया बायकॉन्टीनियम स्ट्रक्चरच्या डेलिगेटेड लेयरमधील कोरसेनिंगवर, जे सामान्यतः उच्च प्रक्रिया तापमानामुळे LMD दरम्यान होते.हे ECD पेक्षा वेगळे आहे जेथे मिश्रधातू काढून टाकताना कोअरसेनिंग अक्षरशः अस्तित्वात नाही, परंतु मिश्रधातू काढून टाकल्यानंतर उच्च तापमानात ॲनिलिंगमुळे होऊ शकते.आत्तापर्यंत, एलएमडी दरम्यान कोअरसेनिंग हे असे गृहित धरून तयार केले गेले आहे की ते घन-द्रव इंटरफेसच्या बाजूने अमिसेबल घटकांच्या प्रसारामुळे उद्भवते, ॲनिल्ड नॅनोपोरस ECD संरचनांच्या पृष्ठभागाच्या प्रसार-मध्यस्थ कोअरसेनिंग प्रमाणेच.अशा प्रकारे, केशिका वाढविण्याच्या मानक स्केलिंग कायद्यांचा वापर करून बाँडचा आकार तयार केला गेला आहे.
जेथे tc हा कोअरसेनिंग टाइम आहे, ज्याची व्याख्या डेलामिनेशन प्रयोगाच्या समाप्तीपर्यंत डीलेमिनेशन लेयरच्या आत (जिथे λ चे प्रारंभिक मूल्य λ०० आहे) डेलेमिनेशन फ्रंट पास झाल्यानंतर निघून गेलेला वेळ आणि स्केलिंग इंडेक्स n = 4 पृष्ठभाग पसरवते.Eq सावधगिरीने वापरला पाहिजे.(३) प्रयोगाच्या शेवटी अशुद्धतेशिवाय अंतिम रचनेसाठी λ आणि अंतर d च्या मोजमापांचा अर्थ लावा.हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की प्रत्यायोजित लेयरच्या काठाजवळचा प्रदेश समोरील भागापेक्षा मोठा होण्यास जास्त वेळ लागतो.हे अतिरिक्त समीकरणांसह केले जाऊ शकते.(3) tc आणि d सह संप्रेषण.वेळेचे कार्य म्हणून मिश्रधातू काढून टाकण्याच्या खोलीचा अंदाज घेऊन हा संबंध सहज मिळवता येतो, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), जे tc(d ) = te − tf(d) देते, जेथे te हा संपूर्ण प्रयोगाचा कालावधी आहे, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l}) {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) ही अंतिम डेलामिनेशन डेप्थ वजा d च्या समान खोलीपर्यंत पोहोचण्याची वेळ आहे.समीकरणात tc(d) साठी ही अभिव्यक्ती प्लग करा.(३) अंदाज λ(d) (अतिरिक्त टीप 5 पहा).
या अंदाजाची चाचणी घेण्यासाठी, आम्ही शुद्ध Cu आणि Cu70Ag30 वितळण्यासाठी पूरक आकृती 9 मध्ये दर्शविलेल्या डेलिगेटेड स्ट्रक्चर्सच्या संपूर्ण क्रॉस सेक्शनवर बंडलमधील रुंदी आणि अंतर मोजले.डेलेमिनेशन फ्रंटपासून वेगवेगळ्या अंतरावर असलेल्या डिलेमिनेशन दिशेला लंब असलेल्या रेषा स्कॅन्सवरून, आम्ही Ta-रिच बंडलची सरासरी रुंदी λw(d) आणि बंडलमधील सरासरी अंतर λs(d) मिळवले.हे मोजमाप अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत.5d आणि समीकरणाच्या अंदाजांशी तुलना केली.(3) n च्या भिन्न मूल्यांसाठी पूरक अंजीर 10 मध्ये.तुलना दर्शवते की n = 4 चा पृष्ठभाग प्रसार निर्देशांक खराब अंदाज देतो.बल्क डिफ्यूजन-मध्यस्थ केशिका कोअरसेनिंगसाठी n = 3 निवडून हे अंदाज लक्षणीयरीत्या सुधारलेले नाही, जे द्रव मध्ये Ta गळतीमुळे अधिक चांगले फिट प्रदान करण्याची अपेक्षा करू शकते.
सिद्धांत आणि प्रयोग यांच्यातील ही परिमाणात्मक विसंगती आश्चर्यकारक नाही, कारण Eq.(3) स्थिर खंड अपूर्णांक ρ वर केशिका कोअरसेनिंगचे वर्णन करते, तर LMD मध्ये घन अपूर्णांक ρ स्थिर नसते.अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, मिश्रधातू काढण्याच्या शेवटी काढलेल्या लेयरमध्ये ρ अवकाशीय बदल होतो.5c.अशुद्धता काढून टाकण्याच्या एका निश्चित खोलीवर ρ देखील बदलते, काढण्याच्या फ्रंटच्या मूल्यापासून (जे अंदाजे वेळेत स्थिर असते आणि अशा प्रकारे tf आणि d पासून स्वतंत्र असते) पासून अंजीरमध्ये दर्शविलेल्या ρ(d) च्या मोजलेल्या मूल्यापर्यंत. शेवटच्या वेळेशी संबंधित 5c.अंजीर पासून.3d, असा अंदाज लावला जाऊ शकतो की AgCu आणि शुद्ध Cu वितळण्यासाठी क्षय फ्रंट व्हॅल्यू अनुक्रमे सुमारे 0.4 आणि 0.35 आहेत, जे सर्व प्रकरणांमध्ये te वेळी ρ च्या अंतिम मूल्यापेक्षा जास्त आहेत.हे लक्षात घेणे महत्वाचे आहे की एका निश्चित d वर वेळेसह ρ मधील घट हा द्रवामध्ये मिसळण्यायोग्य घटक (Ti) च्या एकाग्रता ग्रेडियंटच्या उपस्थितीचा थेट परिणाम आहे.द्रवपदार्थातील Ti चे प्रमाण वाढत्या d सह कमी होत असल्याने, घन पदार्थांमधील Ti चे समतोल एकाग्रता देखील d चे घटणारे कार्य आहे, ज्यामुळे घन बाइंडरमधून Ti विरघळते आणि कालांतराने घन अंश कमी होतो.ρ मधील तात्पुरता बदल Ta च्या गळती आणि पुनर्संचयनामुळे देखील प्रभावित होतो.अशाप्रकारे, विघटन आणि पुनरावृत्तीच्या अतिरिक्त प्रभावांमुळे, आम्ही अपेक्षा करतो की एलएमडी दरम्यान कोअरसेनिंग, नियमानुसार, नॉन-स्टंट व्हॉल्यूम अपूर्णांकांवर होईल, ज्यामुळे केशिका कोअर्सनिंग व्यतिरिक्त संरचनात्मक उत्क्रांती होईल, परंतु प्रसरणामुळे देखील. द्रव आणि केवळ सीमेवरच नव्हे तर घन-द्रव.
समीकरण तथ्ये.(3) 3 ≤ n ≤ 4 साठी बाँडची रुंदी आणि अंतर मोजमाप परिमाणित नाही (पूरक आकृती 10), हे सुचविते की इंटरफेस कमी झाल्यामुळे विघटन आणि पुनर्संचयन सध्याच्या प्रयोगात प्रमुख भूमिका निभावतात.केशिका कोअर्सनिंगसाठी, λw आणि λs चे d वर समान अवलंबन असणे अपेक्षित आहे, तर आकृती 5d दर्शविते की शुद्ध Cu आणि Cu70Ag30 वितळण्यासाठी λw पेक्षा λs खूप वेगाने d ने वाढते.या मोजमापांचे परिमाणवाचकपणे स्पष्टीकरण करण्यासाठी विघटन आणि पुनर्संचय लक्षात घेणारा एक खडबडीत सिद्धांत विचारात घेणे आवश्यक आहे, परंतु हा फरक गुणात्मकरीत्या अपेक्षित आहे, कारण लहान बाँड्सचे पूर्ण विघटन बाँडमधील अंतर वाढण्यास कारणीभूत ठरते.याव्यतिरिक्त, Cu70Ag30 वितळण्याचे λs हे मिश्रधातूशिवाय थराच्या काठावर त्याच्या कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचते, परंतु शुद्ध तांबे वितळण्याचे λs नीरसपणे वाढत राहते हे द्रवमधील Ag एकाग्रतेच्या वाढीद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते, जेथे अंजीर 5c नॉनमोनोटोनिक वर्तन मध्ये ρ(d) स्पष्ट करण्यासाठी d चा वापर केला जातो.वाढत्या d सह Ag एकाग्रता वाढल्याने Ta गळती आणि बाईंडरचे विघटन रोखले जाते, ज्यामुळे कमाल मूल्य गाठल्यानंतर λs मध्ये घट होते.
शेवटी, लक्षात घ्या की स्थिर व्हॉल्यूम फ्रॅक्शनवर केशिका कोअर्सनिंगचा संगणक अभ्यास दर्शवितो की जेव्हा व्हॉल्यूम अपूर्णांक अंदाजे 0.329.30 च्या थ्रेशोल्डच्या खाली येतो, तेव्हा संरचना खंडित होते.व्यवहारात, हा थ्रेशोल्ड थोडा कमी असू शकतो कारण या प्रयोगातील मिश्रधातू काढण्याच्या एकूण वेळेशी तुलना करता येण्याजोग्या किंवा त्यापेक्षा जास्त विखंडन आणि सहवर्ती जीनस कपात वेळ स्केलवर होते.d च्या सरासरी श्रेणीमध्ये ρ(d) 0.3 पेक्षा किंचित कमी असूनही Cu70Ag30 मधील नियुक्त संरचना वितळतात ही वस्तुस्थिती दर्शवते की विखंडन, जर असेल तर, केवळ अंशतः उद्भवते.विखंडनासाठी व्हॉल्यूम फ्रॅक्शन थ्रेशोल्ड देखील विघटन आणि पुनरावृत्तीवर अवलंबून असू शकते.
हा अभ्यास दोन मुख्य निष्कर्ष काढतो.प्रथम, आणि अधिक व्यावहारिकदृष्ट्या, LMD द्वारे उत्पादित केलेल्या डेलिगेटेड स्ट्रक्चर्सचे टोपोलॉजी मेल्ट निवडून नियंत्रित केले जाऊ शकते.वितळण्यामध्ये AXB1-X बेस मिश्रधातूच्या अविघटनशील घटक A ची विद्राव्यता कमी करण्यासाठी वितळणे निवडून, जरी मर्यादित असले तरी, एक उच्च नियुक्त रचना तयार केली जाऊ शकते जी मजला घटक X आणि स्ट्रक्चरल अखंडतेच्या कमी सांद्रतामध्ये देखील त्याची सुसंगतता टिकवून ठेवते. .हे पूर्वी ज्ञात होते की हे ECD25 साठी शक्य आहे, परंतु LMD साठी नाही.दुसरा निष्कर्ष, जो अधिक मूलभूत आहे, तो म्हणजे LMD मध्ये प्रतिनिधी माध्यमात बदल करून संरचनात्मक अखंडता जतन केली जाऊ शकते, जे स्वतःमध्ये मनोरंजक आहे आणि आमच्या TaTi मिश्रधातूचे शुद्ध Cu आणि CuAg मध्ये वितळते, परंतु मध्ये देखील वितळते. अधिक सामान्यतः ECD आणि LMD मधील महत्त्वाचे, पूर्वी कमी लेखलेले फरक स्पष्ट करण्यासाठी.
ECD मध्ये, अशुद्धता काढून टाकण्याचा दर X कमी पातळीवर ठेवून संरचनेची सुसंगतता राखली जाते, जी ठराविक प्रेरक शक्तीसाठी कालांतराने स्थिर राहते, अशुद्धता काढून टाकताना घन बाईंडरमध्ये पुरेसा मिसळता येणारा घटक B ठेवण्यासाठी पुरेसा लहान असतो. घन पदार्थांचे प्रमाण.विखंडन टाळण्यासाठी ρ अपूर्णांक इतका मोठा आहे25.LMD मध्ये, मिश्रधातू काढून टाकण्याचा दर \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) प्रसार मर्यादित गतीशास्त्रामुळे कालांतराने कमी होतो.अशाप्रकारे, केवळ पेक्लेट क्रमांक p वर परिणाम करणाऱ्या मेल्ट कंपोझिशनच्या प्रकाराकडे दुर्लक्ष करून, घन बाइंडरमध्ये B ची पुरेशी मात्रा टिकवून ठेवण्यासाठी डीलामिनेशन रेट त्वरीत लहान मूल्यापर्यंत पोहोचतो, जे थेट या वस्तुस्थितीमध्ये प्रतिबिंबित होते की ρ delamination वेळी समोर वेळ अंदाजे स्थिर राहते.वस्तुस्थिती आणि विखंडन थ्रेशोल्डच्या वर.फेज फील्ड सिम्युलेशन द्वारे दर्शविल्याप्रमाणे, पील रेट देखील युटेक्टिक बॉन्डच्या वाढीस अस्थिर करण्यासाठी पुरेसे लहान मूल्यापर्यंत पोहोचते, ज्यामुळे लॅमेलेच्या पार्श्व रॉकिंग मोशनमुळे टोपोलॉजिकल बॉन्ड स्ट्रक्चर्सची निर्मिती सुलभ होते.अशाप्रकारे, ECD आणि LMD मधील मुख्य मूलभूत फरक डिलामिनेशन दरापेक्षा स्प्लिटिंग आणि ρ नंतर लेयरच्या अंतर्गत संरचनेद्वारे डिलेमिनेशन फ्रंटच्या उत्क्रांतीत आहे.
ECD मध्ये, ρ आणि कनेक्टिव्हिटी संपूर्ण रिमोट लेयरमध्ये स्थिर राहते.LMD मध्ये, याउलट, दोन्ही एका लेयरमध्ये बदलतात, जे या अभ्यासात स्पष्टपणे दर्शविले गेले आहे, जे LMD द्वारे तयार केलेल्या प्रतिनिधी संरचनांच्या संपूर्ण खोलीत ρ चे अणू एकाग्रता आणि वितरण मॅप करते.या बदलाची दोन कारणे आहेत.प्रथम, शून्य विद्राव्यता मर्यादा A वर देखील, द्रवमधील एकाग्रता ग्रेडियंट B, जो DZE मध्ये अनुपस्थित आहे, घन बाईंडरमध्ये एकाग्रता ग्रेडियंट A ला प्रेरित करतो, जो द्रव सह रासायनिक समतोल असतो.ग्रेडियंट A, यामधून, अशुद्धीशिवाय लेयरच्या आत ग्रेडियंट ρ प्रेरित करते.दुसरे, शून्य विद्राव्यतेमुळे द्रवामध्ये A ची गळती या थरातील ρ चे अवकाशीय भिन्नता सुधारते, कमी विद्राव्यता कनेक्टिव्हिटी राखण्यासाठी ρ उच्च आणि अधिक अवकाशीय एकसमान ठेवण्यास मदत करते.
अखेरीस, LMD दरम्यान बॉण्ड आकार आणि प्रत्यायोजित लेयरमधील कनेक्टिव्हिटीची उत्क्रांती पृष्ठभागाच्या प्रसार-मर्यादित केशिका कोअरसेनिंगपेक्षा अधिक जटिल आहे, जसे की ॲनेलेड नॅनोपोरस ECD संरचनांच्या कोअरसेनिंगशी आधी विचार केला गेला होता.येथे दर्शविल्याप्रमाणे, एलएमडीमध्ये कोअरसेनिंग हे स्पॅटिओटेम्पोरली भिन्न घन अंशामध्ये होते आणि विशेषत: डिलॅमिनेशन फ्रंटपासून विघटित लेयरच्या काठापर्यंत द्रव अवस्थेत A आणि B च्या प्रसारित हस्तांतरणामुळे प्रभावित होते.पृष्ठभाग किंवा मोठ्या प्रमाणात प्रसाराद्वारे मर्यादित केशिका कोअरसेनिंगसाठीचे स्केलिंग कायदे नियुक्त केलेल्या लेयरमधील बंडलमधील रुंदी आणि अंतरातील बदलांचे प्रमाण ठरवू शकत नाहीत, असे गृहीत धरून की द्रव एकाग्रता ग्रेडियंटशी संबंधित A आणि B वाहतूक समान किंवा समान भूमिका बजावतात.इंटरफेसचे क्षेत्रफळ कमी करण्यापेक्षा अधिक महत्त्वाचे.या विविध प्रभावांचा विचार करणाऱ्या सिद्धांताचा विकास ही भविष्यासाठी महत्त्वाची शक्यता आहे.
टायटॅनियम-टँटलम बायनरी मिश्र धातु Arcast, Inc (ऑक्सफर्ड, मेन) कडून 45 kW एम्ब्रेल एकोहीट ES इंडक्शन पॉवर सप्लाय आणि वॉटर-कूल्ड कॉपर क्रूसिबल वापरून खरेदी केले गेले.अनेक गरम झाल्यानंतर, एकजिनसीकरण आणि धान्याची वाढ साध्य करण्यासाठी प्रत्येक मिश्रधातूला वितळण्याच्या बिंदूच्या 200 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 8 तास ऍनिल केले गेले.या मास्टर इनगॉटमधून कापलेले नमुने टा वायर्सवर स्पॉट-वेल्डेड केले गेले आणि रोबोटिक हातातून निलंबित केले गेले.40 g Cu (McMaster Carr, 99.99%) चे मिश्रण Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) किंवा Ti कण उच्च शक्तीवर 4 kW Ameritherm Easyheat इंडक्शन हीटिंग सिस्टम वापरून पूर्ण विघटन होईपर्यंत गरम करून मेटल बाथ तयार केले जातात.आंघोळपूर्णपणे गरम वितळणे.शक्ती कमी करा आणि आंघोळ 1240 डिग्री सेल्सिअसच्या प्रतिक्रिया तापमानात अर्ध्या तासासाठी ढवळू द्या आणि समतोल होऊ द्या.मग रोबोटिक हात कमी केला जातो, नमुना पूर्वनिश्चित वेळेसाठी बाथमध्ये बुडविला जातो आणि थंड होण्यासाठी काढला जातो.अलॉय बिलेट आणि एलएमडीचे सर्व हीटिंग उच्च शुद्धता आर्गॉन (99.999%) वातावरणात केले गेले.मिश्रधातू काढून टाकल्यानंतर, नमुन्यांचे क्रॉस सेक्शन पॉलिश केले गेले आणि ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी आणि स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM, JEOL JSM-6700F) वापरून तपासले गेले.SEM मध्ये एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) द्वारे एलिमेंटल विश्लेषण केले गेले.35% नायट्रिक ऍसिड द्रावणात (विश्लेषणात्मक श्रेणी, फ्लुका) घनरूप तांबे-समृद्ध टप्पा विरघळवून नियुक्त केलेल्या नमुन्यांची त्रिमितीय सूक्ष्म रचना पाहिली गेली.
टर्नरी मिश्र धातु 15 च्या डीकपलिंग टप्प्याच्या फील्डच्या पूर्वी विकसित मॉडेलचा वापर करून सिम्युलेशन केले गेले.मॉडेल फेज फील्ड ϕ च्या उत्क्रांतीशी संबंधित आहे, जे घन आणि द्रव टप्प्यांमध्ये फरक करते, मिश्रधातू घटकांच्या एकाग्रता फील्ड ci शी.प्रणालीची एकूण मुक्त ऊर्जा म्हणून व्यक्त केली जाते
जेथे f(φ) ही अनुक्रमे φ = 1 आणि φ = 0 वर मिनिमा असलेली दुहेरी अडथळा क्षमता आहे, आणि अनुक्रमे घन आणि द्रवांशी संबंधित आहे, आणि fc(φ, c1, c2, c3) हे ऊर्जा घनतेचे वर्णन करणाऱ्या खंड स्वातंत्र्यासाठी रासायनिक योगदान आहे. थर्मोडायनामिक गुणधर्म मिश्रधातूचे.TaTi मिश्रधातूंमध्ये शुद्ध Cu किंवा CuTi वितळण्याचे अनुकरण करण्यासाठी, आम्ही संदर्भाप्रमाणेच fc(φ, c1, c2, c3) आणि पॅरामीटर्स वापरतो.15. CuAg वितळलेल्या TaTi मिश्रधातूंना काढून टाकण्यासाठी, आम्ही चतुर्थांश प्रणाली (CuAg)TaTi ला एजी एकाग्रतेवर अवलंबून वेगवेगळ्या पॅरामीटर्ससह प्रभावी टर्नरी सिस्टीममध्ये सरलीकृत केले आहे, पूरक टीप 2 मध्ये वर्णन केल्याप्रमाणे. फेज फील्डसाठी उत्क्रांती समीकरणे आणि एकाग्रता क्षेत्र फॉर्म मध्ये जिच्यामध्ये variant स्वरूपात प्राप्त होते
कुठे \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j}) \right)\) हे अणू गतिशीलता मॅट्रिक्स आहे आणि Lϕ घन-द्रव इंटरफेसवर अणू संलग्नकांच्या गतीशास्त्रावर नियंत्रण ठेवते.
या अभ्यासाच्या परिणामांना समर्थन देणारा प्रायोगिक डेटा पूरक डेटा फाइलमध्ये आढळू शकतो.सिम्युलेशन पॅरामीटर्स अतिरिक्त माहितीमध्ये दिले आहेत.विनंती केल्यावर संबंधित लेखकांकडून सर्व डेटा देखील उपलब्ध आहे.
विटस्टॉक ए., झेलासेक डब्ल्यू., बायनर जे., फ्रेंड एसएम आणि बौमर एम. मिथेनॉलच्या कमी तापमानाच्या निवडक गॅस-फेज ऑक्सिडेटिव्ह कपलिंगसाठी नॅनोपोरस गोल्ड उत्प्रेरक.विज्ञान ३२७, ३१९–३२२ (२०१०).
झुजिक, बी. आणि इतर.डायनॅमिक पुनर्संयोजन नॅनोपोरस सोने-चांदी मिश्र धातु उत्प्रेरकांची उत्प्रेरक क्रिया निर्धारित करते.राष्ट्रीय अल्मा मेटर.16, 558 (2017).
Zeis, R., माथुर, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. प्लॅटिनम-लेपित नॅनोपोरस सोने: PEM इंधन पेशींसाठी एक कार्यक्षम कमी pt लोडिंग इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट.जर्नल #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW आणि Erlebacher, J. नॅनोपोरस मेटल-आयन द्रव संमिश्र इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट्समध्ये ऑक्सिजन घट.राष्ट्रीय अल्मा मेटर.9, 904 (2010).
लँग, एक्स., हिराता, ए., फुजिता, टी. आणि चेन, एम. इलेक्ट्रोकेमिकल सुपरकॅपॅसिटरसाठी नॅनोपोरस हायब्रीड मेटल/ऑक्साइड इलेक्ट्रोड.राष्ट्रीय नॅनो तंत्रज्ञान.6, 232 (2011).
किम, JW आणि इतर.इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसाठी सच्छिद्र संरचना तयार करण्यासाठी मेटल मेल्टसह नायओबियमचे संलयन ऑप्टिमायझेशन.जर्नल.८४, ४९७–५०५ (२०१५).
ब्रिंगा, ईएम इ. नॅनोपोरस पदार्थ किरणोत्सर्गास प्रतिरोधक आहेत का?नॅनोलेट.१२, ३३५१–३३५५ (२०११).