Sammensætning af multikomponentlegeringer ved screening med høj gennemstrømning

Multikomponentmaterialer er blandt de mest lovende materialer inden for teknik og biomedicinske applikationer. Sammenlignet med traditionelle legeringer, sammensætningsdesignet af multikomponentmaterialer er mere kompliceret, og masser af legeringer med forskellige sammensætninger skal forberedes og testes. Ud over, forholdet mellem blandingsentropien og ydeevnen af ​​multikomponentmaterialer er ikke-lineær, så strukturen og ydeevnen ikke effektivt kan forudsiges ved at blande entropi -værdier, hvilket gør det vanskeligere at designe legeringerne effektivt. I dette tilfælde, high-throughput teknologi er effektiv til at løse dette problem. En nylig undersøgelse rapporterede, at screening med høj gennemstrømning af sammensætningen og Youngs modul af Ti-Zr-Nb-legering blev opnået med co-sputtering-teknologi ved hjælp af en fysisk maske.

Forskningspapiret, med titlen "High-throughput screening for biomedicinske applikationer i et Ti-Zr-Nb-legeringssystem gennem maskering af co-sputtering, "udgives i Videnskab Kina fysik, Mekanik og astronomi . Prof. Yong Zhang fra Beijing University of Science and Technology var den tilsvarende forfatter.

Udvikling af nye legeringer med særlige egenskaber, f.eks., fremragende mekaniske eller biomedicinske egenskaber er normalt en tidskrævende proces. Den konventionelle prøve-og-fejl-metode kan ikke opfylde kravene. På den anden side, på grund af forskningsmetodernes begrænsninger, kun få specifikke sammensætninger kan opnås fra et sæt eksperimenter ved anvendelse af konventionelle metoder.

I biomedicinske materialer, den opnåede lave Youngs modulværdi er generelt en relativt lav værdi i et lille sammensætningsområde, frem for den laveste værdi af et globalt system. Derfor, den konventionelle prøve-og-fejl-metode giver uundgåeligt ufuldstændige forskningsresultater.

High-throughput teknologi er en effektiv måde at opnå en sammensætning med ønskelige egenskaber i et større sammensætningsområde, samtidig med at effektiviteten forbedres. På grundlag af multi-target co-sputtering, en hjælpemaskine blev brugt til at lette forberedelsen af ​​kompositoriske gradientmaterialer og 16 uafhængige prøver blev opnået i dette arbejde.

Youngs modulkarakteristika for Ti-Zr-Nb-legeringerne blev testet ved nanoindentation. The Youngs modulværdier blev monteret på 3-D overfladekort og konturkort, som vist i figur 2. Betydeligt, en lav Youngs modulregion er tydelig i figur 2 (a). For at afgøre, om der eksisterede en lavere modulsammensætning i de tomme områder mellem prøverne med lavere Youngs moduli, yderligere optimering af sammensætningen blev udført. Baseret på screeningsresultaterne dannelsen, bulklegerings struktur og mekaniske egenskaber kan yderligere diskuteres detaljeret.

Det skal bemærkes, at påføring af den fysiske maske er nødvendig for at forhindre komponentdiffusion mellem prøveenhederne. Generelt, sammensætningen af ​​de materialer, der opnås ved multi-target co-sputtering, kunne løbende ændres, hvilket betyder, at processen med komponentdiffusion er uundgåelig. For at sikre prøvens sammensætningsforskel, en separat maske er blevet brugt i dette arbejde.

Dette værk tilbyder ikke kun nye multi-komponentlegeringer med fremtrædende egenskaber til praktiske anvendelser, men kaster også nyt lys over udviklingen af ​​forberedelsesteknologi med høj gennemstrømning generelt.