يمكن أن يؤدي حل الظاهرة المحيرة المتمثلة في الهياكل الشبيهة بالدوامة والجميلة بشكل غريب إلى تحسين كفاءة الرش البارد.
يُظهر الجزء العلوي طلاءًا من النحاس المرشوشة على
البارد ، مع هياكل تشبه الدوامة المرئية للغاية تدور
حول ركيزة من الألومنيوم في الجزء السفلي (صورة EBSD). الائتمان: كلية ترينيتي دبلن
قام فريق دولي من الباحثين بحل ظاهرة محيرة حيث تظهر هياكل شبيهة بالدوامة بشكل غريب بين المواد المترسبة على مكونات هندسية تستخدم في سياقات متعددة - من المكوكات الفضائية إلى الأدوات المنزلية ومركبات النقل يوميًا.
قد يؤدي الاكتشاف في النهاية إلى تحسين كفاءة عملية ترسيب الرذاذ البارد (CS) التي تتشكل منها هذه الهياكل - وهو اعتبار مهم من وجهة نظر مالية ، أو من وجهة نظر وظيفية نظرًا لأن بعض المواد التي تم إنشاؤها بواسطة CS يتم دفعها إلى الحد الأقصى. في الفضاء.
ظهر الاكتشاف على غلاف المجلة الدولية ، المواد والتصميم.
الرش البارد (CS) وكفاءة الترسيب (DE)
يسمح CS بتكوين الطلاءات ، المعدنية عادةً ، على مادة الركيزة. هذه التقنية مفيدة للغاية لأنها لا تتطلب من المهندسين الوصول إلى درجة حرارة انصهار المواد لدمج الطلاء والركائز.
يتم دفع الجسيمات (أو المسحوق المعدني) التي يبلغ قطرها النموذجي حوالي نصف حجم شعرة الإنسان بسرعات تفوق سرعة الصوت عبر غاز مسرع على سطح الركيزة.
تشوه اللدائن هو مفتاح هذه العملية ؛ يتشوه كل جسيم صغير عند الاصطدام ويبدأ عملية الترابط المعقدة التي تؤدي إلى التصاق الركيزة والتصاق الجسيمات بعد تكوين طبقة الترسيب الأولى.
ومع ذلك ، لا تلتصق كل الجسيمات. كفاءة الترسيب (DE) تقيس العلاقة بين الترسيب والارتداد. على سبيل المثال ، يعني ED بنسبة 50٪ أن 50٪ فقط من تيار الجسيمات الواردة قد التصق بمنطقة الطلاء.
يعد عدم كفاءة العملية عقبة رئيسية لأنها تقنية باهظة الثمن ، لذا فإن زيادة الكفاءة (وخفض التكاليف) هي هدف بحث رئيسي.
هياكل على شكل دوامة
لبعض الوقت ، لاحظ المهندسون هياكل غريبة على شكل دوامة في موقع الواجهة بين الطلاءات والركائز. إنها أصغر بكثير من الجزيئات ، مما يمثل لغزًا: ما هي وكيف تتشكل؟
أيضًا ، لا تظهر هذه الهياكل دائمًا ، وعندما تظهر ، تظهر بشكل عشوائي تمامًا.
تعاون روكو لوبوي ، الأستاذ المساعد في كلية ترينيتي كوليدج للهندسة في دبلن ، مع زملاء وخبراء مقربين في الصين والولايات المتحدة وجمهورية التشيك ومع مختبر الفحص المجهري المتقدم (AML) من ترينيتي لحل اللغز. .
قال:
"لقد وجدنا أن دوامات الواجهة تتشكل فقط عندما لا تعمل عملية CS بشكل جيد ، وبالتالي تحتوي على قيم منخفضة لـ DE. مع كفاءة الترسيب المنخفضة ، ترتد معظم جزيئات الرش بعد الاصطدام. من خلال التسبب في تشوه بلاستيكي شديد للطلاء وركيزة الطبقة الأولى ، ينتج عن "تأثير المطرقة" ، مما يؤدي إلى تكوين دوامات.
"يعتمد هذا التكوين أيضًا على تركيبة مادة الطلاء الركيزة حيث يجب أن تحتوي مواد الطلاء على كثافة عالية بما يكفي لتوليد طاقة كافية لإنشاء تشوه بلاستيكي كبير للطلاء والركيزة للطبقة الأولى. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تكون مواد الركيزة صلبة للغاية ، لذلك يمكن إحداث تشوه بلاستيكي فيها.
"من المحتمل أن يساعد اكتشافنا في تحسين الالتصاق بين الطلاء والركائز التي يتم رشها على البارد. للاستفادة من ذلك ، مع الحفاظ على الاقتصاد المعقول للعملية ، يمكن للمرء أولاً إنشاء واجهة خلط منخفضة لترسيب DE ، متبوعًا بإنتاج الطلاء باستخدام معلمات معالجة محسّنة.
أضاف شو ين ، الأستاذ المساعد في كلية الهندسة في ترينيتي ، وهو المؤلف الأول للمقالة والعالم الرئيسي لهذا العمل:
"لقد كان جهدًا كبيرًا متعدد التخصصات وألقى الضوء على ظاهرة أثارت اهتمام المجتمع لبعض الوقت. لا تعمل عملية CS من خلال صهر المواد الخام ، وهو أمر مفيد لأنه يعني أن هناك مناطق غير متأثرة بالحرارة ، أو تغييرات أو تشوهات في البنية الدقيقة يخشى عليها المنتج النهائي.
"على الرغم من التقدم المحرز ، لا تزال CS عملية قيد التطوير ، لذلك يركز جزء من عملنا على تحسين أداء الترسيب وجودة الطلاء وقوة الالتصاق لطلاء الركيزة. نأمل أن يمهد هذا الاكتشاف الطريق لمزيد من التحسينات على هذه الجبهة. "
[ad_2]