Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
ایک ساتھ تین سلائیڈوں کا ایک carousel دکھاتا ہے۔ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے پچھلے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈر بٹن استعمال کریں۔
پچھلے کچھ سالوں میں، مختلف مواد کے لیے انتہائی بڑے انٹرفیس کے ساتھ نینو-/میسو سائز کے غیر محفوظ اور جامع ڈھانچے کی تعمیر کے لیے مائع دھاتی مرکبات کی تیزی سے ترقی ہوئی ہے۔تاہم، فی الحال اس نقطہ نظر کی دو اہم حدود ہیں۔سب سے پہلے، یہ الائے کمپوزیشن کی محدود رینج کے لیے ہائی آرڈر ٹوپولوجی کے ساتھ دو متواتر ڈھانچے تیار کرتا ہے۔دوم، اعلی درجہ حرارت کی علیحدگی کے دوران نمایاں توسیع کی وجہ سے ساخت میں بائنڈر کا بڑا سائز ہوتا ہے۔یہاں، ہم کمپیوٹیشنل اور تجرباتی طور پر یہ ظاہر کرتے ہیں کہ دھات کے پگھلنے میں ایک عنصر شامل کرکے ان حدود کو دور کیا جا سکتا ہے جو ڈیکپلنگ کے دوران ناقابل تسخیر عناصر کے رساو کو محدود کرکے ہائی آرڈر ٹوپولوجی کو فروغ دیتا ہے۔اگلا، ہم اس تلاش کی وضاحت یہ ظاہر کرتے ہوئے کرتے ہیں کہ مائع پگھلنے میں ناقابل تسخیر عناصر کی بڑی تعداد میں پھیلاؤ کی منتقلی ٹھوس حصے کے ارتقاء اور فلیکنگ کے دوران ڈھانچے کی ٹوپولوجی کو سختی سے متاثر کرتی ہے۔نتائج مائع دھاتوں اور الیکٹرو کیمیکل ناپاکی کو ہٹانے کے درمیان بنیادی فرق کو ظاہر کرتے ہیں، اور دیے گئے طول و عرض اور ٹاپولوجی کے ساتھ مائع دھاتوں سے ساخت حاصل کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ بھی قائم کرتے ہیں۔
وفد نینو-/میسو سائز کے کھلے چھیدوں اور مختلف فنکشنل اور ساختی مواد جیسے کیٹالسٹ 1,2، فیول سیل3،4، الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز5، کے لیے الٹرا ہائی انٹرفیشل سطح کے ساتھ جامع ڈھانچے کی فیبریکیشن کے لیے ایک طاقتور اور ورسٹائل ٹیکنالوجی میں تیار ہوا ہے۔ 6، تابکاری سے ہونے والے نقصان کے خلاف مزاحم مواد 7، میکانیکل استحکام میں اضافہ کے ساتھ اعلیٰ صلاحیت والے بیٹری کے مواد 8، 9 یا بہترین مکینیکل خصوصیات کے ساتھ جامع مواد 10، 11۔ مختلف شکلوں میں، وفد میں ابتدائی طور پر غیر ساختہ "پیشگی" کے ایک عنصر کی منتخب تحلیل شامل ہوتی ہے۔ الائے" خارجی ماحول میں، جو ایک غیر معمولی ٹوپولوجی کے ساتھ غیر حل شدہ مرکب عناصر کی تنظیم نو کا باعث بنتا ہے، جو اصل کھوٹ کی ٹوپولوجی سے مختلف ہے۔، اجزاء کی ترکیب۔اگرچہ روایتی الیکٹرو کیمیکل ڈیلیگیشن (ECD) کو الیکٹرولائٹس کے طور پر استعمال کرنے کا آج تک سب سے زیادہ مطالعہ کیا گیا ہے، لیکن یہ طریقہ ڈیلیگیٹنگ سسٹم (جیسے Ag-Au یا Ni-Pt) کو ان لوگوں تک محدود کرتا ہے جو نسبتاً عمدہ عناصر (Au, Pt) پر مشتمل ہوتے ہیں اور porosity فراہم کرنے کے لئے کمی کی صلاحیت میں کافی بڑا فرق.اس حد پر قابو پانے کی طرف ایک اہم قدم مائع دھاتی مرکب سازی کے طریقہ کار 13,14 (LMD) کی حالیہ دوبارہ دریافت ہے، جو ماحول میں دیگر عناصر کے ساتھ مائع دھاتوں (مثلاً، Cu، Ni، Bi، Mg، وغیرہ) کا استعمال کرتا ہے۔ .(جیسے TaTi، NbTi، FeCrNi، SiMg، وغیرہ)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19۔LMD اور اس کی ہارڈ میٹل الائے ریموول (SMD) ویرینٹ کم درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں جب بیس میٹل سخت 20,21 ہوتی ہے جس کے نتیجے میں ایک فیز کی کیمیکل اینچنگ کے بعد دو یا دو سے زیادہ انٹرپینیٹریٹنگ فیزز کا مرکب ہوتا ہے۔یہ مراحل کھلے چھیدوں میں تبدیل ہو سکتے ہیں۔ڈھانچےوانپ فیز ڈیلیگیشن (VPD) کے حالیہ تعارف سے ڈیلی گیشن کے طریقوں کو مزید بہتر کیا گیا ہے، جو ٹھوس عناصر کے بخارات کے دباؤ میں فرق کا فائدہ اٹھاتا ہے تاکہ ایک عنصر 22,23 کے منتخب بخارات کے ذریعے کھلے نینو پورس ڈھانچے کی تشکیل کی جا سکے۔
معیار کی سطح پر، نجاست کو ہٹانے کے یہ تمام طریقے خود منظم نجاست کو ہٹانے کے عمل کی دو اہم مشترکہ خصوصیات کا اشتراک کرتے ہیں۔سب سے پہلے، یہ بیرونی ماحول میں مذکورہ بالا ملاوٹ عناصر (جیسے B سادہ ترین مرکب AXB1-X میں) کی منتخب تحلیل ہے۔دوسرا، سب سے پہلے ECD24 پر تجرباتی اور نظریاتی مطالعات میں نوٹ کیا گیا، نجاست کو ہٹانے کے دوران مرکب اور ماحول کے درمیان انٹرفیس کے ساتھ غیر حل شدہ عنصر A کا پھیلاؤ ہے۔پھیلاؤ انٹرفیس کے ذریعہ محدود ہونے کے باوجود ، بلک مرکب میں اسپنوڈل کشی کی طرح کے عمل کے ذریعے جوہری سے بھرپور خطوں کی تشکیل کرنے کے قابل ہے۔اس مماثلت کے باوجود، کھوٹ کو ہٹانے کے مختلف طریقے غیر واضح وجوہات کی بنا پر مختلف شکلیں پیدا کر سکتے ہیں۔اگرچہ ECD غیر حل شدہ عناصر کے جوہری حصوں (X) کے لیے ٹاپولوجیکل طور پر متعلقہ ہائی آرڈر ڈھانچے (جیسے AgAu میں Au) کے لیے 5%25 تک کم کر سکتا ہے، LMD کے کمپیوٹیشنل اور تجرباتی مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ یہ بظاہر اسی طرح کا طریقہ صرف ٹاپولوجیکل طور پر متعلقہ ڈھانچے پیدا کرتا ہے۔ .مثال کے طور پر، بہت بڑے X کے لیے، Cu پگھلنے والے TaTi مرکبات کی صورت میں منسلک دو متواتر ڈھانچہ تقریباً 20% ہے (مختلف ECD اور LMD فارم X کے ساتھ ایک دوسرے کے ساتھ موازنہ کے لیے ریفری 18 میں تصویر 2 دیکھیں۔ )۔اس تضاد کو نظریاتی طور پر ایک پھیلاؤ سے جوڑے ہوئے نمو کے طریقہ کار کے ذریعہ بیان کیا گیا ہے جو انٹرفیشل اسپنوڈل سڑن سے الگ ہے اور بہت ہی یوٹیکٹک-کپلڈ نمو26 سے ملتا جلتا ہے۔ناپاکی کو ہٹانے والے ماحول میں، پھیلاؤ کے ساتھ مل کر افزائش A سے بھرپور فلیمینٹس (یا 2D میں فلیکس) اور B سے بھرپور مائع چینلز کو ناپاکی کو ہٹانے کے دوران پھیلاؤ کے ذریعے ایک ساتھ بڑھنے کی اجازت دیتا ہے15۔جوڑے کی نشوونما X کے درمیانی حصے میں ایک منسلک ٹاپولوجیکل طور پر غیر باؤنڈ ڈھانچے کی طرف لے جاتی ہے اور X کے نچلے حصے میں دبا دی جاتی ہے، جہاں صرف A فیز سے بھرپور ان باؤنڈ جزیرے بن سکتے ہیں۔بڑے X میں، بانڈڈ گروتھ غیر مستحکم ہو جاتی ہے، بالکل بانڈڈ 3D ڈھانچے کی تشکیل کے حق میں جو سنگل فیز اینچنگ کے بعد بھی ساختی سالمیت کو برقرار رکھتی ہے۔دلچسپ بات یہ ہے کہ LMD17 یا SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X مرکبات کی طرف سے تیار کردہ اورینٹیشنل ڈھانچے کو تجرباتی طور پر X کے لیے 0.5 تک دیکھا گیا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ پھیلاؤ کے ساتھ جوڑے جانے والی نمو LMD اور SMD کے لیے ایک عام طریقہ کار ہے بجائے اس کے کہ عام طور پر غیر محفوظ ECD نہیں ہوتی۔ ایک ترجیحی سیدھ کا ڈھانچہ ہے۔
ECD اور NMD مورفولوجی کے درمیان اس فرق کی وجہ کو واضح کرنے کے لیے، ہم نے TaXTi1-X مرکبات کے NMD کے فیز فیلڈ سمیلیشنز اور تجرباتی مطالعہ کیے، جس میں مائع تانبے میں تحلیل شدہ عناصر کو شامل کرکے تحلیل حرکیات میں ترمیم کی گئی۔ہم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ اگرچہ ECD اور LMD دونوں کو سلیکٹیو تحلیل اور انٹرفیشل ڈفیوژن کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے، لیکن ان دونوں عملوں میں بھی اہم اختلافات ہیں جو مورفولوجیکل اختلافات کا باعث بن سکتے ہیں۔سب سے پہلے، ECD میں چھلکے کائینیٹکس کو لاگو وولٹیج کے فنکشن کے طور پر ایک مستقل چھلکے سامنے کی رفتار V12 کے ساتھ انٹرفیس کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔یہ اس وقت بھی درست ہے جب ریفریکٹری ذرات کا ایک چھوٹا سا حصہ (مثال کے طور پر Ag-Au میں Pt) کو پیرنٹ الائے میں شامل کیا جاتا ہے، جو انٹرفیشل فلوڈیٹی کو روکتا ہے، غیر ملاوٹ شدہ مواد کو صاف اور مستحکم کرتا ہے، لیکن بصورت دیگر وہی مورفولوجی برقرار رکھتا ہے 27۔ٹاپولوجیکل طور پر جوڑے ہوئے ڈھانچے صرف کم V پر کم X پر حاصل کیے جاتے ہیں، اور متفرق عناصر 25 کی برقراری بڑی ہوتی ہے تاکہ ڈھانچے کے ٹکڑے ہونے سے بچنے کے لیے ٹھوس حجم کے بڑے حصے کو برقرار رکھا جا سکے۔اس سے پتہ چلتا ہے کہ انٹرفیشل بازی کے حوالے سے تحلیل کی شرح مورفولوجیکل انتخاب میں اہم کردار ادا کر سکتی ہے۔اس کے برعکس، ایل ایم ڈی میں کھوٹ ہٹانے کی حرکیات پھیلاؤ کو کنٹرول کیا جاتا ہے 15,16 اور شرح وقت کے ساتھ نسبتاً تیزی سے کم ہوتی ہے \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\)، جہاں Dl غلط ہونے کا عنصر ہے۔ سیال بازی کے گتانک کے لیے.
دوم، ECD کے دوران، الیکٹرولائٹ میں ناقابل حل عناصر کی حل پذیری انتہائی کم ہوتی ہے، اس لیے وہ صرف الائے الیکٹرولائٹ انٹرفیس کے ساتھ ہی پھیل سکتے ہیں۔اس کے برعکس، LMD میں، AXB1-X پیشگی مرکب مرکبات کے "ناقابل تسخیر" عناصر (A) میں عام طور پر بہت کم، اگرچہ محدود، پگھلنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔اس معمولی حل پذیری کا اندازہ ضمنی شکل 1 میں دکھائے گئے CuTaTi ٹرنری سسٹم کے ٹرنری فیز ڈایاگرام کے تجزیے سے لگایا جا سکتا ہے۔ حل پذیری کو ایک مائع لکیر بنام Ta اور Ti کے توازن کے ارتکاز کو انٹرفیس کے مائع طرف (\( {c}_{ {{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) اور \({c}_{{{{({\rm{Ti}}) }}}} }^ {l}\) بالترتیب، وفد کے درجہ حرارت پر (ضمنی شکل 1b) ٹھوس-مائع انٹرفیس مقامی تھرموڈینامک توازن کو ملاوٹ کے دوران برقرار رکھا جاتا ہے، }}}}}^{l}\) تقریباً مستقل اور اس کی قدر کا تعلق X سے ہے۔ ضمنی شکل 1b ظاہر کرتا ہے کہ \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}))}^{l}\) رینج 10 میں آتا ہے۔ -3 − 10 ^{l}\) 15.16 کے برابر ہیں۔کھوٹ میں ناقابل تسخیر عناصر کا یہ "رساو" اس کے نتیجے میں ڈیلیمینیشن فرنٹ پر ایک انٹرفیشل ڈھانچے کی تشکیل دونوں کو متاثر کر سکتا ہے، جو حجم کے پھیلاؤ کی وجہ سے ساخت کو تحلیل اور کھردرا کرنے میں حصہ ڈال سکتا ہے۔
(i) کھوٹ V کے اخراج کی کم شرح اور (ii) پگھلنے میں ناقابل تسخیر عناصر کی دراندازی کی کم شرح کی شراکت کا الگ سے جائزہ لینے کے لیے، ہم نے دو مراحل میں آگے بڑھا۔سب سے پہلے، \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\) کی بدولت، بنڈل فرنٹ کی ساخت کے مورفولوجیکل ارتقاء کا مطالعہ کرکے، V کو کافی حد تک کم کرنے کے اثر کا مطالعہ کرنا ممکن ہوا۔بڑا وقت۔لہذا، ہم نے پچھلے مطالعات کے مقابلے میں طویل عرصے کے دوران فیز فیلڈ سمیلیشنز چلا کر اس اثر کی تحقیقات کی، جس نے X15 انٹرمیڈیٹ کے پھیلاؤ سے جوڑے ہوئے نمو کے ذریعہ تشکیل شدہ ٹاپولوجیکل طور پر غیر منسلک سیدھ کے ڈھانچے کی موجودگی کا انکشاف کیا۔دوسرا، رساو کی شرح کو کم کرنے پر ناقابل تسخیر عناصر کے اثر کی چھان بین کرنے کے لیے، ہم نے بالترتیب رساو کی شرح کو بڑھانے اور کم کرنے کے لیے تانبے کے پگھلنے میں Ti اور Ag کا اضافہ کیا، اور نتیجے میں ہونے والی شکلیات، علیحدگی حرکیات، اور ارتکاز کی تقسیم کا مطالعہ کیا۔ پگھلناملاوٹ کے ڈھانچے کے اندر حسابات اور تجربات کے ذریعے تفویض کردہ Cu پگھل جاتا ہے۔ہم نے Cu میلٹ کو دور کرنے کے لیے میڈیا میں 10% سے لے کر 30% تک Ti اضافے شامل کیے ہیں۔Ti کا اضافہ ڈیلیگیٹڈ پرت کے کنارے پر Ti ارتکاز کو بڑھاتا ہے، جو اس پرت کے اندر Ti ارتکاز کے میلان کو کم کرتا ہے اور تحلیل کی شرح کو کم کرتا ہے۔یہ \({c}_{{{{({\rm{Ti}}}}}}}^{l}\) کو بڑھا کر Ta کے رساو کی شرح کو بھی بڑھاتا ہے، لہذا \({c}_{{{{{{{{c}}}}}}}^{l}} {\rm{Ta}}}}}}^{l}\) (ضمنی شکل 1b) چاندی کی مقدار 10% سے 30% تک مختلف ہوتی ہے چونکہ Ag شامل کرنے کا بنیادی اثر ہے۔ پگھلنے میں مرکب عناصر کی حل پذیری، ہم نے CuAgTaTi کواٹرنری نظام کو ایک موثر (CuAg) TaTi ٹرنری نظام کے طور پر ماڈل بنایا ہے جس میں Ti اور Ta کی حل پذیری CuAg پگھلنے میں Ag کے ارتکاز پر منحصر ہے (نوٹ دیکھیں) 2 اور ضمنی انجیر 2-4)۔Ag کا اضافہ ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کے کنارے پر Ti کی حراستی میں اضافہ نہیں کرتا ہے۔تاہم، چونکہ Ag میں Ti کی گھلنشیلتا Cu کے مقابلے میں کم ہے، اس سے \({c}_{{{{\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (ضمیمہ انجیر 1 ) 4b) اور رساو کی شرح Ta.
فیز فیلڈ سمیلیشنز کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ کشی کے محاذ پر ٹاپولوجیکل طور پر جوڑے ہوئے ڈھانچے کی تشکیل کو فروغ دینے کے لیے کافی لمبے عرصے تک جوڑے کی نمو غیر مستحکم ہو جاتی ہے۔ہم تجرباتی طور پر یہ دکھا کر اس نتیجے کی تصدیق کرتے ہیں کہ Ta15T85 الائے کی بنیادی پرت، جو ڈیلامینیشن کے بعد کے مرحلے میں ڈیلامینیشن فرنٹ کے قریب بنتی ہے، تانبے سے بھرپور مرحلے کی اینچنگ کے بعد ٹاپولوجیکل طور پر جڑی رہتی ہے۔ہمارے نتائج یہ بھی تجویز کرتے ہیں کہ مائع پگھلنے والے عناصر کی بلک ڈفیوزیو نقل و حمل کی وجہ سے رساو کی شرح کا مورفولوجیکل ارتقاء پر گہرا اثر پڑتا ہے۔یہاں یہ دکھایا گیا ہے کہ یہ اثر، جو ای سی ڈی میں غائب ہے، ڈیلیگیٹڈ پرت میں مختلف عناصر کے ارتکاز پروفائلز، ٹھوس مرحلے کا حصہ، اور ایل ایم ڈی ڈھانچے کی ٹوپولوجی کو سختی سے متاثر کرتا ہے۔
اس حصے میں، ہم سب سے پہلے اپنے مطالعے کے نتائج کو فیز فیلڈ سمولیشن کے ذریعے پیش کرتے ہیں جس کے نتیجے میں مختلف شکلوں کے نتیجے میں ٹی یا اے جی کو Cu پگھلنے میں شامل کیا جاتا ہے۔انجیر پر۔شکل 1 Cu70Ti30، Cu70Ag30 اور خالص تانبے کے پگھلنے سے حاصل کردہ TaXTi1-X کے فیز فیلڈ کی تین جہتی ماڈلنگ کے نتائج کو 5 سے 15% تک ناقابل تسخیر عناصر کے کم جوہری مواد کے ساتھ پیش کرتا ہے۔پہلی دو قطاریں ظاہر کرتی ہیں کہ Ti اور Ag دونوں کا اضافہ خالص Cu (تیسری قطار) کے غیر پابند ڈھانچے کے مقابلے ٹاپولوجیکل طور پر بندھے ہوئے ڈھانچے کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے۔تاہم، Ti کے اضافے سے، جیسا کہ توقع کی جاتی ہے، Ta کے رساو میں اضافہ ہوا، اس طرح کم X مرکبات (Ta5Ti95 اور Ta10Ti90) کے ڈیلامینیشن کو روکتا ہے اور Ta15Ti85 ڈیلامینیشن کے دوران ایکسفولیٹیڈ غیر محفوظ پرت کو بڑے پیمانے پر تحلیل کرتا ہے۔اس کے برعکس، Ag (دوسری قطار) کا اضافہ ڈیلیگیٹڈ پرت کی معمولی تحلیل کے ساتھ بیس الائے کے تمام اجزاء کے ٹاپولوجیکل طور پر متعلقہ ڈھانچے کی تشکیل میں معاون ہے۔دو متواتر ڈھانچے کی تشکیل کو انجیر میں بھی دکھایا گیا ہے۔1b، جو بائیں سے دائیں ڈیلیمینیشن کی بڑھتی ہوئی گہرائی اور زیادہ سے زیادہ گہرائی میں ٹھوس مائع انٹرفیس کی تصویر (دائیں دائیں تصویر) کے ساتھ ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کی تصاویر دکھاتا ہے۔
3D فیز فیلڈ سمولیشن (128 × 128 × 128 nm3) جو ڈیلیگیٹڈ الائے کی حتمی شکل پر مائع پگھلنے میں محلول شامل کرنے کا ڈرامائی اثر دکھاتا ہے۔اوپری نشان پیرنٹ الائے (TaXTi1-X) کی ساخت کی نشاندہی کرتا ہے اور عمودی نشان Cu-based نرم کرنے والے میڈیم کی پگھلنے والی ساخت کی نشاندہی کرتا ہے۔بغیر نجاست کے ڈھانچے میں زیادہ Ta ارتکاز والے علاقوں کو بھورے رنگ میں دکھایا گیا ہے، اور ٹھوس مائع انٹرفیس نیلے رنگ میں دکھایا گیا ہے۔b Cu70Ag30 پگھل (190 × 190 × 190 nm3) میں undoped Ta15Ti85 پیشگی مرکب کے فیز فیلڈ کا تین جہتی تخروپن۔پہلے 3 فریم مختلف وفود کی گہرائیوں میں ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کا ٹھوس علاقہ دکھاتے ہیں، اور آخری فریم زیادہ سے زیادہ گہرائی میں صرف ٹھوس مائع انٹرفیس دکھاتا ہے۔(b) سے مماثل فلم سپلیمنٹری مووی 1 میں دکھائی گئی ہے۔
محلول کے اضافے کے اثر کو 2D فیز فیلڈ سمیولیشنز کے ساتھ مزید دریافت کیا گیا، جس نے ڈیلیمینیشن فرنٹ پر انٹرفیشل موڈ کی تشکیل کے بارے میں اضافی معلومات فراہم کیں اور 3D تخروپن سے زیادہ لمبائی اور وقت کے پیمانے تک رسائی کی اجازت دی تاکہ ڈیلیمینیشن کائینیٹکس کی مقدار درست ہو سکے۔انجیر پر۔شکل 2 Cu70Ti30 اور Cu70Ag30 پگھلنے کے ذریعے Ta15Ti85 پیشگی مرکب کو ہٹانے کے تخروپن کی تصاویر دکھاتا ہے۔دونوں صورتوں میں، پھیلاؤ کے ساتھ مل کر ترقی بہت غیر مستحکم ہے.مرکب میں عمودی طور پر گھسنے کے بجائے، سیال چینلز کے اشارے ایک مستحکم نشوونما کے عمل کے دوران انتہائی پیچیدہ رفتار میں انتشار کے ساتھ بائیں اور دائیں حرکت کرتے ہیں جو منسلک ڈھانچے کو فروغ دیتے ہیں جو 3D جگہ میں ٹاپولوجیکل طور پر متعلقہ ڈھانچے کی تشکیل کو فروغ دیتے ہیں (تصویر 1)۔تاہم، Ti اور Ag additives کے درمیان ایک اہم فرق ہے۔Cu70Ti30 پگھلنے (تصویر 2a) کے لیے، دو مائع چینلز کا تصادم ٹھوس-مائع انٹرفیس کے ضم ہونے کا باعث بنتا ہے، جو ڈھانچے سے دو چینلز کے ذریعے پکڑے گئے ٹھوس بائنڈرز کے اخراج کا باعث بنتا ہے اور بالآخر تحلیل ہو جاتا ہے۔ .اس کے برعکس، Cu70Ag30 پگھلنے (تصویر 2b) کے لیے، ٹھوس اور مائع مراحل کے درمیان انٹرفیس میں Ta افزودگی پگھلنے میں Ta رساو میں کمی کی وجہ سے ہم آہنگی کو روکتی ہے۔نتیجے کے طور پر، ڈیلیمینیشن فرنٹ پر بانڈ کا کمپریشن دبا دیا جاتا ہے، اس طرح کنیکٹیو ڈھانچے کی تشکیل کو فروغ ملتا ہے۔دلچسپ بات یہ ہے کہ جب کٹ آف کو دبایا جاتا ہے تو مائع چینل کی افراتفری والی دوغلی حرکت ایک خاص ڈگری سیدھ کے ساتھ دو جہتی ڈھانچہ بناتی ہے (تصویر 2b)۔تاہم، یہ صف بندی بانڈ کی مستحکم ترقی کا نتیجہ نہیں ہے۔3D میں، غیر مستحکم دخول ایک غیر سماکشی منسلک دو متواتر ڈھانچہ بناتا ہے (تصویر 1b)۔
Cu70Ti30 (a) اور Cu70Ag30 (b) پگھلنے کے 2D فیز فیلڈ سمیلیشنز کے سنیپ شاٹس Ta15Ti85 مرکب میں دوبارہ ملتے ہیں جو غیر مستحکم پھیلاؤ کے ساتھ مل کر ترقی کی عکاسی کرتے ہیں۔فلیٹ ٹھوس/مائع انٹرفیس کی ابتدائی پوزیشن سے ماپا جانے والی مختلف نجاست کو ہٹانے کی گہرائیوں کو ظاہر کرنے والی تصاویر۔انسیٹ مائع چینل کے تصادم کی مختلف حکومتوں کو دکھاتے ہیں، جس کے نتیجے میں ٹھوس بائنڈرز کی لاتعلقی اور Cu70Ti30 اور Cu70Ag30 کے بالترتیب پگھل جاتے ہیں۔Cu70Ti30 کی ڈومین کی چوڑائی 1024 nm ہے، Cu70Ag30 384 nm ہے۔رنگین بینڈ Ta ارتکاز کی نشاندہی کرتا ہے، اور مختلف رنگ مائع علاقے (گہرا نیلا)، بنیادی مرکب (ہلکا نیلا)، اور غیر ملاوٹ شدہ ساخت (تقریبا سرخ) کے درمیان فرق کرتے ہیں۔ان نقالی کی فلمیں سپلیمینٹل موویز 2 اور 3 میں پیش کی گئی ہیں، جو ان پیچیدہ راستوں کو نمایاں کرتی ہیں جو غیر مستحکم پھیلاؤ کے جوڑے کی نشوونما کے دوران مائع چینلز میں داخل ہوتے ہیں۔
2D فیز فیلڈ سمولیشن کے دیگر نتائج تصویر 3 میں دکھائے گئے ہیں۔انجیر میں ڈیلامینیشن گہرائی بمقابلہ وقت (وی کے برابر ڈھال) کا گراف۔3a سے پتہ چلتا ہے کہ Cu پگھلنے میں Ti یا Ag کا اضافہ علیحدگی کے حرکیات کو سست کر دیتا ہے، جیسا کہ توقع کی جاتی ہے۔انجیر پر۔3b سے پتہ چلتا ہے کہ یہ سست روی ڈیلیگیٹڈ پرت کے اندر مائع میں Ti حراستی میلان میں کمی کی وجہ سے ہے۔یہ یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ Ti(Ag) کا اضافہ انٹرفیس کے مائع سائیڈ پر Ti کے ارتکاز کو بڑھاتا ہے (کم کرتا ہے) (\({c}_{{{{{{\rm{Ti)))))) ))) ^{l \)) )، جو Ta کے رساو کا باعث بنتا ہے، وقت کے فعل (تصویر 3c) کے طور پر پگھلنے والے Ta کے حصے سے ماپا جاتا ہے، جو Ti(Ag) کے اضافے کے ساتھ بڑھتا ہے (کم ہوتا ہے) )۔شکل 3d سے پتہ چلتا ہے کہ دونوں محلولوں کے لیے، ٹھوس کا حجم کا حصہ دو متواتر ٹاپولوجیکل طور پر متعلقہ ڈھانچے کی تشکیل کے لیے حد سے اوپر رہتا ہے 28,29,30۔جبکہ پگھلنے میں Ti کو شامل کرنے سے Ta کے رساو میں اضافہ ہوتا ہے، یہ مرحلے کے توازن کی وجہ سے ٹھوس بائنڈر میں Ti کی برقراری کو بھی بڑھاتا ہے، اس طرح ساخت کی ہم آہنگی کو بغیر کسی نجاست کے برقرار رکھنے کے لیے حجم کا حصہ بڑھاتا ہے۔ہمارے حسابات عام طور پر ڈیلامینیشن فرنٹ کے حجم کے حصے کی تجرباتی پیمائش سے متفق ہیں۔
Ta15Ti85 مرکب کا فیز فیلڈ سمولیشن وقت کے ایک فنکشن کے طور پر کھوٹ ہٹانے کی گہرائی سے ماپا جانے والے مصر دات ہٹانے کے حرکیات پر Cu پگھلنے میں Ti اور Ag کے اضافے کے مختلف اثرات کی مقدار (a)، مائع میں Ti ارتکاز پروفائل 400 nm کی کھوٹ ہٹانے کی گہرائی (منفی گہرائی کھوٹ کے ڈھانچے کے باہر پگھلنے میں چوڑی ہوتی ہے (بائیں طرف کھوٹ کا سامنے) b Ta رساو بمقابلہ وقت (c) اور غیر مرکب ساخت میں ٹھوس حصہ بمقابلہ پگھلنے والی ساخت (d) اضافی عناصر کا ارتکاز پگھلنے میں abscissa (d) کے ساتھ پلاٹ کیا جاتا ہے (Ti - گرین لائن، Ag - جامنی لائن اور تجربہ).
چونکہ ڈیلامینیشن فرنٹ کی رفتار وقت کے ساتھ کم ہوتی جاتی ہے، اس لیے ڈیلامینیشن کے دوران مورفولوجی کا ارتقاء ڈیلامینیشن کی رفتار کو کم کرنے کا اثر ظاہر کرتا ہے۔پچھلے مرحلے کے فیلڈ اسٹڈی میں، ہم نے خالص تانبے کے پگھلنے کے ذریعے Ta15Ti85 پیشگی مرکب کو ہٹانے کے دوران یوٹیکٹک جیسی جوڑی ہوئی ترقی کا مشاہدہ کیا جس کے نتیجے میں ٹاپولوجیکل طور پر غیر باؤنڈ ڈھانچے منسلک ہوئے۔تاہم، ایک ہی فیز فیلڈ سمولیشن شو کی لمبی دوڑیں (دیکھیں سپلیمنٹری مووی 4) کہ جب گلنے کی سامنے کی رفتار کافی کم ہو جاتی ہے، تو مل کر بڑھوتری غیر مستحکم ہو جاتی ہے۔عدم استحکام اپنے آپ کو فلیکس کے پس منظر کی جھولی میں ظاہر کرتا ہے، جو ان کی سیدھ کو روکتا ہے اور اس طرح، ٹاپولوجیکل طور پر منسلک ڈھانچے کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے۔مستحکم پابند نمو سے غیر مستحکم راکنگ نمو میں منتقلی xi = 250 nm کے قریب 4.7 mm/s کی شرح سے ہوتی ہے۔اس کے برعکس، Cu70Ti30 پگھلنے کی متعلقہ ڈیلامینیشن ڈیپتھ xi اسی شرح پر تقریباً 40 nm ہے۔لہذا، ہم Cu70Ti30 پگھلنے کے ساتھ مرکب کو ہٹاتے وقت اس طرح کی تبدیلی کا مشاہدہ نہیں کر سکتے تھے (دیکھیں ضمنی فلم 3)، کیونکہ پگھلنے میں 30% Ti شامل کرنے سے مرکب کو ہٹانے کے حرکیات میں نمایاں کمی آتی ہے۔آخر میں، اگرچہ پھیلاؤ کے ساتھ جوڑے کی نمو سست ڈیلامینیشن کینیٹکس کی وجہ سے غیر مستحکم ہے، ڈیلامینیشن فرنٹ پر ہارڈ بانڈز کا فاصلہ λ0 تقریباً \({\lambda __{0}^{2}V=C\) سٹیشنری کے قانون کی تعمیل کرتا ہے نمو15,31 جہاں C ایک مستقل ہے۔
فیز فیلڈ سمولیشن کی پیشین گوئیوں کو جانچنے کے لیے، مصر دات کو ہٹانے کے تجربات بڑے نمونوں اور کھوٹ ہٹانے کے طویل اوقات کے ساتھ کیے گئے۔شکل 4a ایک اسکیمیٹک خاکہ ہے جو ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کے کلیدی پیرامیٹرز کو دکھاتا ہے۔ڈیلامینیشن کی کل گہرائی xi کے برابر ہے، ٹھوس اور مائع مراحل کی ابتدائی حد سے ڈیلامینیشن فرنٹ تک کا فاصلہ۔ایچ ایل اینچنگ سے پہلے ابتدائی ٹھوس مائع انٹرفیس سے ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کے کنارے تک کا فاصلہ ہے۔ایک بڑا ایچ ایل ایک مضبوط Ta رساو کی نشاندہی کرتا ہے۔تفویض کردہ نمونے کی SEM امیج سے، ہم اینچنگ سے پہلے ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کے سائز ایچ ڈی کی پیمائش کر سکتے ہیں۔تاہم، چونکہ پگھل بھی کمرے کے درجہ حرارت پر مضبوط ہوتا ہے، اس لیے بانڈز کے بغیر کسی ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کو برقرار رکھنا ممکن ہے۔لہذا، ہم نے منتقلی کے ڈھانچے کو حاصل کرنے کے لیے پگھل (تانبے سے بھرپور مرحلہ) کو کھینچا اور منتقلی کے ڈھانچے کی موٹائی کو درست کرنے کے لیے ایچ سی کا استعمال کیا۔
نجاست کے خاتمے اور جیومیٹرک پیرامیٹرز کے تعین کے دوران مورفولوجی کے ارتقاء کا ایک اسکیمیٹک خاکہ: لیکیج پرت کی موٹائی Ta hL، delaminated ڈھانچے کی موٹائی hD، مربوط ڈھانچہ hC کی موٹائی۔(b)، (c) Pure Cu(b) اور Cu70Ag30 پگھلنے سے تیار کردہ SEM کراس سیکشنز اور Ta15Ti85 مرکب کے 3D ایچڈ مورفولوجی کا موازنہ کرنے والے فیز فیلڈ سمولیشن کے نتائج کی تجرباتی توثیق، یکساں بانڈ سائز کے ڈھانچے (c) کے ساتھ ٹاپولوجیکل بانڈز حاصل کرتے ہیں، اسکیل بار 10 µm
تفویض شدہ ڈھانچے کے کراس سیکشنز کو انجیر میں دکھایا گیا ہے۔4b،c ڈیلیگیٹڈ الائے کی مورفولوجی اور کینیٹکس پر Cu میں Ti اور Ag کو شامل کرنے کے اہم پیش گوئی شدہ اثرات کی تصدیق کرتا ہے۔انجیر پر۔شکل 4b Ta15T85 مرکب کے SEM کٹ (بائیں طرف) کا نچلا علاقہ دکھاتا ہے جو خالص تانبے میں 10 s تک xi ~ 270 μm کی گہرائی میں ڈوبی ہوئی ہے۔قابل پیمائش تجرباتی ٹائم اسکیل پر، جو کہ فیز فیلڈ سمیولیشنز کے مقابلے میں بڑے پیمانے کے کئی آرڈرز ہیں، ڈیکوپلنگ فرنٹ ویلوسٹی 4.7 mm/s کی مذکورہ حد کی رفتار سے کافی نیچے ہے، جس کے نیچے مستحکم eutectic بانڈ کی نمو غیر مستحکم ہو جاتی ہے۔لہذا، چھلکے کے سامنے کے اوپر کا ڈھانچہ ٹاپولوجیکل طور پر مکمل طور پر منسلک ہونے کی امید ہے۔اینچنگ سے پہلے، بیس کھوٹ کی ایک پتلی پرت مکمل طور پر تحلیل ہو گئی تھی (hL = 20 μm)، جس کا تعلق Ta لیکیج (ٹیبل 1) سے تھا۔تانبے سے بھرپور فیز (دائیں) کی کیمیائی اینچنگ کے بعد، ڈیلیگیٹڈ الائے (hC = 42 µm) کی صرف ایک پتلی پرت باقی رہ جاتی ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ اینچنگ کے دوران زیادہ تر ڈیلیگیٹڈ ڈھانچہ ساختی سالمیت کھو دیتا ہے اور جیسا کہ توقع کی گئی تھی، ٹاپولوجیکل طور پر بندھا ہوا نہیں تھا۔ تصویر 1a)۔، تیسری قطار میں سب سے دائیں تصویر)۔انجیر پر۔4c مکمل SEM کراس سیکشن اور 200 µm کی گہرائی تک 10 سیکنڈ تک Cu70Ag30 پگھلنے کے ذریعے ہٹائے گئے Ta15Ti85 مرکب کی اینچنگ کی 3D تصاویر دکھاتا ہے۔چونکہ چھلکے کی گہرائی نظریاتی طور پر \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) ڈفیوژن کنٹرولڈ حرکیات کے ساتھ بڑھنے کی پیش گوئی کی گئی ہے (ضمنی نوٹ 4 دیکھیں) 15 16، Cu پگھلنے میں 30% Ag کے اضافے کے ساتھ، 270 μm سے 220 μm تک علیحدگی کی گہرائی میں کمی Peclet نمبر p میں 1.5 کے عنصر سے کمی کے مساوی ہے۔Cu/Ag کے بھرپور مرحلے (دائیں) کی کیمیائی اینچنگ کے بعد، مکمل تفویض شدہ ڈھانچہ ساختی سالمیت (hC = 200 µm) کو برقرار رکھتا ہے، یہ ظاہر کرتا ہے کہ یہ بنیادی طور پر ایک پیش گوئی شدہ ٹاپولوجیکل طور پر مل کر دو متواتر ڈھانچہ ہے (شکل 1، دائیں طرف کی تصویر) دوسری قطار اور پوری نیچے کی قطار)۔مختلف پگھلنے میں ڈیلیگیٹڈ بیس الائے Ta15T85 کی تمام پیمائشوں کا خلاصہ ٹیبل میں دیا گیا ہے۔1. ہم اپنے نتائج کی تصدیق کرتے ہوئے مختلف پگھلنے میں غیر ملاوٹ شدہ Ta10Ti90 بنیادی مرکب کے نتائج بھی پیش کرتے ہیں۔رساو پرت کی موٹائی Ta کی پیمائش سے پتہ چلتا ہے کہ Cu70Ag30 پگھل (hL = 0 μm) میں تحلیل ہونے والا ڈھانچہ خالص Cu پگھل (hL = 20 μm) میں اس سے چھوٹا ہے۔اس کے برعکس، پگھلنے میں Ti کا اضافہ زیادہ کمزور مرکب ڈھانچے (hL = 190 μm) کو تحلیل کرتا ہے۔خالص Cu پگھل (hL = 250 μm) اور Cu70Ag30 پگھل (hL = 150 μm) کے درمیان تفویض شدہ ڈھانچے کی تحلیل میں کمی Ta10Ti90 کی بنیاد پر تفویض کردہ مرکب میں زیادہ واضح ہے۔
مختلف پگھلنے کے اثر کو سمجھنے کے لیے، ہم نے تصویر 5 میں تجرباتی نتائج کا ایک اضافی مقداری تجزیہ کیا (اضافی ڈیٹا 1 بھی دیکھیں)۔انجیر پر۔اعداد و شمار 5a–b خالص Cu پگھل (تصویر 5a) اور Cu70Ag30 پگھلنے (تصویر 5b) میں ایکسفولیئشن تجربات میں ایکسفولیئشن کی سمت کے ساتھ مختلف عناصر کی پیمائش شدہ ارتکاز کی تقسیم کو ظاہر کرتے ہیں۔مختلف عناصر کے ارتکاز کو ٹھوس بائنڈر میں ڈیلامینیشن فرنٹ سے ڈیلامینیشن لیئر کے کنارے تک کے فاصلے اور ڈیلامینیشن کے وقت وہ مرحلہ جو مائع تھا (Cu یا CuAg میں افزودہ) کے خلاف بنایا گیا ہے۔ECD کے برعکس، جہاں متفرق عناصر کی برقراری کا تعین علیحدگی کی شرح سے ہوتا ہے، LMD میں، ٹھوس بائنڈر میں ارتکاز کا تعین ٹھوس اور مائع مراحل کے درمیان مقامی تھرموڈینامک توازن سے ہوتا ہے اور اس طرح، ٹھوس کی بقائے باہمی کی خصوصیات اور مائع مراحلالائے اسٹیٹ ڈایاگرام۔بیس الائے سے Ti کے تحلیل ہونے کی وجہ سے، ڈیلامینیشن فرنٹ سے ڈیلامینیشن پرت کے کنارے تک بڑھتے ہوئے d کے ساتھ Ti کا ارتکاز کم ہو جاتا ہے۔نتیجتاً، بنڈل کے ساتھ d میں اضافے کے ساتھ Ta ارتکاز میں اضافہ ہوا، جو کہ فیز فیلڈ سمولیشن (ضمیمہ تصویر 5) کے مطابق تھا۔Cu70Ag30 پگھلنے میں Ti کا ارتکاز خالص Cu پگھلنے کے مقابلے میں زیادہ ہلکے سے گرتا ہے، جو کھوٹ کو ہٹانے کی سست رفتار سے مطابقت رکھتا ہے۔انجیر میں پیمائش شدہ حراستی پروفائلز۔5b یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ مائع میں Ag اور Cu کے ارتکاز کا تناسب تفویض شدہ مرکب کی تہہ کے ساتھ بالکل مستقل نہیں ہے، جبکہ فیز فیلڈ کے تخروپن میں یہ تناسب پگھلنے کی تخروپن میں مستقل سمجھا جاتا ہے۔ ایک چھدم عنصر Cu70Ag30۔اس مقداری فرق کے باوجود، فیز فیلڈ ماڈل Ta لیکیج کو دبانے پر Ag کو شامل کرنے کے غالب گتاتمک اثر کو حاصل کرتا ہے۔ٹھوس بائنڈرز اور مائعات میں تمام چار عناصر کے ارتکاز کے میلان کی مکمل طور پر مقداری ماڈلنگ کے لیے TaTiCuAg فیز ڈایاگرام کے زیادہ درست چار اجزاء والے ماڈل کی ضرورت ہوتی ہے، جو اس کام کے دائرہ کار سے باہر ہے۔
(a) خالص Cu پگھل اور (b) Cu70Ag30 پگھلنے میں Ta15Ti85 الائے کے ڈیلامینیشن فرنٹ سے فاصلہ d کے لحاظ سے پیمائش شدہ حراستی پروفائلز۔تفویض شدہ ڈھانچے (ٹھوس لائن) کے ٹھوس ρ(d) کے ناپے ہوئے حجم کے حصے کا موازنہ بغیر رساو Ta (ڈیشڈ لائن) کے مساوات سے متعلق نظریاتی پیشین گوئی کے ساتھ۔(1) (c) مساوات کی پیشن گوئی کو فلیٹ کریں۔(1) ڈیلامینیشن فرنٹ پر درست کی گئی مساوات۔(2) یعنی ٹا لیکیج سمجھا جاتا ہے۔اوسط بانڈ کی چوڑائی λw اور فاصلے λs (d) کی پیمائش کریں۔خرابی کی سلاخیں معیاری انحراف کی نمائندگی کرتی ہیں۔
انجیر پر۔5c ٹھوس بائنڈر میں ماپا Ta ارتکاز کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر تحفظ سے حاصل کردہ نظریاتی پیشین گوئی (ڈیشڈ لائن) کے ساتھ پگھلنے سے خالص ڈیلیگیٹڈ Cu اور Cu70Ag30 ڈھانچے کے لیے ٹھوس ρ(d) (ٹھوس لائن) کے ماپا حجم کے حصے کا موازنہ کرتا ہے \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (تصویر 5a,b) اور Ta کے رساو کو نظر انداز کریں اور علیحدگی کی مختلف گہرائیوں والے بانڈز کے درمیان Ta کی نقل و حمل کو نظر انداز کریں۔اگر Ta ٹھوس سے مائع میں تبدیل ہوتا ہے، تو بنیادی مرکب میں موجود تمام Ta کو ٹھوس بائنڈر میں دوبارہ تقسیم کیا جانا چاہیے۔اس طرح، ریموٹ ڈھانچے کی کسی بھی تہہ میں جو کھوٹ کو ہٹانے کی سمت کے لیے کھڑا ہو، بڑے پیمانے پر تحفظ کا مطلب ہے کہ \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_{Ta}^{0}(d){S}_{t}\), جہاں \({c}_{Ta}^{s}(d)\) اور \({c }_{Ta }^ {0}\) بالترتیب بائنڈر اور میٹرکس الائے میں d پوزیشن پر Ta ارتکاز ہیں، اور Ss(d) اور St ہارڈ بائنڈر اور پورے دور دراز علاقے کے کراس سیکشنل علاقے ہیں، بالترتیبیہ ریموٹ پرت میں ٹھوس کے حجم کے حصے کی پیش گوئی کرتا ہے۔
یہ نیلی لکیر سے متعلقہ \({c}_{Ta}^{s}(d)\) منحنی خطوط کا استعمال کرتے ہوئے ڈیلیگیٹڈ خالص Cu اور Cu70Ag30 پگھلنے کی ساخت پر آسانی سے لاگو کیا جا سکتا ہے۔یہ پیشین گوئیاں تصویر 5c پر لگائی گئی ہیں جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ٹا لیکیج کو نظر انداز کرنا حجم کے کسر کی تقسیم کا ناقص پیشین گوئی ہے۔لیک فری ماس کنزرویشن d بڑھنے کے ساتھ حجم کے حصے میں یکسر کمی کی پیش گوئی کرتا ہے، جو خالص Cu پگھلنے میں معیار کے مطابق دیکھا جاتا ہے، لیکن Cu70Ag30 پگھلنے میں نہیں، جہاں ρ(d) کم سے کم ہوتا ہے۔اس کے علاوہ، یہ دونوں پگھلنے کے لئے علیحدگی کے محاذ پر حجم کے حصوں کی ایک اہم حد سے زیادہ تخمینہ کا باعث بنتا ہے۔سب سے چھوٹی قابل پیمائش d ≈ 10 µm کے لیے، دونوں پگھلنے کے لیے پیش گوئی کی گئی ρ قدریں 0.5 سے زیادہ ہیں، جب کہ Cu اور Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے ماپا گیا ρ قدریں بالترتیب 0.3 اور 0.4 سے قدرے زیادہ ہیں۔
ٹا لیکیج کے مرکزی کردار پر زور دینے کے لیے، ہم پھر یہ ظاہر کرتے ہیں کہ سڑن کے سامنے کے قریب ماپا اور پیش گوئی کی گئی ρ اقدار کے درمیان مقداری تفاوت کو اس رساو کو شامل کرنے کے لیے ہماری نظریاتی پیشین گوئیوں کو بہتر بنا کر ختم کیا جا سکتا ہے۔اس مقصد کے لیے، آئیے ہم ایک ٹھوس سے مائع میں بہنے والے Ta ایٹموں کی کل تعداد کا حساب لگاتے ہیں جب کشی کا محاذ وقت کے وقفے میں Δxi = vΔt فاصلے پر منتقل ہوتا ہے Δt Δxi = vΔt، جہاں \(v={\dot{x) )) _{i }( t )\) - تعطل کی شرح، گہرائی اور وقت معلوم تعلق سے اخذ کیا جا سکتا ہے \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) ڈیئریشن۔علیحدگی کے محاذ پر ماس کے تحفظ کا مقامی قانون (d ≈ 0) اس طرح کا ہے کہ ΔN = DlglΔtSl/va، جہاں gl مائع میں Ta ایٹموں کا ارتکاز میلان ہے، va جوہری حجم ہے جس کی وضاحت ارتکاز کے مطابق ہے۔ جوہری فریکشن، اور Sl = St − Ss ڈیلامینیشن فرنٹ پر مائع چینل کا کراس سیکشنل ایریا ہے۔ارتکاز میلان gl کا اندازہ یہ فرض کر کے لگایا جا سکتا ہے کہ Ta ایٹموں کے ارتکاز کی انٹرفیس میں ایک مستقل قدر \({c}_{Ta}^{l}\) ہے اور یہ ایکسفولیٹیڈ پرت کے باہر پگھلنے میں بہت چھوٹی ہے، جو دیتا ہے \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) تو، \({{\Delta}}N=({{\Delta} { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\)۔جب سامنے کا حصہ Δxi کی دوری پر جاتا ہے، ٹھوس حصہ بنیادی مرکب سے ہٹائے گئے Ta ایٹموں کی کل تعداد کے برابر ہوتا ہے، \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t}} c }_{Ta}^ { 0}/{v}_{a}\), مائع میں لیک ہونے والے Ta ایٹموں کی تعداد کے مجموعے تک، ΔN، اور ٹھوس بائنڈر میں شامل\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\)۔یہ مساوات، ΔN اور تعلقات St = Ss + Sl اور ڈیلامینیشن فرنٹ پر مراحل کے لیے اوپر کے اظہار کے ساتھ۔
Ta ایٹموں کی صفر حل پذیری کی حد میں، جو لیک کی عدم موجودگی کی ابتدائی پیشین گوئی تک کم ہو جاتی ہے، \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}} \) مائع ( \({c }_{Ta}^{l}=0\))۔تجرباتی پیمائشوں سے اقدار \({c}_{Ta}^{l}\تقریبا 0.03\) کا استعمال کرتے ہوئے (تصویر 5a، b میں نہیں دکھایا گیا) اور Peclet نمبرز p ≈ 0.26 اور p ≈ 0.17 اور ٹھوس مواد \ ( {c}_{Ta}^{s}\تقریباً 0.3\) اور \({c}_{Ta}^{s}\تقریباً 0.25\) Cu اور Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے بالترتیب، ہم اس کی پیشن گوئی قدر حاصل کرتے ہیں۔ پگھلنا، ρ ≈ 0.38 اور ρ ≈ 0.39۔یہ پیشین گوئیاں مقداری طور پر پیمائش کے ساتھ کافی اچھے معاہدے میں ہیں۔باقی فرق (پیور کیو پگھلنے کے لیے 0.38 بمقابلہ ماپا 0.32 اور 0.39 پیشین گوئی بمقابلہ 0.43 Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے ماپا گیا) کی وضاحت مائعات میں بہت کم Ta ارتکاز کے لیے زیادہ پیمائش کی غیر یقینی صورتحال سے کی جا سکتی ہے (\( {c }_{Ta }^ {l}\تقریباً 0.03\))، جس کے خالص تانبے کے پگھلنے میں قدرے بڑے ہونے کی امید ہے۔
اگرچہ موجودہ تجربات مخصوص بنیادی مرکب دھاتوں اور پگھلنے والے عناصر پر کیے گئے تھے، لیکن ہم توقع کرتے ہیں کہ ان تجربات کے تجزیے کے نتائج سے مساوات کو اخذ کرنے میں مدد ملے گی۔(2) دوسرے LMD ڈوپنگ سسٹمز اور دیگر متعلقہ طریقوں جیسے سالڈ اسٹیٹ ناپاکی کو ہٹانا (SSD) پر وسیع اطلاق۔اب تک، LMD ڈھانچے پر ناقابل تسخیر عناصر کے رساو کے اثر کو مکمل طور پر نظر انداز کر دیا گیا ہے۔یہ بنیادی طور پر اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ ای سی ڈی ڈی میں یہ اثر اہم نہیں ہے، اور اب تک یہ بے دلی سے فرض کیا گیا ہے کہ NMD REC سے ملتا جلتا ہے۔تاہم، ای سی ڈی اور ایل ایم ڈی کے درمیان اہم فرق یہ ہے کہ ایل ایم ڈی میں مائعات میں ناقابل حل عناصر کی گھلنشیلتا بہت زیادہ بڑھ جاتی ہے کیونکہ انٹرفیس کے مائع سائیڈ پر متفرق عناصر کے زیادہ ارتکاز (\({c}_{Ti}^{) l}\))، جس کے نتیجے میں انٹرفیس کے مائع سائیڈ پر ناقابل تسخیر عناصر (\({c}_{Ta}^{l}\)) کے ارتکاز میں اضافہ ہوتا ہے اور ٹھوس حالت کی مساوات کی طرف سے پیش گوئی کردہ حجم کے حصے کو کم کرتا ہے۔ .(2) یہ بہتری اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ LMD کے دوران ٹھوس مائع انٹرفیس مقامی تھرموڈینامک توازن میں ہوتا ہے، لہذا اعلی \({c}_{Ti}^{l}\) کو بہتر بنانے میں مدد ملتی ہے \({c} _ {Ta} ^{l}\ اسی طرح، ہائی \({c}_{Ti}^{s}\) Cu کو ہارڈ بائنڈرز میں شامل ہونے کی اجازت دیتا ہے، اور ان بائنڈرز میں ٹھوس Cu کا ارتکاز تقریباً 10% سے بتدریج مختلف ہوتا ہے۔ قدروں میں کمی چھوٹی ڈیلیگیٹڈ پرت کے کنارے پر نہ ہونے کے برابر ہے (ضمنی شکل 6)۔ اس کے برعکس، ای سی ڈی کے ذریعہ AgAu مرکب سے Ag کا الیکٹرو کیمیکل ہٹانا ایک غیر متوازن رد عمل ہے جو Au کی گھلنشیلتا میں اضافہ نہیں کرتا ہے۔ الیکٹرولائٹ۔ LMD کے علاوہ، ہم یہ بھی امید کرتے ہیں کہ ہمارے نتائج سالڈ سٹیٹ ڈرائیوز پر لاگو ہوں گے، جہاں ٹھوس باؤنڈری سے الائے ہٹانے کے دوران مقامی تھرموڈینامک توازن کو برقرار رکھنے کی توقع کی جاتی ہے۔ اس توقع کی تائید اس حقیقت سے ہوتی ہے کہ حجم کے کسر میں تبدیلی ایس ایس ڈی ڈھانچے کی ڈیلیگیٹڈ پرت میں ٹھوس مواد کا مشاہدہ کیا گیا، جس کا مطلب یہ ہے کہ ڈیلی گیشن کے دوران ٹھوس لیگامینٹ کی تحلیل ہوتی ہے، جو ناقابل تسخیر عناصر کے رساو سے وابستہ ہے۔
اور مساوات۔(2) ٹا لیکیج کی وجہ سے کھوٹ کو ہٹانے کے محاذ پر ٹھوس فریکشن میں نمایاں کمی کی پیش گوئی کرنے کے لیے، یہ بھی ضروری ہے کہ کھوٹ کو ہٹانے والے علاقے میں Ta ٹرانسپورٹ کو مدنظر رکھا جائے تاکہ پورے حصے میں ٹھوس فریکشن کی تقسیم کو سمجھا جا سکے۔ کھوٹ ہٹانے والی پرت، جو خالص تانبے اور Cu70Ag30 پگھلنے کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے۔Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے (تصویر 5c میں سرخ لکیر)، ρ(d) میں کم از کم ڈیلیگیٹ شدہ پرت کا نصف حصہ ہوتا ہے۔یہ کم از کم اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ ڈیلیگیٹڈ پرت کے کنارے کے قریب ہارڈ بائنڈر میں موجود Ta کی کل مقدار بیس الائے سے زیادہ ہے۔یعنی d ≈ 230 μm کے لیے \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c}} _ { Ta}^{0}\)، یا مکمل طور پر مساوی، ماپا گیا ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 مساوات کی پیش گوئی سے بہت بڑا ہے۔(1) کوئی رساو\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\ تقریباً 0.2\)۔اس کا مطلب یہ ہے کہ فرار ہونے والے Ta کا کچھ حصہ علیحدگی کے محاذ سے اس محاذ سے دور دراز علاقے میں منتقل کیا جاتا ہے، مائع میں اور ٹھوس مائع انٹرفیس کے ساتھ پھیلا ہوا ہے، جہاں اسے دوبارہ جمع کیا جاتا ہے۔
اس ری ڈیپوزیشن کا Ta ہارڈ بائنڈرز کو افزودہ کرنے کے لیے Ta لیکیج کا الٹا اثر ہوتا ہے، اور ہارڈ فریکشن ڈسٹری بیوشن کو ٹا لیکیج اور ری ڈیپوزیشن کے توازن کے طور پر قابلیت کے ساتھ بیان کیا جا سکتا ہے۔Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے، مائع میں Ag کا ارتکاز d (تصویر 5b میں براؤن ڈاٹڈ لائن) کے ساتھ بڑھتا ہے تاکہ Ta محلولیت کو کم کرکے Ta کے رساو کو کم کیا جا سکے، جو کم سے کم تک پہنچنے کے بعد d بڑھنے کے ساتھ ρ(d) میں اضافے کا باعث بنتا ہے۔ .یہ سخت بانڈ کی لاتعلقی کی وجہ سے ٹوٹ پھوٹ کو روکنے کے لیے کافی بڑا ٹھوس حصہ برقرار رکھتا ہے، جو وضاحت کرتا ہے کہ کیوں Cu70Ag30 میں تفویض کردہ ڈھانچے اینچنگ کے بعد ساختی سالمیت کو برقرار رکھتے ہیں۔اس کے برعکس، خالص تانبے کے پگھلنے کے لیے، رساو اور دوبارہ جمع ہونا ایک دوسرے کو تقریباً منسوخ کر دیتے ہیں، جس کے نتیجے میں زیادہ تر تفویض شدہ پرت کے لیے فریگمنٹیشن تھریشولڈ کے نیچے ٹھوس مقدار میں آہستہ آہستہ کمی واقع ہوتی ہے، جس سے صرف ایک بہت ہی پتلی پرت رہ جاتی ہے جو ساختی سالمیت کو برقرار رکھتی ہے۔ تفویض پرت.(تصویر 4b، جدول 1)۔
اب تک، ہمارے تجزیوں نے بنیادی طور پر ٹھوس فریکشن اور ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کی ٹوپولوجی پر منتشر میڈیم میں متفرق عناصر کے رساو کے مضبوط اثر و رسوخ کی وضاحت پر توجہ مرکوز کی ہے۔آئیے اب ہم اس رساو کے اثر کی طرف رجوع کرتے ہیں جو ڈیلیگیٹڈ پرت کے اندر بائکونٹینیئم ڈھانچے کے موٹے ہونے پر ہوتا ہے، جو عام طور پر اعلی پروسیسنگ درجہ حرارت کی وجہ سے LMD کے دوران ہوتا ہے۔یہ ECD سے مختلف ہے جہاں کھوٹ کو ہٹانے کے دوران گاڑھا ہونا عملی طور پر غیر موجود ہوتا ہے، لیکن مرکب کو ہٹانے کے بعد زیادہ درجہ حرارت پر اینیلنگ کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔اب تک، ایل ایم ڈی کے دوران کھردری کو اس مفروضے کے تحت ماڈل بنایا گیا ہے کہ یہ ٹھوس مائع انٹرفیس کے ساتھ ناقابل تسخیر عناصر کے پھیلاؤ کی وجہ سے ہوتا ہے، جیسا کہ اینیلڈ نینو پورس ای سی ڈی ڈھانچے کی سطح کے پھیلاؤ میں ثالثی کوارسننگ کی طرح ہے۔اس طرح، بانڈ کے سائز کو معیاری اسکیلنگ قوانین کیپلیری توسیع کا استعمال کرتے ہوئے ماڈل بنایا گیا ہے۔
جہاں tc موٹے ہونے کا وقت ہے، اس کی تعریف ڈیلامینیشن لیئر کے اندر گہرائی xi پر ڈیلامینیشن فرنٹ کے گزرنے کے بعد گزرے ہوئے وقت کے طور پر کی جاتی ہے (جہاں λ کی ابتدائی قیمت λ00 ہوتی ہے) ڈیلامینیشن تجربے کے اختتام تک، اور اسکیلنگ انڈیکس n = 4 سطح کو پھیلاتا ہے۔Eq کو احتیاط کے ساتھ استعمال کیا جانا چاہیے۔(3) تجربے کے اختتام پر بغیر نجاست کے حتمی ڈھانچے کے لیے λ اور فاصلے d کی پیمائش کی تشریح کریں۔یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ ڈیلیگیٹڈ پرت کے کنارے کے قریب کا علاقہ سامنے والے علاقے کے مقابلے میں بڑا ہونے میں زیادہ وقت لیتا ہے۔یہ اضافی مساوات کے ساتھ کیا جا سکتا ہے.(3) ٹی سی اور ڈی کے ساتھ مواصلت۔یہ تعلق وقت کے فعل کے طور پر کھوٹ کو ہٹانے کی گہرائی کا اندازہ لگا کر آسانی سے حاصل کیا جا سکتا ہے، \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) جو tc(d ) = te − tf(d) دیتا ہے، جہاں te پورے تجربے کا دورانیہ ہے، \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l}) {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) ڈیلامینیشن فرنٹ کا آخری ڈیلامینیشن ڈیپتھ مائنس ڈی کے برابر گہرائی تک پہنچنے کا وقت ہے۔اس اظہار کو tc(d) کے لیے مساوات میں لگائیں۔(3) پیشین گوئی λ(d) (اضافی نوٹ 5 دیکھیں)۔
اس پیشین گوئی کو جانچنے کے لیے، ہم نے پیور Cu اور Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے سپلیمنٹری فگر 9 میں دکھائے گئے ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کے مکمل کراس سیکشنز پر بنڈلوں کے درمیان چوڑائی اور فاصلے کی پیمائش کی۔ڈیلامینیشن فرنٹ سے مختلف فاصلوں پر ڈیلامینیشن سمت تک کھڑے لائن اسکینز سے، ہم نے Ta سے بھرپور بنڈلوں کی اوسط چوڑائی λw(d) اور بنڈلوں کے درمیان اوسط فاصلہ λs(d) حاصل کیا۔یہ پیمائشیں انجیر میں دکھائی گئی ہیں۔5d اور مساوات کی پیشین گوئیوں کے ساتھ موازنہ۔(3) n کی مختلف اقدار کے لیے ضمنی شکل 10 میں۔موازنہ ظاہر کرتا ہے کہ n = 4 کا سطحی پھیلاؤ انڈیکس ناقص پیشین گوئیاں دیتا ہے۔یہ پیشین گوئی بلک ڈفیوژن میڈیٹڈ کیپلیری کوارسننگ کے لیے n = 3 کو منتخب کرنے سے نمایاں طور پر بہتر نہیں ہوئی ہے، جس سے کوئی بھی آسانی سے مائع میں Ta لیکیج کی وجہ سے بہتر فٹ فراہم کرنے کی توقع کر سکتا ہے۔
نظریہ اور تجربے کے درمیان یہ مقداری تفاوت حیران کن نہیں ہے، کیونکہ Eq۔(3) ایک مستقل حجم کے کسر ρ پر کیپلیری کھردری کو بیان کرتا ہے، جبکہ LMD میں سالڈس کا حصہ ρ مستقل نہیں ہوتا ہے۔ρ کھوٹ ہٹانے کے اختتام پر ہٹائی گئی پرت کے اندر مقامی طور پر تبدیل ہوتا ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔5cρ بھی ایک مقررہ ہٹانے کی گہرائی میں نجاست کو ہٹانے کے دوران وقت کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے، ہٹانے کے سامنے کی قدر سے (جو وقت میں تقریباً مستقل ہے اور اس طرح tf اور d سے آزاد ہے) سے ρ(d) کی پیمائش شدہ قدر میں تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ 5c آخری وقت کے مطابق۔انجیر سے۔3d میں، یہ اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ بالترتیب AgCu اور خالص Cu پگھلنے کے لیے زوال کے سامنے کی قدریں تقریباً 0.4 اور 0.35 ہیں، جو کہ تمام صورتوں میں ρ کی آخری قدر سے زیادہ ہے۔یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ ایک مقررہ d پر وقت کے ساتھ ρ میں کمی مائع میں متفرق عنصر (Ti) کے ارتکاز میلان کی موجودگی کا براہ راست نتیجہ ہے۔چونکہ مائعات میں Ti کا ارتکاز بڑھتے ہوئے d کے ساتھ کم ہوتا ہے، اس لیے ٹھوس میں Ti کا توازن ارتکاز بھی d کا گھٹتا ہوا فعل ہے، جو ٹھوس بائنڈرز سے Ti کی تحلیل اور وقت کے ساتھ ساتھ ٹھوس حصے میں کمی کا باعث بنتا ہے۔ρ میں وقتی تبدیلی Ta کے رساو اور دوبارہ جمع ہونے سے بھی متاثر ہوتی ہے۔اس طرح، تحلیل اور تکرار کے اضافی اثرات کی وجہ سے، ہم توقع کرتے ہیں کہ LMD کے دوران گاڑھا ہونا، ایک قاعدہ کے طور پر، غیر مستقل حجم کے حصوں پر ہوتا ہے، جو کیپلیری کوارسننگ کے علاوہ ساختی ارتقاء کا باعث بنے گا، لیکن اس میں پھیلاؤ کی وجہ سے بھی۔ مائعات اور نہ صرف حد کے ساتھ ٹھوس مائع۔
مساوات کے حقائق۔(3) 3 ≤ n ≤ 4 کے لیے بانڈ کی چوڑائی اور وقفہ کاری کی پیمائش کی مقدار درست نہیں ہے (ضمنی شکل 10)، یہ تجویز کرتا ہے کہ تحلیل اور دوبارہ جمع ہونا موجودہ تجربے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔کیپلیری کوارسننگ کے لیے، λw اور λs کا d پر یکساں انحصار ہونے کی توقع ہے، جبکہ تصویر 5d سے پتہ چلتا ہے کہ λs خالص Cu اور Cu70Ag30 پگھلنے کے لیے λw کے مقابلے d کے ساتھ بہت زیادہ تیزی سے بڑھتا ہے۔اگرچہ ان پیمائشوں کو مقداری طور پر سمجھانے کے لیے ایک موٹے نظریہ جو تحلیل اور دوبارہ جمع کرنے کو مدنظر رکھتا ہے، اس پر غور کیا جانا چاہیے، اس فرق کی توقع کی جاتی ہے، کیونکہ چھوٹے بانڈز کی مکمل تحلیل بانڈز کے درمیان فاصلے کو بڑھانے میں معاون ہے۔مزید برآں، Cu70Ag30 پگھلنے کے λs بغیر کھوٹ کے تہہ کے کنارے پر اپنی زیادہ سے زیادہ قیمت تک پہنچ جاتے ہیں، لیکن یہ حقیقت کہ خالص تانبے کے پگھلنے کے λs میں یکسر اضافہ ہوتا رہتا ہے، اس کی وضاحت مائع میں Ag کی حراستی میں اضافے سے کی جا سکتی ہے۔ d کا استعمال تصویر 5c میں ρ(d) کی وضاحت کے لیے کیا جاتا ہے۔d بڑھنے کے ساتھ Ag کے ارتکاز میں اضافہ Ta کے رساو اور بائنڈر کی تحلیل کو دباتا ہے، جو زیادہ سے زیادہ قدر تک پہنچنے کے بعد λs میں کمی کا باعث بنتا ہے۔
آخر میں، نوٹ کریں کہ مستقل حجم کے کسر پر کیپلیری کوارسننگ کے کمپیوٹر اسٹڈیز سے پتہ چلتا ہے کہ جب حجم کا حصہ تقریباً 0.329.30 کی حد سے نیچے آجاتا ہے، تو کھردری کے دوران ساخت کے ٹکڑے ہوجاتے ہیں۔عملی طور پر، یہ حد تھوڑی کم ہو سکتی ہے کیونکہ اس تجربے میں مصر دات کو ہٹانے کے کل وقت کے مقابلے یا اس سے زیادہ وقت کے پیمانے پر ٹوٹنا اور اس کے ساتھ ساتھ جینس میں کمی واقع ہوتی ہے۔حقیقت یہ ہے کہ Cu70Ag30 میں تفویض شدہ ڈھانچے پگھلتے ہیں اپنی ساختی سالمیت کو برقرار رکھتے ہیں حالانکہ ρ(d) d کی اوسط حد میں 0.3 سے قدرے نیچے ہے اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ٹکڑے ٹکڑے، اگر کوئی ہے، صرف جزوی طور پر ہوتا ہے۔فریگمنٹیشن کے لیے حجم فریکشن تھریشولڈ بھی تحلیل اور تکرار پر منحصر ہو سکتا ہے۔
یہ مطالعہ دو اہم نتائج اخذ کرتا ہے۔سب سے پہلے، اور زیادہ عملی طور پر، ایل ایم ڈی کے ذریعہ تیار کردہ ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کی ٹوپولوجی کو پگھلنے کو منتخب کرکے کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔پگھلنے میں AXB1-X بیس الائے کے ناقابل تسخیر عنصر A کی حل پذیری کو کم کرنے کے لیے پگھلنے کا انتخاب کرتے ہوئے، اگرچہ محدود ہے، ایک اعلیٰ نمائندہ ڈھانچہ بنایا جا سکتا ہے جو فرش عنصر X کی کم ارتکاز اور ساختی سالمیت پر بھی اپنی ہم آہنگی کو برقرار رکھتا ہے۔ .یہ پہلے معلوم تھا کہ یہ ECD25 کے لیے ممکن تھا، لیکن LMD کے لیے نہیں۔دوسرا نتیجہ، جو زیادہ بنیادی ہے، یہی وجہ ہے کہ LMD میں ساختی سالمیت کو ڈیلیگیٹنگ میڈیم میں ترمیم کرکے محفوظ کیا جا سکتا ہے، جو اپنے آپ میں دلچسپ ہے اور ہمارے TaTi الائے کے خالص Cu اور CuAg میں پگھلنے کے مشاہدات کی وضاحت کر سکتا ہے۔ زیادہ عام طور پر ECD اور LMD کے درمیان اہم، پہلے کم تخمینہ فرق کو واضح کرنے کے لیے۔
ای سی ڈی میں، ناپاکی کو ہٹانے کی شرح کو کم سطح پر رکھ کر ساخت کی ہم آہنگی برقرار رکھی جاتی ہے، جو وقت کے ساتھ ساتھ ایک مقررہ ڈرائیونگ فورس کے لیے مستقل رہتی ہے، ناپاکی کو ہٹانے کے دوران ٹھوس بائنڈر میں کافی متفرق عنصر B کو برقرار رکھنے کے لیے کافی چھوٹا ہوتا ہے۔ ٹھوس حجمρ حصہ اتنا بڑا ہے کہ ٹکڑے ٹکڑے ہونے سے بچ سکے25۔LMD میں، کھوٹ ہٹانے کی شرح \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) پھیلاؤ محدود حرکیات کی وجہ سے وقت کے ساتھ کم ہوتی جاتی ہے۔اس طرح، پگھلنے والی ساخت کی قسم سے قطع نظر جو صرف Peclet نمبر p کو متاثر کرتی ہے، delamination کی شرح تیزی سے اتنی چھوٹی قدر تک پہنچ جاتی ہے کہ ٹھوس بائنڈر میں B کی کافی مقدار کو برقرار رکھا جا سکے، جو اس حقیقت سے براہ راست ظاہر ہوتا ہے کہ delamination پر ρ سامنے وقت کے ساتھ تقریبا مسلسل رہتا ہے.حقیقت اور ٹکڑے ٹکڑے کرنے کی حد سے اوپر۔جیسا کہ فیز فیلڈ سمولیشن سے دکھایا گیا ہے، چھلکے کی شرح بھی تیزی سے اتنی چھوٹی قدر تک پہنچ جاتی ہے کہ eutectic بانڈ کی نشوونما کو غیر مستحکم کر دے، اس طرح lamellae کی پس منظر کی جھولی ہوئی حرکت کی وجہ سے ٹاپولوجیکل طور پر بندھے ہوئے ڈھانچے کی تشکیل میں سہولت ہوتی ہے۔اس طرح، ECD اور LMD کے درمیان بنیادی بنیادی فرق delamination کی شرح کے بجائے، تقسیم ہونے اور ρ کے بعد پرت کی اندرونی ساخت کے ذریعے delamination فرنٹ کے ارتقاء میں مضمر ہے۔
ECD میں، ρ اور کنیکٹوٹی پوری دور دراز پرت میں مستقل رہتی ہے۔LMD میں، اس کے برعکس، دونوں ایک پرت کے اندر مختلف ہوتے ہیں، جو اس مطالعے میں واضح طور پر دکھایا گیا ہے، جو LMD کے ذریعے تخلیق کردہ ڈیلیگیٹڈ ڈھانچے کی گہرائی میں ρ کی جوہری حراستی اور تقسیم کا نقشہ بناتا ہے۔اس تبدیلی کی دو وجوہات ہیں۔سب سے پہلے، صفر حل پذیری کی حد A پر بھی، مائع میں ارتکاز کا میلان B، جو DZE میں موجود نہیں ہے، ٹھوس بائنڈر میں ایک ارتکاز میلان A پیدا کرتا ہے، جو مائع کے ساتھ کیمیائی توازن میں ہے۔گریڈیئنٹ A، بدلے میں، بغیر کسی نجاست کے تہہ کے اندر ایک میلان ρ پیدا کرتا ہے۔دوسرا، غیر صفر حل پذیری کی وجہ سے مائع میں A کا رساؤ اس تہہ کے اندر ρ کے مقامی تغیرات کو مزید ماڈیول کرتا ہے، جس میں کم حل پذیری ρ کو زیادہ اور زیادہ مقامی طور پر یکساں رکھنے میں مدد کرتی ہے تاکہ رابطے کو برقرار رکھا جا سکے۔
آخر میں، ایل ایم ڈی کے دوران ڈیلیگیٹڈ پرت کے اندر بانڈ کے سائز اور کنیکٹیویٹی کا ارتقاء سطح کے پھیلاؤ سے محدود کیپلیری کوارسننگ سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے، جیسا کہ پہلے اینیلڈ نانوپورس ای سی ڈی ڈھانچے کے موٹے ہونے کے ساتھ مشابہت سے سوچا گیا تھا۔جیسا کہ یہاں دکھایا گیا ہے، ایل ایم ڈی میں موٹا ہونا ایک spatiotemporally مختلف ٹھوس حصے میں ہوتا ہے اور عام طور پر A اور B کی مائع حالت میں ڈیلامینیشن فرنٹ سے منقطع پرت کے کنارے تک پھیلنے والی منتقلی سے متاثر ہوتا ہے۔سطح یا بلک ڈفیوژن کے ذریعے محدود کیپلیری کوارسننگ کے اسکیلنگ قوانین کسی ڈیلیگیٹڈ پرت کے اندر بنڈلوں کے درمیان چوڑائی اور فاصلے میں تبدیلیوں کی مقدار درست نہیں کر سکتے ہیں، یہ فرض کرتے ہوئے کہ سیال کے ارتکاز کے میلان سے وابستہ A اور B ٹرانسپورٹ مساوی یا یکساں کردار ادا کرتے ہیں۔انٹرفیس کے علاقے کو کم کرنے سے زیادہ اہم ہے۔ایک نظریہ کی ترقی جو ان مختلف اثرات کو مدنظر رکھتی ہے مستقبل کے لیے ایک اہم امکان ہے۔
Titanium-tantalum binary alloys Arcast, Inc (Oxford, Maine) سے 45 kW Ambrell Ekoheat ES انڈکشن پاور سپلائی اور ایک واٹر کولڈ کاپر کروسیبل کا استعمال کرتے ہوئے خریدے گئے تھے۔کئی گرمیوں کے بعد، ہم آہنگی اور اناج کی نشوونما کو حاصل کرنے کے لیے ہر مرکب کو پگھلنے کے نقطہ کے 200 ° C کے اندر درجہ حرارت پر 8 گھنٹے کے لیے اینیل کیا گیا تھا۔اس ماسٹر انگوٹ سے کاٹے گئے نمونوں کو ٹا تاروں سے سپاٹ ویلڈ کیا گیا اور روبوٹک بازو سے معطل کر دیا گیا۔دھاتی حمام 40 گرام Cu (McMaster Carr, 99.99%) کے ساتھ Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) یا Ti پارٹیکلز کو ہائی پاور پر 4 kW Ameritherm Easyheat انڈکشن ہیٹنگ سسٹم کا استعمال کرکے مکمل تحلیل ہونے تک گرم کرکے تیار کیا گیا تھا۔حماممکمل طور پر گرم پگھل.طاقت کو کم کریں اور نہانے کو 1240 ° C کے رد عمل کے درجہ حرارت پر آدھے گھنٹے تک ہلچل اور متوازن ہونے دیں۔پھر روبوٹک بازو کو نیچے کیا جاتا ہے، نمونے کو پہلے سے طے شدہ وقت کے لیے غسل میں ڈبو دیا جاتا ہے اور ٹھنڈک کے لیے ہٹا دیا جاتا ہے۔الائے بلیٹ اور ایل ایم ڈی کی تمام ہیٹنگ اعلی طہارت آرگن (99.999٪) کے ماحول میں کی گئی تھی۔مرکب کو ہٹانے کے بعد، نمونوں کے کراس سیکشنز کو آپٹیکل مائکروسکوپی اور اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (SEM، JEOL JSM-6700F) کا استعمال کرتے ہوئے پالش اور جانچ پڑتال کی گئی۔عنصری تجزیہ SEM میں توانائی کے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDS) کے ذریعے کیا گیا۔35% نائٹرک ایسڈ محلول (تجزیاتی گریڈ، فلوکا) میں ٹھوس تانبے سے بھرپور مرحلے کو تحلیل کرکے تفویض کردہ نمونوں کے تین جہتی مائکرو اسٹرکچر کا مشاہدہ کیا گیا۔
تخروپن ٹرنری الائے 15 کے ڈیکپلنگ مرحلے کے فیلڈ کے پہلے تیار کردہ ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔ماڈل فیز فیلڈ ϕ کے ارتقاء سے متعلق ہے، جو ٹھوس اور مائع مراحل کے درمیان امتیاز کرتا ہے، مرکب عناصر کے ارتکاز فیلڈ ci سے۔نظام کی کل مفت توانائی کا اظہار اس طرح کیا جاتا ہے۔
جہاں f(φ) بالترتیب ٹھوس اور مائعات کے مساوی φ = 1 اور φ = 0 پر منیما کے ساتھ ڈبل رکاوٹ پوٹینشل ہے، اور fc(φ, c1, c2, c3) توانائی کی کثافت کو بیان کرنے والی حجم کی آزادی میں کیمیائی شراکت ہے۔ thermodynamic خصوصیات مصر کے.خالص Cu یا CuTi کے پگھلنے کو TaTi مرکب میں سمیٹنے کے لیے، ہم وہی فارم fc(φ, c1, c2, c3) اور پیرامیٹر استعمال کرتے ہیں جیسا کہ حوالہ میں ہے۔15. CuAg کے پگھلنے کے ساتھ TaTi مرکبات کو ہٹانے کے لیے، ہم نے کواٹرنری سسٹم (CuAg) TaTi کو ایک موثر ٹرنری سسٹم میں آسان بنایا ہے جس میں Ag کی حراستی کے لحاظ سے مختلف پیرامیٹرز ہیں، جیسا کہ ضمنی نوٹ 2 میں بیان کیا گیا ہے۔ فیز فیلڈ کے لیے ارتقا کی مساوات اور ارتکاز کا میدان فارم میں مختلف شکل میں حاصل کیا گیا تھا۔
جہاں \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j}) \right)\) جوہری نقل و حرکت کا میٹرکس ہے، اور Lϕ ٹھوس-مائع انٹرفیس پر جوہری اٹیچمنٹ کے حرکیات کو کنٹرول کرتا ہے۔
اس مطالعے کے نتائج کی حمایت کرنے والا تجرباتی ڈیٹا ضمنی ڈیٹا فائل میں پایا جا سکتا ہے۔نقلی پیرامیٹرز اضافی معلومات میں دیے گئے ہیں۔تمام ڈیٹا متعلقہ مصنفین سے درخواست پر بھی دستیاب ہیں۔
Wittstock A.، Zelasek W.، Biner J.، Friend SM اور Baumer M. میتھانول کے کم درجہ حرارت کے سلیکٹیو گیس فیز آکسیڈیٹیو کپلنگ کے لیے نینو پورس گولڈ کیٹالسٹ۔سائنس 327، 319–322 (2010)۔
Zugic، B. et al.متحرک دوبارہ ملاپ نینو پورس سونے چاندی کے مرکب اتپریرک کی اتپریرک سرگرمی کا تعین کرتا ہے۔قومی الما میٹر۔16، 558 (2017)۔
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Platinum-coated nanoporous Gold: PEM ایندھن کے خلیوں کے لیے ایک موثر کم pt لوڈ کرنے والا الیکٹروکیٹالسٹ۔جرنل نمبر 165، 65–72 (2007)۔
Snyder، J.، Fujita، T.، Chen، MW اور Erlebacher، J. نینو پورس دھاتی آئن مائع مرکب الیکٹروکیٹالسٹس میں آکسیجن کی کمی۔قومی الما میٹر۔9، 904 (2010)۔
لینگ، ایکس، ہیراٹا، اے، فوجیتا، ٹی اور چن، ایم نینو پورس ہائبرڈ میٹل/آکسائیڈ الیکٹروڈز الیکٹرو کیمیکل سپر کیپیسیٹرز کے لیے۔قومی نینو ٹیکنالوجی۔6، 232 (2011)۔
کم، جے ڈبلیو وغیرہ۔الیکٹرولیٹک کیپسیٹرز کے لیے غیر محفوظ ڈھانچے بنانے کے لیے دھات کے پگھلنے کے ساتھ نیبیم کے فیوژن کی اصلاح۔جرنل.84، 497–505 (2015)۔
برنگا، ای ایم وغیرہ۔ کیا نینو پورس مواد تابکاری کے خلاف مزاحم ہیں؟نانولیٹ۔12، 3351–3355 (2011)۔