Utafiti huu unachunguza athari za kutumia kwa wakati mmoja mshtuko wa ultrasonic wakati wa kupaka kwa leza mipako ya aloi yenye entropia ya juu ya AlCoCrFeNi₂Cu kwenye chuma cha pua 304, kwa kuzingatia mikromuundo na utendaji. Mipako ilitengenezwa chini ya nguvu ileile ya leza, kasi ya skanning, kiwango cha ulishaji wa poda na mtiririko wa argon; kwa amplitudo za ultrasonic za 0, 5 na 25 µm. Matibabu ya ultrasonic hayakubadilisha kwa kiasi kikubwa muundo wa awamu; katika mipako yote, matriksi ya FCC/L1₂, mashapo yaliyopangwa ya B2, maeneo yenye utajiri wa Cu na mashapo ya nano yenye umbo la duara ya BCC yasiyopangwa, yaliyotafsiriwa kuwa na utajiri wa Fe-Cr ndani ya awamu ya B2, yaliendelea kuwepo.

Amplitudo ya ultrasonic ilipoongezeka, nafaka kubwa za nguzo zenye mwelekeo zilivunjika, mielekeo ya nafaka ikawa ya nasibu zaidi na uundaji wa nafaka zenye mhimili sawa ukaongezeka. Katika vipimo vya EBSD, ukubwa wa wastani wa nafaka uliripotiwa kuwa 56,36 µm katika mipako isiyotibiwa, 55,57 µm katika amplitudo ya 5 µm na 37,63 µm katika amplitudo ya 25 µm. Hivyo, katika hali ya 25 µm, upunguzaji wa ukubwa wa nafaka wa takribani %33,2 ulipatikana ikilinganishwa na mipako isiyotibiwa. Watafiti wanaeleza mabadiliko haya kwa cavitation katika dimbwi la kuyeyuka, mtiririko wa akustiki, kuvunjika kwa dendriti, uundaji wa subgrain na michakato ya recrystallization.

Utendaji wa juu zaidi ulipatikana katika amplitudo ya ultrasonic ya 25 µm. Ugumu mdogo wa wastani uliongezeka kutoka 237,7 HV_0.2 hadi 285,3 HV_0.2; mgawo wa wastani wa msuguano ulipungua kutoka 1,53 hadi 0,60, na kiwango cha uchakavu kutoka 2,11×10⁻³ mm³·N⁻¹·m⁻¹ hadi 0,88×10⁻³ mm³·N⁻¹·m⁻¹. Utaratibu mkuu wa uchakavu uliendelea kuwa mchanganyiko wa uchakavu wa kushikamana, abrasive na oxidative; hata hivyo, ukali wa uharibifu ulipungua kwa kiasi kikubwa.

Tabia ya kutu ya mipako katika suluhisho la %3,5 NaCl pia iliboreshwa. Msongamano wa mkondo wa kutu ulipungua kutoka 0,81 µA/cm² katika mipako isiyotibiwa hadi 0,30 µA/cm² katika amplitudo ya 25 µm. Potenshali muhimu ya pitting ilihama kuelekea upande chanya kutoka −116 mV hadi −78 mV; hali hii ilitafsiriwa kuwa filamu pasivu imekuwa sugu zaidi dhidi ya kuvunjika kwa ndani. Hata hivyo, utaratibu wa msingi wa kutu haukubadilika; kuyeyuka kwa kuchagua katika awamu ya B2 yenye utajiri wa Al-Ni, mashambulizi ya ndani kwenye mipaka ya awamu na pitting yaliendelea kuonekana.

Tathmini kwa mtazamo wa Uturuki: Mbinu hii inatoa njia inayostahili kuchunguzwa kwa ajili ya kuimarisha kwa sehemu nyuso za vipengele vya chuma cha pua nchini Uturuki vinavyotumika kwenye meli na majukwaa ya baharini, mashine za nishati, pampu, shaft, mould, mifumo ya ulinzi na sehemu zinazokabili mizigo ya uchakavu-kutu. Ili kutumika nchini Uturuki, upatikanaji wa poda za ndani, masafa na nguvu ya mshtuko ya kichwa cha ultrasonic, unene wa mipako, uwiano wa dilution, nguvu ya mshikamano, stress mabaki, kiasi cha nyufa na porosity lazima vipimwe kwa kujitegemea. Bila majaribio ya muda mrefu ya salt spray, fatigue, impact, thermal cycling na mazingira halisi ya bahari, haiwezi kuhitimishwa kuwa mbinu hiyo iko tayari kutumiwa moja kwa moja viwandani au kwamba ni bora kiuchumi kuliko mipako ya jadi.

Lengo kuu la utafiti ni nini?

Lengo la utafiti ni kubaini jinsi mshtuko wa ultrasonic unaotumika kwa wakati mmoja wakati wa kutengeneza kwa leza mipako ya aloi yenye entropia ya juu ya AlCoCrFeNi₂Cu unavyobadilisha muundo wa kuganda na utendaji wa mipako.

Utafiti ulijikita hasa katika maswali yafuatayo:

• Je, amplitudo ya ultrasonic inabadilisha muundo wa awamu wa mipako?
• Je, nafaka za nguzo hubadilika kuwa nafaka zenye mhimili sawa na ndogo zaidi?
• Mwelekeo wa nafaka, mipaka ya nafaka yenye pembe ndogo na uwiano wa mielekeo migumu hubadilika vipi?
• Je, ugumu mdogo, mgawo wa msuguano na kiwango cha uchakavu vinaboreshwa?
• Upinzani wa jumla na wa ndani dhidi ya kutu katika mazingira ya %3,5 NaCl unaathiriwaje?
• Je, mabadiliko yaliyoonekana yanaweza kuelezwa kwa taratibu za cavitation na mtiririko wa akustiki?

Kwa nini mipako ya aloi yenye entropia ya juu ilichaguliwa?

Aloi zenye entropia ya juu ni mifumo ya aloi ambayo mara nyingi huwa na vipengele vingi vikuu kwa uwiano unaokaribiana. Muundo wa vipengele vingi unaweza kusaidia uundaji wa suluhisho gumu, upotoshaji wa lattice, uthabiti wa awamu na katika baadhi ya hali ugumu, upinzani wa uchakavu na upinzani wa kutu.

Hata hivyo, kutengeneza sehemu nzima kwa aloi yenye entropia ya juu kunaweza kuwa na mipaka kutokana na gharama ya malighafi na ugumu wa usindikaji. Upakaji kwa leza huruhusu aloi yenye utendaji wa juu kuwekwa kwenye uso wa sehemu pekee, hivyo kutumia kiasi kidogo cha nyenzo ghali.

Mantiki ya muundo wa AlCoCrFeNi₂Cu

Watafiti walitumia muundo ductile wa FCC unaotegemea CoCrFeNi kama matriksi na walilenga kuunda mashapo magumu ya B2 yanayohusiana na Al-Ni kwa kuongeza kiasi cha Ni. Kwa njia hii, lengo lilikuwa matriksi laini na ductile ifanye kazi pamoja na mashapo magumu.

Imeelezwa pia kuwa nyongeza ya Cu inaweza kuunda maeneo yenye utajiri wa Cu wakati wa kuganda na kuathiri tabia ya kutu. Hata hivyo, katika sehemu ya utangulizi ya utafiti inadaiwa kuwa maeneo yenye utajiri wa Cu yanaweza kukandamiza kutu ya galvanic, ilhali katika matokeo ya kutu inadaiwa kuwa maeneo haya yalishambuliwa kwa galvanic kutokana na potenshali yao ya chini ya electrochemical. Maelezo haya mawili kuhusu jukumu la Cu hayajaunganishwa kikamilifu ndani ya chanzo.

Poda za mwanzo ziliandaliwaje?

Poda ya mipako iliandaliwa kutoka vipengele vitatu vikuu:

• Poda ya AlCoCrFeNi iliyotengenezwa awali kama aloi: usafi > %99,5; ukubwa wa chembe 53–105 µm,
• Poda safi ya Cu: usafi > %99,9,
• Poda safi ya Ni: usafi > %99,9; ukubwa wa chembe 15–105 µm.

Poda zililetwa kwenye muundo lengwa wa AlCoCrFeNi₂Cu kwa kusagwa na kuchanganywa kwa ball milling ya mitambo.

Katika Kielelezo 1 kwenye ukurasa wa 5, sehemu kubwa ya chembe inaonekana kuwa ya duara au karibu na duara, na vipengele Al, Co, Cr, Fe, Ni na Cu vinaonekana kusambazwa katika kundi lote la poda. Katika sehemu ya XRD ya kielelezo hicho hicho, peaks za FCC na BCC za poda iliyotengenezwa awali kama aloi pamoja na peaks za Ni na Cu safi zimeonyeshwa.

Utafiti unaeleza kuwa hakuna uchafuzi wa vipengele vya kigeni uliogunduliwa baada ya kuchanganya. Hata hivyo, thamani kamili za muundo wa kikemia, mbinu ya kipimo na mipaka ya ugunduzi hazijatolewa katika jedwali.

Mfumo wa upakaji wa leza na mshtuko wa ultrasonic

Mipako ilitengenezwa kwenye substrate ya chuma cha pua 304 yenye vipimo vya 200×100×10 mm. Katika Kielelezo 2 kwenye ukurasa wa 6, ulishaji wa poda wa coaxial, kichwa cha leza, mfumo wa mwendo wa CNC, ulinzi wa argon na kichwa cha mshtuko wa ultrasonic kinachofanya kazi nyuma ya dimbwi la kuyeyuka vinaonyeshwa pamoja.

Kichwa cha ultrasonic kiliwekwa umbali wa 20 mm kutoka kwenye njia ya mipako na kwa pembe ya kuingia ya 60° dhidi ya uso wa mipako. Hivyo, wakati upakaji wa leza ukiendelea, mshtuko wa ultrasonic ulitumika kwa wakati mmoja kwenye eneo linaloganda.

Masafa ya kufanya kazi ya mfumo wa ultrasonic, nguvu halisi ya mshtuko, jiometri ya sonotrode, shinikizo la mawasiliano na calibration ya vibration hazijaelezwa. Kukosekana kwa vigezo hivi kunafanya iwe vigumu kurudia mbinu hiyo katika maabara nyingine kwa ingizo lilelile la nishati.

Mikromuundo ulichunguzwaje?

Sampuli za sehemu zilikatwa kutoka ndege ya Y-Z, zikaandaliwa kwa sandpaper ya SiC hadi daraja la 5000 na kupolishwa kwa suspension ya almasi ya 2,5 µm. Suluhisho la metallographic etching liliandaliwa kwa 4 g CuSO₄, 20 mL HCl na 20 mL maji; sampuli zili-etch kwa sekunde 25.

Vipimo vya XRD vilifanywa kwa mionzi ya Cu-Kα katika safu ya 20–100° na kasi ya skanning ya 4°/min. Hatua ya EBSD ilikuwa 2,4 µm, kasi ya ukusanyaji data 393,04 Hz na muda wa jumla wa ukusanyaji dakika 25 sekunde 6.

Matokeo ya XRD

Amplitudo ya ultrasonic haikubadilisha aina za awamu. Miundo ifuatayo iliripotiwa katika sampuli zote:

• Awamu ya matriksi ya FCC/L1₂,
• Awamu ya mashapo yaliyopangwa ya B2 yenye utajiri wa Al na Ni,
• Maeneo yenye utajiri wa Cu,
• Mashapo ya nano yenye umbo la duara ya BCC yasiyopangwa yenye utajiri wa Fe-Cr ndani ya awamu ya B2.

Upana kamili katika nusu ya kilele cha peak kuu ya (111) uliongezeka pamoja na amplitudo:

Kwa ukubwa wa crystallite, uhusiano wa Scherrer umetolewa katika chanzo kwa namna ifuatayo:

\[ D=\frac{K\lambda}{\mathrm{FWHM}\times\frac{\pi}{180}\cos\theta} \]

Hapa D inawakilisha unene wa wastani wa crystallite unaoelekea perpendicular kwa plane ya diffraction, K ni constant ya Scherrer, λ ni wavelength ya X-ray, FWHM ni upana wa peak na θ ni angle ya Bragg.

Ongezeko dhahiri la FWHM katika hali ya 25 µm linaendana na maeneo madogo zaidi ya coherent crystal. Hata hivyo, ukubwa wa crystallite wa Scherrer na ukubwa wa metallographic grain uliopimwa kwa EBSD si kipimo kilekile. Chanzo kinatafsiri moja kwa moja upana wa peak ya XRD kama “ukubwa wa nafaka” bila kueleza tofauti kati ya vipimo hivi viwili.

Watafiti waliandika kuwa peaks zilihamia kwa utaratibu kuelekea thamani za chini za 2θ kadiri amplitudo ilivyoongezeka. Thamani za jedwali zinathibitisha kuwa sampuli mbili za ultrasonic ziko kwenye angle za chini ikilinganishwa na sampuli isiyotibiwa; hata hivyo, peaks za 25 µm ziko kwenye angle ya juu kidogo kuliko peaks za 5 µm. Kwa hiyo, mabadiliko hutokea kwa matumizi ya ultrasonic, lakini hayaendelei kwa monotonic kikamilifu pamoja na amplitudo.

Maeneo ya kuganda katika sehemu ya mipako

Kielelezo 4 kwenye ukurasa wa 9 kinaonyesha kuwa mipako ina maeneo matatu makuu ya mikromuundo kutoka substrate kuelekea uso:

1. Eneo la planar: Hutokea karibu na substrate kutokana na gradient kubwa ya joto na kasi ndogo ya ukuaji. Unene wake umetajwa kuwa takribani 20–40 µm.
2. Eneo la columnar au dendritic: Huendelea kadiri kuganda kunavyoendelea, gradient ya joto inapopungua na kasi ya ukuaji wa crystal inapoongezeka.
3. Eneo la equiaxed: Supercooling kubwa zaidi na upotevu wa joto usio na mwelekeo katika sehemu ya juu ya mipako hurahisisha nucleation huru.

Katika amplitudo ya ultrasonic ya 5 µm, mipako kwa ujumla iliendelea kufanana na sampuli isiyotibiwa. Kinyume chake, katika amplitudo ya 25 µm, sehemu kubwa ya muundo mkubwa wa columnar katika sehemu ya chini ilibadilishwa na nafaka ndogo zaidi za cellular au equiaxed; refinement dhahiri pia ilionekana katika maeneo ya kati na ya juu.

Uchunguzi wa awamu kwa SEM-EDS

Ramani za vipengele na picha za SEM kwenye kurasa za 10 na 11 zinaonyesha kuwa amplitudo ya ultrasonic haikubadilisha tabia ya msingi ya kikemia ya awamu:

• Matriksi ya FCC/L1₂ ina utajiri wa Co, Cr, Fe na Ni.
• Mashapo ya B2 yana utajiri wa Al na Ni.
• Maeneo meusi kati ya awamu yana utajiri wa Cu.
• Kuna mashapo ya nano yenye umbo la duara ndani ya awamu ya B2.

Tafsiri kwamba mashapo hayo ya nano yenye umbo la duara ni awamu ya BCC isiyopangwa yenye utajiri wa Fe-Cr inategemea, pamoja na mwonekano wa SEM katika utafiti huu, kazi ya awali ya watafiti. Katika toleo hili hakuna TEM, selected area electron diffraction au uchambuzi wa muundo wa kiwango cha atomu kwa mashapo hayo.

Upunguzaji wa ukubwa wa nafaka uliopimwa kwa EBSD

Nafaka zenye aspect ratio kati ya 1–2,5 ziliainishwa kama equiaxed, zile kati ya 2,5–3,3 kama aina ya mpito, na zile zaidi ya 3,3 kama nafaka za columnar. Kupungua kwa aspect ratio ya wastani kutoka 3,15 hadi 2,72 kunaonyesha kuwa muundo ulielekea kutoka morphology ya columnar kuelekea morphology ya equiaxed.

Katika mipako isiyotibiwa, mwelekeo wenye upendeleo dhahiri ulionekana karibu na mwelekeo wa <001>. Katika hali ya 5 µm texture hii iliendelea kwa kiasi kikubwa; katika hali ya 25 µm nguvu ya texture ilipungua na usambazaji wa mielekeo ukawa wa nasibu zaidi.

Schmid factor na mielekeo migumu

Ramani za Schmid factor kwenye ukurasa wa 25 zinaonyesha kuwa kadiri amplitudo inavyoongezeka, eneo la mielekeo yenye Schmid factor ndogo na ambayo kuanzisha dislocation slip ni kugumu zaidi linaongezeka. Watafiti walihusisha mabadiliko haya na ultrasonic kuvuruga ukuaji wa dendriti wenye mwelekeo na kufanya mielekeo ya nafaka kuwa ya nasibu zaidi.

Hata hivyo, asilimia kamili za eneo la mielekeo migumu na laini hazijatolewa. Kwa hiyo, tafsiri ya Schmid factor inategemea ramani za kimaelezo.

Mshtuko wa ultrasonic hupunguza ukubwa wa nafaka kwa njia gani?

Utaratibu uliopendekezwa katika utafiti unaelezwa kwa athari mbili kuu katika dimbwi la kuyeyuka:

Cavitation

Mawimbi ya shinikizo ya ultrasonic yanaweza kusababisha viputo kuunda, kukua na kuporomoka kwa nguvu ndani ya kuyeyuka. Kuporomoka kwa viputo kunaweza kuzalisha shinikizo kubwa la ndani, joto, shock wave na microjet. Mchakato huu unaweza:

• Kuwezesha maeneo mapya ya nucleation,
• Kuongeza supercooling ya ndani,
• Kuvunja matawi ya dendriti yanayokua,
• Kusambaza chembe ngumu ndani ya kuyeyuka kama nuclei mpya.

Mtiririko wa akustiki

Gradient ya shinikizo ya ultrasonic huunda mtiririko wenye mwelekeo na endelevu katika dimbwi la kuyeyuka. Kuchanganyika huku kwa nguvu kunaweza:

• Kufanya usambazaji wa joto na muundo kuwa homogeneous zaidi,
• Kuvunja dendriti za columnar kwa njia ya mitambo,
• Kusafirisha crystals zilizovunjika kwenda maeneo tofauti ya dimbwi,
• Kusaidia uundaji wa nafaka za equiaxed kutoka nuclei nyingi badala ya ukuaji wa columnar.

Deformation ya plastiki na recrystallization

Watafiti pia wanapendekeza kuwa mzigo wa shinikizo wa kichwa cha ultrasonic unasababisha deformation ya plastiki ya ndani na kuongezeka kwa dislocation katika mipako inayoganda. Kuta za dislocation zinaweza kugawanya nafaka kuu kuwa subgrains; chini ya athari ya joto ya leza, subgrains hizi zinaweza kurecrystallize na kubadilika kuwa nafaka ndogo za equiaxed.

Taratiibu hizi hazijaonyeshwa kwa imaging ya moja kwa moja ndani ya kuyeyuka au kwa kipimo cha density ya dislocation. Tafsiri zinategemea ulinganifu wa muundo wa nafaka ulioonekana na taratibu za solidification ya ultrasonic katika fasihi.

Matokeo ya ugumu mdogo

Ugumu katika sehemu nzima kwa ujumla ulifuata mpangilio huu:

Mipako > eneo lililoathiriwa na joto > substrate ya chuma cha pua 304.

Katika amplitudo ya 25 µm ugumu uliongezeka kwa takribani %20. Utafiti unahusisha ongezeko la ugumu na vipengele vifuatavyo:

• Upotoshaji wa lattice unaosababishwa na Al na uimarishaji wa solid solution,
• Kufanya kazi pamoja kwa matriksi ductile ya FCC na mashapo magumu ya B2,
• Uimarishaji wa dispersion wa mashapo ya nano yenye umbo la duara ndani ya B2,
• Athari ya Hall-Petch kutoka kwa nafaka zilizopunguzwa ukubwa kwa ultrasonic,
• Kuongezeka kwa uwiano wa mielekeo migumu ya crystal.

Kwa kuwa imeripotiwa kwamba muundo wa awamu haukubadilika pamoja na amplitudo, refinement ya nafaka na mabadiliko ya mwelekeo yameonyeshwa kama sababu kuu za tofauti ya ugumu kati ya sampuli.

Jaribio la msuguano na uchakavu

Amplitudo ya 5 µm ilipunguza mgawo wa msuguano, lakini haikupunguza kiwango cha uchakavu; kiwango cha uchakavu kilikuwa takribani %6 juu kuliko katika sampuli isiyotibiwa. Hali hii ilielezwa kuwa ingizo la chini la nishati ya ultrasonic halikubadilisha mikromuundo vya kutosha.

Katika amplitudo ya 25 µm, mgawo wa msuguano ulipungua kwa takribani %60,8 na kiwango cha uchakavu kwa takribani %58,3 kulingana na thamani za pointi. Picha za profaili za pande tatu zinaonyesha kwamba katika hali hiyo hiyo, upana na kina cha alama ya uchakavu vilipungua kwa kiasi kikubwa.

Utaratibu wa uchakavu

Imehitimishwa kuwa aina tatu za uchakavu zilikuwepo kwa pamoja katika sampuli zote:

• Uchakavu wa kushikamana: Tabaka za kushikamana, kuraruka na kujitenga kwa tabaka kwa sehemu,
• Uchakavu wa abrasive: Grooves, mikwaruzo na chembe za uchakavu,
• Uchakavu wa oxidative: Usambazaji wa oksijeni juu ya alama ya uchakavu.

Katika mipako isiyotibiwa kwa ultrasonic, tabaka pana za kushikamana, mikwaruzo dhahiri na chembe nyingi zaidi zilionekana. Katika hali ya 5 µm, uharibifu ulipungua kiasi, lakini kushikamana na kujitenga kwa tabaka kuliendelea. Katika hali ya 25 µm, nyenzo iliyoshikamana ilipungua kwa kiasi kikubwa na mikwaruzo ikawa mifupi na myembamba zaidi.

Ramani za EDS zilionyesha kuwa katika hakuna sampuli substrate ilifichuliwa kabisa. Kwa hiyo, mipako iliendelea kutekeleza jukumu la kulinda uso katika muda wote wa jaribio.

Jaribio la kutu

Katika hali ya 25 µm, thamani ya E_corr iliongezeka kutoka −339,7 mV hadi −306,3 mV, kwa maneno mengine ikawa chanya zaidi. Maandishi ya chanzo yameita mabadiliko haya katika sehemu kadhaa “kupungua” au “kushuka”; lakini kwa nambari ni mabadiliko ya 33,4 mV kuelekea upande chanya.

Thamani ya I_corr ilipungua kutoka 0,81 hadi 0,30 µA/cm². Kwa kutumia thamani za pointi, upungufu ni takribani %63; chanzo kimeripoti %62. Matokeo yamefasiriwa kama kupungua kwa kiwango cha jumla cha kutu.

Kuhama kwa E_pit kutoka −116 mV hadi −78 mV kunaonyesha kuwa filamu pasivu ilibaki thabiti hadi potenshali ya juu zaidi dhidi ya pitting. Katika sampuli ya 5 µm, E_pit ya −124 mV ni hasi kidogo kuliko katika sampuli isiyotibiwa; safu za makosa zinaingiliana kwa sehemu.

Kutu ilianza katika awamu zipi?

Katika picha za SEM baada ya polarization, matriksi ya FCC/L1₂ ilionekana kubaki kwa kiasi kikubwa na kuwa na alama chache tu za pitting. Mashambulizi makubwa zaidi ya ndani yalitokea katika maeneo yafuatayo:

• Awamu ya B2 yenye utajiri wa Al na Ni,
• Mipaka ya awamu kati ya B2 na FCC/L1₂,
• Maeneo ya kati yenye utajiri wa Cu.

Kupungua kwa kiasi cha Al na Ni katika awamu ya B2 baada ya kutu kulihusishwa na selective dissolution. Uso uliobaki ulielezwa kuwa umeongezeka utajiri wa Cr na Fe. Kupungua kwa maudhui ya Cu kulifasiriwa kuwa kumetokea mashambulizi ya galvanic katika maeneo yenye utajiri wa Cu.

Matibabu ya ultrasonic hayakubadilisha utaratibu wa msingi wa kutu; pitting na local phase-selective dissolution ziliendelea katika sampuli zote. Uboreshaji ulionekana kama kupungua kwa kasi ya kuanza na kuendelea kwa uharibifu.

Kwa nini upinzani wa kutu unaweza kuwa umeboreshwa?

Watafiti wanaeleza uboreshaji wa kutu kwa refinement ya nafaka na mikromuundo homogeneous zaidi. Imependekezwa kwamba nafaka ndogo zinaweza:

• Kufupisha njia endelevu ambazo kutu ya ndani inaweza kufuata,
• Kuongeza eneo la mipaka ya nafaka hai inayochangia uundaji wa filamu pasivu,
• Kusaidia uundaji wa filamu pasivu endelevu na iliyoshikana zaidi,
• Kupunguza athari za kasoro kubwa za mikromuundo

.

Hata hivyo, muundo wa kikemia au unene wa filamu pasivu haukupimwa kwa XPS, TEM au uchambuzi wa uso. Kwa hiyo, maelezo ya “filamu pasivu yenye msongamano mkubwa zaidi” ni tafsiri ya utaratibu inayotegemea mwenendo wa electrochemical na fasihi.

Nguvu za utafiti

• Upakaji wa leza ulifanywa kwenye substrate halisi ya chuma cha pua 304.
• Mshtuko wa ultrasonic ulitumika kwa wakati mmoja wakati wa upakaji wa leza.
• Amplitudo tatu zililinganishwa huku vigezo vingine vya leza vikishikiliwa bila kubadilika.
• Mikromuundo ilichunguzwa kwa pamoja kwa microscopy ya macho, SEM-EDS, XRD na EBSD.
• Ukubwa wa nafaka, aspect ratio na mpaka wa nafaka wenye pembe ndogo ziliripotiwa kwa nambari.
• Ugumu, msuguano, uchakavu na kutu zilitathminiwa katika mfululizo uleule wa sampuli.
• Alama ya uchakavu ilichunguzwa kwa SEM na pia kwa profaili ya uso wa pande tatu.
• Thamani za wastani na variability zilitolewa katika matokeo ya electrochemical.
• Katika amplitudo ya 25 µm, viashiria vya mikromuundo na utendaji viliboreshwa kwa namna inayolingana.
• Cavitation, mtiririko wa akustiki na recrystallization zilijadiliwa chini ya utaratibu mmoja wa pamoja.

Mapungufu makuu ya utafiti

• Utafiti ni preprint ambayo haijapitia mapitio ya kitaalamu.
• Idadi kamili za marudio ya utengenezaji na vipimo hazijaelezwa.
• Haijaelezwa thamani za wastani na makosa zilikokotolewa kutoka mipako mingapi huru au pointi ngapi za kipimo.
• Amplitudo tatu tu za 0, 5 na 25 µm zilitathminiwa.
• Masafa ya ultrasonic, nguvu ya mshtuko, shinikizo la mawasiliano na ingizo la nishati havijatolewa.
• Unene wa mipako na uwiano wa laser dilution haujaripotiwa wazi.
• Uwiano wa nyufa, porosity na maeneo yasiyoungana haukupimwa kwa nambari.
• Nguvu ya kuunganika au kujitenga kwa mipako-substrate haikuchunguzwa.
• Mabadiliko ya stress mabaki yalitafsiriwa kupitia mabadiliko ya peak ya XRD, lakini kipimo cha stress cha nambari hakikufanywa.
• Mashapo ya nano yenye umbo la duara hayakutambuliwa moja kwa moja kwa TEM au electron diffraction.
• Umuhimu wa kitakwimu wa mabadiliko ya ukubwa wa nafaka haukujaribiwa.
• Michango ya nafaka, mashapo na stress mabaki katika ongezeko la ugumu mdogo haikukokotolewa kila moja kivyake.
• Jaribio la uchakavu lilifanywa kwa mzigo mmoja tu, nyenzo moja pinzani na hali kavu katika joto la chumba.
• Joto la juu, mazingira yenye mafuta, impact na particulate wear havikuchunguzwa.
• Kutu ilitathminiwa tu kwa potentiodynamic polarization na katika mkusanyiko mmoja wa NaCl.
• Electrochemical impedance spectroscopy haikufanywa.
• Hakuna majaribio ya immersion ya muda mrefu, salt spray au cyclic corrosion.
• Muundo na unene wa filamu pasivu haukupimwa moja kwa moja.
• Fatigue, thermal cycling na thermal shock resistance havikuchunguzwa.
• Hakuna uchambuzi wa kasi ya uzalishaji, matumizi ya nishati au gharama uliofanywa.
• Hakuna uthibitishaji katika kiwango cha viwanda au kwenye jiometri tata ya sehemu halisi.

Matatizo muhimu ya kuripoti ndani ya chanzo

• Toleo la sasa la SSRN linajumuisha Ruisheng Huang, wakati toleo la zamani la SSRN lenye kichwa kilekile linajumuisha Wenyuan Wang.
• Kwenye ukurasa wa kichwa limeandikwa “College of Power and Engergy Engineering”; “Engergy” ni kosa la tahajia lililopo katika chanzo.
• Imeelezwa kuwa peaks za XRD husogea kwa kuendelea kuelekea angle ya chini kadiri amplitudo inavyoongezeka, lakini peaks za 25 µm ziko kwenye angle ya juu kidogo kuliko peaks za 5 µm.
• Tofauti kati ya ukubwa wa crystallite wa Scherrer na ukubwa wa nafaka wa EBSD haijaelezwa.
• Maandishi yanasema thamani ya E_corr “ilipungua”, ilhali thamani ilipanda kutoka −339,7 mV hadi −306,3 mV na kusogea upande chanya.
• Upungufu wa kiwango cha uchakavu umetolewa kama %59 katika sehemu moja na %58 katika muhtasari na hitimisho; thamani za pointi zinaonyesha kupungua kwa takribani %58,3.
• Upungufu wa I_corr umeripotiwa kuwa %62, ilhali kupungua kunakokokotolewa kutoka 0,81 na 0,30 ni takribani %63.
• Katika utangulizi inadaiwa maeneo yenye utajiri wa Cu hukandamiza kutu ya galvanic, lakini katika matokeo imeelezwa kuwa maeneo hayo yalipata kutu ya galvanic.
• Ingawa suppression ya kasoro imo miongoni mwa malengo ya utafiti, uwiano wa nyufa na porosity haujatolewa kwa nambari.
• Uthabiti wa filamu pasivu umejadiliwa, lakini muundo au unene wa filamu haukupimwa moja kwa moja.

Utafiti unaunga mkono matokeo gani?

• Mipako ya AlCoCrFeNi₂Cu iliweza kutengenezwa kwa leza juu ya chuma cha pua 304.
• Amplitudo ya ultrasonic katika safu ya 0–25 µm haikubadilisha kwa kiasi kikubwa aina za awamu.
• Amplitudo ya 25 µm ilipunguza nafaka kubwa za columnar na kuongeza uundaji wa nafaka za equiaxed.
• Ukubwa wa wastani wa nafaka ulipungua kutoka 56,36 µm hadi 37,63 µm.
• Uwiano wa mipaka ya nafaka yenye pembe ndogo uliongezeka na texture ya <001> ikadhoofika.
• Amplitudo ya 25 µm iliongeza ugumu mdogo kwa takribani %20.
• Amplitudo ya 25 µm ilipunguza kwa kiasi kikubwa mgawo wa msuguano na kiwango cha uchakavu.
• Ukali wa uharibifu ulipungua bila kubadilisha utaratibu wa uchakavu.
• Msongamano wa mkondo wa kutu ulipungua hadi 0,30 µA/cm².
• Potenshali muhimu ya pitting ilisogea upande chanya.
• Amplitudo kubwa ya ultrasonic ilitoa mipako yenye utendaji bora zaidi katika hali zilizochunguzwa.

Utafiti hauonyeshi nini?

• Haithibitishi kuwa amplitudo ya 25 µm ni optimum ya ulimwengu wote kwa mifumo yote ya upakaji wa leza.
• Hauonyeshi kuwa mipako itadumu kwa miaka mingi katika mazingira ya baharini.
• Haithibitishi utendaji wa mipako kwenye meli halisi, turbine, pampu au sehemu ya ulinzi.
• Hauonyeshi kuwa ultrasonic imeondoa kasoro zote za mipako.
• Haithibitishi kwa mechanical adhesion test kwamba mshikamano wa mipako-substrate umeimarishwa na ultrasonic.
• Hauonyeshi moja kwa moja kuwa filamu pasivu ni dense zaidi au nene zaidi kikemia.
• Hautambui athari halisi ya Cu kwenye kutu kwa kutumia control isiyo na Cu.
• Haithibitishi muundo kamili wa crystal wa mashapo katika kiwango cha atomu.
• Hauonyeshi kuwa mbinu hiyo ni bora kiuchumi au kimazingira kuliko upakaji wa leza wa jadi.
• Uwezekano wa uzalishaji wa mfululizo na matumizi kwenye nyuso tata haujatathminiwa.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muhtasari wa mbinu ya majaribio

Matokeo makuu ya mikromuundo

Matokeo makuu ya utendaji

Maboresho yaliyoripotiwa katika amplitudo ya 25 µm

• Kupungua kwa takribani %33,2 kwa ukubwa wa wastani wa nafaka,
• Kuongezeka kwa takribani %20 kwa ugumu mdogo,
• Kupungua kwa takribani %60 kwa mgawo wa msuguano,
• Kupungua kwa takribani %58 kwa kiwango cha uchakavu,
• Kupungua kwa %62 kwa msongamano wa mkondo wa kutu kama ilivyoripotiwa katika chanzo,
• Mabadiliko chanya ya 38 mV katika potenshali muhimu ya pitting,
• Mpito kutoka nafaka za columnar kwenda muundo wa nafaka wa equiaxed zaidi,
• Kudhoofika kwa texture ya crystal yenye upendeleo.

Utenganishaji wa viwango vya ushahidi

Tathmini ya kitakwimu

Thamani za ± zimetolewa katika matokeo ya msuguano, uchakavu na electrochemical; error bars zimeonyeshwa kwenye grafu ya ugumu mdogo. Hata hivyo, idadi ya mipako huru, usambazaji wa marudio ya vipimo, confidence intervals na majaribio ya kitakwimu hazijaelezwa.

Kwa hiyo, maboresho katika hali ya 25 µm yanaweza kutathminiwa kama tofauti kubwa na thabiti za majaribio; lakini umuhimu wa kitakwimu wa kila tofauti na uwezo wa kurudiwa katika batch tofauti za uzalishaji hauwezi kubainishwa kutoka katika utafiti.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la utafiti: Preparation of AlCoCrFeNi₂Cu High-Entropy Alloy Coatings via Synchronous Ultrasonic Impact–Assisted Laser Cladding and Their Microstructure and Performance

Waandishi na mpangilio sahihi: Bin Ye, Qingyuan Fan, Chunhuan Guo, Ruisheng Huang, Fengchun Jiang, Wanyou Li

Mwandishi mwenza wa kwanza au mchango sawa: Hakuna tamko la uandishi mwenza wa kwanza au mchango sawa katika toleo lililopakiwa.

Waandishi wa mawasiliano: Chunhuan Guo na Ruisheng Huang

Barua pepe za waandishi wa mawasiliano: guochunhuan@hrbeu.edu.cn na huangrs8@163.com

Mahusiano ya taasisi:

• College of Power and Engergy Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China — jina la taasisi limeandikwa kwa namna ya “Engergy” katika chanzo
• College of Material Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
• Shandong Laboratory of Yantai Advanced Material and Green Manufacture, Yantai 264006, China
• Yantai Graduate School of Harbin Engineering University, Yantai 264006, China

Ulinganifu wa mwandishi-taasisi:

• Bin Ye: College of Power and Engergy Engineering, Harbin Engineering University
• Qingyuan Fan: College of Material Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University
• Chunhuan Guo: College of Material Science and Chemical Engineering; Shandong Laboratory of Yantai Advanced Material and Green Manufacture
• Ruisheng Huang: Shandong Laboratory of Yantai Advanced Material and Green Manufacture; Yantai Graduate School of Harbin Engineering University
• Fengchun Jiang: Shandong Laboratory of Yantai Advanced Material and Green Manufacture; Yantai Graduate School of Harbin Engineering University
• Wanyou Li: College of Power and Engergy Engineering, Harbin Engineering University

ORCID: Taarifa za ORCID za waandishi hazipo katika toleo lililopakiwa.

DOI ya sasa:10.2139/ssrn.7195526

Jarida: Haijachapishwa katika jarida lililopitia mapitio ya kitaalamu.

Mchapishaji wa jarida asilia: Hakuna.

Jukwaa la uchapishaji: SSRN

Tarehe ya uchapishaji: Inaonekana kama 28 Julai 2026.

Idadi ya kurasa: 34

Aina ya chanzo: Utafiti wa preprint unaojumuisha upakaji wa leza, mshtuko wa ultrasonic, mikromuundo, uchakavu na majaribio ya electrochemical corrosion

Hali ya mapitio ya kitaalamu: Utafiti haujapitia mapitio ya kitaalamu. Kurasa zote za toleo lililopakiwa zina onyo la “Preprint not peer reviewed”.

Kiungo rasmi cha sasa:Ukurasa wa sasa wa preprint wa SSRN

Toleo la awali la SSRN: Rekodi ya zamani iliyochapishwa kwa kichwa kilekile tarehe 17 Desemba 2025 ina DOI 10.2139/ssrn.5933518 na inaonyesha Wenyuan Wang kama mwandishi badala ya Ruisheng Huang. Katika makala hii, toleo la sasa lililopakiwa na DOI 10.2139/ssrn.7195526 vimechukuliwa kuwa msingi.

Ufadhili:

• National Key R&D Program of China, 2024YFC2814405
• National Natural Science Foundation of China, 52575366
• Key R&D Program of Heilongjiang Province, 2024ZXDXB01
• Key Project of Natural Science Foundation of Jiangsu Province, BK20243021

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kuwa hakuna maslahi ya kifedha yanayojulikana au mahusiano binafsi ambayo yanaweza kuathiri utafiti.

Idhini ya maadili: Imeelezwa kuwa haitumiki.

Upatikanaji wa data na code: Imeelezwa kuwa data zinaweza kupatikana kutoka kwa mwandishi wa mawasiliano kwa ombi linalofaa. Imetangazwa kuwa hakuna code iliyotengenezwa au kutumika katika utafiti. Faili ghafi za XRD, EBSD, ugumu, uchakavu na electrochemical hazijatolewa katika repository ya wazi pamoja na preprint.

Michango ya waandishi:

• Bin Ye: Uchunguzi, mbinu, uchambuzi rasmi na rasimu ya kwanza
• Qingyuan Fan: Uchunguzi, mbinu na rasimu ya kwanza
• Chunhuan Guo: Uundaji wa dhana, usimamizi wa mradi, mapitio na uhariri
• Ruisheng Huang: Uoneshaji
• Fengchun Jiang: Rasilimali, usimamizi, mapitio na uhariri
• Wanyou Li: Mapitio na uhariri

Makala hii ya Kituruki imeandaliwa kwa kuchunguza maandishi ya utafiti uliopakiwa, mlinganyo mmoja, majedwali manane, vielelezo kumi na tano, matokeo ya SEM-EDS na XRD ya poda, mchoro wa upakaji wa leza, mikromuundo ya macho, ramani za mwelekeo na mipaka ya nafaka za EBSD, profaili ya ugumu mdogo, mikunjo ya msuguano, alama za uchakavu za pande tatu, mikunjo ya polarization, morphology za kutu na utaratibu wa refinement ya nafaka kwa ultrasonic.

Vyanzo vya nje vimetumiwa tu kuthibitisha kichwa, tarehe na DOI ya rekodi ya sasa ya SSRN na tofauti zake za kibibliografia na toleo la zamani la SSRN. Hakuna matokeo mapya ya majaribio kutoka vyanzo vya nje yaliyoongezwa kwenye matokeo ya kisayansi.

Mapungufu makuu ya utafiti ni kutopitia mapitio ya kitaalamu, kutoelezwa kwa idadi za marudio, kukosekana kwa taarifa za masafa na nguvu ya mshtuko wa mfumo wa ultrasonic, kutopimwa kwa kasoro za mipako na nguvu ya mshikamano, kutotambuliwa moja kwa moja kwa filamu pasivu na kuchunguzwa kwa hali chache tu za maabara za uchakavu-kutu. Matokeo yanaunga mkono kwamba amplitudo ya ultrasonic ya 25 µm ilitoa uboreshaji mkubwa wa mikromuundo na utendaji katika mfumo wa majaribio uliotumiwa; hayathibitishi kuwa mbinu iko tayari moja kwa moja kwa uzalishaji wa mfululizo au hali halisi za uwanjani.