Ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки муқовимат ба зангзании чуқурчавӣ дар хӯлаҳои никел-титан, ки бо усули гудозиши лазерии қабати хока истеҳсол шудаанд, на танҳо ба зичии мавод, балки ба ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравие, ки тавассути геометрияи ҳавзаи гудохта ташаккул меёбанд, ва ба микродеформатсияи боқимонда низ сахт вобаста аст. Муҳаққиқон зичии ҳаҷмии энергияро яксон нигоҳ дошта, ду таркиби гуногуни қувваи лазер ва суръати сканкуниро истифода бурдаанд ва баъдан ҳар ду намунаро дар 500 °C се соат тафсондаанд.

Дар намунаи AS_L, ки бо қувваи паст ва суръати пасти сканкунӣ истеҳсол шудааст, қувваи лазер 80 W ва суръати сканкунӣ 480 mm/s буд. Ин шароит бо ба вуҷуд овардани ҳавзаҳои гудохтаи бештар ва хурдтар ба ҳар воҳиди масоҳат паҳншавии зичтари донаҳои ҳуҷайравиро таъмин кардааст. Ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравии намунаи AS_L дар таҳлили тасвир 41,2 фоиз муайян шудааст. Дар бахшҳои муҳокима ва хулосаи мақола ҳамин арзиш тақрибан 41,5 фоиз гирд карда шудааст. Дар намунаи AS_H бо қувва ва суръати баланди сканкунӣ бошад, 300 W ва 1.800 mm/s истифода шуда, ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ дар 13,5 фоиз боқӣ мондааст.

Намунаи AS_L дар озмоиши поляризатсия дар маҳлули NaCl бо 3,5 фоизи вазнӣ потенсиали зангзании -370 mV, потенсиали вайроншавии қабати пассивии тақрибан 1.463 mV ва минтақаи пассивии паҳнояш 1.833 mV нишон додааст. Ин арзиш аз аксари хӯлаҳои NiTi, ки дар таҳқиқот муқоиса шудаанд, тақрибан аз 1,2 то 9 маротиба васеътар аст. Гарчанде дар оғози каҷхатти поляризатсия чуқурчаҳои метастабилӣ пайдо шуданд, баъдан зичии ҷараён коҳиш ёфта, сатҳ аз нав пассив шудааст.

Рафтори беҳтари зангзании намунаи AS_L ба ҳамзамон мавҷуд будани ҳиссаи баланди донаҳои ҳуҷайравӣ ва микродеформатсияи нисбатан паст нисбат дода шудааст. Шумораи зиёди сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ нуқтаҳои бештареро барои ҳастаҷамъшавии қабати муҳофизатӣ фароҳам овард. Тафсондан бошад, як қисми нуқсонҳо ва деформатсияҳои боқимондаи истеҳсолиро коҳиш дод. Дар натиҷа дар сатҳ қабати пассивии зич, барқароршаванда ва асосан аз TiO₂ иборат инкишоф ёфт.

Нанозарраҳои Ti₄Ni₂O_x, ки дар сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ ба шакли шабакавӣ ҷой гирифтаанд, дар ибтидо ба таъсироти микрогалваникӣ ва оғози чуқурчаҳои метастабилӣ мусоидат кардаанд. Аммо таҳқиқот нишон медиҳад, ки ин зарраҳо рафтори дарозмуддати зангзаниро танҳо худ муайян намекунанд. Бо ҳал шудани зарраҳо таъсири микрогалваникӣ суст шуда, репассиватсияе, ки зичии баланди сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ дастгирӣ мекард, бартарӣ пайдо кард.

Аз нигоҳи Туркия, ин усулро метавон барои таҳияи қисмҳои NiTi-и бо истеҳсоли аддитивӣ сохташуда, ки дар оби баҳр, намии шӯр, атмосфераи соҳилӣ ё шароити кории дорои хлорид истифода мешаванд, таҳқиқ кард. Актуаторҳои авиатсионӣ, системаҳои зериобӣ, пайвастҳои хотираи шакл ва баъзе ҷузъҳои тиббӣ самтҳои эҳтимолии истифода мебошанд. Аммо таҷрибаҳо танҳо дар муҳити лабораторӣ, дар маҳлули NaCl бо 3,5 фоизи вазнӣ ва дар намунаҳои хурди мукааб анҷом дода шудаанд. Бе санҷиши алоҳидаи таркиби кимиёвӣ, коркарди ниҳоии сатҳ, борҳои хастагӣ, тағйироти ҳарорат ва муҳити истифодаи қисмҳои воқеие, ки дар Туркия истеҳсол мешаванд, дар бораи умри хизматӣ ё эътимоднокии тиҷоратӣ хулоса баровардан мумкин нест.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосии таҳқиқот чунин аст: оё бо тағйир додани андоза ва зичии ҳавзаҳои гудохтае, ки ҳангоми гудозиши лазерии қабати хока ба вуҷуд меоянд, ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравиро зиёд кардан мумкин аст ва оё ин танзими микросохторӣ метавонад муқовимати хӯлаҳои хотираи шакли NiTi-ро ба зангзании чуқурчавии аз хлорид ба вуҷудомада беҳтар кунад?

Хӯлаҳои NiTi аз сабаби хотираи шакл, суперэластикӣ ва муқовимат ба зангзанӣ дар авиатсия, баҳрнавардӣ ва системаҳои механикии функсионалӣ истифода мешаванд. Бо вуҷуди ин, ионҳои хлорид метавонанд қабати пассивии муҳофизатии рӯйи сатҳро ба таври маҳаллӣ вайрон кунанд. Агар чуқурчаҳои хурди пайдошуда бо мурури замон пеш раванд, метавонанд буриши қисмро суст кунанд ва эътимоднокии функсионалии онро коҳиш диҳанд.

Сахтшавии босуръат ҳангоми истеҳсоли аддитивӣ дар дохили мавод ҳамзамон сохторҳои гуногун ба вуҷуд меорад:

• Донаҳои майда ва ҳуҷайравӣ дар сарҳадҳои ҳавзаи гудохта
• Донаҳои дағалтар дар минтақаҳои аз гармӣ таъсирдида
• Донаҳои сутуншакл, ки аз сахтшавии самтдор ба вуҷуд меоянд
• Зичии баланди дислокатсия ва микродеформатсияи боқимонда
• Минтақаҳои аустенити B2 ва мартенсити B19′
• Нанозарраҳои оксиди ғанӣ аз Ti

Донаҳои майдаи ҳуҷайравӣ метавонанд бо ба вуҷуд овардани шумораи зиёди сарҳадҳои дона ба ташаккули босуръати қабати пассивӣ мусоидат кунанд. Баръакс, нуқсонҳо ва деформатсияҳои ҷамъшуда дар минтақаҳои ҳуҷайравӣ метавонанд фаъолнокии кимиёвии сатҳро зиёд карда, оғози чуқурчаро ба вуҷуд оранд. Ҳадафи таҳқиқот ҷудо кардани ин таъсироти судманд ва зараровар аз ҳамдигар аст.

Донаи ҳуҷайравӣ чӣ маъно дорад?

Донаҳои ҳуҷайравӣ сохторҳои зермикрометрӣ мебошанд, ки ҳангоми сахтшавии хеле босуръат ба вуҷуд омада, дар тасвирҳои микроскопӣ ҳуҷайраҳои хурди ба ҳам пайвастро мемонанд. Дар таҳқиқот ин сохторҳо махсусан дар сарҳадҳои ҳавзаи гудохта мушоҳида шудаанд.

Ҳиссаи баланди донаҳои ҳуҷайравӣ аз ду ҷиҳат муҳим аст:

• Метавонад барои ташаккули қабати оксиди пассивӣ сарҳадҳои бештари дона ва минтақаҳои бештари ҳастаҷамъшавӣ фароҳам оварад.
• Агар дар сарҳадҳои дона таҳшин, дислокатсия ё ҷудошавии кимиёвӣ мавҷуд бошад, метавонад фарқиятҳои маҳаллии электрохимиявӣ ба вуҷуд орад.

Аз ин рӯ, танҳо зиёд кардани ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ худ аз худ муқовимати беҳтари зангзаниро таъмин намекунад. Ҳамзамон микродеформатсия, тақсимоти фазаҳо ва таҳшинҳо низ бояд назорат карда шаванд.

Зичии ҳавзаи гудохта чӣ гуна тағйир дода шуд?

Муҳаққиқон барои ҳар ду намуна зичии ҳаҷмии энергияро яксон, 69,4 J/mm³, нигоҳ доштанд. Бо вуҷуди ин, қувваи лазер ва суръати сканкунӣ гуногун интихоб шуданд:

Яксон будани зичии энергия маънои онро надорад, ки ду шароити истеҳсолӣ таърихи гармии яксонро ба вуҷуд овардаанд. Қувваи лазер ва суръати сканкунӣ миқёси вақтӣ ва фазоии интиқоли энергия ба маводро тағйир додаанд.

Дар шароити камқуввати AS_L сарҳадҳои бештари ҳавзаи гудохта ба вуҷуд омадаанд. Азбаски донаҳои ҳуҷайравӣ асосан дар ҳамин сарҳадҳо рушд мекунанд, ҳиссаи умумии донаҳои ҳуҷайравӣ зиёд шудааст. Дар шароити пурқуввати AS_H бошад, ҳавзаҳои гудохтаи васеъ ва сарҳадҳои парокандатар ба вуҷуд омада, масоҳати умумии ишғолкардаи сохторҳои ҳуҷайравӣ кам шудааст.

Намунаҳо чӣ гуна истеҳсол шуданд?

Дар ҳар ду шароит намунаҳои мукааби NiTi бо андозаи 10 × 10 × 10 mm³ истеҳсол шуданд. Параметрҳои умумии сканкунӣ ва қабат чунин буданд:

• Паҳнои тасма: 5 mm
• Фосилаи байни хатҳои сканкунӣ: 80 µm
• Ғафсии қабат: 30 µm
• Гардиши сканкунӣ байни қабатҳо: 67°
• Ҳарорати пешгармкунии зерпоя: 200 °C

Гардиши қабатии 67 дараҷа ва пешгармкунии 200 °C барои кам кардани шиддати гармӣ ва каҷшавии намуна истифода шудаанд.

Пас аз истеҳсол ҳамаи намунаҳо дар муҳити ҷараёндори аргон дар 500 °C се соат тафсонда шуда, дар танӯр то ҳарорати хона хунук карда шуданд. Ҳадафи тафсондан коҳиш додани шиддати боқимондаи ҳангоми LPBF ба вуҷудомада бо нигоҳ доштани қисми муҳими микросохтори ҳуҷайравӣ буд.

Барои таҷрибаҳои электрохимиявӣ мукаабҳои тафсондашуда истифода шуданд. Барои таҳқиқи қабати пассивӣ намунаҳо ба андозаи 3 × 3 × 5 mm³ бурида шуданд; пеш аз таҷрибаҳо сатҳҳо то 0,25 µm сайқал дода, бо этанол ва ацетон аз равған тоза ва хушк карда шуданд.

Натиҷаҳои зичӣ ва ковокӣ чӣ гунаанд?

AS_H бо қувваи баланди лазер зичии баландтар нишон дод. Бо вуҷуди ин, муқовимати зангзании он аз намунаи AS_L заифтар боқӣ монд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки барои ду намунаи муқоисашуда танҳо зичӣ фаъолияти зангзаниро муайян намекунад.

Ин натиҷа маънои онро надорад, ки ковокиҳо умуман аҳамият надоранд. Дар таҳқиқот шумораи ковокиҳо дар AS_L кам ва андозаи онҳо хурд буд. Ковокии бештар ё нуқсонҳои калони кушода ба сатҳ метавонанд натиҷаи дигар диҳанд.

Сохтори фазаҳо чӣ гуна тағйир ёфт?

Тибқи натиҷаҳои XRD ҳар ду намуна се сохтори асосӣ доранд:

• Фазаи асосии аустенити B2
• Мартенсити B19′
• Таҳшинҳои Ti₄Ni₂O_x

Фазаи B2 дар ҳар ду намуна бартарӣ дорад. Дар намунаи AS_L мартенсити B19′ камтар аст, дар намунаи AS_H бошад минтақаҳои мартенсити сӯзаншакл бештар паҳн шудаанд.

Ҳиссаи баландтари мартенсит дар намунаи AS_H ва зичии баланди дислокатсия дар интерфейсҳои мартенсит сохтореро ба вуҷуд овардааст, ки метавонад дар сатҳ гетерогении бештари электрохимиявӣ эҷод кунад.

Ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ чӣ қадар аст?

Таҳлили тасвир ва шарҳи Расми 3 дар таҳқиқот барои AS_L арзиши 41,2 фоизро медиҳад. Дар бахшҳои муҳокима ва хулоса ин ҳисса 41,5 фоиз навишта шудааст. Ҳар ду арзиш ба ҳамон як намуна тааллуқ доранд ва фарқи 0,3 банди фоизӣ бояд ҳамчун номувофиқии гирдкунӣ ё навишт дар манбаъ арзёбӣ шавад.

Андозаи як донаи намунавии ҳуҷайравии AS_L дар таҳлили TEM тақрибан 749 nm аст. Таҳқиқот барои ҳамаи донаҳои ҳуҷайравӣ тақсимоти муфассали омории андозаро намедиҳад ва танҳо хабар медиҳад, ки сохторҳо умуман дар миқёси зермикрометрӣ мебошанд.

Нанозарраҳои Ti₄Ni₂O_x чӣ гуна тақсим шудаанд?

Дар намунаҳои AS_L ва AS_H ҳамон як фазаи таҳшин бо морфология ва ҷойгиршавии гуногун мушоҳида шудааст.

Дар намунаи AS_L:

• Зарраҳои Ti₄Ni₂O_x дар тӯли сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ сохторҳои шабакавӣ ташкил кардаанд.
• Дар қисми дохилии донаҳои ҳуҷайравӣ ин таҳшинҳо камтаранд.
• Дар дохили донаҳои сутуншакл зарраҳои нуқтамонанди Ti₄Ni₂O_x бо диаметри тақрибан 20 nm ёфт шудаанд.
• Дар сарҳади донаи ҳуҷайравӣ инчунин нанозарраи TiO бо фосилаи тории тақрибан 0,212 nm муайян шудааст.

Дар намунаи AS_H:

• Ti₄Ni₂O_x бештар дар шакли зарраҳои нуқтамонанд паҳн шудааст.
• Зарраҳо дар дохил ва сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ яксонтар тақсим шудаанд.
• Дар минтақаҳои сутуншакл ламеллаҳои мартенсити B19′ бо ғафсии 20-80 nm ёфт шудаанд.
• Яке аз ламеллаҳои мартенсити таҳқиқшуда тақрибан 64 nm ва ламеллаи дугонаи мартенсити бориктар тақрибан 19 nm ғафсӣ дорад.

Чаро таҳшинҳои шабакавӣ дар ибтидо зангзаниро зиёд мекунанд?

Потенсиали Volta-и таҳшинҳои Ti₄Ni₂O_x аз матритсаи NiTi пасттар аст. Вақте таҳшин ва матритсаи атрофи он якҷо мешаванд, ҷуфтҳои хурди микрогалваникӣ метавонанд ба вуҷуд оянд.

Азбаски таҳшинҳои шабакавӣ дар намунаи AS_L дар тӯли шабакаи васеи сарҳадҳои дона паҳн шудаанд, дар ибтидо таъсироти бештари микрогалваникӣ ба вуҷуд омадаанд. Ларзишҳои шадиди ҷараён дар каҷхатти поляризатсия байни 0 ва 800 mV ба пайдоиши ҳамин чуқурчаҳои метастабилӣ нисбат дода шудаанд.

Бо вуҷуди ин, таҳшинҳои шабакавӣ бо мурури замон қисман ҳал шудаанд ва фаъолнокии микрогалваникӣ коҳиш ёфтааст. Сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ бошад, дастгирии ташаккули қабати пассивиро идома додаанд. Ҳамин тавр, ҳалшавии маҳаллии ибтидоӣ ба ҷойи табдил ёфтан ба афзоиши дарозмуддат ва устувори чуқурчаҳо бо репассиватсия фурӯ нишонда шудааст.

Микродеформатсия чӣ гуна арзёбӣ шуд?

Хатои миёнаи самтгирии ядро, KAM, ки аз маълумоти EBSD ҳисоб шудааст, барои арзёбии тағйироти маҳаллии самтгирӣ ва ба таври ғайримустақим микродеформатсия ва зичии дислокатсия истифода шудааст.

Намунаи AS_L, бо вуҷуди ҳиссаи баландтари донаҳои ҳуҷайравӣ, арзиши миёнаи KAM-и пасттар нишон додааст. Тафсондан як қисми нуқсонҳои аз LPBF ба вуҷудомадаро кам карда, микродеформатсияро бидуни пурра аз байн бурдани сохтори ҳуҷайравӣ паст кардааст.

Дар намунаи AS_H микродеформатсия на танҳо дар минтақаҳои ҳуҷайравӣ, балки дар атрофи мартенсит низ ҷамъ шудааст. Мушоҳидаи зичии баланди дислокатсия дар наздикии интерфейсҳои мартенсит дар тасвирҳои TEM натиҷаи EBSD-ро дастгирӣ мекунад.

Таҷрибаҳои электрохимиявӣ чӣ гуна анҷом дода шуданд?

Озмоишҳои поляризатсия ва импеданси электрохимиявӣ дар ҳарорати 25 ± 0,5 °C, дар маҳлули NaCl бо 3,5 фоизи вазнӣ анҷом дода шуданд.

Дар ҳуҷайраи сеэлектродӣ:

• Ҳамчун электроди истинод электроди сершудаи каломелӣ
• Ҳамчун электроди муқобил лавҳаи платина
• Ҳамчун электроди корӣ намунаи NiTi бо сатҳи кушоди 0,5 cm² истифода шудааст.

Намунаҳо пеш аз озмоиш 30 дақиқа дар маҳлул нигоҳ дошта шуданд, то потенсиали занҷири кушода устувор шавад. Поляризатсияи потенсиодинамикӣ:

• Байни -0,6 ва 1,7 V
• Нисбат ба электроди сершудаи каломелӣ
• Бо суръати сканкунии 1 mV/s
• Барои ҳар намуна бо се такрор анҷом дода шудааст.

Азбаски дар каҷхатти анодӣ минтақаи хаттии боэътимоди Tafel ёфт нашуд, зичии ҷараёни зангзанӣ бо экстраполятсияи Tafel ҳисоб нашудааст. Муҳаққиқон ба ҷойи он фосилаи байни потенсиали зангзанӣ ва потенсиали вайроншавии қабати пассивиро истифода бурданд:

\[ \Delta E_{\mathrm{pasif}}=E_b-E_{\mathrm{corr}} \]

Дар ин ҷо E_corr потенсиали зангзанӣ ва E_b потенсиале мебошад, ки дар он вайроншавии қабати пассивӣ оғоз меёбад.

Натиҷаҳои поляризатсия чӣ гунаанд?

Дар каҷхатти AS_L байни 0-800 mV зичии ҷараён тақрибан дар сатҳи 10^-4 A/cm² тағйир ёфтааст. Ин тағйирот ба оғоз ва дубора басташавии чуқурчаҳои метастабилӣ нисбат дода шудааст.

Дар фосилаи 800-1.400 mV зичии ҷараён то тақрибан 4,8 × 10^-5 A/cm² коҳиш ёфта, устувортар шудааст. Ин қисм аз нав пассив шудани сатҳро нишон медиҳад. Пас аз тақрибан 1.460 mV ҷараён боз афзуда, қабати пассивӣ ба вайроншавӣ оғоз кардааст.

Дар намунаи AS_H байни -400 ва 500 mV аввал афзоиши ҷараён мушоҳида шуда, дар фосилаи 500-1.300 mV рафтори пассивӣ дар сатҳи тақрибан 5,1 × 10^-5 A/cm² ба вуҷуд омадааст. Болотар аз тақрибан 1.330 mV қабати пассивӣ вайрон шудааст.

Сатҳҳо пас аз зангзанӣ чӣ гуна менамуданд?

Пас аз поляризатсия дар сатҳи AS_L минтақаи равшани зангзанӣ бо чашми одӣ дида нашуд. Дар таҳлили SEM, гарчанде зарраҳои зиёди NaCl ба сатҳ часпида буданд, зери онҳо чуқурчаҳои возеҳи амиқ мушоҳида нашуданд. Танҳо шумораи ками чуқурчаҳои хурд ва камчуқур муайян шуданд.

Дар сатҳи AS_H бошад, тағйироти маҳаллии ранг ва минтақаи зангзанӣ дида шуд. Тасвирҳои SEM дар баробари чуқурчаҳои хурд чуқуриҳои зангзании васеътар, вале нисбатан камчуқурро нишон доданд.

Он ки намунаи AS_L, сарфи назар аз зичии пасттар ва ковокиҳои хурд, чуқурчаҳои камтар нишон дод, дастгирӣ мекунад, ки дар ин шароити таҷрибавӣ қобилияти репассиватсия нисбат ба фарқи зичӣ омили муайянкунандатар буд.

Спектроскопияи импеданси электрохимиявӣ чӣ нишон дод?

Андозагириҳои EIS дар потенсиали занҷири кушода, бо шиддати тағйирёбандаи 10 mV ва дар доираи басомади 10⁵-10^-2 Hz анҷом дода шуданд. Намунаҳо пас аз 2 ва 72 соати ғӯтондан муқоиса карда шуданд.

Пас аз ду соат каҷхатти импеданси ду намуна ба ҳам наздиканд. AS_L танҳо каме камони капаситивии калонтар нишон дод. Пас аз ҳафтоду ду соат бошад, радиуси Nyquist ва импеданси басомади пасти намунаи AS_L ба таври назаррас афзуд.

Маълумот бо занҷири эквивалентии қабати пассивии дуқабата моделсозӣ шудааст:

• R_s: муқовимати маҳлул
• R_b ва CPE_b: муқовимат ва унсури фазаи доимии қабати берунии ковок
• R_p ва CPE_p: муқовимат ва унсури фазаи доимии қабати зичи монеавии дохилӣ

Адмиттанси унсури фазаи доимӣ:

\[ Y=Y_0(j\omega)^n \]

бо ҳамин ифода дода шудааст. Дар ин ҷо Y₀ бузургии фазаи доимиро, j воҳиди хаёлиро, ω басомади кунҷиро ва n дараҷаи дуршавии сатҳ аз конденсатори идеалиро нишон медиҳад.

Муқовимати қабати пассивии дохилӣ чӣ гуна тағйир ёфт?

Пас аз ҳафтоду ду соат муқовимати қабати пассивии дохилии намунаи AS_L тақрибан ба ду баробари арзиши AS_H расид. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки қабати монеавии сатҳи AS_L бо мурури вақт муҳофизаткунандатар шудааст.

Натиҷаҳои потенсиали сатҳии SKPFM чиро нишон медиҳанд?

Пас аз ҳафтоду ду соати ғӯтондан микроскопи қувваи атомӣ ва микроскопи қувваи зондии сканкунандаи Kelvin истифода шуданд.

Гарчанде фарқҳои умумии потенсиал ба ҳам наздиканд, тақсимоти фазоӣ фарқ мекунад. Тағйироти тез ва маҳаллии потенсиал дар сатҳи AS_H минтақаҳоеро ба вуҷуд овардааст, ки метавонанд таъсироти микрогалваникиро шиддат диҳанд. Сатҳи AS_L бошад, сохтори якхелатари электрохимиявиро нишон додааст.

Қабати пассивӣ бо кадом реаксияҳои кимиёвӣ ба вуҷуд меояд?

Дар таҳқиқот барои ташаккули қабати пассивӣ реаксияҳои анодии зерин оварда шудаанд:

\[ \mathrm{Ti \rightarrow Ti^{4+}+4e^-} \]

\[ \mathrm{Ti+2H_2O \rightarrow TiO_2+4H^++4e^-} \]

\[ \mathrm{Ni \rightarrow Ni^{2+}+2e^-} \]

\[ \mathrm{Ni^{2+}+2OH^- \rightarrow Ni(OH)_2} \]

Коҳиши катодии оксиген:

\[ \mathrm{O_2+2H_2O+4e^- \rightarrow 4OH^-} \]

ба ин шакл ифода шудааст.

Тибқи натиҷаҳои XPS, қабати пассивии ҳар ду намуна асосан аз TiO₂, миқдори камтари Ni(OH)₂ ва Ti ва Ni-и металлӣ иборат аст.

Ҳиссаи никел дар сатҳ бо мурури вақт чӣ гуна тағйир ёфт?

Дар сатҳи AS_H ҷамъшавии бештари никел ва Ni(OH)₂ ба амал омадааст. Пасттар боқӣ мондани ҳиссаи никел дар сатҳи AS_L бо сохтори бештар TiO₂-ии қабати пассивӣ мувофиқ аст.

Ҷузъҳои оксиген чӣ гуна тағйир ёфтанд?

Сигнали O 1s ба се ҷузъ ҷудо карда шудааст:

• O^2-: оксигени торӣ, пеш аз ҳама дар TiO₂
• OH^-: навъҳои гидроксидӣ ба монанди Ni(OH)₂
• H₂O: обе, ки дар сатҳ адсорбсия шудааст ё дар ташаккули қабат иштирок мекунад

Дар намунаи AS_L ҳиссаи баланди об дар давраи аввал ба фаъолнокии қавии кимиёвии сатҳ ва рафтори чуқурчаҳои метастабилӣ нисбат дода шудааст. Бо мурури вақт таносуби O^2-/OH^- аз як гузашта, қабати зичтари ғанӣ аз TiO₂ инкишоф ёфт.

Дар намунаи AS_H ҳангоми ғӯтондани дарозмуддат ҷузъи оби адсорбсияшуда аз байн рафт, ҳиссаи гидроксид афзуд ва қабати ғанитар аз никел ба вуҷуд омад. Ин сохтор бар зидди ҳамлаи хлорид мисли қабати AS_L устувор набуд.

Механизми зангзанӣ дар намунаи AS_L чӣ гуна пеш меравад?

1. Зарраҳои шабакавии Ti₄Ni₂O_x бо матритсаи NiTi ҷуфтҳои микрогалваникӣ ба вуҷуд меоранд.
2. Ҷараёни ибтидоӣ зиёд мешавад ва чуқурчаҳои хурди метастабилӣ ба вуҷуд меоянд.
3. Ҳиссаи баланди донаҳои ҳуҷайравӣ сарҳадҳои зиёдеро фароҳам меорад, ки дар онҳо қабати пассивӣ метавонад зуд ҳастаҷамъ шавад.
4. Бо қисман ҳал шудани зарраҳои Ti₄Ni₂O_x фаъолнокии микрогалваникӣ суст мешавад.
5. Микродеформатсияи миёнаи паст майли вайроншавии дубораи маҳаллии қабати пассивиро маҳдуд мекунад.
6. Қабати монеавии дохилии ғанӣ аз TiO₂ ғафс шуда, репассиватсия бартарӣ пайдо мекунад.
7. Афзоиши чуқурчаҳои равшан ва амиқ дар сатҳ асосан пешгирӣ мешавад.

Механизми зангзанӣ дар намунаи AS_H чӣ гуна пеш меравад?

1. Зарраҳои нуқтамонанди Ti₄Ni₂O_x таъсироти микрогалваникии яксонтар паҳншударо ба вуҷуд меоранд.
2. Ҳиссаи пасти донаҳои ҳуҷайравӣ барои навшавии босуръати қабати пассивӣ сарҳадҳои камтар фароҳам меорад.
3. Ҳиссаи баландтари мартенсити B19′ интерфейсҳои фазавии иловагӣ ба вуҷуд меорад.
4. Дислокатсияҳо дар атрофи мартенсит ва арзиши баланди KAM фаъолнокии кимиёвии маҳаллиро зиёд мекунанд.
5. Градиентҳои тези потенсиали сатҳӣ минтақаҳои ҳассос ба ҳамлаи хлоридро ташкил медиҳанд.
6. Гарчанде қабати пассивӣ дар маҷмӯъ дар доираи васеи потенсиал боқӣ мемонад, дар минтақаҳои маҳаллӣ осонтар вайрон мешавад.
7. Чуқурчаҳои васеътар, вале камчуқур инкишоф меёбанд.

Муҳимтарин натиҷаи илмии таҳқиқот чист?

Натиҷаи асосии таҳқиқот ин аст, ки таъсири донаҳои ҳуҷайравӣ ба зангзанӣ яксамта нест. Сарҳадҳои донаҳои ҳуҷайравӣ метавонанд дар ибтидо аз сабаби таҳшинҳо ва таъсироти микрогалваникӣ ба чуқурчаҳои метастабилӣ мусоидат кунанд. Ҳамин сарҳадҳо, вақте микродеформатсияи боқимонда ба қадри кофӣ коҳиш дода шавад, метавонанд ташаккули босуръат ва навшавии доимии қабати пассивиро низ дастгирӣ кунанд.

Аз ин рӯ, стратегияи муваффақ танҳо «майда кардани донаҳо» нест. Равиши таҳияшуда дар таҳқиқот чор тағйирёбандаи зеринро якҷо танзим мекунад:

• Ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ
• Зичии сарҳадҳои ҳавзаи гудохта
• Миқдори мартенсит
• Микродеформатсия ва тақсимоти таҳшинҳо

Таҳқиқот кадом натиҷаҳоро дастгирӣ мекунад?

• Дар зичии ҳаҷмии яксони энергия таркибҳои гуногуни қувваи лазер ва суръати сканкунӣ геометрияҳои гуногуни ҳавзаи гудохтаро ба вуҷуд овардаанд.
• Қувва ва суръати паст шумораи сарҳадҳои ҳавзаи гудохта ба ҳар воҳиди масоҳат ва ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравиро зиёд кардаанд.
• Намунаи AS_L ба ҳиссаи тақрибан 41,2 фоизи донаҳои ҳуҷайравӣ расидааст.
• Тафсондани се соат дар 500 °C микродеформатсияи миёнаро бидуни аз байн бурдани пурраи сохтори ҳуҷайравӣ кам кардааст.
• Намунаи AS_L минтақаи пассивии паҳнояш 1.833 ± 9 mV нишон додааст.
• Дар каҷхатти поляризатсияи AS_L пас аз чуқурчаҳои метастабилӣ репассиватсияи равшан ба амал омадааст.
• Пас аз ҳафтоду ду соат муқовимати қабати пассивии дохилии AS_L тақрибан ба ду баробари арзиши AS_H расидааст.
• Дар сатҳи AS_L қабати пассивии ғанӣ аз TiO₂ бо ҳиссаи пасттари никел ба вуҷуд омадааст.
• Дар намунаи AS_H мартенсит, микродеформатсия ва гетерогении маҳаллии потенсиали сатҳӣ бештар мушоҳида шудаанд.
• Гарчанде таҳшинҳои шабакавии Ti₄Ni₂O_x ба чуқурчаҳои метастабилии ибтидоӣ мусоидат кардаанд, онҳо рафтори дарозмуддатро танҳо худ муайян накардаанд.

Таҳқиқот кадом натиҷаҳоро исбот намекунад?

• Исбот нашудааст, ки ҳиссаи баланди донаҳои ҳуҷайравӣ дар ҳар таркиби NiTi ва ҳар системаи истеҳсолӣ ҳамин натиҷаро медиҳад.
• Нишон дода нашудааст, ки параметрҳои истеҳсолии AS_L барои ҳамаи дастгоҳҳои LPBF бевосита оптималӣ мебошанд.
• Таҳқиқот дар оби воқеии баҳр, моеъи бадан, ҳарорати баланд ё шароити тағйирёбандаи хлорид гузаронида нашудааст.
• Зангзании дарозмуддати саҳроӣ ё умри хизматӣ чен нашудааст.
• Алоҳида нишон дода нашудааст, ки беҳбудии зангзанӣ фаъолияти суперэластикӣ ва хотираи шаклро нигоҳ медорад.
• Озмоишҳои кашиш, фишор, хастагӣ ё пешравии тарқиш анҷом дода нашудаанд.
• Ҷудошавии иони никел аз сатҳ бо таҳлили мустақими маҳлул чен нашудааст.
• Озмоишҳои мутобиқати биологии тиббӣ ё ҳуҷайравӣ анҷом дода нашудаанд.
• Таъсири ковокиҳои хурд ба хастагии дарозмуддати зангзанӣ арзёбӣ нашудааст.
• Минтақаи пассивии тақрибан 1.833 mV маънои онро надорад, ки дар ҳамаи шароити воқеии истифода чуқурча ба вуҷуд намеояд.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадоманд?

• Манбаъ препринте мебошад, ки аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст.
• Танҳо ду таркиби қувваи лазер ва суръати сканкунӣ муқоиса шудааст.
• Ҳарчанд зичии ҳаҷмии энергияи ду шароит яксон буд, таърихи пурраи ҳарорат-вақти онҳо мустақиман чен нашудааст.
• Озмоишҳои зангзанӣ танҳо дар маҳлули NaCl бо 3,5 фоизи вазнӣ анҷом дода шудаанд.
• Гарчанде озмоишҳои поляризатсия се маротиба такрор шудаанд, шумораи намунаҳо барои баъзе андозагириҳои микросохторӣ муфассал дода нашудааст.
• Натиҷаҳои TEM минтақаҳои хеле хурди маҳаллиро намояндагӣ мекунанд.
• Ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ барои AS_L дар бахшҳои гуногун 41,2 ва 41,5 фоиз оварда шудааст.
• Ғафсии қабати пассивӣ бо ченкунии мустақими буриш муайян нашудааст.
• Натиҷаҳои XPS таркиби ниммиқдории сатҳро медиҳанд; профили пурраи кимиёвии қабат дар умқи он пешниҳод нашудааст.
• Миқдори ҷудошавии иони Ni ба маҳлул бо ICP ё усули монанд чен нашудааст.
• Маълумот дар анбори кушода нашр нашуда, гуфта шудааст, ки бо дархост пешниҳод мешавад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи техникии тарҳи таҷриба

Усулҳои тавсифии истифодашуда

Муқоисаи микросохтории ду намуна

Муқоисаи натиҷаҳои асосии зангзанӣ

Аз назари истифода кадом равиш мувофиқтар аст?

Натиҷаҳои таҳқиқот нишон медиҳанд, ки дар истеҳсоли LPBF NiTi танҳо ҳадаф қарор додани зичии ҳаҷмии энергия кофӣ нест. Ҳатто дар зичии яксони энергия, интихоби алоҳидаи қувваи лазер ва суръати сканкунӣ шумораи ҳавзаҳои гудохта, зичии сарҳадҳо ва микросохтори ниҳоиро тағйир медиҳад.

Равише, ки таҳқиқот барои муқовимат ба зангзанӣ пешниҳод мекунад, чунин тартибро пайгирӣ мекунад:

1. Интихоби параметрҳои лазерӣ, ки ҳавзаҳои гудохтаи хурдтар ва зичтар ба вуҷуд меоранд
2. Зиёд кардани ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ
3. Коҳиш додани микродеформатсия тавассути тафсондани пас аз истеҳсол дар ҳарорати миёна
4. Назорат кардани ҳиссаи мартенсит ва морфологияи таҳшинҳо
5. На танҳо натиҷаи аввалини поляризатсия, балки рафтори қабати пассивиро, ки бо вақт инкишоф меёбад, таҳқиқ кардан

Ин равиш дастурамали мустақими саноатӣ нест. Барои таносубҳои гуногуни Ni/Ti, оптикаи мошин, хусусиятҳои хока, роҳҳои сканкунӣ ва геометрияи қисмҳо параметрҳо бояд аз нав оптимизатсия шаванд.

Пеш аз истифодаи саноатӣ кадом таҷрибаҳои иловагӣ лозиманд?

• Харитаи васеътари раванд, ки қувваҳо ва суръатҳои гуногуни сканкуниро дар бар мегирад
• Такроршавандагӣ байни партияҳои гуногуни истеҳсолӣ
• Оби воқеии баҳр ва консентратсияҳои тағйирёбандаи хлорид
• Таъсири ҳарорат, pH ва оксигени ҳалшуда
• Ғӯтондани дарозмуддат ва хастагии зангзанӣ
• Таҷрибаҳои ҳамзамони зангзанӣ бо суперэластикии кашиш ва фишор
• Таҳлили миқдории маҳлул барои ҷудошавии иони Ni
• Ченкунии ғафсии қабати пассивӣ бо TEM-и буришӣ ё профили умқ
• Таъсири ноҳамвории сатҳ ва усулҳои коркарди ниҳоӣ
• Қисмҳои воқеии LPBF бо геометрияи мураккаб
• Агар истифодаи тиббӣ ҳадаф бошад, моеъи сунъии бадан, мутобиқати биологӣ ва озмоишҳои ҳуҷайравӣ
• Агар истифодаи баҳрӣ ҳадаф бошад, озмоишҳои чуқурчашавӣ ва пешравии тарқиш таҳти шиддат

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

• Номи пурраи аслии таҳқиқот: Cellular grain control for enhanced pitting resistance in LPBF NiTi alloys
• Муаллифон: An Yan, Weisi Cai, Xubing Wei, Pengxu Li, Zhicheng He, Xiaowei Li, Meng Cheng, Lai-Chang Zhang, Chao Yang
• Тартиби муаллифон: An Yan муаллифи якум, Weisi Cai дуюм, Xubing Wei сеюм, Pengxu Li чорум, Zhicheng He панҷум, Xiaowei Li шашум, Meng Cheng ҳафтум, Lai-Chang Zhang ҳаштум ва Chao Yang муаллифи нӯҳум аст.
• Муаллифи якуми муштарак: Изҳороти саҳми баробар ё муаллифии якуми муштарак вуҷуд надорад.
• Муаллифони масъули дар мақола зикршуда: Xiaowei Li ва Chao Yang
• Муаллифи иртиботӣ дар платформаи SSRN: An Yan
• Муассиса 1: School of Materials Science and Physics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, China
• Муассиса 2: National Engineering Research Center of Near-net-shape Forming for Metallic Materials ва Guangdong Provincial Key Laboratory for Processing and Forming of Advanced Metallic Materials, South China University of Technology, Guangzhou, China
• Муассиса 3: Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong, Hong Kong, China
• Муассиса 4: School of Engineering, Edith Cowan University, Joondalup, Western Australia, Australia
• Муассиса 5: Jiangsu Key Laboratory for 3C Products Additive Manufacturing and Surface Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou, China
• DOI:10.2139/ssrn.7201326
• Платформаи нашр: SSRN
• Оператори платформа: Elsevier
• Маҷалла: Маҷаллаи муайяни тақризшаванда ё нусхаи қабулшудаи нашр тасдиқ нашудааст.
• Соли нашр: 2026
• Навъи манбаъ: Таҳқиқоти таҷрибавии препринтӣ, ки истеҳсоли аддитивӣ, тавсифи микросохторӣ, таҷрибаҳои электрохимиявӣ ва таҳлили қабати пассивиро дар бар мегирад
• Ҳолати тақриз: Аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст.
• Пайванди расмии манбаъ:Саҳифаи расмии таҳқиқот дар SSRN

Таҳқиқот аз ҷониби Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China U24A2025, National Natural Science Foundation of China 52371027, лоиҳаи рушди саноатии Xuzhou “343” gx2025006 ва лоиҳаи Guangdong Provincial Key Laboratory for Processing and Forming of Advanced Metallic Materials GJ 202401 дар South China University of Technology дастгирӣ шудааст.

Муаллифон ягон манфиати молиявии рақобаткунанда ё муносибати шахсии маълумеро, ки метавонад ба натиҷаҳои таҳқиқот таъсир расонад, гузориш надодаанд. Гуфта шудааст, ки маълумоти таҳқиқот бо дархост мубодила мешавад.

Ин шарҳи тоҷикӣ бо баррасии схемаи истеҳсолӣ, ҳамаи усулҳои таҷрибавӣ, натиҷаҳои XRD, тасвирҳои микроскопияи оптикӣ ва электронӣ, таҳлилҳои TEM ва сохтори кристаллӣ, каҷхатти поляризатсия, натиҷаҳои импеданси электрохимиявӣ, харитаҳои потенсиали сатҳ, ҷузъҳои XPS, харитаҳои фазавии EBSD ва KAM ва механизми пешниҳодшудаи зангзанӣ таҳия шудааст.

Мазмуни илмӣ танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтааст. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи библиографии номҳои пурраи муаллифон, DOI, платформаи нашр, ҳувияти муассисаҳо ва ҳолати препринт истифода шудаанд. Натиҷаи нави зангзанӣ, муваффақияти истифода ё арзиши самаранокие, ки дар таҳқиқот вуҷуд надошт, илова нашудааст.

Натиҷаҳо ба намунаҳои NiTi тааллуқ доранд, ки бо ду гурӯҳи муайяни параметрҳои LPBF истеҳсол шуда, аз як раванди тафсондан гузаштаанд. Таъсири мусбати ҳиссаи баланди донаҳои ҳуҷайравӣ дар якҷоягӣ бо микродеформатсияи паст ва сохтори мувофиқи фаза-таҳшин ба вуҷуд омадааст. Аз ин рӯ, натиҷаҳо набояд чунин тафсир шаванд, ки танҳо зиёд кардани ҳиссаи донаҳои ҳуҷайравӣ барои ҳамаи хӯлаҳои NiTi кофӣ аст.