چکیده
مراحل ابتدایی اکسیداسیون حرارتی فیلم های نازک و غیرمتبلور فلزی Zr-CuAl-Ni با استفاده از اسپکتروسکوپی فوتوالکترونی اشعه x، میکروسکوپ الکترونی و اسپکتروسکوپی پراش اشعه x مورد بررسی قرار گرفت. فیلم های به وجود آمده دارای اکسیزن پیوندی است که به پایداری فاز غیر متبلور کمک می کند. این اکسیژن پس از حرارت دیدن تا 300 درجه در مدت زمان های کوتاه (5 دقیقه) از سطح فصل مشترک جدا می شود. حرارت دهی تا 300 درجه در مدت زمان طولانی تر موجب تجزیه افقی و عمودی و تشکیل یک لایه سطحی اکسید شامل اکسیدهای Zr و Al می شود. تشکیل اکسید سطحی در ابتدا با نفوذ معکوس Cu و Ni و (<30 دقیقه) و سپس با نفوذ بیرونی Zr (>30 دقیقه) محدود می شود. خواص اکسیداسیون تطابق بسیاری با مشاهدات قبلی شیشه های فلزی Zr-Cu-Al-Ni داشت البته اختلافاتی مشاهده شد که می توان آن ها را با شکل هندسی منحصر به فرد فیلم های نازک و غیرمتبلور فلزی توجیه کرد.
1. مقدمه
فلزات غیرمتبلور حجمی (شیشه فلزات حجمی، BMGها) در 50 ساله اخیر به طور وسیع مورد بررسی قرار گرفته اند [1]. به ویژه از بین این فلزات شیشه فلزات حجمی برپایه Zr-Cu مانند Zr-Cu-Al-Ni(ZCAN) به علت قابلیت تشکیل شیشه، قدرت مکانیکی بالاو مقاومت در برابر خوردگی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است [1و2]. اخیرا پتانسیل فیلم های نازک و نامتبلور فلزی (AMTFs) به عنوان جایگزینی برای فیلم های نازک پلی کریستالی در بسیاری از کاربردها کشف شده است [3]. از بینAMFT ها، ZCAN برای کاربردهایی مثل الگوسازی نانو [4و5]، پوشش دهی مکانیکی [6]، نانو ورقه ها [7و8] و دستگاه های فلز- جداکننده- فلز [9و10] مورد بررسی کامل قرار گرفته است.
شناخت اکسیداسیون حرارتی این فلزات برای کاربردهای ذکر شده و سایر کاربردهای بالقوه اساسی است. به عنوان مثال ته نشینی لایه های دی الکتریک برای دستگاه های فلز-جداکننده-فلز و بسیاری از کاربردهای مشابه به دماهایی بالاتر از 300 درجه نیاز دارد [9]. اکسیداسیون AMTF ها می تواند هم منجر به تخریب و هم منجر به بهبود خواص مواد گردد. به عنوان مثال در عین حال که اکسیداسیون برای کاربردهای میکروالکترونیک مناسب نیست چون به مقاومت کم و تعریف شده ای نیاز است، اما در وسایل بیودرمانی به عنوان لایه ای غیرفعال مناسب است و این کاربرد هم برای فیلم نازک و نامنظم [12] و هم برای فلزات حجمی [11] مناسب می باشد. با وجود اینکه مطالعات چشمگیری برای درک بهتر اکسیداسیون ZCAN به عنوان یک BMG انجام شده اما این مطالعات به شدت به زمان های طولانی مدت حرارت دهی محدود شده که منجر به نفوذ چشمگیر همه گونه های فلزی می گردد. درک اکسیداسیون ابتدایی (و به دنبال آن تغییر ترکیب) AMTF هایی مثل ZCAN [13] چندان مورد توجه قرار نگرفته و انتظار می رود بسیار مورد علاقه مجامع علمی باشد.
این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان اکسیداسیون حرارتی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
