Massa e sintesi di Film sottile di ossidi compositivamente varianti entropia-stabilizzato

Sai Sivakumar; Elizabeth Zwier; Peter Benjamin Meisenheimer; John T. Heron

doi:10.3791/57746

Articolo metodologico

Massa e sintesi di Film sottile di ossidi compositivamente varianti entropia-stabilizzato

DOI:

10.3791/57746

⸱

29 maggio 2018

Sai Sivakumar^*¹ , Elizabeth Zwier^*¹ , Peter Benjamin Meisenheimer^*¹ , John T. Heron¹

¹Department of Materials Science and Engineering, University of Michigan

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

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La sintesi di alta qualità all'ingrosso e a film sottile (Mg_0.25(1-x)Co_xNi_0.25(1-x)Cu_0.25(1-x)Zn_0.25(1-x)) O e (Mg_0.25(1-x)Co_0.25(1-x)Ni_0.25(1-x)Cu_xZn_{0.25(1-x )}) Ossidi di entropia-stabilizzato O è presentato.

Abstract

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Qui, presentiamo una procedura per la sintesi di bulk e multicomponenti di film sottile (Mg_0.25(1-x)Co_xNi_0.25(1-x)Cu_0.25(1-x)Zn_0.25(1-x)) O (variante Co) e (Mg_0.25(1-x)Co_0.25(1-x)Ni _0.25(1-x) Cu_xZn_0.25(1-x)) O (Cu variante) entropia-stabilizzato ossidi. Fase pura e chimicamente omogeneo (Mg_0.25(1-x)Co_xNi_0.25(1-x)Cu_0.25(1-x)Zn_0.25(1-x)) O (x = 0.20, 0.27, 0,33) e (Mg_0.25(1-x)Co_0.25(1-x)Ni_0.25(1-x)Cu_xZn_0.25(1-x)) O (x = 0.11, 0,27) palline ceramiche sono sintetizzati e utilizzato la deposizione di altissima qualità, fase puro, unico film sottili cristallini della stechiometria destinazione. Viene descritta una metodologia dettagliata per la deposizione di film sottili di ossido di liscio, chimicamente omogeneo, entropia-stabilizzato di deposizione laser pulsato su substrati di MgO (001)-orientati. La fase e la cristallinità di massa e materiali a film sottile sono confermati mediante diffrazione di raggi x. Composizione e omogeneità chimica sono confermati dalla spettroscopia fotoelettronica a raggi x e spettroscopia di raggi x dispersiva di energia. La topografia di superficie di film sottili è misurata con microscopia a sonda di scansione. La sintesi di alta qualità, film sottili di ossido cristallino, entropia-stabilizzato singolo consente lo studio dell'interfaccia, dimensione, ceppo e disordine effetti sulle proprietà di questa nuova classe di materiali ossidi altamente disordinata.

Introduzione

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Dopo la scoperta di leghe metalliche ad alta entropia nel 2004, materiali ad alta entropia hanno attirato l'interesse significativo dovuto le proprietà quali l'elevata durezza¹^,²^,³, durezza⁴^, ⁵e corrosione resistenza³^,⁶. Recentemente, sono stati scoperti gli ossidi ad alta entropia⁷^,⁸ e boruri⁹ , aprendo un ampio parco giochi per gli appassionati di materiale. Ossidi, in partico....

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Protocollo

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Attenzione: Indossare i necessari dispositivi di protezione individuale (PPE) tra cui scarpe a punta stretta, lunghezza pantaloni, occhiali di sicurezza, filtrazione del particolato maschera, camice e guanti come ossido polveri posa un rischio per contatto irritazioni cutanee e irritazione di contatto con gli occhi. Per ulteriori requisiti di PPE, consultare tutte le schede di sicurezza pertinenti prima di iniziare. Sintesi dovrebbero essere fatto con l'utilizzo di controlli di ingegneria come una cappa aspirante.

1. bulk sintesi di ossidi entropia-stabilizzato

Calcolo massa di polveri di ossido costituente

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Risultati

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Spettri di diffrazione di raggi x (XRD) sono state prese di entrambi i preparati (Mg_0.25(1-x)Co_xNi_0.25(1-x)Cu_0.25(1-x)Zn_0.25(1-x)) O (x = 0.20, 0.27, 0,33) e (Mg_0.25(1-x)Co_0.25(1-x)Ni_{0.25(1-x )}Cu_xZn_0.25(1-x)) O (x = 0.11, 0,27) massa ceramica (Figura 4a) e depositati film sottili (Figura 4b). Questi dati mostrano che i ca.......

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Discussione

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Ci hanno descritto e mostrato un protocollo per la sintesi di massa e di alta qualità, unico film cristallini di (Mg_0.25(1-x)Co_xNi_0.25(1-x)Cu_0.25(1-x)Zn_0.25(1-x)) O (x = 0.20, 0.27, 0,33) e (Mg_0.25(1-x)Co_0.25(1-x)Ni_0.25(1-x)Cu_xZn_0.25(1-x)) O (x = 0.11, 0,27) ossidi di entropia-stabilizzato. Ci aspettiamo che queste tecniche di sintesi sia applicabile a una vasta gamma di composizioni di entropia-stabilizzato oss.......

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Dichiarazioni

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Non abbiamo nulla di divulgare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato in parte finanziato dal National Science Foundation grant No. DMR-0420785 (XPS). Vi ringraziamo dell'Università del Michigan Michigan Center per la caratterizzazione dei materiali, (MC)², per la sua assistenza con XPS e il laboratorio dell'Università del Michigan Van vitale per XRD. Vorremmo anche ringraziare Thomas Kratofil per la sua assistenza con preparazione di materiali alla rinfusa.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
Nome	Azienda	Numero di catalogo
OSSIDO DI MAGNESIO 99,95%	Fisher
OSSIDO DI COBALTO(II), 99,995%
OSSIDO DI NICHEL(II) 99,998%
OSSIDO DI RAME(II) 99,995%	Fisher	AA1070014
OSSIDO DI ZINCO 99,99%	Fisher	AA8781230
TRICHLROETHLENE SEMICNDTR 9	Fisher	AA39744K7
ACETONE SEMICNDTR GRD 99,5%	Fisher	AA19392K7
2-PROPANOLO ACS 99,5%	Fisher	A416S4
Olio minerale, puro	Acros Organics	AC415080010
crogiolo di allumina	MTI Corporation	eq-ca-l50w40h20
MEZZI DI MACINAZIONE IN ZIRCONIA (YSZ)	Inframat Advanced Materiali	4039GM-S010
Carta SiC 320/600/800/1200	South Bay Technology	Substrato SDA08032-25
MgO (100), 5x5x0,5 mm, 1SP	MTI Corporation	MGa050505S1
OSSIGENO COMPRESSO GRADO DI PUREZZA ULTRA ELEVATA, 99,999%	Gas criogenici	OXYUHP
AZOTO COMPRESSO GRADO EXTRA SECCO	Gas criogenici	NITEX

AA1468422 Fisher AA4435414 Fisher AA1081914

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tsai, M. H., Yeh, J. W. High-Entropy Alloys: A Critical Review. Mater Res Lett. 2 (3), 107-123 (2014).
Yeh, J. W., et al. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and outcomes. Adv Eng Mater. 6 (5), 299-303 (2004).
Gao, M. C., Carney, C. S., Dogan, N., Jablonksi, P. D., Hawk, J. A., Alman, D. E.

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Ristampe e permessi

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Tag

Deposizione mediante laser pulsato Diffrazione a raggi X Spettroscopia fotoelettronica a raggi X Spettroscopia a raggi X a dispersione di energia Microscopia a sonda a scansione Sintesi di ceramiche massive Deposizione di film sottili Preparazione del substrato Ablazione laser

Massa e sintesi di Film sottile di ossidi compositivamente varianti entropia-stabilizzato

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