Ledige stillinger krystaldefekter nøglen til forbedret design af lette aluminiumslegeringer

Monash University-forskere i Australien har brugt en kombination af billeddannelse i atomskala og simuleringer til at forbedre forståelsen af ​​theta-prime-forstærkningsfasen i aluminium-kobberlegeringssystemet.

I en undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , forfatterne viste, at forbedring af fasen blev muliggjort ved at indføre en stor tilstrømning af specifikke krystaldefekter, eller 'ledige stillinger'.

De undersøgte theta-prime-transformationen i den binære legering Al-1.7at.%Cu, en legering, der danner grundlag for mange kommercielle legeringer, der anvendes i vid udstrækning i rumfartsindustrien. De rapporterede direkte og hurtig kernedannelse af theta-prime-fasen, samt af en uventet udfældningsfase.

Forskere beskriver denne kernedannelsesvej som skabelonstyret, da det involverer en forstadiefase, der tjener som en strukturel skabelon for de nukleerede faser.

Hvorimod nukleering er langsom og sparsom, når bulklegeringen udsættes for en konventionel varmebehandling, undersøgelsen viste, at nukleering er hurtig og rigelig, når varmebehandlingen påføres en prøve med en af ​​dens dimensioner på nanoskala. Undersøgelsen afslørede også den kritiske rolle, ledige stillinger spiller for at muliggøre skabelonstyret nukleering.

Resultaterne har vigtige implikationer for udfældningsmekanismer i nanoskala eller nanostrukturerede materialer, såvel som under forhold forbundet med et stort antal gitterdefekter, såsom materialer, der er langt fra ligevægt eller udsat for ekstreme niveauer af deformation eller intens ionbestråling.

Hovedforfatter, Lektor Laure Bourgeois fra Institut for Materialevidenskab og Teknik og Monash Center for Elektronmikroskopi, sagde:"Vi viste, at transformation bliver meget lettere efter introduktionen af ​​ledige stillinger i theta-prime-fasen i flere situationer:i nanomaterialer, under bestråling af en elektronstråle i et elektronmikroskop, og ved at deformere og opvarme bulkmaterialer."

"Ved at tilbyde en forbedret forståelse af, hvordan styrkelsesfasen kan fremmes, vi sigter mod at bidrage til designet af bedre højstyrke letvægtslegeringer, der tilbyder overlegen ydeevne."