Forskere ser kemisk rækkevidde i mellem-entropi-legering

Kinesiske forskere har foretaget direkte observationer af ansigtscentrerede kubiske VCoNi (medium) -entropylegeringer (MEA) og for første gang foreslået en overbevisende identifikation af subnanoskala kemisk kortdistanceordre (CSRO). Denne præstation løser uomtvisteligt det presserende spørgsmål om, hvis, hvad og hvorfor CSRO findes, og hvordan man eksplicit identificerer CSRO.

Dette arbejde, udgivet i Natur den 29. april, blev udført af professor Wu Xiaolei fra Institute of Mechanics of the Chinese Academy of Sciences (CAS) i samarbejde med prof. Ma En's team fra Xi'an Jiaotong University og professor Zhu Jings team fra Tsinghua University.

Legeringer med flere hovedelementer-også kendt som høje (medium) -entropiske legeringer (HEAs/MEAs)-er et varmt og grænsemæssigt emne på tværfaglige områder. I disse HEA'er/MEA'er, entalpiske interaktioner mellem bestanddele kan forårsage forskellige grader af lokal kemisk orden (LCO), hvoraf CSRO uden tvivl er den sværeste at tyde.

"CSRO er det afgørende skæringspunkt for at forstå den unikke mekaniske og fysiske adfærd for disse HEA'er/MEA'er. Imidlertid, en monumental udfordring ligger i, hvordan man ser CSRO'er. At se er at tro, "sagde professor Wu Xiaolei, leder af forskergruppen.

"Identifikationen af ​​CSRO'er kræver ikke kun ubestridelige diffraktionsbeviser, men endnu vigtigere, også indviklede kemiske oplysninger på subnanometerlængde-skala angående de forskellige præferencer for bestanddele til optagelse af visse gitterplaner/-steder i den første og anden nærmeste atomatomskal (er). Sådanne konkrete beviser for CSRO har været stærkt manglet indtil nu, "sagde prof. Ma.

I dette studie, forskerne brugte en komplet pakke værktøjer og metoder til at analysere korrelationer og begrunde deres oprindelse, for at undgå manglende links eller interferens fra artefakter.

Disse værktøjer spikrede entydigt CSRO, herunder dets rumlige omfang atompakningskonfiguration og præferentiel gitterbelægning fordelt på kemiske arter.

Modellering af CSRO-ordensparametre og -korrelationer afslører, at CSRO'erne stammer fra den nærmeste nabos præference for i modsætning til (V-Co og V-Ni) par og undgåelse af V-V-par.

Forskerne brugte også atomstamkortlægning til at demonstrere de dislokationsinteraktioner, der blev forstærket af CSRO'erne. Dette kaster lys over deres virkninger på plasticitetsmekanismer og mekaniske egenskaber ved deformation.

"Dette arbejde er et betydeligt spring på CSRO, sørge for samfundets systematiske og klare eksperimenter med direkte beviser, der løser den debat/usikkerhed (eller endda kontrovers), der er tilbage fra tidligere arbejde, "sagde Ma.

"Lokal kemisk orden udvikler sig som en iboende funktion i HEA'er og MEA'er. Dette giver en ny drejeknap at dreje, dvs. vi har mulighed for at justere graden af ​​CSRO for at skræddersy de mekaniske og fysiske egenskaber ved disse nye materialer, "sagde Wu.