BESSY II:Lokale variationer i den atomare struktur af højentropi legeringer

Højentropi legeringer kan modstå ekstrem varme og stress, hvilket gør dem velegnede til en række specifikke anvendelser. En ny undersøgelse ved røntgensynkrotronstrålingskilden BESSY II har nu givet dybere indsigt i bestillingsprocesserne og diffusionsfænomenerne i disse materialer.

Undersøgelsen involverede hold fra HZB, Federal Institute for Materials Research and Testing, University of Latvia og University of Münster og er blevet offentliggjort i Nano Research .

Holdet analyserede prøver af en såkaldt Cantor-legering, som består af fem 3D-elementer:krom, mangan, jern, kobolt og nikkel. Prøverne af krystallinske strukturer (ansigtscentreret kubisk, fcc) blev udglødet ved to forskellige temperaturer og derefter chokfrosset.

Undersøgelsen fokuserede på at optrevle lokale atomstrukturer i enkeltkrystallinske prøver afkølet fra enten en højtemperatur (HT) tilstand udglødet ved 1.373 Kelvin eller en lavtemperatur (LT) tilstand udglødet ved 993 Kelvin.

For at analysere de lokale miljøer for de enkelte elementer i prøverne brugte holdet en veletableret metode:elementspecifik multi-edge røntgenabsorptionsspektroskopi (EXAFS). For at fortolke måledataene på den mest præcise og objektive måde, udførte holdet en Reverse Monte Carlo (RMC)-baseret analyse.

"På denne måde har vi været i stand til at afsløre, både kvalitativt og kvantitativt, ejendommelighederne ved de karakteristiske lokale miljøer for hver hovedkomponent i legeringen på atomær skala," forklarer Dr. Alevtina Smekhova fra HZB.

Specielt giver de spektroskopiske resultater også indsigt i diffusionsprocesserne i HEA'er. For eksempel blev det direkte demonstreret, hvorfor grundstoffet mangan diffunderer hurtigst i HT-prøverne, mens grundstoffet nikkel diffunderer hurtigere i LT-prøverne, som det blev fundet tidligere fra diffusionsforsøg.

"Disse resultater hjælper os til bedre at forstå forholdet mellem det lokale atomare miljø og de makroskopiske egenskaber i disse legeringer," forklarer Smekhova.

Flere oplysninger: Smekhova A, et al. Anomalier i det kortrækkende lokale miljø og atomdiffusion i enkeltkrystallinsk ækviatomisk CrMnFeCoNi højentropi legering. Nanoforskning (2023) DOI:10.1007/s12274-024-6443-6. www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-024-6443-6

Journaloplysninger: Nanoforskning

Leveret af Helmholtz Association of German Research Centres