Высокая энтропия сплавов, которые изготавливаются из практически равных частей несколько металлами в первичных формах, может держать большой потенциал для создания новых материалов с улучшенными механическими свойствами.
Но с практически неограниченное количество возможных комбинаций, одна из проблем для металлургов является выяснение того, где сосредоточить свои исследовательские усилия в огромный, неизведанный мир металлических смесей.
Команда исследователей из Технологического института Джорджии разработала новый процесс, который может помочь направить такие усилия. Их подход предполагает создание резолюции по атомной химической карту, чтобы помочь обрести новое понимание личности с высокой энтропией сплавов и их свойства.
В исследовании, опубликованном октября. 9 в журнале Nature, исследователи описали использование энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии для создания карт отдельных металлов в два с высокой энтропией сплавов. Этот метод спектроскопии, используется в сочетании с просвечивающей электронной микроскопии, обнаруживает рентгеновские лучи, испускаемые из образца во время бомбардировки электронным пучком для характеристики элементного состава анализируемого образца. Карты показывают, как отдельные атомы выстраиваются в сплав, позволяя исследователям выявлять закономерности, которые могли бы помочь им в разработке сплавов подчеркивая отдельные свойства.
Например, карты могут дать исследователям ключ к понимаю, почему замена одного металла на другой мог сделать сплав более сильным или более слабым, или почему один металл превосходит других в чрезвычайно холодных условиях.
«Большинство сплавов, используемых в инженерных приложениях иметь только одного основного металла, например, чугуна в сталь или никель в жаропрочные сплавы на основе никеля, с относительно небольшим количеством других металлов», — сказал Тин Чжу, профессор Джордж Вудрафф школы машиностроения в технологическом институте Джорджии. «Эти новые сплавы, которые имеют относительно высокие концентрации пяти или более металлов открывает возможность нетрадиционных сплавов, которые могут иметь беспрецедентные свойства. Но это новое композиционное пространство, которые не были изучены, и мы по-прежнему очень ограниченное понимание этого класса материалов.»
Имя «высокой энтропии» ссылается на отсутствие единообразия в смесь металлов, а также, сколько разной и несколько случайным образом атомы металлов могут быть организованы, как они сочетаются.
Новые карты может помочь исследователям определить, существуют ли какие-либо нетрадиционные атомной структуры таких сплавов, которые можно использовать для инженерных приложений, а также, сколько исследователей управления может на смеси для того, чтобы «настроить» их на определенные черты характера, сказал Чжу.
Чтобы проверить новый подход к визуализации, исследователи сравнили две с высокой энтропией сплавов, содержащих пять металлов. Одна была смесь хрома, железа, кобальта, никеля, марганца, сочетание обычно называют «Кантор» сплав. Другой был похож, но заменить палладий для марганца. Что одну замену вылилось в сильно разное поведение в том, как атомы сами устроили в смеси.
«В Кантор сплав, распределение всех пяти элементов последовательно случайным», — сказал Чжу. «Но с нового сплава, содержащего палладий, на элементы показывают значительные скопления из-за очень разных по атомной размеры атомов палладия, а также их различие в электроотрицательности по сравнению с другими элементами».
В новом сплаве с палладием, сопоставления показали, что палладий, как правило, образуют большие кластеры, в то время как кобальт, казалось, собрать в местах, где железа в низких концентрациях.
Эти агрегаты, с их размерами и расстояниями в диапазоне от нескольких нанометров, оказать сильное сопротивление деформации и может объяснить различия механических свойств от высокой энтропии сплава к другому. В напряге тесты, сплаве с палладием показали более высокий предел текучести при сохранении подобных деформационного упрочнения при растяжении и пластичности, как Кантор сплав.
«Атомный масштаб модуляции распределения элементов производит колебания сопротивления решетки, которые всячески настраивает дислокации поведения», — сказал Цянь ю, соавтор бумаги и профессора в Университете Чжэцзяна. «Такая модуляция происходит в масштабах, которые тоньше, чем твердеющие и больше, чем традиционные твердотопливные укрепления раствора. И это обеспечивает понимание характеру с высокой энтропией сплавов».
Полученные результаты могут позволить исследователям нестандартной конструкции сплавов в будущем, используя одно свойство или другой.
Команды также вошли исследователи из Университета Теннесси, Ноксвилл, Университет Цинхуа, и Китайской академии наук.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!