Fig. 1 Microstruttura a spina di pesce disposta gerarchicamente. (da A a C) EHEA fuso convenzionalmente che serve qui come materiale di riferimento. (A) Immagine elettronica retrodiffusa SEM. (B) Mappa di fase della diffrazione a retrodiffusione di elettroni (EBSD) (a sinistra) e mappa della figura polare inversa (IPF) (a destra). (C) Schema schematico. (D a I) L'EHEA solidificato direzionalmente con una microstruttura gerarchica a spina di pesce. Le frecce nere in (D) ed (E) indicano la direzione DS, e anche la direzione del carico di trazione in Fig. 2A. (D) Immagine elettronica di retrodiffusione SEM che mostra che la microstruttura è composta da grani colonnari. I bordi dei grani sono contrassegnati da linee tratteggiate nere. (E) Fase EBSD ingrandita e mappe IPF che mostrano la grana colonnare costituita da AEC e BEC. Linee nere solide e tratteggiate segnano i confini dei grani e delle colonie, rispettivamente. [(F) e (I)] Schema schematico della struttura a spina di pesce e del suo principio di formazione, rispettivamente. (G) Immagine HAADF-STEM e relativi modelli SAED delle fasi B2 e L12. L'immagine HAADF-STEM mostra lamelle pulite a doppia fase senza evidenza di nanoprecipitati o altre fasi, come indicato anche in (F). (H) SHE-XRD delle fasi B2 e L12. Credito:DOI:10.1126/science.abf6986
Un team di ricercatori affiliato con più istituzioni in Cina, gli Stati Uniti e la Germania hanno creato una lega a doppia fase che si è dimostrata estremamente resistente alla frattura. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive la loro lega, perché è così resistente alla frattura e possibili usi per esso. Xianghai An, con l'Università di Sydney, ha pubblicato un pezzo di Perspective nello stesso numero della rivista che delinea nuove strategie nello sviluppo di leghe per nuovi scopi e il lavoro svolto dal team in questo nuovo sforzo.
Come osserva An, la domanda di nuovi tipi di materiali per nuove applicazioni è aumentata negli ultimi anni, guidare il nuovo lavoro nello sviluppo dei metalli in lega. I clienti cercano materiali durevoli, duttile, forte e tollerante ai danni. Sfortunatamente, non esistono metalli che abbiano tutte queste caratteristiche. In genere, i clienti devono fare un compromesso, come tra la capacità di un materiale di allungarsi e la sua resistenza. Per soddisfare tali esigenze, i metallurgisti stanno adottando sempre più un nuovo approccio; invece di iniziare con un metallo di base e aggiungere piccole quantità di altri (come usare il ferro per fare l'acciaio), iniziano con quantità variabili di metalli diversi. Quando ne vengono utilizzati tre o più, sono chiamate leghe a più elementi principali (MPEA).
In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo tipo di MPEA chiamato DS:EHEA, che presenta "eterogeneità spaziali multiscala". Più specificamente, hanno usato leghe eutettiche ad alta entropia (quelle che fondono e solidificano a una temperatura inferiore ai loro singoli punti di fusione) per creare una lega strutturata a doppia fase. Hanno scoperto che una particolare lega di alluminio-ferro-cobalto-nichel si è solidificata in un micromodello a spina di pesce molto resistente alla frattura. È segreto, Hanno scoperto, era nelle sue fasi dure e morbide e il modo in cui si formavano le crepe. Quelli che si sono formati durante la fase dura sono stati fermati quando hanno raggiunto un confine con una fase morbida:il microschema a spina di pesce serviva a trasferire lo stress. Ciò ha conferito alla lega finita non solo un'elevatissima resistenza alla frattura, ma anche un triplicamento dell'allungamento massimo. I ricercatori suggeriscono che il loro approccio potrebbe essere utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni che richiedono leghe eutettiche ad alta entropia.
© 2021 Science X Network
