In uno studio pubblicato su Acta Materialia, i ricercatori hanno esaminato in modo approfondito il modo in cui si presenta la microstruttura del Fe₃ L'Al si sviluppa perché i domini ordinati che si formano contribuiscono a una delle sue proprietà chiave:la superelasticità.

Quando vengono applicati carichi elevati ai materiali superelastici, questi possono deformarsi a grandi deformazioni che si tradurrebbe in una deformazione permanente nei materiali convenzionali senza rottura. È interessante notare che possono tornare alla loro forma originale una volta scaricati. Può essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni, dai materiali sanitari ai dispositivi sismici per materiali da costruzione.

La superelasticità risulta dal modo in cui gli atomi sono disposti in un materiale. Questo può differire tra i materiali. Nel materiale superelastico più noto, cioè le leghe TiNi, costituite da metalli preziosi e rari come titanio e nichel, il cambiamento delle strutture cristalline in risposta al carico (cioè trasformazione martensitica) è responsabile della grande deformazione plastica e del recupero della forma.

Al contrario, in Fe₃ Essendo costituito da metalli comuni come ferro e alluminio, le proprietà superelastiche sono causate non dal cambiamento della struttura cristallina ma dallo scorrimento delle dislocazioni, che è lo spostamento relativo degli atomi che mantengono la struttura cristallina. Lo scivolamento della lussazione normalmente dà luogo a una tensione permanente, tranne quando è presente una forza che può dare origine al movimento all'indietro della lussazione.

A Fe₃ Al, il movimento all'indietro della lussazione può essere causato da confini antifase (APB) che separano aree all'interno di un materiale note come domini, e la forma e la dimensione dei confini tra questi domini contribuiscono alle proprietà superelastiche.

"Per sfruttare particolari proprietà dei materiali e garantire che siano appropriati per la loro applicazione, è necessario capire cosa sta succedendo", spiega l'autore principale dello studio Yuheng Liu.

"Fino ad ora, ordinando studi sulla mobilità degli atomi in Fe₃ Tutti hanno portato a interpretazioni diverse a seconda della tecnica sperimentale. Abbiamo quindi combinato simulazioni computerizzate del campo di fase ed esperimenti di microscopia elettronica a trasmissione (TEM) per ottenere finalmente un buon quadro."

Le simulazioni al computer hanno previsto le forme 3D delle aree nel Fe₃ Al con struttura ordinata. Questi risultati sono stati poi confrontati con le osservazioni TEM per Fe₃ Tutti i campioni riscaldati a temperature diverse. I dati combinati hanno rivelato la mobilità per formare il D0₃ ordinato struttura di tipo.

Il D0₃ struttura di Fe₃ Al è simile a L2₁ struttura di altri materiali. I risultati potrebbero quindi fornire un punto di partenza per esplorare i trattamenti termici per altri materiali funzionali, compresi i semimetalli per la spintronica, che potrebbero diventare cruciali per l'informatica quantistica nel prossimo futuro.

"È una sfida progettare esperimenti in grado di catturare il movimento dei confini e i dettagli di come si evolve la microstruttura, in particolare nelle prime fasi dell'ordinamento", afferma l'autore senior Yuichiro Koizumi. "Le simulazioni del campo di fase forniscono una finestra sul processo che mancava negli studi precedenti."

Si prevede che i risultati dello studio supporteranno le applicazioni nel settore edile. Ad esempio, Fe₃ L'alluminio potrebbe essere utilizzato per stampare in 3D parti strutturali che possono fungere da ammortizzatori per l'attività sismica.

Ulteriori informazioni: Yuheng Liu et al, Risolvere la discrepanza di lunga data nelle mobilità di ordinamento di Fe3Al:uno studio sinergico sperimentale e sul campo di fase, Acta Materialia (2024). DOI:10.1016/j.actamat.2024.119958

Informazioni sul giornale: Acta Materialia

Fornito dall'Università di Osaka