Le leghe ad elevata entropia possono resistere a calore e stress estremi, rendendole adatte a una varietà di applicazioni specifiche. Un nuovo studio sulla sorgente di radiazione di sincrotrone a raggi X BESSY II ha ora fornito informazioni più approfondite sui processi di ordinamento e sui fenomeni di diffusione in questi materiali.
Lo studio ha coinvolto team dell'HZB, dell'Istituto federale per la ricerca e le prove sui materiali, dell'Università della Lettonia e dell'Università di Münster ed è stato pubblicato su Nano Research .
Il team ha analizzato campioni della cosiddetta lega Cantor, composta da cinque elementi 3D:cromo, manganese, ferro, cobalto e nichel. I campioni di strutture cristalline (cubiche a facce centrate, fcc) sono stati ricotti a due diverse temperature e poi congelati.
Lo studio si è concentrato sullo svelamento delle strutture atomiche locali in campioni cristallini singoli raffreddati da uno stato ad alta temperatura (HT) ricotto a 1.373 Kelvin o da uno stato a bassa temperatura (LT) ricotto a 993 Kelvin.
Per analizzare gli ambienti locali dei singoli elementi nei campioni, il team ha utilizzato un metodo ben consolidato:la spettroscopia di assorbimento di raggi X multi-bordo specifica dell’elemento (EXAFS). Per interpretare i dati di misurazione nel modo più preciso e imparziale, il team ha effettuato un'analisi basata su Reverse Monte Carlo (RMC).
"In questo modo, siamo stati in grado di rivelare, sia qualitativamente che quantitativamente, le peculiarità degli ambienti locali caratteristici di ciascun componente principale della lega su scala atomica", spiega la dott.ssa Alevtina Smekhova di HZB.
In particolare, i risultati spettroscopici forniscono anche informazioni sui processi di diffusione negli HEA. Ad esempio, è stato dimostrato direttamente perché l'elemento manganese si diffonde più velocemente nei campioni HT, mentre l'elemento nichel si diffonde più velocemente nei campioni LT, come scoperto in precedenza dagli esperimenti di diffusione.
"Questi risultati ci aiutano a comprendere meglio la relazione tra l'ambiente atomico locale e le proprietà macroscopiche di queste leghe", spiega Smekhova.
Ulteriori informazioni: Smekhova A, et al. Anomalie nell'ambiente locale a corto raggio e diffusione atomica nella lega ad alta entropia CrMnFeCoNi equiatomica singola cristallina. Ricerca sulla nanotecnologia (2023) DOI:10.1007/s12274-024-6443-6. www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-024-6443-6
Informazioni sul giornale: Ricerca sulla nanotecnologia
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