(Nanowerkニュース) 飛行機のタービン、原子炉、宇宙探査用の機器などに応用できる可能性のある新しい種類の金属材料は、極端な温度に耐え、破壊に耐えることができますが、科学者たちはこれまでその理由を理解していませんでした。ペンシルベニア州立大学の研究者らが共同で行った新しい研究によると、その答えは、材料の短距離秩序、つまり材料内の原子の局所的配置に関係している可能性があるという。研究者らは、この知識はこれらの材料の機械的性能と損傷耐性のさらなる向上につながり、ひいては輸送機関や発電所向けの次世代工学システムの安全性と信頼性の向上につながる可能性があると述べた。彼らの結果は、 ネイチャー·コミュニケーションズ (「CrCoNi中エントロピー合金の面欠陥の起源としての若返り」). 研究チームは、高・中エントロピー合金（HEA/MEA）と呼ばれる金属材料の局所的な原子配列を研究するための新しいイメージング手法を開発し、特にクロム・コバルト・ニッケル（CrCoNi）MEAとその研究に焦点を当てた。機械的性能に影響を与えます。 「CrCoNi の機械的性能は驚くべきものです」と、共著者であり、材料科学研究所にも所属するペンシルベニア州立大学工学科学、機械学、原子力工学助教授のヤン・ヤン氏は語った。 「たとえば、華氏マイナス 423 度近くで地球上で最も高い靭性を持つことが最近判明しました。 しかし、人々はなぜそれがそれほど良いのかを知りませんでした。」一部の科学者は、短距離秩序がこの原因であると仮説を立てている、とヤン氏は述べた。 「しかし、物質中の短距離秩序は非常に小さく微妙であるため、実験的証拠を提供するためにそれを観察したり測定したりすることは非常に困難です」と共催著者のアンドリュー・M・ケネディ氏は述べた。 マイナー、カリフォルニア大学バークレー校 (UC バークレー) およびローレンス バークレー国立研究所 (LBNL) の材料科学および工学の教授。 CrCoNi には、クロム、コバルト、ニッケルの 3 つの成分が含まれています。 ヤン氏によると、合金内の各元素の原子分率は同じであり、初期の研究では、3 種類の原子のそれぞれが系内にランダムに分布していると想定されていたという。 しかし、ヤン氏は、最近の研究では、この物質が実際には短距離秩序を示すことが示されていると述べた。 「ペンシルバニア州、オハイオ州、ノースカロライナ州の人々が集まるパーティーがあると想像してみましょう」とヤン氏は言う。 「そして理想的には、全員がシームレスに交流し、部屋全体に均一な個人の混合が形成されることが期待されます。 ただし、実際には、常にそうとは限りません。 多くの場合、同じ大学の出身者は、共通の経験によって惹かれ合う傾向があります。 これは一種の短距離注文であり、予想されるランダムな分布から逸脱しています。」 CrCoNi における短距離秩序の役割を研究するために、研究チームはエネルギー フィルター付き 4D 走査透過電子顕微鏡 (4D-STEM) システムを使用した実験を設計しました。 4D-STEM 実験では、ナノサイズの電子ビームがサンプル上を走査し、各点にナノビーム電子回折パターンが生成されます。 マイナー氏によると、毎秒数百枚の電子回折画像を取得することができ、応力下での材料欠陥の進展を広い視野と高解像度の両方で分析できるようになったという。 「欠陥は機械的変形プロセス中に形成されますが、欠陥の形成には遷移があることが実際にわかりました」とマイナー氏は述べ、彼らは特に平面欠陥、つまり平面の積み重ね順序における「誤差」に焦点を当てていたと指摘した。原子。 「平面欠陥は初期サイクルでは完全に可逆的であることがわかりました。 変形させてから力を放すと完全に元に戻ります。 ただし、約 1,000 サイクルの機械的変形の後、この可逆性は消失します。 この時点では、負荷を解放した後も欠陥が残る傾向があります。 そして、この移行は実際にはこの星系の短距離秩序によって支配されていると私たちは考えています。」ヤン氏は、これは、システムが初期段階では可逆プロセスを有利にする短距離秩序を多く持っているためであると述べた。 ただし、変形によってこの小さな秩序が徐々に破壊され、平面欠陥の形成に有利な別の方向に変形メカニズムが調整されます。 楊氏は「短距離命令は司会者のようなものだ」と語った。 「その局所的な密度、または程度によって、どのメカニズムが機能し、どのメカニズムが機能していないかが決まります。
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64714.php
