(나노 워크 뉴스) 비행기 터빈, 원자로 및 우주 탐사용 장비에 잠재적으로 응용할 수 있는 새로운 종류의 금속 재료는 극한의 온도를 견디고 균열에 저항할 수 있지만 과학자들은 지금까지 그 이유를 이해하지 못했습니다. Penn State 연구원들이 공동으로 주도한 새로운 연구에 따르면, 그 대답은 물질의 단거리 질서 또는 물질 내 원자의 국지적 배열과 관련될 수 있습니다. 이러한 지식은 이러한 재료의 기계적 성능과 손상 내성을 더욱 향상시켜 운송이나 발전소를 위한 차세대 엔지니어링 시스템의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다고 연구진은 말했습니다. 그들의 결과는 다음과 같이 출판되었습니다. 자연 통신 (“CrCoNi 중간 엔트로피 합금의 평면 결함의 근원인 회춘”). 연구팀은 고엔트로피 및 중간 엔트로피 합금(HEA/MEA)이라고 불리는 금속 재료의 국지적 원자 배열을 연구하기 위한 새로운 이미징 방법을 개발했으며 특히 크롬-코발트-니켈(CrCoNi) MEA 및 그 합금에 대한 연구에 집중했습니다. 기계적 성능에 영향을 미칩니다. "CrCoNi의 기계적 성능은 놀랍습니다."라고 공동 교신저자이자 재료 연구소 소속인 Penn State 공학 과학, 기계 및 원자력 공학 조교수인 Yang Yang이 말했습니다. “예를 들어, 최근 화씨 -423도에 가까운 지구상에서 가장 높은 인성을 갖는 것으로 나타났습니다. 하지만 사람들은 그것이 왜 그렇게 좋은지 몰랐습니다.” 일부 과학자들은 단거리 질서가 이에 대한 책임이 있다는 가설을 세웠다고 Yang은 말했습니다. 공동 교신저자인 Andrew M. 부전공, 캘리포니아 버클리 대학교(UC Berkeley) 및 로렌스 버클리 국립 연구소(LBNL)의 재료 과학 및 공학 교수. CrCoNi에는 크롬, 코발트, 니켈의 세 가지 구성 요소가 있습니다. Yang에 따르면, 각 원소는 합금 내에서 동일한 원자 비율을 가지며, 초기 연구에서는 세 종류의 원자 각각이 시스템 내에서 무작위로 분포되어 있다고 가정했습니다. 그러나 Yang은 최근 연구에서 이 물질이 실제로 단거리 질서를 나타내는 것으로 나타났다고 말했습니다. “펜실베니아주, 오하이오주, 노스캐롤라이나주 출신의 사람들이 모여 파티를 한다고 상상해 보세요.”라고 Yang은 말했습니다. “그리고 이상적으로는 모든 사람이 원활하게 어울리고 방 전체에 걸쳐 개인이 균일하게 섞여 있기를 기대합니다. 그러나 실제로는 항상 그런 것은 아닙니다. 종종 같은 대학 출신의 사람들은 공유된 경험에 이끌려 서로에게 끌리는 경향이 있습니다. 이는 예상되는 무작위 분포에서 벗어나는 일종의 단거리 순서입니다.” CrCoNi에서 단거리 질서의 역할을 연구하기 위해 팀은 에너지 필터링된 4D 주사 투과 전자 현미경(4D-STEM) 시스템을 사용하여 실험을 설계했습니다. 4D-STEM 실험에서는 나노크기의 전자빔이 샘플을 스캔하여 각 지점에 대한 나노빔 전자 회절 패턴을 생성합니다. Minor에 따르면, 그들은 매초 수백 개의 전자 회절 이미지를 캡처할 수 있었으며 이를 통해 넓은 시야와 고해상도로 응력 하에서 재료 결함의 진화를 분석할 수 있었습니다. Minor는 “기계적 변형 과정에서 결함이 형성되며, 실제로 결함 형성에 변화가 있음을 발견했습니다.”라고 Minor는 말하면서 특히 평면 결함, 즉 평면 적층 순서의 “오류”에 초점을 맞춘 점을 지적했습니다. 원자. “우리는 초기 사이클 동안 평면 결함이 완전히 되돌릴 수 있다는 것을 발견했습니다. 변형시킨 후 힘을 놓으면 완전히 회복됩니다. 그러나 약 1000주기의 기계적 변형 후에는 이러한 가역성이 사라집니다. 이 시점에서는 부하를 해제한 후에도 결함이 그대로 유지되는 경향이 있습니다. 그리고 우리는 이러한 전환이 실제로 이 시스템의 단거리 질서에 의해 지배된다고 생각합니다.” Yang은 이것이 처음에는 시스템이 가역적 프로세스를 유리하게 만드는 많은 단거리 질서를 가지고 있기 때문이라고 말했습니다. 그러나 변형은 점차적으로 이 작은 순서를 파괴하고 평면 결함의 형성을 선호하는 다른 메커니즘으로 변형 메커니즘을 조정합니다. 양씨는 “단거리 명령은 중재자 같은 것”이라고 말했다. “그것의 국지적인 밀도나 그 정도는 어떤 메커니즘이 작동하고 작동하지 않는지를 제어합니다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64714.php