(Nanowerk Nieuws) Een nieuwe klasse metalen materialen met potentiële toepassingen in vliegtuigturbines, kernreactoren en apparatuur voor ruimteverkenning kan extreme temperaturen weerstaan ​​en breuken weerstaan, maar wetenschappers hebben tot nu toe niet begrepen waarom. Volgens een nieuwe studie, mede geleid door onderzoekers van Penn State, zou het antwoord te maken kunnen hebben met de korteafstandsvolgorde van het materiaal, of de lokale rangschikking van atomen in een materiaal. Deze kennis zou kunnen leiden tot een verdere verbetering van de mechanische prestaties en schadetolerantie van deze materialen, aldus de onderzoekers, wat op zijn beurt zou leiden tot verbeteringen in de veiligheid en betrouwbaarheid van de volgende generatie technische systemen voor transport of energiecentrales. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications (“Verjonging als de oorsprong van vlakke defecten in de CrCoNi medium-entropielegering”). Het team ontwikkelde een nieuwe beeldvormingsmethode om de lokale atomaire rangschikking van de metallische materialen te bestuderen, genaamd hoge- en medium-entropielegeringen (HEA/MEA), en richtte hun onderzoek specifiek op de chroom-kobalt-nikkel (CrCoNi) MEA en zijn invloed op de mechanische prestaties. "De mechanische prestaties van de CrCoNi zijn verbazingwekkend", zegt co-corresponderend auteur Yang Yang, assistent-professor in de technische wetenschappen en mechanica en nucleaire technologie van Penn State, die ook verbonden is aan het Materials Research Institute. “Onlangs is bijvoorbeeld aangetoond dat het de hoogste taaiheid ter wereld heeft, namelijk bijna -423 graden Fahrenheit. Maar de mensen wisten niet waarom het zo goed was.” Sommige wetenschappers, zei Yang, veronderstelden dat orde op korte afstand hiervoor verantwoordelijk was. “Maar omdat de korteafstandsorde bij materialen zo klein en subtiel is, is het een grote uitdaging om deze te observeren of te meten om experimenteel bewijs te leveren”, zegt co-corresponderende auteur Andrew M. Minor, hoogleraar materiaalkunde en techniek aan de University of California Berkeley (UC Berkeley) en Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). CrCoNi bestaat uit drie componenten: chroom, kobalt en nikkel. Elk element heeft dezelfde atomaire fractie binnen de legering, en vroege studies gingen ervan uit dat elk van de drie soorten atomen willekeurig verdeeld was binnen het systeem, aldus Yang. Yang zei echter dat recente onderzoeken aantonen dat het materiaal feitelijk een kortetermijnorde vertoont. 'Laten we ons voorstellen dat er een feest is met mensen uit Penn State, Ohio State en North Carolina State,' zei Yang. “En idealiter zou je verwachten dat iedereen zich naadloos met elkaar mengt, waardoor er een uniforme mix van individuen in de kamer ontstaat. In de praktijk is dit echter niet altijd het geval. Vaak hebben mensen van dezelfde universiteit de neiging zich tot elkaar aangetrokken te voelen, aangetrokken door gedeelde ervaringen. Dit is een soort kortetermijnorder, die afwijkt van de verwachte willekeurige verdeling.” Om de rol van korteafstandsorde in CrCoNi te bestuderen, ontwierp het team een ​​experiment met behulp van een energiegefilterd 4D-scanningtransmissie-elektronenmicroscopie (4D-STEM) -systeem. In een 4D-STEM-experiment scant een elektronenbundel van nanogrootte het monster, waardoor voor elk punt een elektronendiffractiepatroon met nanobundels wordt gegenereerd. Volgens Minor konden ze elke seconde honderden elektronendiffractiebeelden vastleggen, waardoor ze de evolutie van materiaaldefecten onder stress konden analyseren met zowel een groot gezichtsveld als een hoge resolutie. “Defecten worden gevormd tijdens het mechanische vervormingsproces, en we ontdekten dat er een overgang is in de vorming van een defect,” zei Minor, waarbij hij opmerkte dat ze zich specifiek richtten op vlakke defecten, of de “fouten” in de stapelvolgorde van vlakken van atomen. “We ontdekten dat het planaire defect volledig omkeerbaar is tijdens de initiële cycli. Als we het vervormen en vervolgens de kracht loslaten, herstelt het volledig. Na ongeveer duizend cycli van mechanische vervorming verdwijnt deze omkeerbaarheid echter. Op dat moment heeft het defect de neiging daar te blijven nadat we de lading hebben losgelaten. En deze transitie wordt, zo denken wij, feitelijk bepaald door de kortetermijnorde in dit systeem.” Yang zei dat dit komt omdat het systeem in het begin veel kortetermijnorde heeft, wat de omkeerbare processen gunstig maakt. De vervorming vernietigt echter geleidelijk deze kleine ordening, en dat stemt het vervormingsmechanisme af op een ander mechanisme dat de vorming van een vlak defect bevordert. “De kortetermijnbestelling is als een moderator”, zei Yang. “De lokale dichtheid ervan, of de mate ervan, bepaalt welk mechanisme werkt en welk mechanisme niet werkt.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64714.php