Estructura atómica tridimensional y orden químico local de nanoaleaciones de entropía media y alta

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Trabajos de metalurgia
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las aleaciones de entropía media y alta (M / HEAs) son materiales novedosos con composiciones casi ecuiatómicas, que ofrecen un cambio de paradigma en el diseño de materiales.
• Una hipótesis clave para M / HEAs es la distorsión de la celosía, pero su caracterización 3D y el grado de mezcla elemental (aleatorio vs. ordenado) siguen siendo desafiantes.
• Estudios anteriores sugieren un orden químico local en M/HEAs, sin embargo, la observación experimental directa en 3D de este orden y su correlación con los defectos estructurales ha sido difícil de alcanzar.

Objetivo del estudio:

• Determinar las posiciones atómicas 3D y caracterizar la distorsión local de la red, la deformación y el orden químico de corto alcance (CSRO) en nanopartículas M / HEA.
• Investigar la relación entre la distorsión de la celosía, la heterogeneidad de la cepa y el CSRO en M/HEAs.
• Observar y comprender experimentalmente el papel de la OSCR en la mediación de defectos estructurales como el hermanamiento.

Principales métodos:

• Tomografía electrónica atómica utilizada para reconstruir las posiciones atómicas 3D de las nanopartículas M/HEA.
• Análisis cuantitativo de la distorsión de la red local, tensores de deformación, límites gemelos, núcleos de dislocación y orden de corto alcance químico (CSRO).
• Defectos estructurales observados correlacionados con el grado y la naturaleza del orden químico local.

Principales resultados:

• Las aleaciones de alta entropía exhiben una mayor distorsión de la red local y una tensión más heterogénea en comparación con las aleaciones de entropía media.
• Se encontró una correlación directa entre la distribución de la cepa y el CSRO dentro de las estructuras M/HEA.
• Observación de hermanamiento mediado por CSRO en aleaciones de entropía media, donde el hermanamiento se produjo en regiones de CSRO energéticamente desfavorables.

Conclusiones:

• Este estudio proporciona la primera evidencia experimental que vincula el orden químico local con los defectos estructurales en cualquier sistema de materiales.
• Los hallazgos avanzan en la comprensión fundamental de M/HEAs al aclarar la interacción entre la distorsión de la celosía, la tensión y la CSRO.
• Los resultados ofrecen una base para adaptar las propiedades M/HEA a través de la ingeniería específica de la distorsión de la celosía y el orden químico local.