Papel de la electronegatividad en la diversidad elemental en aleaciones de alta entropía

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las aleaciones de alta entropía (HEAs), también conocidas como aleaciones de elementos múltiples (MPEAs), son cruciales para dispositivos de alta precisión.
• El aumento de la entropía de configuración en HEAs promueve la diversidad elemental, pero puede conducir a la separación de fases.
• Existe un equilibrio competitivo entre la diversidad impulsada por la entropía y la estabilidad de fase en HEAs.

Objetivo del estudio:

• Investigar el equilibrio entre la diversidad elemental y la separación de fases en las AES.
• Identificar el rango óptimo de composición para las AES estables.
• Para explicar la prevalencia de aleaciones de 3 y 4 componentes.

Principales métodos:

• Análisis de aproximadamente 5 × 10⁵ compuestos de aleación de n componentes de una base de datos de materiales.
• Cálculo de las diferencias y sumas de electronegatividad media (EN) para los átomos constituyentes utilizando la escala de Oganov.
• Posicionamiento de aleaciones dentro del triángulo de van Arkel-Ketelaar basado en parámetros EN.

Principales resultados:

• Se logra un equilibrio entre los efectos de la competencia (diversidad frente a la separación de fases) en aleaciones de 3 y 4 componentes.
• Más del 70% de los compuestos analizados son aleaciones de 3 o 4 componentes.
• La diferencia EN promedio óptima (∼0.5-1.0) y la suma EN (∼5.0-6.5) favorecen estas aleaciones.

Conclusiones:

• Las aleaciones de 3 y 4 componentes representan un rango de composición óptimo para los HEA.
• Su estabilidad está vinculada a parámetros específicos de electronegatividad, colocándolos en la región centróide del triángulo de van Arkel-Ketelaar.
• Estas aleaciones exhiben características metaloides.