中高エントロピーのナノ合金の3次元原子構造と局所化学順序

科学分野:

• 材料科学
• 金属工学
• ナノテクノロジー

背景:

• 中高エントロピー合金 (M/HEA) は,ほぼ同原子組成の新材料であり,材料設計のパラダイムシフトを提供します.
• M/HEAの重要な仮説は格子歪みですが,その3Dの特徴と元素混合の程度 (ランダムとオーダーされた) は依然として困難です.
• 以前の研究では,M/HEAの局所的な化学的順序が示唆されていますが,この順序と構造的欠陥との相関を直接3D実験で観察することは困難でした.

研究 の 目的:

• M/HEAナノ粒子の3D原子位置を決定し,局所的な格子歪み,ストレンス,および化学的短距離順序 (CSRO) を特徴付ける.
• M/HEAにおける格子歪み,ストレスの異質性,およびCSROの関係を調査する.
• CSROの役割を実験的に観察し理解する 構造的欠陥を媒介する

主な方法:

• M/HEAナノ粒子の3D原子位置を再構築するために原子電子トモグラフィーを利用しました.
• 定量的に分析された局所格子歪み,張力テンソール,双子境界,変位コア,および化学短距離順序 (CSRO).
• 観察された構造的欠陥は,局所化学的秩序の程度と性質と相関する.

主要な成果:

• 高エントロピーの合金には,中等エントロピーの合金と比較して,より大きな局所的な格子歪みと異質な張力があります.
• M/HEAの構造内のストレム分布とCSROとの間には直接的な相関が認められた.
• 中等エントロピーの合金におけるCSRO介在のペアリングが観察され,そのペアリングはエネルギー的に不利なCSRO領域で発生した.

結論:

• この研究は,物質システムの構造的欠陥と局所的な化学的秩序を結びつける最初の実験的証拠を提供します.
• この発見は,格子歪み,ストレス,CSROの相互作用を明らかにすることによって,M/HEAsの基本的な理解を進めている.
• 結果は,格子歪みと局所化学順序をターゲットにエンジニアリングすることによって,M/HEAの特性を調整するための基盤を提供します.