Forskare vid Monash University i Australien har använt en kombination av atomisk skala avbildning och simuleringar för att förbättra förståelsen av theta-prime-förstärkningsfasen i aluminiumkopparlegeringssystemet.

I en studie publicerad i Naturkommunikation , författarna visade att förbättring av fasen möjliggjordes genom att införa ett stort inflöde av specifika kristalldefekter, eller "lediga platser".

De undersökte theta-prime-transformationen i den binära legeringen Al-1.7at.%Cu, en legering som ligger till grund för många kommersiella legeringar som används allmänt inom flygindustrin. De rapporterade direkt och snabb kärnbildning av theta-prime-fasen, liksom en oväntad fällningsfas.

Forskare beskriver denna kärnbildningsväg som mallriktad, eftersom det involverar en prekursorfas som fungerar som en strukturell mall för de kärnförsedda faserna.

Medan kärnbildning är långsam och sparsam när bulklegeringen utsätts för en konventionell värmebehandling, studien visade att kärnbildning är snabb och riklig när värmebehandlingen appliceras på ett prov med en av dess dimensioner på nanoskala. Studien avslöjade också den kritiska rollen av lediga tjänster för att möjliggöra mallstyrd kärnbildning.

Fynden har viktiga konsekvenser för utfällningsmekanismer i nanoskala eller nanostrukturerade material, såväl som under förhållanden som är förknippade med ett stort antal gitterdefekter som material långt ifrån jämvikt eller utsätts för extrema deformationsnivåer eller intensiv jonbestrålning.

Huvud författare, Docent Laure Bourgeois vid institutionen för materialvetenskap och teknik och Monash Center for Electron Microscopy, sa:"vi visade att omvandling blir mycket lättare efter införandet av lediga platser i theta-prime-fasen i flera situationer:i nanomaterial, under bestrålning av en elektronstråle i ett elektronmikroskop, och genom att deformera och värma bulkmaterial."

"Genom att erbjuda en förbättrad förståelse för hur förstärkningsfasen kan främjas, vi strävar efter att bidra till designen av bättre höghållfasta lättviktslegeringar som erbjuder överlägsen prestanda."