Kinesiska forskare har gjort direkta observationer av ansiktscentrerade kubiska VCoNi (medium)-entropilegeringar (MEA) och för första gången föreslagit en övertygande identifiering av kemisk kortdistansordning i subnanoskala (CSRO). Denna prestation löser otvivelaktigt den trängande frågan om, vad och varför CSRO finns, och hur man uttryckligen identifierar CSRO.

Detta jobb, publiceras i Natur den 29 april, genomfördes av Prof. Wu Xiaolei från Institute of Mechanics vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) i samarbete med Prof. Ma Ens team från Xi'an Jiaotong University och Prof. Zhu Jings team från Tsinghua University.

Multi-principal element legeringar – även känd som hög (medium)-entropi legeringar (HEAS/MEAs) – är ett hett och gränsöverskridande ämne inom multidisciplinära områden. I dessa HEAs/MEA, entalpiska interaktioner mellan ingående element kan inducera olika grader av lokal kemisk ordning (LCO), av vilka CSRO är utan tvekan den svåraste att tyda.

"CSRO är den avgörande startpunkten för att förstå de unika mekaniska och fysiska beteendena hos dessa HEA:er/MEA. en monumental utmaning ligger i hur man ser CSROs. Se är att tro, " sa prof. Wu Xiaolei, ledare för forskargruppen.

"Identifieringen av CSRO kräver inte bara obestridliga diffraktionsbevis, men ännu viktigare, även intrikat kemisk information på subnanometerlängdsskala angående de olika preferenserna för ingående arter för att ockupera vissa gitterplan/platser i det första och näst närmaste granne atomskalet. Sådana konkreta bevis på CSRO har saknats så långt, " sade prof. Ma.

I den här studien, forskarna använde en komplett uppsättning verktyg och metoder för att analysera korrelationer och motivera deras ursprung, för att undvika saknade länkar eller störningar från artefakter.

Dessa verktyg spikade otvetydigt fast CSRO, inklusive dess rumsliga utsträckning, atomär packningskonfiguration och preferentiell gallerupptagning av kemiska arter.

Modellering av CSRO-ordningsparametrar och korrelationer avslöjar att CSRO:erna härrör från närmaste granne preferenser för olika (V-Co och V-Ni) par och undvikande av V-V-par.

Forskarna använde också kartläggning av atomär stam för att demonstrera dislokationsinteraktionerna som förstärkts av CSRO. Detta belyser deras effekter på plasticitetsmekanismer och mekaniska egenskaper vid deformation.

"Detta arbete är ett betydande steg på CSRO, tillhandahåller samhället systematiska och tydliga experiment med direkta bevis som löser debatten/osäkerheten (eller till och med kontroversen) från tidigare arbete, " sa mamma.

"Lokal kemisk ordning utvecklas som en inneboende egenskap i HEAs och MEAs. Detta erbjuder en ny ratt att vrida, dvs. vi har en möjlighet att justera graden av CSRO för att skräddarsy de mekaniska och fysiska egenskaperna hos dessa nya material, sa Wu.