Ibland matchar beräkningar inte verkligheten. Det är det problem som materialforskare har mött i åratal när de försöker bestämma legeringarnas styrka. Det har skett en koppling mellan legeringarnas teoretiska styrka och hur starka de faktiskt är. Så, vad har saknats?

Ny forskning har funnit svaret på detta problem med en studie gjord som ett samarbete mellan forskare vid Binghamton University, universitetet i Pittsburg, University of Michigan och Brookhaven National Laboratory. Arbetet fick också stöd av U.S. Department of Energy's Office of Science.

Forskare använde avancerad teknik för att titta på legeringar på atomnivå för att förstå vad som har påverkat styrkan och andra egenskaper.

Binghamton University materialvetenskap och ingenjörsprofessor Guangwen Zhou var en av forskarna som arbetade med projektet.

Zhou och hans team använde ett transmissionselektronmikroskop (TEM) för studien, ett verktyg som har funnits sedan 1935 och har utvecklats dramatiskt under de senaste åren med införlivandet av aberrationskorrektionstekniker och miljöförmåga. Det är tillräckligt kraftfullt för att titta djupt in i atomernas struktur.

"Vi kunde observera att förändringarna i legeringar från ytsegregering åtföljdes av bildandet av dislokationer i underjorden, "förklarade Zhou." Atomer gör vanligtvis mönster, men när det finns en förskjutning, det betyder att mönstret har avbrutits. "

Dislokationer är det som gör legeringarna svagare än de teoretiska beräkningarna förväntar sig och Zhous forskning fann att ytsegregering är det som leder till dessa dislokationer.

"Genom att förstå hur dislokationen bildas, vi kan börja kontrollera det, sa Zhou.

Detta kan leda till att stärka en mängd legeringar som värderas specifikt för sin styrka och låga vikt.

Denna banbrytande forskning ger insikt i vad som behöver förändras för att stärka alla slags legeringar som används i flygplan, Smycken, medicinska verktyg, broar, köksredskap och en uppsjö av andra vanliga föremål.

Studien har titeln "Dislocation nucleation facilitated by atomic segregation" och publicerades nyligen i Naturmaterial .