Högentropilegeringar tål extrem värme och stress, vilket gör dem lämpliga för en mängd olika applikationer. En ny studie vid röntgensynkrotronstrålningskällan BESSY II har nu gett djupare insikter i beställningsprocesser och diffusionsfenomen i dessa material.
Studien involverade team från HZB, Federal Institute for Materials Research and Testing, University of Latvia och University of Münster och har publicerats i Nano Research .
Teamet analyserade prover av en så kallad Cantor-legering, som består av fem 3D-element:krom, mangan, järn, kobolt och nickel. Proverna av kristallina strukturer (ansiktscentrerad kubisk, fcc) glödgades vid två olika temperaturer och chockfrystes sedan.
Studien fokuserade på att reda ut lokala atomstrukturer i enkristallina prover kylda från antingen ett högtemperaturtillstånd (HT) glödgat vid 1 373 Kelvin eller ett lågtemperaturtillstånd (LT) glödgat vid 993 Kelvin.
För att analysera den lokala miljön för de enskilda elementen i proverna använde teamet en väletablerad metod:elementspecifik multi-edge X-ray absorption spectroscopy (EXAFS). För att tolka mätdata på det mest exakta och opartiska sättet genomförde teamet en Reverse Monte Carlo (RMC)-baserad analys.
"På detta sätt har vi kunnat avslöja, både kvalitativt och kvantitativt, särdragen hos de karakteristiska lokala miljöerna för varje huvudkomponent i legeringen i atomär skala", förklarar Dr. Alevtina Smekhova från HZB.
Speciellt ger de spektroskopiska resultaten också insikter i diffusionsprocesserna i HEA. Till exempel visades det direkt varför grundämnet mangan diffunderar snabbast i HT-proverna, medan grundämnet nickel diffunderar snabbare i LT-proverna som det tidigare upptäckts från diffusionsexperiment.
"Dessa resultat hjälper oss att bättre förstå sambandet mellan den lokala atommiljön och de makroskopiska egenskaperna i dessa legeringar", förklarar Smekhova.
Mer information: Smekhova A, et al. Anomalier i den korta räckvidden lokal miljö och atomär diffusion i enkristallin ekviatomisk CrMnFeCoNi högentropi legering. Nanoforskning (2023) DOI:10.1007/s12274-024-6443-6. www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-024-6443-6
Journalinformation: Nanoforskning
Tillhandahålls av Helmholtz Association of German Research Centers
