解碼納米粒子擴(kuò)散過(guò)程的合金材料優(yōu)化

鋁合金具有獨(dú)特的材料特性，是飛機(jī)制造和航天技術(shù)中不可缺少的材料。在高分辨率電子斷層掃描的幫助下，圖格拉茨的研究人員首次能夠解碼對(duì)理解這些特征至關(guān)重要的機(jī)制。研究結(jié)果最近發(fā)表在《自然材料》雜志上。

納米結(jié)構(gòu)對(duì)材料質(zhì)量負(fù)責(zé)。

將鈧和鋯石等合金元素添加到鋁基體中，以提高鋁合金的強(qiáng)度、耐腐蝕性和可焊性。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理，形成了只有幾納米大小的微小圓形顆粒，即所謂的納米沉淀。它們的形狀、原子結(jié)構(gòu)以及處于晶格“最佳位置”的鈧和鋯石原子的“掙扎”，對(duì)材料的性能和可用性起著決定性的作用。

圖格拉茨研究人員在奧地利格拉茨電子顯微鏡中心(ZFE)的掃描透射電子顯微鏡的幫助下分析了這些結(jié)構(gòu)。該裝置可以生成三維結(jié)構(gòu)的高分辨率元素圖。圖格拉茲電子顯微鏡研究所分析透射電子顯微鏡工作組組長(zhǎng)Gerald Kothleitner說(shuō)，從這一分析中獲得的色譜分析提供了一個(gè)令人驚訝的圖像，根據(jù)以前的知識(shí)水平無(wú)法解釋。納米分析。我們?cè)谏傻暮藲そY(jié)構(gòu)中檢測(cè)到異常。一方面，我們發(fā)現(xiàn)納米沉淀物中鋁的含量很高。另一方面，

量子力學(xué)和蒙特卡羅方法提供了答案。

為了追蹤這種自組織現(xiàn)象，來(lái)自電子顯微鏡和納米分析研究所(FELMI)和材料科學(xué)、連接和成形研究所(IMAT)的研究人員回顧了量子力學(xué)的計(jì)算和模擬。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)本身在原子水平上分離形成狹窄的通道，外來(lái)原子可以在其中擴(kuò)散。相互相遇的原子會(huì)阻斷這些通道，穩(wěn)定系統(tǒng)。由奧地利合作研究(ACR)資助的Angelina Orthacker博士論文闡述了原子的運(yùn)動(dòng)：“擴(kuò)散過(guò)程可以與交通繁忙的城市地區(qū)緊急走廊的形成相提并論。交通設(shè)法在瞬間組織起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急車(chē)輛的自由流動(dòng)。但它只需要幾輛單獨(dú)的車(chē)輛就能堵住應(yīng)急走廊，從而阻止它工作。這和鋁合金內(nèi)部完全一樣。“應(yīng)急走廊”促進(jìn)了鈧和鋯石原子的物質(zhì)輸運(yùn)，甚至輕微的干擾也阻止了這種輸運(yùn)反應(yīng)。研究小組假設(shè)，關(guān)于這些擴(kuò)散過(guò)程的新發(fā)現(xiàn)也在其他多組分合金中發(fā)揮作用。它們的屬性現(xiàn)在可以進(jìn)一步調(diào)整。研究小組假設(shè)，關(guān)于這些擴(kuò)散過(guò)程的新發(fā)現(xiàn)也在其他多組分合金中發(fā)揮作用。它們的屬性現(xiàn)在可以進(jìn)一步調(diào)整。研究小組假設(shè)，關(guān)于這些擴(kuò)散過(guò)程的新發(fā)現(xiàn)也在其他多組分合金中發(fā)揮作用。它們的屬性現(xiàn)在可以進(jìn)一步調(diào)整。

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