Onderzoekers van de Monash University in Australië hebben een combinatie van beeldvorming en simulaties op atomaire schaal gebruikt om het begrip van de theta-prime-versterkingsfase in het systeem van aluminiumkoperlegeringen te verbeteren.

In een studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie , de auteurs toonden aan dat verbetering van de fase mogelijk werd gemaakt door een grote instroom van specifieke kristaldefecten te introduceren, of 'vacatures'.

Ze onderzochten de theta-prime-transformatie in de binaire legering Al-1.7at.%Cu, een legering die de basis vormt van veel commerciële legeringen die veel worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Ze rapporteerden directe en snelle nucleatie van de theta-prime fase, evenals van een onverwachte neerslagfase.

Onderzoekers beschrijven deze nucleatieroute als sjabloongericht, omdat het een voorloperfase omvat die dient als een structureel sjabloon voor de genucleëerde fasen.

Terwijl kiemvorming langzaam en schaars is wanneer de bulklegering wordt onderworpen aan een conventionele warmtebehandeling, de studie toonde aan dat nucleatie snel en overvloedig is wanneer de warmtebehandeling wordt toegepast op een monster met een van zijn afmetingen op nanoschaal. De studie onthulde ook de cruciale rol van vacatures bij het mogelijk maken van sjabloongerichte nucleatie.

De bevindingen hebben belangrijke implicaties voor neerslagmechanismen in nanoschaal of nanogestructureerde materialen, evenals in omstandigheden die gepaard gaan met grote aantallen roosterdefecten, zoals materialen die ver van evenwicht zijn of die zijn onderworpen aan extreme niveaus van vervorming of intense ionenbestraling.

Hoofdauteur, Universitair hoofddocent Laure Bourgeois van de afdeling Materials Science and Engineering en het Monash Center for Electron Microscopy, zei:"we hebben aangetoond dat transformatie in verschillende situaties veel gemakkelijker wordt na de introductie van vacatures in de theta-prime-fase:in nanomaterialen, onder bestraling door een elektronenbundel in een elektronenmicroscoop, en door het vervormen en verhitten van bulkmaterialen."

"Door een beter begrip te bieden van hoe de versterkingsfase kan worden bevorderd, we willen bijdragen aan het ontwerp van betere lichtgewicht legeringen met een hoge sterkte die superieure prestaties bieden."