Chinese wetenschappers hebben directe waarnemingen gedaan van face-centered cubic VCoNi (medium)-entropy alloys (MEA) en hebben voor het eerst een overtuigende identificatie voorgesteld van subnanoscale chemical short-range order (CSRO). Deze prestatie lost onbetwist de prangende vraag op of, wat en waarom CSRO bestaat, en hoe CSRO expliciet te identificeren.

Dit werk, gepubliceerd in Natuur op 29 april, werd uitgevoerd door prof. Wu Xiaolei van het Institute of Mechanics van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) in samenwerking met het team van prof. Ma En van de Xi'an Jiaotong University en het team van prof. Zhu Jing van de Tsinghua University.

Legeringen met meerdere hoofdelementen - ook bekend als legeringen met hoge (gemiddelde) entropie (HEA's / MEA's) - zijn een hot en grensverleggend onderwerp in multidisciplinaire gebieden. In deze HEA's/MEA's, enthalpische interacties tussen samenstellende elementen kunnen verschillende graden van lokale chemische orde (LCO) induceren, waarvan CSRO misschien wel het moeilijkst te ontcijferen is.

"CSRO is het cruciale startpunt voor het begrijpen van het unieke mechanische en fysieke gedrag van deze HEA's/MEA's. een monumentale uitdaging ligt in het zien van CSRO's. Zien is geloven, " zei prof. Wu Xiaolei, leider van het onderzoeksteam.

"De identificatie van CSRO's vereist niet alleen onweerlegbaar bewijs van diffractie, maar belangrijker, ook ingewikkelde chemische informatie op subnanometer-lengteschaal met betrekking tot de verschillende voorkeuren van samenstellende soorten voor het bezetten van bepaalde roostervlakken/plaatsen in de eerste en tweede dichtstbijzijnde atomaire schaal(s). Dergelijk concreet bewijs van CSRO ontbrak tot nu toe, " zei prof. Ma.

In dit onderzoek, de onderzoekers gebruikten een complete reeks tools en methoden om correlaties te analyseren en hun oorsprong te rechtvaardigen, om ontbrekende schakels of interferentie door artefacten te voorkomen.

Deze tools hebben de CSRO ondubbelzinnig vastgespijkerd, inclusief de ruimtelijke omvang, atomaire pakkingsconfiguratie en preferentiële roosterbezetting door chemische soorten.

Modellering van CSRO-volgordeparameters en correlaties laat zien dat de CSRO's afkomstig zijn van de voorkeur van de naaste buur voor ongelijke (V-Co en V-Ni) paren en het vermijden van VV-paren.

De onderzoekers gebruikten ook atomaire stammapping om de dislocatie-interacties aan te tonen die werden versterkt door de CSRO's. Dit werpt licht op hun effecten op plasticiteitsmechanismen en mechanische eigenschappen bij vervorming.

"Dit werk is een belangrijke sprong voorwaarts op de CSRO, de gemeenschap voorzien van systematische en duidelijke experimenten met direct bewijs dat het debat / de onzekerheid (of zelfs de controverse) die is overgebleven uit eerder werk, oplost, " zei mam.

"Lokale chemische orde ontwikkelt zich als een intrinsiek kenmerk in HEA's en MEA's. Dit biedt een nieuwe knop om aan te draaien, d.w.z., we hebben de mogelijkheid om de mate van CSRO af te stemmen om de mechanische en fysieke eigenschappen van deze nieuwe materialen aan te passen, " zei Wu.