Soms kloppen berekeningen niet met de werkelijkheid. Dat is het probleem waarmee materiaalwetenschappers jarenlang te maken hebben gehad bij het bepalen van de sterkte van legeringen. Er is een discrepantie geweest tussen de theoretische sterkte van legeringen en hoe sterk ze eigenlijk zijn. Dus, wat is er gemist?

Nieuw onderzoek heeft het antwoord op dit probleem gevonden met een studie die is uitgevoerd in samenwerking tussen onderzoekers van de Binghamton University, de Universiteit van Pittsburg, de Universiteit van Michigan en het Brookhaven National Laboratory. Het werk werd ook ondersteund door het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie.

Onderzoekers gebruikten geavanceerde technologie om legeringen op atomair niveau te bekijken om te begrijpen wat de sterkte en andere eigenschappen heeft beïnvloed.

Guangwen Zhou, professor materiaalwetenschap en techniek van Binghamton University, was een van de wetenschappers die aan het project werkte.

Zhou en zijn team gebruikten een transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) voor de studie, een hulpmiddel dat al sinds 1935 bestaat en de afgelopen jaren dramatisch is geëvolueerd met de integratie van aberratiecorrectietechnieken en omgevingscapaciteiten. Het is krachtig genoeg om diep in de structuur van atomen te kijken.

"We waren in staat om waar te nemen dat de veranderingen in legeringen van oppervlakte-segregatie gepaard gingen met de vorming van dislocaties in de ondergrond, " legde Zhou uit. "Atomen maken typisch patronen, maar als er een dislocatie is, dat betekent dat het patroon is onderbroken."

Dislocaties maken de legeringen zwakker dan de theoretische berekeningen verwachten en uit het onderzoek van Zhou bleek dat oppervlaktesegregatie de oorzaak is van die dislocaties.

"Door te begrijpen hoe de dislocatie zich vormt, we kunnen het onder controle krijgen, " zei Zhou.

Dit zou kunnen leiden tot het versterken van een verscheidenheid aan legeringen die specifiek worden gewaardeerd om hun sterkte en lichtgewicht.

Dit baanbrekende onderzoek geeft inzicht in wat er moet veranderen om allerlei legeringen die in vliegtuigen worden gebruikt te versterken, sieraden, medische instrumenten, bruggen, kookgerei en een overvloed aan andere veelvoorkomende voorwerpen.

De studie is getiteld "Dislocation nucleation facilited by aatomic segregation" en is onlangs gepubliceerd in: Natuurmaterialen .