Examen des déplacements atomiques dans les alliages à haute entropie
Des alliages à haute entropie sont en discussion pour des applications très différentes
Les alliages à haute entropie de métaux 3d ont des propriétés intrigantes qui sont intéressantes pour des applications dans le secteur de l'énergie. Une équipe internationale de BESSY II a étudié l'ordre local à l'échelle atomique dans un alliage de Cantor à haute entropie composé de chrome, manganèse, fer, cobalt et nickel. Les résultats des études spectroscopiques et des simulations statistiques combinées permettent de mieux comprendre ce groupe de matériaux.
La supercellule est remplie de manière aléatoire avec les cinq éléments sur les positions du réseau fcc. Dans la configuration de départ, toutes les couches sont précisément superposées. Les déplacements de tous les éléments dans la configuration finale ont été révélés par un ajustement simultané des spectres expérimentaux indépendants avec une utilisation de simulations Monte Carlo inversées.
© A.Kuzmin / University of Latvia and A. Smekhova / HZB
Les alliages à haute entropie font l'objet de discussions pour des applications très différentes : Certains matériaux de ce groupe conviennent au stockage de l'hydrogène, d'autres à l'électrocatalyse sans métaux nobles, au blindage contre les rayonnements ou aux supercondensateurs.
La structure microscopique des alliages à haute entropie est très diversifiée et modifiable ; en particulier, l'ordonnancement local et la présence de différentes phases secondaires affectent de manière significative les propriétés macroscopiques telles que la dureté, la résistance à la corrosion et le magnétisme. L'alliage dit de Cantor, qui se compose des éléments chrome, manganèse, fer, cobalt et nickel mélangés dans une proportion équimolaire, peut être considéré comme un système modèle approprié pour toute la classe de ces matériaux.
La structure locale étudiée à BESSY II
Des scientifiques de l'Institut fédéral de recherche sur les matériaux (BAM, Berlin), de l'Université de Lettonie à Riga, de l'Université de la Ruhr à Bochum et du HZB ont maintenant étudié en détail la structure locale de ce système modèle. En utilisant la spectroscopie d'absorption des rayons X (EXAFS) à BESSY II, ils ont pu suivre avec précision chaque élément individuel et leurs déplacements par rapport aux positions idéales du réseau pour ce système de la manière la plus impartiale possible à l'aide de calculs statistiques et de la méthode de Monte Carlo inverse.
Le chrome présente des déplacements plus importants
De cette manière, ils ont découvert des particularités dans l'environnement local de chaque élément : Bien que les cinq éléments de l'alliage soient répartis aux nœuds du réseau cubique à faces centrées et que les distances interatomiques moyennes statistiques (2,54 - 2,55 Å) avec leurs voisins les plus proches soient très proches, des relaxations structurelles plus importantes ont été constatées uniquement pour les atomes de chrome. En outre, aucune preuve de phases secondaires n'a été détectée à l'échelle atomique. Les propriétés magnétiques macroscopiques étudiées par magnétométrie conventionnelle au HZB CoreLab ont été corrélées avec les relaxations structurelles du chrome mises en évidence.
"Les résultats décrivent l'arrangement des atomes individuels à l'échelle atomique et la manière dont l'ordre magnétique complexe que nous avons révélé peut se produire", explique le Dr Alevtina Smekhova, physicienne à HZB, qui a supervisé les expériences à HZB.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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