Las aleaciones de aluminio tienen propiedades de material únicas y son materiales indispensables en la fabricación de aviones y la tecnología espacial. Con la ayuda de la tomografía electrónica de alta resolución, los investigadores de TU Graz por primera vez han podido decodificar mecanismos cruciales para comprender estas propiedades.Los resultados de la investigación se han publicado recientemente en Materiales de la naturaleza .
Nano estructuras responsables de la calidad del material
Los elementos de aleación como el escandio y el circón se agregan a la matriz de aluminio para mejorar la resistencia, la resistencia a la corrosión y la soldabilidad de las aleaciones de aluminio. Después del tratamiento adicional, las pequeñas partículas redondeadas de unos pocos nanómetros de tamaño, llamados nano precipitados, sonsu forma, estructura atómica y la 'lucha' de los átomos de escandio y circonio por el 'mejor lugar' en la red cristalina son decisivos para las propiedades y usabilidad del material.
Los investigadores de TU Graz analizaron estas estructuras con la ayuda del Microscopio electrónico de transmisión de barrido austríaco ASTEM en el Centro Graz de microscopía electrónica ZFE. El dispositivo puede producir mapeos de elementos de alta resolución de estructuras tridimensionales.Así, el análisis tomográfico proporcionó una imagen que, sorprendentemente, no se pudo interpretar de acuerdo con el nivel de conocimiento anterior '', dijo Gerald Kothleitner, jefe del grupo de trabajo para microscopía electrónica de transmisión analítica en el Instituto de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis de TU Graz."Detectamos anomalías en las estructuras de núcleo-caparazón generadas. Por un lado, encontramos mayores cantidades de aluminio en los nanoprecipitados de lo que supusimos. Por otro lado, descubrimos un núcleo enriquecido con circón y zonas fronterizas.entre el núcleo y la carcasa con una composición y estructura cristalina casi perfectas '
La mecánica cuántica y los métodos de Monte Carlo proporcionan respuestas
Para rastrear este fenómeno de autoorganización, los investigadores del Instituto de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis FELMI y el Instituto de Ciencia de Materiales, Unión y Formación IMAT recurrieron a cálculos y simulaciones de mecánica cuántica. Se descubrió queel sistema se separa y forma canales atómicamente estrechos en los que los átomos extraños pueden difundirse. Los átomos que se encuentran entre sí bloquean estos canales y estabilizan el sistema. La estudiante de doctorado Angelina Orthacker, cuya tesis fue financiada por la Austrian Cooperative Research ACR, da un gráficoexplicación del movimiento de los átomos: "El proceso de difusión se puede comparar con la formación de un corredor de emergencia en un área urbana con tráfico pesado. El tráfico logra organizarse en una fracción de segundo para permitir el flujo libre de vehículos de emergencia. Perosolo se necesitan unos pocos vehículos individuales para bloquear el corredor de emergencia y así evitar que funcione. ”Y este es exactamente el mismo comportamiento en tEl interior de aleaciones de aluminio.Los 'corredores de emergencia' promueven el transporte de material de los átomos de escandio y circonio e incluso pequeñas perturbaciones detienen esta reacción de transporte.El equipo de investigación presume que los nuevos hallazgos sobre estos procesos de difusión también juegan un papel en otras aleaciones de componentes múltiples.Sus propiedades ahora se pueden ajustar aún más.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología de Graz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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