Разработка новых высокоэффективных материаловЭтот метод идеально подходит для так называемых высокоэнтропийных сплавов — материалов, которые в последнее время вызывают большой интерес у исследователей.
В отличие от традиционных сплавов, они состоят не из одного основного элемента и нескольких дополнительных элементов в более низких концентрациях, а из однородной смеси нескольких элементов.«Эти сплавы представляют собой новый ресурс для новых материалов.
При практически неограниченном количестве различных комбинаций материалов весьма вероятно, что будут обнаружены материалы, превосходящие существующие материалы по определенным свойствам», — говорит Людвиг. Решающим фактором является то, что сплавы остаются стабильными и не распадаются на отдельные компоненты, даже если они подвергаются термической или химической нагрузке во время нанесения. «Вот почему этот метод так важен», — добавляет Людвиг. «Его можно использовать для тестирования потенциальных кандидатов в атомарном масштабе за короткий промежуток времени».
Комбинация методов — ключ к успехуПеред применением в промышленности любой новый разработанный материал должен быть испытан на предмет различных параметров, например, его термостойкости и чувствительности к окислению. Чтобы ускорить эти испытания, группы из Бохума разработали комбинацию нескольких методов.
Они нанесли сложный сплав в виде слоя толщиной всего в несколько нанометров на 36 микроскопически маленьких наконечников. С этой целью они применили метод напыления, чтобы одновременно нанести на наконечники определенное соотношение смеси пяти металлов.
В нанесенных таким образом слоях металлы могут очень быстро реагировать друг с другом. Авторы называют систему комбинаторной платформой обработки.Отображение миллионов атомов
Впоследствии исследователи подвергали отдельные насадки различным типам стресса и использовали томографию с атомным зондом, чтобы охарактеризовать состав слоя после каждого стрессового воздействия. Технология обеспечивает как трехмерную визуализацию миллионов атомов, так и различение различных элементов.
Атомно-зондовая томография разрушает образец в том месте, где он был протестирован; следовательно, на одно измерение расходуется по крайней мере один наконечник с покрытием. Однако, поскольку в их распоряжении было 36 идентичных наконечников, исследователи смогли выполнить множество тестов подряд.Возможность проверить различные свойства
Например, на первом этапе они нагревали образец, пока он не достиг определенной температуры; затем они использовали атомный зонд, чтобы проверить, какое влияние термическое напряжение оказало на сплав, снова применили тепло, чтобы достичь более высокой температуры, снова протестировали сплав и т. д. «Используя этот метод, мы можем очень быстро определить, что анализируемый сплав распадается на несколько различные фазы при температуре выше 300 градусов по Цельсию », — говорит Людвиг. «Более того, мы можем исследовать его чувствительность к окислению и реакции в различных окружающих средах». Таким образом, на основе комплексных данных измерений и новых методов визуализации этих данных исследователи могут получить представление о фазовой эволюции в сложных сплавах за гораздо более короткий промежуток времени, чем при использовании традиционных методов.