Un equipo de investigadores ha superado los límites de las técnicas tradicionales y ha recopilado con éxito datos cruzados sobre la fragilidad de varias familias de aleaciones. Han propuesto los orígenes subyacentes de la fragilidad del vidrio metálico (MG) desde el punto de vista de la estructura electrónica y han proporcionado ideas para el diseño de materiales.

Normalmente, la fragilidad de los líquidos se determina midiendo la viscosidad del líquido a diferentes temperaturas. Sin embargo, a menudo es necesaria una combinación de técnicas para cubrir todo el rango de viscosidad. Alternativamente, la fragilidad también se puede estimar mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) a partir de su estado vítreo.

No obstante, desafíos como la interferencia de la cristalización, las velocidades de calentamiento limitadas de DSC y el historial térmico dificultan la determinación precisa de la fragilidad en varios rangos de composición. Por lo tanto, la pregunta clave aquí es cómo medir eficazmente la fragilidad en un amplio espectro de composiciones.

Un equipo de científicos chinos ha utilizado análisis calorimétricos rápidos para adquirir datos precisos de fragilidad dependientes de la composición en los sistemas de vidrio metálico La-Ni-Al y Cu-Zr-Al. Curiosamente, sus hallazgos revelaron una sutil tendencia en la fragilidad dependiente de la composición:en cierto punto, un ligero aumento en el contenido de Al condujo a una disminución significativa en el valor de fragilidad, mostrando un salto repentino o un comportamiento cruzado.

Los investigadores emplearon una combinación de técnicas, incluida la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X, mediciones de resistencia, cálculos de estructuras electrónicas y simulaciones atómicas de aprendizaje profundo basadas en DFT, para explorar el mecanismo subyacente de este cruce de fragilidad.

Su análisis sugirió que la reducción de la fragilidad podría estar relacionada con la formación de enlaces de tipo covalente entre las interacciones Al-Al provocadas por la introducción de aluminio adicional. Así, finalmente han descubierto qué controla la fragilidad de los líquidos metálicos.

El análisis calorimétrico ultrarrápido podrá proporcionar una base de datos de fragilidad más completa. Basándose en los datos de fragilidad y la perspectiva de la estructura electrónica, se diseñarán materiales amorfos más diversos.

Estos hallazgos proporcionan información sobre el origen de la fragilidad en líquidos metálicos desde una perspectiva de estructura electrónica y allanan un nuevo camino para el diseño de vidrios metálicos.

La investigación ha sido publicada recientemente en Materials Futures. .