Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Una colaboración de investigación internacional dirigida por científicos de la City University of Hong Kong (CityU) ha explicado una inconsistencia termodinámica de larga data en la formación de una clase de vidrio metálico que puede conducir al desarrollo de nuevos, mejores aleaciones metálicas.
El vidrio metálico se considera un material avanzado debido a sus excepcionales propiedades físicas, como fuerza superior, dureza, vestir, Resistencia a la corrosión y conformabilidad. Se utiliza en una variedad de aplicaciones, como dispositivos médicos, transformadores y equipamiento deportivo.
Profesor Xun-Li Wang, Catedrático de Física y Jefe del Departamento de Física y Ciencia de los Materiales de CityU, quien encabezó el proyecto, dijo que el descubrimiento de una fase amorfa oculta en el vidrio metálico de paladio-níquel-fósforo es una observación importante en la física del vidrio.
La investigación acaba de ser publicada en la prestigiosa revista Comunicaciones de la naturaleza .
"Ahora podemos explorar cómo producir o inducir esta fase amorfa en vidrio metálico, para que podamos ajustar las propiedades del material en tamaños más grandes para mejores aplicaciones, "dijo el profesor Wang.
Un problema de larga data en la investigación del vidrio metálico había sido resolver el empaquetamiento de átomos en el material porque la estructura determina las propiedades.
A diferencia de la mayoría de los metales, donde los átomos se empaquetan en matrices regulares, los vidrios metálicos están compuestos de átomos en una disposición desordenada; es esta estructura denominada amorfa la que confiere propiedades valiosas a estos materiales.
Los resultados de las mediciones DSC-SANS simultáneas para la aleación Pd41.25Ni41.25P17.5. (a) Las tasas de conteo del detector integrado en función de la temperatura. El escaneo DSC simultáneo se superpone, que muestra un TC ~ 594 K a una velocidad de calentamiento de 2,5 K / min. La coexistencia de dos fases puede verse claramente en las proximidades de Tc. (b) Datos de SANS de rango Q completo para tres muestras:condición de fundición (C), apagado de 623 K después de que la transformación había terminado (S1), y se inactivó después de la cristalización a 673 K (X). La superposición casi completa de los perfiles SANS entre las muestras recién moldeadas y S1 demuestra el comportamiento reentrante. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
En un primer experimento mundial, realizado en el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones, se reveló una fase amorfa oculta crucial.
"Estábamos midiendo la dispersión de neutrones de ángulo pequeño (SANS) mientras calentamos el vidrio para evaluar los cambios en su estructura mientras, simultaneamente, medir los cambios en la cantidad de calor que absorbe el material mediante un método llamado calorimetría diferencial de barrido, "dijo el científico de instrumentos QUOKKA, Dr. Elliot Gilbert, un coautor del artículo.
"Simplemente no se puede realizar esta medición en ningún otro lugar del mundo. El dispositivo especial utilizado en los experimentos fue desarrollado aquí en ANSTO. Somos la única instalación en el mundo en la que SANS y calorimetría diferencial de barrido se pueden medir al mismo tiempo tiempo.
Normalmente, la forma en que uno podría hacer estos experimentos es tomar el material y estudiarlo con una variedad de técnicas diferentes, pero desafortunadamente, No al mismo tiempo. Al intentar relacionar los cambios estructurales que ocurren durante el calentamiento, simplemente no puede estar seguro de que los datos que recopila de una medición se puedan relacionar con otra si se recopilan utilizando diferentes sondas de temperatura o en diferentes momentos, quizás con meses de diferencia.
Pudimos correlacionar directamente los cambios en la estructura del material con la energía requerida para que esa estructura cambie, "dijo Gilbert.
Las mediciones de rayos X de sincrotrón en el Laboratorio Nacional de Argonne proporcionaron información sobre la escala de longitud atómica que mostró una reordenación de los cúmulos atómicos con la temperatura. Esto se complementó con estudios en la Universidad de Hokkaido en Japón, donde se adquirieron imágenes de microscopía de alta resolución y patrones de difracción de electrones.
"Al reunir a investigadores de todo el mundo, este descubrimiento abre una forma de manipular las condiciones de procesamiento de estos materiales, como el tratamiento térmico, para generar un comportamiento ventajoso, "dijo Gilbert.
