Dans une étude publiée dans Acta Materialia les chercheurs ont examiné en profondeur la manière dont la microstructure du Fe₃ Al se développe parce que les domaines ordonnés qui se forment contribuent à l'une de ses propriétés clés :la superélasticité.

Lorsque des charges élevées sont appliquées à des matériaux superélastiques, ils peuvent se déformer jusqu'à atteindre des contraintes importantes, ce qui entraînerait une déformation permanente sans rupture dans les matériaux conventionnels. Fait intéressant, ils peuvent reprendre leur forme originale une fois déchargés. Celui-ci peut être utilisé dans une large gamme d'applications, depuis les matériaux de soins de santé jusqu'aux dispositifs sismiques pour les matériaux de construction.

La superélasticité résulte de la façon dont les atomes sont disposés dans un matériau. Cela peut différer selon les matériaux. Dans le matériau superélastique le plus connu, à savoir les alliages TiNi, constitués de métaux précieux et rares comme le titane et le nickel, le changement des structures cristallines en réponse à la charge (c'est-à-dire la transformation martensitique) est responsable de la grande déformation plastique et de la récupération. de la forme.

En revanche, dans Fe₃ Al étant constitué de métaux communs comme le fer et l'aluminium, les propriétés superélastiques ne sont pas causées par le changement de structure cristalline mais par le glissement de dislocation, qui est le déplacement relatif des atomes conservant la structure cristalline. Le glissement de la luxation donne normalement lieu à une contrainte permanente, sauf lorsqu'il existe une force pouvant provoquer le mouvement arrière de la luxation.

En Fe₃ Al, le mouvement inverse de la dislocation peut être provoqué par des limites d'antiphase (APB) qui séparent des zones au sein d'un matériau appelées domaines, et la forme et la taille des limites entre ces domaines contribuent aux propriétés superélastiques.

"Pour exploiter les propriétés particulières d'un matériau et garantir qu'elles conviennent à leur application, vous devez comprendre ce qui se passe", explique l'auteur principal de l'étude, Yuheng Liu.

"Jusqu'à présent, commander des études de mobilité des atomes dans Fe₃ Tous ont conduit à des interprétations différentes selon la technique expérimentale. Nous avons donc combiné des simulations informatiques en champ de phase et des expériences de microscopie électronique à transmission (MET) pour finalement obtenir une bonne image."

Les simulations informatiques ont prédit les formes 3D des zones du Fe₃ Al avec une structure ordonnée. Ces résultats ont ensuite été comparés aux observations TEM pour Fe₃ Tous les échantillons sont chauffés à différentes températures. Les données combinées ont révélé la mobilité pour former le D0₃ ordonné. -type de structure.

Le D0₃ structure de Fe₃ Al est similaire à L2₁ structure d'autres matériaux. Les résultats pourraient donc fournir un point de départ pour explorer les traitements thermiques pour d'autres matériaux fonctionnels, y compris les demi-métaux pour la spintronique, qui pourraient devenir cruciaux pour l'informatique quantique dans un avenir proche.

"Il est difficile de concevoir des expériences capables de capturer le mouvement des frontières et les détails de l'évolution de la microstructure, en particulier dans les premiers stades de l'ordonnancement", explique l'auteur principal Yuichiro Koizumi. "Les simulations de champ de phase offrent une fenêtre sur le processus qui manquait dans les études précédentes."

Les résultats de l’étude devraient soutenir les applications dans le secteur de la construction. Par exemple, Fe₃ L'aluminium pourrait être utilisé pour imprimer en 3D des pièces structurelles pouvant servir d'amortisseurs en cas d'activité sismique.