Une équipe de chercheurs a repoussé les limites des techniques traditionnelles et a réussi à rassembler des données croisées sur la fragilité de diverses familles d’alliages. Ils ont proposé les origines sous-jacentes de la fragilité du verre métallique (MG) du point de vue de la structure électronique et ont fourni des informations pour la conception des matériaux.

Généralement, la fragilité des liquides est déterminée en mesurant la viscosité du liquide à différentes températures. Cependant, une combinaison de techniques est souvent nécessaire pour couvrir toute la plage de viscosité. Alternativement, la fragilité peut également être estimée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) à partir de son état vitreux.

Néanmoins, des défis tels que les interférences de cristallisation, les vitesses de chauffage limitées du DSC et l'historique thermique entravent la détermination précise de la fragilité dans diverses plages de composition. Par conséquent, la question clé ici est de savoir comment mesurer efficacement la fragilité dans un large éventail de compositions.

Une équipe de scientifiques chinois a maintenant utilisé une analyse calorimétrique rapide pour acquérir des données précises sur la fragilité dépendant de la composition dans les systèmes de verre métallique La-Ni-Al et Cu-Zr-Al. Curieusement, leurs résultats ont révélé une tendance subtile de la fragilité dépendant de la composition :à un certain point, une légère augmentation de la teneur en Al a conduit à une diminution significative de la valeur de fragilité, présentant un saut soudain ou un comportement de croisement.

Les chercheurs ont utilisé une combinaison de techniques, notamment la spectroscopie photoélectronique à rayons X, les mesures de résistance, les calculs de structure électronique et les simulations atomiques d'apprentissage en profondeur basées sur la DFT, pour explorer le mécanisme sous-jacent de ce croisement de fragilité.

Leur analyse suggère que la réduction de la fragilité pourrait être liée à la formation d’une liaison de type covalente entre les interactions Al-Al déclenchée par l’introduction d’aluminium supplémentaire. Ainsi, ils ont finalement découvert ce qui contrôle la fragilité des liquides métalliques.

L’analyse calorimétrique ultrarapide pourra fournir une base de données de fragilité plus complète. Sur la base des données de fragilité et de la perspective de la structure électronique, des matériaux amorphes plus diversifiés seront conçus.

Ces découvertes donnent un aperçu de l'origine de la fragilité des liquides métalliques du point de vue de la structure électronique et ouvrent une nouvelle voie pour la conception de verres métalliques.

La recherche a été récemment publiée dans Materials Futures. .