Les alliages à haute entropie peuvent résister à des températures et à des contraintes extrêmes, ce qui les rend adaptés à une variété d'applications spécifiques. Une nouvelle étude réalisée sur la source de rayonnement synchrotron à rayons X BESSY II a permis de mieux comprendre les processus d'ordonnancement et les phénomènes de diffusion dans ces matériaux.

L'étude a impliqué des équipes du HZB, de l'Institut fédéral de recherche et d'essais sur les matériaux, de l'Université de Lettonie et de l'Université de Münster et a été publiée dans Nano Research. .

L’équipe a analysé des échantillons d’un alliage dit Cantor, composé de cinq éléments 3D :chrome, manganèse, fer, cobalt et nickel. Les échantillons de structures cristallines (cubiques à faces centrées, fcc) ont été recuits à deux températures différentes puis congelés.

L'étude s'est concentrée sur la découverte des structures atomiques locales dans des échantillons monocristallins refroidis soit à partir d'un état à haute température (HT) recuit à 1 373 Kelvin, soit à partir d'un état à basse température (LT) recuit à 993 Kelvin.

Pour analyser les environnements locaux des éléments individuels dans les échantillons, l’équipe a utilisé une méthode bien établie :la spectroscopie d’absorption des rayons X multi-bords spécifique aux éléments (EXAFS). Pour interpréter les données de mesure de la manière la plus précise et impartiale, l'équipe a effectué une analyse basée sur Reverse Monte Carlo (RMC).

"De cette manière, nous avons pu révéler, tant qualitativement que quantitativement, les particularités des environnements locaux caractéristiques de chacun des principaux composants de l'alliage à l'échelle atomique", explique le Dr Alevtina Smekhova de HZB.

En particulier, les résultats spectroscopiques fournissent également un aperçu des processus de diffusion dans les HEA. Par exemple, il a été directement démontré pourquoi l'élément manganèse diffuse le plus rapidement dans les échantillons HT, tandis que l'élément nickel diffuse plus rapidement dans les échantillons LT, comme cela a été découvert précédemment lors d'expériences de diffusion.

"Ces résultats nous aident à mieux comprendre la relation entre l'environnement atomique local et les propriétés macroscopiques de ces alliages", explique Smekhova.

Plus d'informations : Smekhova A, et al. Anomalies dans l'environnement local à courte portée et diffusion atomique dans un alliage monocristallin équiatomique CrMnFeCoNi à haute entropie. Nanorecherche (2023) DOI :10.1007/s12274-024-6443-6. www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-024-6443-6

Informations sur le journal : Nanorecherche

Fourni par l'Association Helmholtz des centres de recherche allemands