电子旋转为高熵合金带来了一些顺序

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来自北卡罗来纳州立大学的研究人员发现，电子旋转为高熵合金镍铁（Nifecroco）带来了先前未知程度的顺序 - 并且可能在给予合金其所需的性质方面发挥作用。

“在过去的10年里，在过去的10年里，他们有很大的关注，因为它们具有显着的财产，”NC州科学与工程副教授和描述工作的纸质作者的副教授Doug Irving说。高熵合金是由四个或更多金属组成的材料，其大致相等的金属。

“例如，基于Nifecro的高熵合金具有良好的硬度，拉伸强度，延展性和极低温度下的断裂性的良好组合，”Irving说。

“如果你看看Nifecro，它有一个固定的结构，”Irving解释道。“想想有序的盒子行。但是哪个原子填补了哪些空间看似随机 - 似乎无法预测任何给定框中可能在哪个元素中。混乱的印象是他们称为高熵合金的原因。

“但现在我们已经确定了这种合金的组合物中有一些顺序，”欧文说。

具体而言，研究人员了解到铬 - 和旋转 - 扮演关键角色。

所有原子都有电子，并且所有电子都有称为旋转的财产。铁磁材料中的电子类似铁，镍和钴 - 倾向于对准，使其旋转在相同方向上取向。但是反铁磁材料中的电子样铬 - 倾向于对齐，使其旋转与其邻居相反。

在Nifecco，如果它被铁，镍或钴包围，铬可以对其邻居对齐。它们都可以旋转，铬可以旋转。但是，如果两个铬原子彼此相邻，则它们不能与他们所有的邻居不同的旋转 - 因为它们本身是邻居。

简而言之，铬的旋转性能迫使铬原子在Nifecro结构中尽可能远远地相隔。并且，由于材料中存在高浓度的铬原子，因此这产生了具有高熵合金的整个“混沌”的纳米级圆弧域。

“表明这种材料在纳米级上有订单可能会导致如何扩展这些有序结构域的新工作，并可能潜在地操纵材料的机械性能，”Irving说。

研究人员使用了先进的电子结构计算，磁性测量和旋转扫描透射电子显微镜（旋转茎）看看Nifecro的原子尺度发生了什么。

“It’s a powerful example of what can be learned through combining state of the art microscopy techniques with predictions from advanced computational approaches,” says James LeBeau, an assistant professor of materials science and engineering at NC State, co-author of the paper, and the creator of the revolving STEM technique.

本文，“赤字体高熵合金Nifecrop中Cr的旋转驱动的排序，“在线在线发布应用物理字母。本文的领导作者正在改变牛，博士。在NC状态的学生。共同作者包括Alexander Zaddach，Adedapo Oni，Xiahan Sang和NC状态的Carl Koch;詹姆斯伤害了弗曼大学的三世。该工作得到了国家科学基金会在授予DMR-1104930和EEC-1156762下的支持，并由拨款号FA9550-12-1-0456的科学研究空军办公室提供支持。

- 船员 -

编辑注：研究摘要跟随。

“赤素高熵合金Nifecroy中Cr的旋转驱动排序”

作者：C. Niu，A. J. Zaddach，A.A.Ni，X. Sang，J.M.Lebeau，C.C.Koch和D. L. L. Irving，北卡罗来纳州立大学;J. W. Hurd III，Furman大学

发表：4月23日，应用物理字母

迪伊：10.1063 / 1.4918996

抽象的：通过第一个原则计算预测了赤型FCC Nifecropy合金（Hea）中Cr的旋转驱动的顺序。通过在合金L1中的铁磁性Ni，Fe和Co的围绕反铁磁体Cr实现的能量降低来驱动CR的驱动。₂结构体。完全Cr订购的合金L1₂预测相对于磁性沮丧的随机固溶溶液的36％是36％的阶段。通过研磨或铸造/退火合成三个样品。发现铸造/退火的样品具有低温磁矩，其在碾磨样品中的44％是44％，这与定性的理论预测一致。进行扫描透射电子显微镜测量，并鉴定在整个赤脂Nifecrco Hea中铸造/退火样品中有序纳米域的存在。