ترکیب آهن و آلومینیوم با فرمول شیمیایی Fe ۳ Al خواص مکانیکی بسیار مفیدی دارد. تیمی از دانشگاه اوزاکا شبیه‌سازی‌ها را با تکنیک‌های تجربی ترکیب کرده‌اند تا سینتیک‌های شکل‌گیری ریزساختارها را بهتر درک کنند تا این ویژگی‌ها و نحوه استفاده از آنها را برای کاربردهای خاص تقویت و استفاده کنند.
هنگامی که بارهای زیاد به مواد فوق الاستیک اعمال می شود، می توانند به کرنش های بزرگ تغییر شکل دهند که منجر به کرنش دائمی در مواد معمولی بدون شکستگی می شود. جالب اینجاست که می توانند هنگام تخلیه به شکل اولیه خود برگردند. این می تواند در طیف متنوعی از کاربردها از دستگاه های لرزه ای مواد بهداشتی برای مصالح ساختمانی استفاده شود.
فوق الاستیسیته از نحوه چیدمان اتم ها در یک ماده ناشی می شود. این می تواند بین مواد متفاوت باشد. در شناخته شده ترین مواد فوق الاستیک، یعنی آلیاژهای TiNi که از فلزات گرانبها و کمیاب تیتانیوم و نیکل تشکیل شده است، تغییر ساختارهای کریستالی در پاسخ به بار (یعنی تبدیل مارتنزیتی) مسئول تغییر شکل بزرگ پلاستیک و بازیابی است. از شکل در مقابل، در Fe3Al متشکل از فلزات رایج آهن و آلومینیوم، خواص فوق الاستیک نه به دلیل تغییر ساختار کریستالی، بلکه به دلیل لغزش نابجایی، که جابجایی نسبی اتم‌ها است که ساختار بلوری را حفظ می‌کند، ایجاد می‌شود. لغزش دررفتگی معمولا باعث ایجاد فشار دائمی می شود. با این حال، هنگامی که نیرویی وجود دارد که می تواند باعث ایجاد حرکت عقبی دررفتگی شود. در Fe3Al، حرکت برگشتی نابجایی می‌تواند توسط مرزهای ضد فاز (APB) ایجاد شود که نواحی را در ماده‌ای به نام دامنه‌ها از هم جدا می‌کند و شکل و اندازه مرزهای بین این حوزه‌ها به خواص فوق الاستیک کمک می‌کند.
یونگ لیو، سرپرست تیم تحقیق، توضیح می‌دهد: «برای مهار ویژگی‌های مواد خاص و اطمینان از مناسب بودن آنها برای کاربردشان، باید آنچه را که اتفاق می‌افتد، درک کنید. “تا به حال، سفارش مطالعات تحرک اتم‌ها در Fe ۳ Al به تفاسیر متفاوت بسته به تکنیک تجربی منجر شده است. بنابراین ما شبیه‌سازی‌های کامپیوتری میدان فاز و آزمایش‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) را ترکیب کرده‌ایم تا در نهایت تصویر خوبی به دست آوریم.
شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، اشکال سه‌بعدی نواحی Fe ۳ Al را با ساختار مرتب پیش‌بینی کردند. این یافته‌ها سپس با مشاهدات TEM برای نمونه‌های Fe ۳ Al که در دماهای مختلف گرم شده‌اند، مقایسه شد . داده های ترکیبی تحرک را برای تشکیل ساختار مرتب شده نوع D03 نشان داد .
ساختار D ۰ ۳ Fe ۳ Al مشابه ساختار L ۲ ۱ سایر مواد است. بنابراین، یافته‌ها می‌توانند نقطه شروعی برای کاوش عملیات حرارتی برای سایر مواد کاربردی، از جمله نیمی از فلزات برای اسپینترونیک، که ممکن است در آینده نزدیک برای محاسبات کوانتومی حیاتی شود، فراهم کند.
یوئیچیرو کویزومی، نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: «طراحی آزمایش‌هایی که می‌توانند حرکت مرزها و جزئیات چگونگی تکامل ریزساختار، به‌ویژه در مراحل اولیه سفارش‌دهی را ثبت کنند، چالش برانگیز است. شبیه‌سازی‌های میدان فاز، پنجره‌ای به فرآیندی ارائه می‌دهند که در مطالعات قبلی گم شده است.»
انتظار می رود که یافته های مطالعه از کاربردها در صنعت ساخت و ساز پشتیبانی کند. به عنوان مثال، Fe ۳ Al می تواند برای پرینت سه بعدی قطعات ساختاری استفاده شود که می توانند به عنوان ضربه گیر برای فعالیت لرزه ای عمل کنند.
Materials provided by Osaka University. Note: Content may be edited for style and length.
