Studie av lokal struktur med spridningstekniker och atomsond
- Diarienummer
- SNP24-0013
- Projektledare
- Rolinska, Monika
- Start- och slutdatum
- 260401-290330
- Beviljat belopp
- 4 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Intresset av att studera lokal ordning i metalliska material har återupplivats de senaste åren med utvecklingen av en ny typ av legeringar, högentropilegeringar. Dessa kombinerar flera metaller i likvärdiga proportioner, och i dessa tros den lokala ordningen påverka flera egenskaper. Huvudsyftet med detta projekt är att förbättra analysen av lokal ordning i metalliska material med fokus på högentropilegeringar genom att integrera atomsondsdata med analys av total spridning med neutroner eller röntgenstrålning. Vidare ämnar projektet till att integrera arbetsflödet till ett av de första installerade intrumenten vid European Spallation Source (ESS), genom att genomföra pair distribution function-mätningar och kalibrera instrumentparametrar som kan användas i analysen av framtida användare. Målen kommer att näs genom utveckling och validering av metoden för system med färre komponenter, därefter utveckling till flerkomponentssystem och flerfasiga system, samt implementering av metodiken för en av de första diffraktometrarna på ESS. Resultaten inkluderar utveckling av delar av mjukvara som kan användas inom totalspridnings-communityt, forskningsresultat kring lokal ordning i de valda materialsystemen och dess delar samt förberedelse för implementation av metodologin för framtida användare vid ESS.
Populärvetenskaplig beskrivning
Strukturen av material på olika längdskalor påverkar ett materials egenskaper och prestanda. Så kallad lokal ordning, där atomer har en struktur på sub-nanometerskala som skiljer sig från materialets genomsnittliga struktur, påverkar hos metalliska material vissa egenskaper så som t.ex. elektrisk resistivitet och korrosionskänslighet, men även hur snabbt material åldras under användning och behöver ersättas. Med utvecklingen av högentropilegeringar, som är metalliska material där flera ämnen blandas i ungefär lika delar (till skillnad från konventionella legeringar som typiskt har ett grundämne som sin bas), har intresset att studera lokal struktur ökat de senaste åren. På grund av den korta längdskala som fenomenet uppträder på är det mycket svårt att direkt studera det. Nuvarande metoder som används för att studera lokal ordning inkluderar totalspridningsmätningar med neutroner eller röntgenstrålning, olika spektroskopitekniker samt atomsondsundersökningar. I total spridning analyseras ett diffraktionsmönster tillsammans med informationen i den diffusa spridningen, vilket ger information om den lokala och genomsnittliga strukturen på samma gång. Med atomsond förångas det mikroskopiska nålformade provet lager för lager och nanostrukturen kan rekonstrueras med information om atomers kemi samt lokalisation. Tyvärr har metoden en begränsad detektionskänslighet samt en viss distorsion av atomernas position, vilket gör att informationen kring den lokala ordningen är svårtolkad. Detta projekt syftar till att kombinera spridningstekniker och atomsondsmätningar för att undersöka den lokala ordningen i högentropilegeringar, för att bygga bättre materialmodeller. En ökad förståelse av lokal ordning i metalliska system kommer i förlängningen möjliggöra bättre kontroll över materialstrukturen och utveckling av material med förbättrade egenskaper.