p ligas de alumínio têm propriedades materiais únicas e são materiais indispensáveis ​​na fabricação de aeronaves e na tecnologia espacial. Com a ajuda da tomografia eletrônica de alta resolução, pesquisadores da TU Graz decodificaram pela primeira vez mecanismos cruciais para a compreensão dessas propriedades. Os resultados da pesquisa foram publicados recentemente em Materiais da Natureza . p Nanoestruturas responsáveis ​​pela qualidade do material

p Elementos de liga como escândio e zircão são adicionados à matriz de alumínio para melhorar a resistência, resistência à corrosão e soldabilidade de ligas de alumínio. Depois de mais tratamento, os chamados nano-precipitados, são formados. Essas são minúsculas partículas arredondadas com apenas alguns nanômetros de tamanho. Sua forma, a estrutura atômica e a 'luta' dos átomos de escândio e zircão pelo 'melhor lugar' na estrutura do cristal são decisivas para as propriedades e usabilidade do material.

p Os pesquisadores analisaram essas estruturas com a ajuda do Microscópio Eletrônico de Transmissão de Varredura (ASTEM) austríaco no Centro de Microscopia Eletrônica de Graz (ZFE). O dispositivo pode produzir mapeamentos de elementos de alta resolução de estruturas tridimensionais. “A análise tomográfica forneceu uma imagem que, surpreendentemente, não poderia ser interpretado de acordo com o nível de conhecimento anterior, "disse Gerald Kothleitner, chefe do grupo de trabalho para microscopia eletrônica de transmissão analítica no Instituto de Microscopia Eletrônica e Nanoanálise da TU Graz. "Detectamos anomalias nas estruturas de núcleo-casca geradas. Por um lado, encontramos maiores quantidades de alumínio nos nanoprecipitados do que havíamos presumido. Por outro lado, descobrimos um núcleo enriquecido com zircão, bem como zonas de fronteira entre o núcleo e a casca com uma composição e estrutura cristalina quase perfeitas. "

p A mecânica quântica e os métodos de Monte Carlo fornecem respostas

p Para rastrear esse fenômeno de auto-organização, pesquisadores do Instituto de Microscopia Eletrônica e Nanoanálise (FELMI) e do Instituto de Ciência de Materiais, Joining and Forming (IMAT) recorreu a cálculos e simulações da mecânica quântica. Eles descobriram que o sistema se separa e forma canais atomicamente estreitos nos quais os átomos estranhos podem se difundir. Os átomos que se encontram bloqueiam esses canais e estabilizam o sistema. A doutoranda Angelina Orthacker dá uma explicação gráfica do movimento dos átomos:“O processo de difusão pode ser comparado com a formação de um corredor de emergência em uma área urbana com tráfego intenso. O tráfego consegue se organizar em uma fração de segundo para permitir o fluxo livre de veículos de emergência. Mas são necessários apenas alguns veículos individuais para bloquear o corredor de emergência, impedindo-o de funcionar. "E este é exatamente o mesmo comportamento no interior das ligas de alumínio." Corredores de emergência "promovem o transporte de material de átomos de escândio e zircão e mesmo pequenas perturbações interrompem essa reação de transporte. A equipe de pesquisa presume que o novo As descobertas sobre esses processos de difusão também desempenham um papel em outras ligas multicomponentes, e suas propriedades agora podem ser ajustadas ainda mais.