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复杂金属合金中的自旋秩序
发布:shadow   时间:2015/5/19 9:14:48   阅读:483 
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材料与测试:复杂金属合金中的自旋秩序

根据美国北卡罗莱纳州立大学和南卡罗来纳弗曼大学科学家团队的研究, 电子自旋能在混乱中产生秩序,这对于等原子面心立方高熵合金NiFeCrCo(HEA)中的Cr是一个预测。该团队用铸造/退火或铣削的方法合成三种样品验证了该预言。这些样品显示出低温下磁性与第一原则模拟的趋势相一致,先进扫描透射电子显微镜验证了有序微畴的存在。
 
北卡罗莱纳州立大学材料科学家Doug Irving称,高熵合金有大约等量的四种或四种以上金属,其磁性能和力学性能很有趣,也一直是过去十几年研究的焦点。“例如,NiFeCrCo基高熵合金的硬度、抗拉强度、延展性和抗断裂性在极低温下都表现很好,”Irving解释说。“可观测到NiFeCrCo形状固定,原子填充点似乎是随机的,预测给定点的元素似乎是不可能的。”这种混乱的印象就是它们被叫做高熵合金的原因。
 
Irving和他的团队已经证实了这种混乱状态中存在比之前想象的更大的有序度,而且是铬原子的电子自旋驱动了这种有序性。众所周知,铁磁材料中的电子自旋能沿同一方向排列,例如钴、铁、镍。相反,反铁磁性材料如铬相互之间的自旋沿相反方向排列。
 
对于高熵合金中的复杂物质如NiFeCrCo,如果铬被铁、镍、钴包围,那么铬电子的自旋排列与其相邻电子相反。铁、镍、钴三种金属自旋加快而铬自旋减慢。然而,如果两个铬原子相邻,那么由于自身相邻它们当然不能与其他相邻的原子间的自旋排列不同。结果铬的自旋属性迫使铬原子在高熵合金中产生可能的最大的分离。这导致了纳米领域中杂乱的高熵金属中的有序性。
 
“这些材料在纳米尺度的秩序将很有可能带来这些有序领域如何扩张的新研究,并且使人们进一步掌握材料的力学性能。”Irving解释说。
 
Irving讲述了一些未来的发展方向:“首要研究会是合金性能的局部有序性的影响,”他说,“局部有序性在这些显著的力学性能上发挥了什么作用?此外,分析其向系统反铁磁性多组分的延伸也将会很有趣。”
 


来源:材料与测试
译者:Sarah
译自materialstoday
 
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