Lo studio rivela la relazione tra il rilassamento Zener

Il riorientamento indotto dallo stress dei difetti a bassa simmetria dovuto alla sostituzione di coppie di atomi può portare al picco dell’attrito interno, il rilassamento Zener. È uno dei rilassamenti dei difetti puntuali più rappresentativi nel metallo.

Recentemente, ricercatori dell’Istituto di Fisica dello Stato Solido e dell’Istituto di Scienze Fisiche Hefei dell’Accademia Cinese delle Scienze hanno rivelato che un rilassamento Zener controintuitivo nei cristalli cubici Fe-Ga (BCC) centrati sul corpo deriva principalmente dal riorientamento indotto dallo stress del secondo coppie di atomi Ga-Ga più vicine.

Il relativo risultato è pubblicato in Giornale dei materiali.

Le leghe Fe-Ga hanno un grande potenziale applicativo nel campo degli attuatori, dei sensori e della soppressione delle microvibrazioni. Tuttavia, la costrizione magnetica e la capacità di smorzamento delle leghe Fe-Ga sono strettamente correlate all’occupazione degli atomi di Ga, quindi la determinazione e la valutazione dell’occupazione degli atomi di Ga è diventata una sfida importante nella ricerca sulle leghe Fe-Ga. La tecnica dell’attrito interno (IF) è sensibile al rilassamento dei difetti interni, quindi si prevede che risolva il problema della valutazione dell’occupazione degli atomi di Ga mediante la tecnica IF e fornisca indicazioni per migliorare le proprietà della lega Fe-Ga.

In questo studio, il team ha coltivato con successo cristalli singoli di FeGa di grandi dimensioni e ha preparato leghe binarie di FeGa monocristalline con diversi fattori di orientamento. Uno studio comparativo del comportamento IF di multicristalli e cristalli singoli FeGa ha confermato che il picco di rilassamento vicino a 450 °C ha avuto origine dal comportamento di rilassamento Zener all’interno dei grani. È stato osservato che l’altezza del picco di rilassamento Zener netto aumenta con il fattore di orientamento dei singoli cristalli.

Ulteriori analisi hanno rivelato che la forza di rilassamento delle cellule BCC con diverse configurazioni di coppie di atomi differiva. Le configurazioni triangolare e diritta hanno mostrato una diminuzione della forza di rilassamento con fattori di orientamento crescenti, mentre la configurazione quadrilatera ha mostrato l’andamento opposto. Il rilassamento Zener nei singoli cristalli FeGa basati su BCC è derivato principalmente dal contributo delle coppie di soluti del secondo vicino più vicino, piuttosto che delle coppie del primo vicino più vicino come si pensava in precedenza. L’energia di attivazione del rilassamento per i singoli cristalli di Fe-17at.% Ga è risultata pari a circa 1,8 eV, che è inferiore a quella misurata nei materiali policristallini.

Inoltre, attraverso la struttura elettronica e l’analisi delle sollecitazioni è stata stabilita una relazione positiva tra la forza di rilassamento di Zener e il coefficiente contrattile magnetico.

Questo documento corregge la comprensione del rilassamento Zener nelle leghe BCC, che è applicabile ad altre leghe in soluzione solida BCC. Inoltre, dimostra il potenziale degli esperimenti Zener nell’analisi dell’ordine dei soluti, del grado di ordine e dell’occupazione degli atomi di soluto in diverse leghe.