Chemical Ordering and Crystal Nucleation at the Liquid Surface: A Comparison of $\rm{Cu}_{50}\rm{Zr}_{50}$ and $\rm{Ni}_{50}\rm{Al}_{50}$ Alloys
研究了汽液界面对过冷金属合金晶化动力学的影响。虽然良好的玻璃形成剂$\rm{Cu}_{50}\rm{Zr}_{50}$没有显示出结晶的表面增强的证据，但由于在自由液体表面处的非均质成核，$\rm{Ni}_{50}\rm{Al}_{50}$显示出增加的结晶速率。在界面处的组成波动的差异提出了两种合金之间的区别的解释。具体而言，我们观察到的$\rm{Ni}_{50}\rm{Al}_{50}$的表面的组成顺序，而$\rm{Cu}_{50}\rm{Zr}_{50}$合金只表现出扩散吸附的Cu在界面处。我们认为，在平面表面的组合物结晶性的一般差异是一个重要的因素，在理解这两种合金的玻璃形成能力的差异。
2019-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Surface Phases in Binary Liquid Metal Alloys
采用具有原子尺度分辨率的表面灵敏X射线散射技术研究了三类液态二元合金的表面微观结构：（1）研究了部分互溶二元合金中Ga-In的表面偏析。第一层由一个过冷的单层和散装组合物后达到约两个原子直径。(ii)Ga-Bi系在特征温度T_w~220 ℃出现润湿转变。研究了在T_w以下从Ga上的Bi单层到T_w以上的厚富Bi润湿膜的转变。(iii)本文研究了两种Hg-Au合金中两种组分间的吸引作用对表面结构的影响。
2004-12-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport in single-layer Mo1-xWxS2 alloy embedded with WS2 nanodomains
二维（2-D）过渡金属二硫属化合物（TMD）具有许多有趣的物理和化学性质，使其成为电子、光电和能源应用的理想材料。调节二维（2-D）材料的热导率可以扩展它们在许多这些领域中的适用性。在本文中，我们提出了一种策略，使用合金化和纳米畴抑制2-D材料的热导率。为了预测嵌入纳米畴的2-D合金的热导率，我们采用格林函数方法来评估由于合金化和纳米畴嵌入的声子散射强度。我们的第一性原理驱动的声子玻尔兹曼输运方程计算表明，单层二硫化钼的热导率可以降低到小于十分之一的本征热导率后，合金与W和引入纳米畴由于强散射的高和低频声子。并讨论了进一步降低导热系数的策略。
2016-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Misfit stabilized embedded nanoparticles in metallic alloys
纳米尺度的不均匀性是许多金属合金的典型特征，对于它们的实际应用至关重要。与此同时，对这种状态的稳定机制知之甚少。我们提出了一个问题的总体概述，连同更详细的讨论原型的例子，即，Guinier-Preston区铝基合金。结果表明，由于夹杂物和宿主晶格之间的失配引起的相干应变在非均匀状态的出现中起着决定性的作用。我们提出了一个模型，解释形成典型的Al-Cu合金的dielectric板（厚度为几个晶格常数）。失配位错阵列的离散性和它们之间的长程弹性相互作用是该模型的关键组成部分。这开辟了一条道路，一般理解的性质（Meta）稳定的嵌入式纳米粒子在实际上重要的系统。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Production of Accurate Embedded-Atom Method Potentials for Metal Alloys
在合金设计中大规模使用经典分子动力学的最关键限制是合适的原子间相互作用势的可用性。在这项工作中，我们展示了一个简单的程序来生成一个库的准确的二元电位使用已经存在的单元素的潜力，可以很容易地结合起来，形成多组分合金电位。对于Al-Ni，Cu-Au，和Cu-Al-Zr系统，我们表明，这种方法产生的结果可比的准确度合金电位，其中所有部分已被同时拟合，没有额外的计算费用。此外，我们证明适用于结晶和非晶相。
2012-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomic-scale expressions for viscosity and fragile-strong behavior in metal alloys based on the Zwanzig-Mountain formula
我们将$T$依赖的过冷液体粘度的推压模型与高频剪切模量的Zwanzig-Mountain公式相结合，使用金属合金的MD模拟的$g(r)$作为输入。该方案导致作为温度的函数的粘度的半解析表达式，其提供了计算$g(r)$的相同合金的粘度的实验数据的三参数模型拟合。该模型提供了直接访问的影响，原子尺度的物理量，如原子间的潜力$ϕ(r)$，粘度和脆强的行为。特别是，它建立了一个陡峭的原子间排斥导致脆弱的液体，或者相反，“软原子使强液体”。
2020-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modified embedded-atom method interatomic potentials for the Mg-Al alloy system
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法，建立了Mg-Al合金体系的修正嵌入原子法（MEAM）原子间相互作用势。材料参数，如内聚能，平衡原子体积，和体积模量，被用来确定MEAM参数。面心立方、六方密堆积和立方岩盐结构分别用作Al、Mg和MgAl的参考结构。通过对各种几何形状的Mg和Al原子进行模拟，证明了新的MEAM势对研究Mg-Al合金的原子模拟的适用性。用新的MEAM势计算了Al和Mg原子在Al（111）和Mg（0001）表面的吸附能。计算了空位、间隙缺陷和替位缺陷等点缺陷的形成能和几何形状。我们发现，新的MEAM电位给出了一个更好的整体协议与DFT计算和实验相比，以前公布的MEAM电位。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the deformation behavior of an Nb nanowire embedded in a NiTi shape memory alloy
采用分子动力学模拟研究了预应变和温度对铌纳米线嵌入镍钛记忆合金（SMA）中所表现出的优异性能的影响。为此，我们发展了一种新的基于二次近邻修正嵌入原子方法（2NN MEAM）的Nb-Ni-Ti三元原子间相互作用势。揭示了准线性弹性、细长滞后和杨氏模量降低的独特现象的起源。结果证明了塑性形变在嵌入的Nb纳米线中的重要性，并揭示了变形如何促进刚刚提到的前所未有的现象。提出了一种简单而直接获得的描述符，用于关联和监测预应变过程中的杨氏模量演变。此外，我们的模拟表明，通过适当的预应变，可以获得所需的杨氏模量的应用温度范围很广。
2022-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Force-matched embedded-atom method potential for niobium
合金中的塑性形变和相变的大规模模拟需要可靠的经典原子间势。作为合金势发展的第一步，我们构建了铌的嵌入原子势。优化的潜在参数，一个收敛良好的密度泛函理论（DFT）的力量，能量和应力的集合产生了一个可靠的和可转移的潜在的分子动力学模拟。该势精确地描述了与拟合数据相关的属性，并且对于拟合范围之外的量也会产生出色的结果。结构和弹性性质，缺陷能量学和热行为与DFT结果和实验数据比较好，例如，DFT的表面能再现误差小于4%，广义堆垛层错能从DFT值相差小于15%，和熔融温度是在2%的实验值。
2010-04-23 cond-mat.mtrl-sci
First principle study of electronic, magnetic and thermoelectric properties of Co$_2$YPb (Y = Tc, Ti, Zr and Hf) full Heusler: Application to embedded automotive systems
本研究通过DFT计算揭示了Co₂YPb全Heusler合金的半金属铁磁性和优异热电性能，为嵌入式汽车系统和自旋电子器件提供了潜在材料方案。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic and thermal properties of cementite (Fe$_3$C) calculated using Modified Embedded Atom Method
采用改进的嵌入原子法（MEAM）势研究了铁碳（Fe-C）合金的结构、弹性和热性能。使用先前开发的Fe和C单元素势来开发Fe-C合金MEAM势，使用基于热力学的优化方案来再现Al 2 O3的结构和弹性性质、bcc Fe中C的间隙能以及L $_{12}$和B $_1$结构中Fe-C合金的形成热。采用分子动力学模拟研究了高温下铁电体的稳定性。通过计算应变胞元的总能量，得到了碲镉汞的9个单晶弹性常数。从多晶弹性常数出发，计算了多晶弹性模量。同时计算了菱铁矿（001）、（010）和（100）面的形成能。采用固/液两相分子动力学模拟研究了碳酸镁的熔化温度、比热容和体积随温度的变化规律。势的预测与第一性原理计算和实验符合得很好。
2014-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Interplay of structural and dynamical heterogeneity in the nucleation mechanism in Ni
获得对金属合金中晶体成核过程的基本理解对于开发和设计具有目标特性的高性能材料至关重要。然而，结晶是一个复杂的非平衡过程，尽管已经研究了几十年，但迄今为止，控制材料结晶机制的微观方面仍然难以捉摸。最近的证据表明，在过冷液体的空间不均匀性，其特征在于具有独特的流动性和秩序的扩展区域，可能是一个关键的微观因素，决定晶体成核的机制。这些发现推进了我们对结晶的基本性质的看法，因为大多数研究都假设晶体团簇在“均匀”液体中从随机波动中成核。在这里，通过分析过渡路径采样轨迹，我们表明，动力学的不均匀性起着关键的作用，在金属元素，镍晶体成核的机制。我们的研究结果表明，结晶优先发生在过冷液体中的低流动性的区域，证明在Ni晶体成核的集体动力学性质。此外，我们的研究结果表明，低流动性区域形成之前，空间上与作为前驱体的晶体相，随后出现的预定域重叠。我们的研究结果表明，在过冷液体的动力学和结构的异质性及其对成核机制的影响之间有着明确的联系，揭示了微观描述符，可以铺平一条新的途径来控制金属结晶过程。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Continuous melting and thermal-history-dependent freezing in the confined Na-K eutectic alloy
23 Na NMR研究的Na-K共晶合金嵌入到多孔玻璃与7 nm的孔表明，熔化的Na 2K限制的纳米粒子是一个连续的过程中，平稳变化的奈特位移的窄共振线和核自旋弛豫之间的结晶和液体状态。在熔化时出现的中间状态是稳定的并且比液态更有利。根据冷却的初始温度，逆凝固转变可以是急剧的，如在一级转变或连续的。结果表明，修正的理论预测的熔化和冻结转变在受限的几何形状。
2013-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Glass transitions, semiconductor-metal (SC-M) transitions and fragilities in Ge-V-Te (V=As, or Sb) liquid alloys: the difference one element can make
测量了Ge-As-Te系统的玻璃化转变温度（Tg）和液体脆性，并与孪生系统Ge-Sb-Te在相同Ge含量下的玻璃形成能力的缺乏进行了对比。在后一种体系中建立为无晶体污染的一种组合物显示出与更共价的体系相反的行为。在硫族元素即S、Se或Te不同的三个系统Ge-As-硫族元素中，Tg与键密度的比较表明，随着硫族元素变得更具金属性，即在S<Se<Te的顺序中，键密度对Tg的影响系统地变弱，在= 2.3处具有交叉<r>。当更具金属性的Sb取代大于2.3的As<r>时，初始金属性而不是定向键共价性显然获得了物理控制权。这导致我们的电子电导率的检查，然后，超导体到金属（SC-M）的转变，其相关的热力学表现，在相关的液体合金。如前所述，热力学成分控制液体的脆性，并在冷却过程中引起脆性到强的转变。我们初步得出结论，在相变材料（PCM）的液态行为是由液-液（SC-M）已成为淹没在液相线表面以下的转变。在Ge-Te二元的情况下，粗略的外推GeTe化学计量表明，SC-M转变位于熔点以下约20%，这表明与深入研究的“隐藏的液-液（LL）转变”，在过冷水中。在水的情况下，超快结晶开始在高脆性域约4%以上的TLL位于约15%以下（环境压力）熔点。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci
pyeCE: A Python Implementation of the Embedded Cluster Expansion
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所）；Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料设计与模拟实验室）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院新材料计算设计与发现国家中心）
pyeCE是一个开源Python库，实现嵌入式簇展开，通过机器学习映射化学组分，支持多组分合金的有限温度热力学模拟，并在难熔合金和氢溶解系统中得到验证。
2026-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interplay between magnetism and energetics in FeCr alloys from a predictive non-collinear magnetic tight-binding model
磁性是控制Fe-Cr系热力学和动力学性质的关键驱动力。我们提出了一个新开发的TB模型的Fe-Cr，磁处理超出了通常的共线近似。该模型的主要优点在于相当简单的拟合过程。特别地，在拟合数据库中没有明确要求二元系统的特定属性。本模型被证明是准确的和高度transfer-able的电子，磁性和能量特性的各种各样的结构和化学环境：表面，界面，嵌入式集群，和整个组成范围的二元合金。成功地预言了由磁挫挫引起的非共线磁位形的出现。本TB方法可适用于其他二元磁性过渡金属合金。如果合金元素之间的尺寸差异相当小并且电子性质占优势，则预计特别有希望。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Simple machine-learned interatomic potentials for complex alloys
由于训练数据必须采样巨大的配置空间，为包含许多元素的材料开发数据驱动的机器学习原子间势变得越来越具有挑战性。我们研究了机器学习原子间势的学习率和可达到的精度，用于多元素合金，具有不同的局部原子环境描述符组合。我们发现，对于一个五元素合金系统，使用简单的低维描述符的潜力可以达到meV/原子精度与中等大小的训练数据集，显着优于高维SOAP描述符的数据效率，准确性和速度。特别是，我们开发了一个计算快速的机器学习和制表高斯近似势（tabGAP）的Mo-Nb-Ta-V-W合金的两体，三体和一个新的简单的标量多体密度描述符的基础上嵌入原子方法的组合。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Role of Site-selective Doping on Melting Point of CuTi Alloys: A Classical Molecular Dynamics Simulation Study
采用经典分子动力学模拟和嵌入原子势研究了Ti在Cu中的择位替代对CuTi合金热稳定性的影响。实验观察到CuTi合金中所有自然存在的稳定相的熔点并不随Ti浓度的逐渐增加而表现出确定的趋势。为了理解这一现象，构建了CuTi合金的超级电池，其中Cu原子被Ti随机地和选择性地取代。对于无规置换，熔点随Ti浓度的增加而线性降低。一个非单调的依赖性被认为是当Cu原子在选择性的网站被Ti取代。对于特定的掺杂浓度，熔点显示出取决于原子排列顺序的大范围变化，并且可以通过选择用于取代的位点来微调。根据相应径向分布函数的峰高、峰宽和峰位解释了不同情况下熔点的变化。最后，它被证实，初始结构的自然发生的CuTi合金是负责在其熔点的不确定的趋势。
2011-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Directed long-range transport of a nearly pure component atom clusters by the electromigration of a binary surface alloy
假设空位介导的扩散，提出了一个电迁移驱动的嵌入原子簇在相分离的A $_x$ B $_{1-x}$表面合金（如fcc AgPt（111））表面平台上输运的连续模型。计算表明，电子风携带的数百个晶格间距的集群和在设置的方向，而集群的增长和其纯度提高漂移过程中。讨论了电流密度、扩散各向异性、有效电荷比$q_A/q_B$的大小和符号以及跳跃频率比$Γ_A/Γ_B$对团簇漂移速度、漂移方向、纯度和形状的影响。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Topological insulating phase arising in transition metal dichalcogenide alloy
本文通过从头计算结合缺陷波函数渗流模型，研究了 Pt(HgxSe1-x)2 合金的拓扑转变，发现其拓扑相对 Hg 分布具有鲁棒性，并估计随机合金拓扑转变浓度阈值仅为 9%，为在随机合金中寻找非平凡拓扑相提供了新方向。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Precursor of the premartensite in Ni2MnGa magnetic shape memory alloy: A pair distribution function study
观察到的马氏体相变前的前驱体现象对理解形状记忆和磁性记忆合金（MSMA）的重要工艺性能起着至关重要的作用。被认为是马氏体的前体状态的预马氏体（PM）相最近被证明是化学稳定相（Nature Commun. 8，1006（2017）），需要对这些材料中的前体效应进行严格的调查。我们在这里提出了一个证据的PM相在Ni2MnGa MSMA使用高能量同步辐射对分布函数（PDF）的研究中存在的前体状态。在短程有序（SRO）制度中嵌入奥氏体基体内的前体状态从远高于实际PM相变开始。PM相的这种SRO前体状态的存在产生与TC周围的铁磁（FM）序参量耦合的应变，导致顺磁到FM相变的一阶特征。
2021-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Glass formation in binary alloys with different atomic symmetries
预测合金的玻璃形成能力（GFA）仍然是一个重大挑战。我们不能预测的成分依赖的GFA甚至二元合金。为了研究每种元素形成特定晶体结构的倾向对玻璃形成的影响，我们专注于二元合金组成的元素具有相同的大小，但不同的原子对称性使用斑片状颗粒模型。对于具有促进不同晶体结构的原子对称性的混合物，最小临界冷却速率$R_c$仅比纯物质的最小临界冷却速率低$5$倍。对于具有促进局部结晶和二十面体有序的不同原子对称性的混合物，最小值$R_c$比纯物质低多个数量级的$3$。$R_c$的斑片状粒子模型的结果与嵌入原子方法模拟和溅射实验的NiCu，TiAl，和高熵合金。
2020-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Development of a Plasticity-oriented Interatomic Potential for CrFeMnNi High Entropy Alloys
用嵌入原子法（EAM）建立了CrFeMnNi四元HEAs的原子间相互作用势（EAM-21）。这种潜力是基于先前开发的CrFeNi三元合金的潜力。通过拟合实验值、密度泛函理论（DFT）和热力学计算来确定开发潜力的参数，以再现主要晶体特征，即：fcc相的稳定性、弹性常数和堆垛层错能。它的适用性的塑性形变机制的研究进行了检查的行为的计算$< 110>\left \{1111 \right \}$刃位错在等原子四元CrFeMnNi合金，以及它的不太复杂的子系统（三元，二元，和纯金属）。在0和900 K之间的温度域中进行的计算，在这个温度范围内的刃型位错和面心立方相稳定性的平滑和稳定的滑移得到证实。这项研究表明，适合的EAM-21潜在的CrFeMnNi HEAs的塑性机制和机械性能的分析。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Structure and glass-forming ability of simulated Ni-Zr alloys
二元Cu-Zr系统是一种具有代表性的块体玻璃形成体，由于具有明显的二十面体局部有序性而显示出高的玻璃形成能力。乍一看，Ni-Zr系统是期望相同行为的最自然的对象，因为镍和铜在周期表中是邻居，并且具有相似的物理化学性质。然而，做嵌入原子模型势描述的$\rm Ni_αZr_{1-α}$合金的分子动力学模拟，我们观察到不同的行为。我们得出结论，Ni-Zr系统具有相同的玻璃形成能力作为添加剂的二元Lennard-Jones混合物没有任何化学相互作用。结构分析表明，Ni-Zr合金中的二十面体有序度远低于Cu-Zr合金。我们认为，由于原子间相互作用的特殊性而导致的二十面体有序性的缺乏是Ni-Zr系统玻璃形成能力相对较差的原因。
2018-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mechanisms for the Formation of Active Sites in Single-Atom Alloys
研究揭示了单原子合金中活性位点形成机制，通过理论分析和实验观察，阐明了掺杂原子在金属表面的扩散、吸附及掺杂过程，为不同元素的SAA合成提供了指导。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evaluating Moment Tensor Potential in Ag-Cu Alloy: Accuracy, Transferability, and Phase Diagram Fidelity
本文为Cu-Ag合金开发了矩张量势（MTP），在DFT数据上训练后，其在缺陷能量、表面性质和共晶相图预测上显著优于经典EAM势，且无需拟合高温相变即可准确预测共晶温度和成分，验证了MTP对不混溶金属体系建模的有效性。
2025-08-25 cond-mat.mtrl-sci
An Active Learning Interatomic Potential For Defect-Engineered CoCrFeMnNi High-Entropy Alloy
针对CoCrFeMnNi高熵合金原子间势缺失的问题，本研究结合主动学习方案训练含缺陷构型的矩张量势MTP，其预测性能优于MEAM势，已嵌入LAMMPS公开可用。
2025-11-16 cond-mat.mtrl-sci
On phase separation and crystallization of Ge-rich GeSbTe alloys from atomistic simulations with a machine learning interatomic potential
University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
本文提出一种机器学习互原子势，用于模拟Ge富GeSbTe合金的相分离与结晶过程，揭示短时间操作条件下动力学效应导致的非平衡相变机制。
2026-04-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Bayesian calibration of interatomic potentials for binary alloys
发展可靠的原子间相互作用势模型，并量化预测精度，是原子模拟的关键。常用的电位，如通过嵌入原子方法（EAM）构建的电位，来自半经验考虑，包含必须基于训练数据拟合的未知参数。在目前的工作中，我们调查贝叶斯校准作为一种手段，拟合二元合金的EAM电位。贝叶斯设置自然地同化了关于不确定量的概率断言。通过这种方式，模型参数和模型误差的不确定性可以通过对训练数据进行调节来更新，然后进行预测。我们应用这些技术来调查一个家庭的金-铜系统，其中的训练数据对应于密度泛函理论值的晶格参数，混合双折射率，和各种弹性常数的EAM潜力。通过使用预测分布，我们展示了潜力的局限性，并强调了模型误差统计公式的重要性。
2022-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
MEAM potentials for Al, Si, Mg, Cu, and Fe alloys
为了研究金属合金化过程中Al、Si、Mg、Cu和Fe之间的相互作用，将各元素的MEAM势结合起来，建立了一套改进的嵌入原子法（MEAM）势。与从头算生成的广义层错能曲线相比，以前发表的单元素MEAM参数已被改进，以更好地符合广义层错能（GSFE）曲线。元素对的MEAM参数是根据从头计算获得的NaCl参考结构中元素对的结构和弹性性质构建的，并进行调整以重现最稳定的二元化合物的从头计算生成热。新的MEAM潜力进行了验证，通过比较缺陷的形成能，平衡体积，弹性模量，和生成热的几个二元化合物与从头计算模拟和实验。使处于其基态晶体结构的单个元素经受加热以测试高温下的电势。修改了Al势以避免在高温下形成非物理固体结构。测定了AA 6061合金的热膨胀系数，并与实验值进行了比较。在这项工作中进行的MEAM潜在的测试，利用通用的原子模拟环境（ASE），分布，以促进结果的再现性。
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical, structural and chemical heterogeneities in a binary metallic glass-forming liquid
随着接近玻璃化转变，液体中的颗粒运动变得高度不均匀，几乎没有流动性的区域与液体状区域共存。这种复杂的动力学被认为是负责不同的现象，包括非指数松弛和斯托克斯-爱因斯坦关系的崩溃。理解金属液体和玻璃中的动力学不均匀性和局部结构之间的关系是一个重大的科学挑战。在这里，我们使用经典分子动力学模拟来研究过冷状态下$\mbox{Cu}_{50}\mbox{Zr}_{50}$合金的原子动力学和微观结构。动力学的异质性通过isoconformational分析。随着过冷程度的加深，低迁移率原子从孤立态向成团态转变。这些缓慢的团簇，其尺寸在冷却时增长，也与浓度波动有关，其特征在于富Zr相，具有组合物$\mbox{CuZr}_2$。此外，基于Voronoi镶嵌的慢团簇的结构分析证明了具有局部二十面体顺序的Cu原子的分数相对于块体系统的增加。这些结果与二十面体有序在过冷金属合金动态慢化中所起的相关作用的统一方案是一致的。
2017-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unveiling the crystallization kinetics in Ge-rich Ge$_x$Te alloys by large scale simulations with a machine-learned interatomic potential
本文开发了一种高精度的机器学习原子间势，用于大规模分子动力学模拟，揭示了富Ge的Ge$_x$Te合金中依赖于温度的相分离与结晶动力学机制，为提升相变存储器性能提供了重要参考。
2024-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Accurate Spectral Neighbor Analysis Potential Models for Ni-Mo Binary Alloys and FCC Metals
近年来，已经开发了接近密度泛函理论（DFT）计算精度的有效原子间势，其使用满足严格不变性的严格原子描述符，例如，对于同质原子的平移、旋转、排列等。本文将光谱近邻分析势（SNAP）模型推广到bcc-fcc二元合金体系。我们证明，机器学习的SNAP模型可以产生显着的改善，甚至超过完善的，高性能的嵌入原子方法（EAM）和改进的EAM（MEAM）的fcc铜和镍的潜力。我们还报告了一个SNAP模型的fcc Ni-bcc Mo二元系统的机器学习精心构造的元素和金属间化合物的大型计算数据集的发展。我们证明了该二元Ni-Mo SNAP模型在预测Ni-Mo相图时可以达到与实验非常好的一致性，并且在预测许多关键性质如弹性常数、形成能、熔点等时可以达到接近DFT的精度，在整个二进制组成范围内。相比之下，现有的Ni-Mo EAM在相图的预测中具有显著的误差，并且在二元化合物中完全失败。这项工作为多组分合金系统提供了一个系统的模型开发过程，包括一个有效的程序来优化模型拟合中的超参数，并为此类系统的长时间，大规模模拟铺平了道路。
2018-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Development and Validation of Interatomic Potential for Sc and Al-Sc Alloys: Thermodynamics, Solidification, and Intermetallic Ordering
本文提出了一种用于钪和铝-钪合金的改进嵌入原子方法势能，通过统一热力学和凝固行为，实现了对合金相变和有序结构的准确模拟。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Energetics, structure, and composition of nanoclusters in Oxide Dispersion Strengthened Fe-Cr alloys
广泛的第一性原理计算嵌入式集群包含几个O，Y，Ti，和Cr原子以及空位进行大都会蒙特卡罗模拟中应用的相互作用参数，在一个刚性晶格模型的框架内。一种新的描述使用对和三重参数被证明是更精确的比常用的对参数化。模拟退火提供了在T=0的能量，结构和化学计量的纳米大小的集群的全面数据。结果是完全一致的实验发现，可以忽略不计的粗化和高分散的集群，观察到的存在下，Ti减少集群的大小，并与报告的集群的辐射耐受性。在没有空位的合金中，团簇显示出平面结构，而空位的存在导致三维构型。此外，在高温下进行了Metropolis蒙特卡罗模拟，以研究纳米团簇组成对温度的依赖性。对（Y+Ti）：O、Y：Ti、（Y+Cr）：O和Y：Cr的实验数据与模拟结果进行了比较，发现两者之间有很好的一致性，在某些情况下，甚至可以得出结论，即相应的合金中含有一定量的空位，所分析的团簇是在高温下冻结的。实验数据与模拟结果的比较表明，由非化学计量比的氧化物基本上是一致的铁铬矩阵的bcc晶格的纳米团簇的假设导致合理的结果。
2014-05-13 cond-mat.mtrl-sci
General-purpose machine-learned potential for 16 elemental metals and their alloys
针对通用机器学习势（MLPs）覆盖元素及合金范围有限的问题，提出构建统一通用MLP的方法并开发UNEP-v1模型，其在16种元素金属及合金的多物理性质上性能优于嵌入原子方法势，且通过实验验证及大规模模拟证明有效性，推动通用MLP向覆盖周期表迈进。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Deposition and Growth of the AlCoCuFeNi High-Entropy Alloy Thin Film: Molecular Dynamics Simulation
Oles Honchar Dnipro National University（阿列斯·洪恰尔第聂伯国立大学）
利用分子动力学模拟研究AlCoCuFeNi高熵合金薄膜在硅(100)基底上的生长过程，发现初始阶段形成小团簇，约5 ns后开始结晶，最终薄膜包含面心立方、体心立方、六方密排和非晶相。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Composition-dependent interatomic potentials: A systematic approach to modelling multicomponent alloys
我们提出了一个简单的计划来构建成分依赖的多组分系统的原子间势，当叠加到纯元素的电位上时，不仅可以再现在整个浓度范围内的固溶体的混合热，而且还可以再现包括金属间相在内的更广泛的配置的能量。我们表明，在集群相互作用的扩展提供了一种方法来系统地提高模型的准确性，它是简单的概括这一过程的多组分系统。浓度相关的原子间相互作用势可以建立在几乎任何类型的纯元素势的基础上，包括嵌入原子法（EAM），修正的EAM，键序和Stillinger-Weber型势。一般来说，总能量中的成分依赖的N体项导致显式的（N+1）体力，这可能使它们在计算上昂贵。我们提出了一种算法，克服了这个问题，可以加快计算的组成相关的对电位的力量，以这样一种方式，使他们计算可比的效率和缩放行为的标准EAM潜力。我们还讨论了在蒙特卡罗模拟中的实现。最后，我们示例性地回顾了Fe-Cr系统的成分依赖的EAM模型[PRL 95，075702（2005）]。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Exact average many-body interatomic interaction model for random alloys
针对随机合金模拟中随机采样平均的难题，提出在原子间势层面平均的模型，基于线性机器学习势推导解析展开，预测NbMoTaW位错核心结构且与DFT一致。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Lattice thermal conductivity of 16 elemental metals from molecular dynamics simulations with a unified neuroevolution potential
本研究利用均匀非平衡分子动力学方法结合统一神经演化势UNEP-v1，系统计算16种单质金属的晶格热导率，结果与仅考虑声子-声子散射的玻尔兹曼输运方程结果吻合度优于传统嵌入原子法势，为复杂合金热输运研究提供新工具。
2025-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Response Embedded Atom Method of Interatomic Potentials
嵌入原子法（EAM）势可能是金属和合金中应用最广泛的原子间相互作用势。然而，EAM势对弹性常数施加了三个与实验不一致的约束。在更微妙（但更重要）的水平上，EAM电位通常不正确地描述表面层的向外/向内弛豫，因此不能可靠地描述纳米结构。这封信报告了一个解决这两个问题的响应EAM（R-EAM）。从概念上讲，来自每个原子的电子分布不响应EAM内的原子环境。实际上，来自每个原子的电子分布取决于原子环境，并且这种依赖性明确地并入R-EAM中。解析推导表明，R-EAM势不像EAM势那样对弹性常数施加这三个约束。此外，以六方密排（HCP）金属Ti，Mg和Zn为原型，作者表明，R-EAM势正确地描述表面，在层间距和表面重构方面，与量子力学计算一致，而EAM势不一致。与EAM势相比，R-EAM势仅需要大约两倍的计算能力。
2012-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the effects of varying Ti concentration on the mechanical properties of Cu-Ti alloys
本研究采用DFT与MEAM分子动力学模拟，揭示了少量Ti提升Cu合金强度的机制：Ti增加局域电荷密度与晶界分离能，抑制堆垛层错和Shockley不全位错形成，为高性能Cu合金设计提供理论依据。
2023-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Utilizing a machine-learned potential to explore enhanced radiation tolerance in the MoNbTaVW high-entropy alloy
本研究构建了 MoNbTaVW 高熵合金的机器学习原子间势，通过分子动力学模拟发现其相较于纯 W 具有更少且更小的间隙原子团簇，展现出更优异的耐辐照性能，并提出了子级联分裂机制及扩展损伤模型。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Interatomic Fe-Cr potential for modeling kinetics on Fe surfaces
为了使精确的分子动力学模拟的铁铬合金的表面，我们开发，基于密度泛函理论（DFT）计算，一个新的原子间的铁铬Tersoff形式主义的潜力。相反，以前的潜在的模型，这已被设计为散装Fe-Cr，我们扩展我们的潜在的拟合数据库，不仅包括传统的散装性能，但也在体心立方铁的Cr的表面偏析能。在再现我们的DFT结果的散装性能，新的潜力被发现是优于以前开发的Tersoff势和竞争力的浓度依赖性和双带嵌入原子方法的潜力。对于Cr向Fe-Cr合金表面的偏析，只有新的电位与我们的DFT计算一致，预测Cr优先偏析到最顶层的表面层，而不是其他电位优选的第二层。我们希望这次整改能促进未来的研究，例如，从原子水平上研究不锈钢的耐腐蚀机理。
2021-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Beyond packing of hard spheres: The effects of core softness, non-additivity, intermediate-range repulsion, and many-body interactions on the glass-forming ability of bulk metallic glasses
当液体以超过临界冷却速率$R_c$的速率冷却到远低于其熔化温度时，结晶态被绕过，取而代之的是形成无定形玻璃态。$R_c$（或相应的临界铸造厚度$d_c$）表征每种材料的玻璃形成能力（GFA）。虽然二氧化硅是具有小的$R_c<10^{-2}$ K/s的优良玻璃形成剂，但纯金属和大多数合金是具有大的$R_c>10^{10}$ K/s的差的玻璃形成剂。只有在过去的三十年中，块体金属玻璃（BMG）被确定为具有接近二氧化硅的$R_c$。最近的模拟表明，硬球模型是能够识别的原子尺寸比和数量分数制度BMG存在的临界冷却速率比纯金属小13个数量级以上。然而，除了硬核相互作用之外，原子间势还有许多其他的特征。这些其他特征如何影响BMG的玻璃形成能力？我们进行分子动力学模拟，以确定如何变化的软和非加性的排斥核心和形式的原子间对潜在的中间距离影响的GFA的二元合金。原子间对势的这些变化使我们能够引入几何挫折并改变与玻璃形成竞争的晶相。我们还研究了调整多体相互作用的强度从零到全嵌入原子模型对纯金属的GFA的影响。然后，我们采用完全嵌入原子模型的二元BMG和硬核相互作用发挥主导作用，在设置合金的GFA，而其他功能的原子间势只改变GFA的一到两个数量级。
2015-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polarizable Potentials For Metals: The Density Readjusting Embedded Atom Method (DR-EAM)
在金属界面的模拟中，一些最广泛使用的经典分子动力学力场缺少金属行为的一个关键方面。我们提出了一种改进的嵌入原子方法（EAM），它允许通过处理每个原子周围的价密度作为一个波动的动力学量的金属的电子极化。密度由一组随核坐标传播的附加涨落变量（及其共轭动量）表示。这种"密度调整EAM“（DR-EAM）几乎保留了传统EAM的所有有用特性，包括体弹性性能和表面能。然而，它也允许价电子密度响应于外部扰动而通过金属迁移。我们表明，DR-EAM可以成功地模拟极化响应外部电荷，捕捉图像电荷效应的原子模拟。DR-EAM还捕捉了金属在均匀电场存在下的一些行为，预测金属内部的表面充电和屏蔽。我们进一步表明，它预测合金中的组成原子之间的电荷转移，导致新的预测层状L $1_0$结构的晶胞几何形状。
2019-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Electrochemical Evaluation of Mg and a Mg-Al 5%Zn Metal Rich Primers for Protection of Al-Zn-Mg-Cu Alloy in NaCl
本研究在0.6 M NaCl中评价MgRP与MgAlRP对AA 7075-T651的牺牲阳极阴极防护，发现Mg腐蚀可二次活化Al-5wt%Zn，使MgAlRP持续供荷并提供更优保护。
2024-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional atom-by-atom mapping of nanoscale precipitates in single Te inclusions in Cd0.9Zn0.1Te crystal
Polytechnique Montreal（蒙特利尔理工大学）
本研究通过三维原子级映射揭示了CZT单晶中Te包裹体内的纳米级析出物，揭示了生长过程中复杂的偏析和析出机制，为高纯度CZT晶体的生长策略优化提供理论依据。
2025-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Benchmarking 34 OpenKIM Nickel Potentials with an Emphasis on Surfaces and Extended Defects
本文构建自动化框架，用47项指标基准测试34种OpenKIM镍原子间势，发现SNAP整体误差最低，并揭示迁移与短程物理相关的精度权衡。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Unifying interatomic potential, g(r), elasticity, viscosity, and fragility of metallic glasses: analytical model, simulations, and experiments
提出了一个分析框架来描述金属玻璃的弹性，粘性和脆性与它们的原子级结构和有效的原子间相互作用。自下而上的方法首先基于径向分布函数g（r）的玻尔兹曼反演和通过简单的幂律近似拟合$g(r)$的短程部分来形成有效的Ashcroft-Born-Mayer原子间势。幂指数$λ$表示全局排斥陡度参数。导出了原子连接性与堆积分数$Z \sim ϕ^{1+λ}$之间的标度关系。这种关系，然后实现在晶格动力学模型的高频剪切模量的有效相互作用的吸引力的非谐部分被考虑到通过热膨胀系数映射到一个$T$的依赖的$ϕ$-依赖。然后在玻璃化转变的协同剪切模型内使用以这种方式计算的作为温度的函数的剪切模量，以产生在整个Angell图上作为$T$的双指数函数的过冷熔体的粘度。该模型，它只有一个可调参数（高频笼变形的特征原子体积）进行测试，对新的实验数据的ZrCu合金，并提供了一个很好的单参数描述的粘度下降到玻璃化转变温度。
2016-08-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Benchmarking average atom potentials derived from atomic cluster expansions
Laboratory of Materials Design and Simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料设计与模拟实验室）
本文基准测试了从线性原子团簇展开直接导出的平均原子势，证明其能从小型训练数据重现Fe-W和Mo-Nb无序合金的DFT性质，并强调化学位点基组选择的重要性。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure of complex spd Hume-Rothery phases in transition-metal aluminides
富Al-Mn系准晶相和准晶近似相的发现，重新引起了人们对含过渡金属原子的复合铝化物的兴趣。一方面，现在公认的是，休谟-罗瑟里稳定化起着至关重要的作用。另一方面，过渡金属原子对它们的稳定性和物理性质也有非常重要的影响。在本文中，我们回顾了研究，统一的经典休谟-Rothery稳定sp电子阶段的虚拟束缚态模型嵌入在铝基体中的过渡金属原子。这些研究为spd电子相提供了一个新的理论。它被成功地应用于铝（硅）-过渡金属合金，它给出了一个连贯的图片，他们的稳定性和物理性能。这些工作是基于电子结构和简化模型的第一性原理计算，与实验结果相比。更详细的评论文章发表在Prog。Mater. Sci. 50（2005）第679-788页。
2005-05-03 cond-mat.mtrl-sci
