Local melting attracts grain boundaries in colloidal polycrystals
我们发现，激光诱导的局部熔化吸引和变形的二维胶体晶体中的晶界。当与晶粒边缘接触的熔化区域再结晶时，它使晶界变形-这种吸引力是由变形的晶界构型的多样性驱动的。此外，这种吸引力提供了一种制造任意形状的人工胶体晶粒的方法，使晶界动力学的新实验研究成为可能，并最终暗示了一种制造具有设计师微结构的材料的新方法。
2017-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The influence of short range forces on melting along grain boundaries
我们研究了一个模型，通过结合纳米-介观尺度描述耦合扩散熔化和纳米结构力。具体而言，我们获得的解析和数值解的熔化过程中的晶界结构分离力的影响下，在实验相关制度的熔化温度的小偏差。虽然在空间上仅限于传播的熔体指的尖端附近，分离力的影响是显着的，并导致穿透速度的强烈修改。该问题表示在一个尖锐的界面模型，以捕捉广泛的相关长度尺度，预测的增长速度和描述的图案的长度尺度，取决于温度，晶界能，强度和长度尺度的指数衰减的分离潜力。接近平衡的三重结附近的短程效应可以通过中尺度公式中的接触角重正化来表示。对于更高的驱动力强的偏差被发现，导致显着更高的熔化速度比从一个纯粹的介观描述预测。
2014-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Icosahedral quasicrystal enhanced nucleation in commercially pure Ni processed by selective laser melting
这项工作提供了明确的证据，二十面体准晶（iQC）增强形核气体雾化工业纯镍粉在选择性激光熔化过程中发生。这种凝固机制，最近才在几种合金中报道，迄今为止从未在纯金属中观察到，由由于液体中存在二十面体短程有序而形成的iQC的小平面上的初级相的晶粒的凝固组成。iQC增强形核的发生已推断从观察SLM处理的纯镍样品的部分不相干的孪晶界和集群的孪晶晶粒对共享共同的<110>五重对称轴的过量分数。这项工作进一步证明，增材制造方法可能是研究凝固基础和设计前所未有的晶界网络的宝贵工具。
2022-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Abrupt grain boundary melting in ice
通过对Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek理论的扩展，研究了杂质对冰的晶界融化的影响，在该理论中，我们在计算晶界内的完全频率依赖的范德华力和库仑力时考虑了延迟势的影响.在高掺杂浓度下，经典的溶质效应主导熔化行为。然而，取决于杂质的量和表面电荷密度，随着温度降低，色散力相互作用的吸引性尾部开始有效地与排斥性屏蔽库仑相互作用竞争。这导致膜厚度/温度曲线，其根据这些相互作用的相对强度而变化，并且随着杂质水平的增加而呈现膜厚度的减小。更引人注目的是，在非常大的膜厚度，排斥库仑相互作用可以有效地屏蔽导致突然减少到零膜厚度的事实。
2004-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The surface-tension-driven Benard conventions and unique sub-grain cellular microstructures in 316L steel selective laser melting
在某些特殊合金（316 L、Al-Si、Co-Cr-Mo）的选择性激光熔化（SLM）过程中发现了独特的亚晶结构，亚微米尺度的胞状、拉长胞状甚至能带结构总是共存于单个宏观凝固晶粒内部。此外，蜂窝结构是对称的，具有六边形、五边形和正方形蜂窝图案，其中蜂窝尺寸仅在1μm左右。单层和散装316 L SLM实验，揭示了这些亚晶胞状组织的形成机制。在复杂的温度梯度和表面张力梯度的作用下，固/液界面（所谓的糊状区）前的局部对流和Bénard不稳定性形成了复杂的亚微米蜂窝状图案。换句话说，在S/L界面处发生的这种非线性自组织现象（Bénard不稳定性）叠加在宏观晶粒凝固过程上，以形成亚晶粒图案/结构和元素微观偏析。这种简单而统一的解释可以扩展到由SLM形成的其他共晶合金，如Al-Si系统。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural disjoining potential for grain boundary premelting and grain coalescence from molecular-dynamics simulations
我们描述了一个分子动力学框架的直接计算的短程结构力的晶界预熔化和晶粒聚结凝固。该方法应用于（i）一个西格玛9 <115>120度扭曲和（ii）一个西格玛9 <110>{411}对称倾斜边界在一个经典的嵌入原子模型的元素镍的比较研究。虽然这两个边界的特点是高度无序的结构附近的熔点，在这些边界中的无序区域的宽度的温度依赖性的性质是定性不同的。前者的边界显示的行为与一个gramically发散的预熔层厚度从下面的熔化温度接近一致，而后者显示的行为具有有限的晶界宽度在熔点。它表明，这两种类型的行为可以定量描述内的尖锐的界面热力学形式主义，涉及宽度依赖的界面自由能，被称为分离的潜力。边界（i）的分离势计算显示出对宽度的单调指数依赖性，而边界（ii）的分离势具有弱吸引极小值。这项工作的结果进行了讨论，最近的模拟和理论研究的热力学力的晶界预熔。
2010-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary melting in ice
我们描述了水冰中晶界预融的光散射研究。普遍存在的长程吸引极化力抑制晶界熔化，而屏蔽库仑相互作用和经典依数效应产生的排斥力则增强晶界熔化，液相增强效应可以通过向体系中加入掺杂离子来控制。对于所有测得的晶界，这导致增加预熔膜厚度与电解质浓度。虽然我们知道，界面表面电荷密度$q_s$和溶质浓度可以潜在地主导膜厚度，我们不能直接测量它们在一个给定的晶界。因此，作为一个框架来解释的数据，我们认为两个适当的$q_s$依赖的限制，一个是占主导地位的依数效应，一个是占主导地位的静电相互作用。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.geo-ph
Coupling of homogeneous and heterogeneous melting kinetics in polycrystalline materials
基于一个明确耦合均相和非均相熔化机制的新模型，分析了多晶材料的熔化动力学。这种方法的显着特点在于它的能力，不仅评估粒度分布的影响，对整体熔化动力学，但也两个熔化机制之间的竞争。我们首次揭示了多晶材料熔化的温度-时间-转变图的三部分结构，通过它可以确定主导熔化机制切换的临界温度。临界温度随平均晶粒直径的减小而增大，并遵循负幂律。结果与实验观察定性一致。
2019-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Grain boundary component in W-Ga composites: a way towards skeleton structures
纳米结构材料由晶体和晶界成分组成。在最简单的情况下，两种成分在化学上是相同的。在这里，我们提出了一个系统的研究结果，该系统由A原子（钨）和B原子（镓）的晶界成分构成的结晶成分。在该系统中，组分B处于无序状态。最有可能的是，它表现出“非晶状”结构，并以恒定的厚度均匀地包覆钨晶体，从而形成Ga骨架结构。非结晶镓似乎不经历一级结构相变，当化合物低于、等于或高于Ga的平衡熔点时，没有观察到一级熔融转变。镓作为晶界组分的性质与晶态和非晶态体镓的性质有很大不同。
1998-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Method for Computing Short-Range Forces between Solid-Liquid Interfaces Driving Grain Boundary Premelting
我们提出了一种基于分子动力学的方法，用于精确地计算短程结构力的空间扩散的固-液界面在润湿的晶界接近熔点的重叠。该方法是基于在不同的温度下监测的液体层的宽度的波动，以提取作为该宽度的函数的多余的界面自由能。该方法被示出为一个高能量的西格玛9扭曲边界在纯镍。短程排斥驱动预熔被认为是占主导地位的，在比较长程分散和熵力和以前的实验结果，纳米级的层宽度可能只会观察到非常接近的熔点一致。
2008-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field crystal study of grain-boundary premelting
本文在二维六方有序纯材料的相场晶体模型中研究了温度低于熔点时的晶界预熔现象。我们研究了对称倾斜边界的结构作为两种不同倾斜度的取向差的函数，并在巨正则系综中计算了分离势V（w），该分离势V（w）控制晶体-熔体界面之间的基本相互作用作为预熔层宽度w的函数。结果揭示了定性不同的行为为高角度晶界均匀润湿，与w发散几何接近的熔点从下面，和低角度的边界，由周围的位错，分离固体桥的液体池打断。高角度边界和低角度边界之间的这种定性差异反映在分离势的w依赖性中，该分离势在临界取向差以上是纯排斥的（对于所有w，V '（w）<0），但是对于低角度，从小w处的排斥切换到大w处的吸引。在后一种情况下，V（w）具有对应于在熔点处的有限宽度的预熔化边界的最小值。此外，我们发现，标准的润湿条件（晶界能等于两倍的固-液自由能）给出了一个太低的估计的临界取向差时，使用低温值的晶界能。相反，如果将晶界能外推到熔点，同时考虑高温下材料的弹性软化和位错周围的局部熔化，则得到合理的估计。
2008-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Direct nanoscale observation of melting and solute redistribution in a hypoeutectic Al-Cu alloy with $\it{in\ situ}$ STEM
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）
利用原位STEM加热技术，纳米尺度观察亚共晶Al-Cu合金的熔化过程，发现晶界优先形成共晶液相，Al2Cu相先熔化，液态Cu长距离再分布导致富Al边缘和Cu富集。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation of Ga Penetration along Sigma 5 Symmetric Tilt Grain Boundaries in an Al Bicrystal
液态金属脆化（LME）是低熔点液态金属与另一种较高熔点的多晶金属接触的系统的共同特征。虽然不同的系统表现出不同的LME断裂特性，但纳米厚的液态金属膜沿晶界的渗透是该过程的标志之一。我们采用EAM电位优化的Al-Ga二元合金在一系列的MD模拟的Al双晶体（与$Σ5 36.9 ^{\circ} /[010]$对称倾斜边界）与液体Ga接触，并没有施加应力。我们的模拟阐明了LME的机制，以及它是如何受到应力的影响。应力和Ga原子的相互作用导致在液态槽根下方的晶界上形成一列位错训练，位错以几乎恒定的速率沿晶界向下爬。位错攀移机制和Ga的穿透是耦合的。虽然位错确实使部分施加的应力松弛，但残余应力保持晶界开放，从而允许更多、更快的Ga传输到穿透前沿（即，Ga层增厚过程）。耦合的Ga输运和"位错爬升“是关键的异常快速，时间无关的Ga沿晶界在Al中的渗透。模拟解释了广泛的LME在Al-Ga文献的实验观察。
2007-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced figure of merit in nanostructured (Bi, Sb) 2 Te 3 with optimized composition, prepared by a straightforward arc-melting procedure
自20世纪50年代以来，Sb掺杂的Bi 2 Te 3被认为是近室温工作的最佳热电材料。材料性能的改进预期来自纳米结构化过程。我们提出了一种简单而快速的方法来合成已经纳米结构的颗粒，表现出增强的ZT由于一个显着低的热导率和异常高的塞贝克系数的标称组合物优化电弧熔化：Bi0.35Sb1.65Te3。我们提供了一个详细的结构分析的Bi 2-xSbxTe 3系列的基础上，中子粉末衍射的组成和温度的函数，揭示了原子振动所发挥的重要作用。电弧熔化产生具有小于50 nm厚的片的层状片晶。低热导率归因于纳米片的晶界处的声子散射。这是高效热电材料的快速且具有成本效益的生产方法。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Crystal plasticity model of residual stress in additive manufacturing
选择性激光熔化作为增材制造技术正受到越来越多的关注。由大的温度梯度和不均匀的冷却过程引起的残余应力有利于裂纹的产生。在这项工作中，晶体塑性有限元模型被开发来模拟残余应力的形成，并了解增材制造过程中的塑性形变、晶粒取向和残余应力之间的相关性。从热流体流动和晶粒生长模拟的温度分布和晶粒结构实施到晶体塑性模型。提出了一种单元消除和再激活方法来模拟熔化和凝固，并重新初始化状态变量，如塑性形变，在重新激活的单元。通过比较由热应力引起的塑性形变随时间的变化，根据液体区域的刚度退化来判断该方法的准确性。该方法被用来研究平行和垂直于激光扫描方向的残余应力，以及沿这些方向的晶粒的最大施密德因子的相关性。残余应力的大小可以作为深度、晶粒取向和相对于熔池的位置的函数来预测。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Premelting of Monolayer Ices in 2D Nano-channels
我们采用分子动力学（MD）模拟研究二维疏水纳米通道中冰的晶界（GB）预熔。在单层冰中的对称倾斜GB中观察到预熔转变，并且涉及液相水的预熔带的形成，其宽度随着从下面接近熔化温度而依序增长，与GB预熔的现有理论一致。根据目前的MD观测，人们可以预期GB预熔存在于广泛的低维相的约束冰，并显示出重要的后果，低维冰的晶体生长。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Phase field model of premelting of grain boundaries
我们提出了一个凝固的相场模型，其中包括在固相中的结晶取向的影响。该模型在一个统一的框架内描述了晶界以及固液边界。通过适当选择相场变量与自由能中的晶体取向变量的梯度的耦合，我们发现高角度边界发生预熔化转变。当从下面接近熔化温度时，低角度晶界保持狭窄。大角度晶界处的液相层宽度呈几何发散。此外，对于模型耦合的某些选择，作为温度的函数，流体层的宽度可能存在不连续的跳跃。
2001-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Multi-principal element grain boundaries: Stabilizing nanocrystalline grains with thick amorphous complexions
非晶配合物最近被证明可以同时提高某些纳米晶合金的延展性和稳定性。在这项研究中，三个五元合金（Cu-Zr-Hf-Mo-Nb，Cu-Zr-Hf-Nb-Ti和Cu-Zr-Hf-Mo-W）进行了研究，以测试的假设，增加晶界的化学复杂性将导致更厚的非晶络合物，并进一步稳定的纳米晶显微组织。在Cu-Zr-Hf-Nb-Ti合金中观察到Zr、Nb和Ti的显著边界偏析，这产生了四元界面组成，即使在约97%的熔化温度下1周后，也将平均晶粒尺寸限制在63 nm。这种高水平的热稳定性归因于复杂的晶界化学和多组分偏析导致的非晶结构。高分辨率透射电子显微镜显示，在Cu-Zr-Hf-Nb-Ti合金的晶界区域的化学复杂性的增加，结果在一个平均的非晶络合物厚度为2.44 nm，约44%和32%厚比以前观察到的Cu-Zr和Cu-Zr-Hf合金的非晶络合物。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Structures and melting in infinite gold nanowires
研究了无限长金纳米线结构性质的温度依赖性。采用分子动力学模拟方法和嵌入原子势。研究了在T= 0K时构造的面心立方结构的沿（111）、（110）和（100）方向取向的丝。结果发现，多壁结构的形式在所有这些纳米线。对于初始fcc（111）取向，同轴圆柱壳是最明显和最成形的。在300 K以上，壳层随温度的升高而稳定.所有纳米线在T<1100 K时熔化，即，远低于本体熔融温度。
2000-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Removing grain boundaries from three-dimensional colloidal crystals using active dopants
利用计算机模拟，我们探讨了如何晶界可以从三维胶体晶体中去除掺杂一小部分的活性胶体。我们表明，足够的自我推进，该系统被驱动到一个晶体流体共存。在这种相分离状态下，活性掺杂剂变得可移动并自发地聚集在晶界处。由此产生的表面熔化和畴的再结晶导致晶界随时间的运动，并导致形成大的单晶。然而，当自推进力太低而导致相分离时，我们没有观察到晶粒生长的显著增强。
2016-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomic-scale grain boundary engineering to overcome hot-cracking in additively-manufactured superalloys
关于导致通过不可焊接的Ni基高温合金的增材制造（AM）构建的部件中的热裂纹的机制仍然存在争议。对热裂纹的根本原因缺乏深入的了解是设计安全关键应用的工程部件的障碍。在这里，我们部署了一个近原子尺度的方法来调查的细节组成装饰的晶界在粗晶粒，柱状微观结构的部分建立从一个不可焊的镍基高温合金通过选择性电子束熔化。在AM典型的连续凝固和重熔事件的过程中，晶界处的Cr、Mo和B的逐步富集，伴随着固态扩散，导致晶界偏析诱导的熔析。这一观察结果与热力学计算是一致的。我们证明，通过调整构建参数，以获得细晶粒的等轴或柱状微观结构，晶粒宽度小于100 $μ$ m，能够避免开裂，尽管强晶界偏析。我们发现，传播的临界溶质到一个较高的总界面面积，结合较低的热应力，有助于抑制界面液化。
2019-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Discovering Melting Temperature Prediction Models of Inorganic Solids by Combining Supervised and Unsupervised Learning
本研究针对现有熔点估算方法的局限，提出结合监督与无监督学习的两步机器学习方法预测二元离子固体熔点，进一步通过符号学习得到可解释的物理模型，兼顾精度与可解释性。
2024-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Modeling Framework to Predict Melting Dynamics at Microstructural Defects in TNT-HMX High Explosive Composites
本研究为TNT-HMX复合材料开发了组合全原子力场，预测表面与界面能驱动晶粒粗化，并揭示自由表面和界面是TNT熔化成核点，且晶体过热至少50 K，过热度与界面能负相关。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Temperature of the inner-core boundary of the Earth: Melting of iron at high pressure from first-principles coexistence simulations
地核由一个半径为1221公里的实心球组成，周围是一个从行星中心延伸到3480公里的液体壳层，大约是向表面延伸的一半（地球的平均半径为6373公里）。核心的主要成分是铁，因此在固体和液体之间的边界（ICB）处遇到的压力下铁的熔化温度提供了核心温度的估计。在这里，我报告的熔融温度的Fe在压力附近的ICB，获得第一原理技术的基础上密度泛函理论。通过直接模拟铁的固液共存进行了计算，结果表明，在$\sim 328$ GPa的压力下，铁在$\sim 6370\pm 100$ K下熔化。这些发现与早期的模拟结果非常一致，早期的模拟使用了完全相同的量子力学技术，但通过计算固体和液体Fe的自由能获得了熔化特性
2009-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of Competing Quantum Effects on the Kinetic Energy of Heavy Water upon Melting
即使在室温下，量子力学在确定轻核的定量行为方面也起着重要作用，它显著地改变了诸如热容之类的物理性质的值。然而，其他观测值似乎只受到核量子效应（NQE）的微弱影响：例如，轻水和重水的熔化温度相差不到4 K。最近的理论工作将其归因于分子内和分子间NQE之间的竞争，这可以通过计算量子动能张量的各向异性来分离。当冰融化时，这个张量的主值在相反的方向上变化，导致对熔点的净量子力学效应非常小。本文介绍了这一现象的第一个直接的实验观察，通过测量重水和冰中的氘动量分布n（p）使用深非弹性中子散射（DINS），并解决其各向异性。从实验结果，辅以理论分析，表明量子动能张量的各向异性也可以捕获较重的原子，如氧。
2013-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Direct Observation of Entropic Stabilization of bcc Crystals Near Melting
预测具有低潜热的晶体从熵稳定的体心立方对称熔化。在这个弱的一阶跃迁中，预计会出现强相关的波动，这可能会改变跃迁的性质。在这里，我们将展示如何大的波动稳定体心立方晶体形成的带电胶体，引起强烈的幂律相关的异质动力学。此外，我们发现，显着的非仿射粒子位移导致的非仿射剪切模量在过渡消失。我们解释这些意见，重新制定的博恩-黄理论占nonaffinity，说明了一个场景的有序固体达到一个经典的晶格动力学失败的状态。
2017-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase-field-crystal study of grain boundary premelting and shearing in bcc iron
采用相场晶体（PFC）方法研究了在高同系温度下，在bcc Fe的经典模型中，在整个取向差$0<θ<90^\circ$范围内，$[001]$对称倾斜晶界（GBs）的平衡预熔和非平衡剪切行为.我们表征的依赖性的预熔层的宽度$W$作为温度和取向差的函数，并计算热力学分离势的导数相对于$W$表示晶体-熔体界面之间的结构力由于密度波的空间重叠。分离潜力也计算分子动力学（MD）模拟，定量比较PFC模拟，粗粒度的振幅方程（AE）来自PFC，提供额外的分析见解。我们发现，在一个中间范围内的取向差（$θ_{\rm min}<θ<θ_{\rm max}$）的GB，$W$发散的熔化温度接近从下面，对应于一个纯粹的排斥分离潜力，而在这个范围外的GB（$θ<θ_{\rm min}$或$θ_{\rm max}<θ<90^\circ$），$W$仍然有限的熔点，其值对应于一个浅的吸引力最小的分离潜力。为了响应平行于GB平面的剪切应力，PFC模拟中的GB表现出垂直于该平面的耦合运动，其中耦合因子作为反映两种耦合模式之间的过渡和/或滑动（两种晶粒的剪切）的$θ$的函数的不连续变化。两种耦合模式的耦合因子与以前的理论预测[J. W. Cahn，Y. Mishin，A.铃木，Acta Mater。54，4953（2006）]。
2012-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Incongruent Melting and Phase Diagram of SiC from Machine Learning Molecular Dynamics
针对碳化硅高温相图因实验矛盾不明确的问题，采用贝叶斯主动学习训练的机器学习力场开展大规模MLMD模拟，揭示其不一致熔融机制并构建完整温压相图，解决了长期实验矛盾并为材料加工提供参考。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Statistical Mechanics of Low Angle Grain Boundaries in Two Dimensions
我们探讨了在热平衡时嵌入二维晶体中的小角度晶界（LAGB）的有序性。对称的LAGB受到周期性的Peierls电位经历，随着温度的升高，热脱钉过渡，在长波长以上的电位是无关紧要的，LAGB表现出横向波动，生长与位错间的距离。纵向波动导致了一系列的熔融转变，其特征在于具有普遍临界指数的发散代数布拉格峰的顺序消失。我们的理论方面检查到随机矩阵理论的映射。
2020-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Revealing the effects of laser beam shaping on melt pool behaviour in conduction-mode laser melting
本研究通过模拟与实验，揭示激光束整形对316L不锈钢传导模式激光熔化中熔池热流场、焊珠轮廓及凝固组织的影响，并探讨柱状晶向等轴晶转变。
2023-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Melting temperature prediction via first principles and deep learning
熔化是一个高温过程，需要大量的采样配置空间，从而使熔化温度预测计算非常昂贵和具有挑战性。在过去的几年里，我已经建立了两种方法来应对这一挑战，一种是通过直接密度泛函理论（DFT）分子动力学（MD）模拟，另一种是通过深度学习图神经网络。DFT方法是基于小尺寸固液共存MD模拟的统计分析。它消除了快速加热方法中亚稳态过热固体的风险，同时相对于传统的大规模共存方法也显著降低了计算机成本。它既准确又高效（每种材料几天的速度），被认为是直接DFT熔融温度计算的最佳方法之一。深度学习方法基于图神经网络，有效地处理化学式中的排列不变性，从而大大提高效率并降低成本。在每个材料毫秒的速度下，该模型非常快，同时具有中等精度，特别是在数据集扩展的组成空间内。我已经将这两种方法实现到自动化的计算机代码包中，使它们公开可用并免费下载。DFT和深度学习方法彼此高度互补，因此它们可以很好地集成到解链温度预测的框架中。我展示了将这些方法应用于材料设计和发现高熔点材料的示例。
2022-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Phase field modelling of grain boundary premelting using obstacle potentials
本文研究了Steinbach和Pezzolla [I]的多序参量相场模型. Steinbach，F. Pezzolla，A generalized field method for physiological transformations using interface fields，Physica D 134（1999）385-393]关于其描述晶界预熔化的能力。对于单个序参量情况，固-熔界面总是吸引的，这允许在本体熔点以上具有（不稳定的）平衡固-熔-固共存。描述界面相互作用的温度依赖的熔体层厚度和分离势受热耦合函数的选择和定义液相量的措施的影响。由于严格有限的界面厚度，相互作用范围也是有限的。对于一个多序参量模型，我们发现要么是纯粹的吸引力，要么是纯粹的排斥力。预熔过渡，然后直接链接到晶界和固-熔界面能的比率。
2014-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Retrofitting a commercial RF induction generator into a computer-controlled, vacuum and gas integrated annealing system for reactive-metal grain growth
Brigham Young University（杨百翰大学）
该研究将商用射频感应发生器改装为计算机控制的真空退火系统，实现接近熔点的晶粒生长，并可直接进行EBSD表征，为实验室提供低成本方案。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Grain refinement of stainless steel in ultrasound-assisted additive manufacturing
通过基于熔融的增材制造（AM）或3D打印制造的金属和合金经历了复杂的熔化和凝固动力学，对有效控制晶粒结构提出了挑战。在这里，我们报告使用高强度超声波，控制316L不锈钢AM过程中的凝固过程。我们发现，使用超声波有利于柱状等轴转变，促进形成细等轴晶粒与随机晶体织构。此外，超声波的使用增加了晶粒的数量密度从305 mm-2至2748 mm-2，尽管在AM过程中的熔池中的冷却速率和温度梯度的相关降低。我们的晶粒尺寸和冷却速率之间的关系的评估表明，在AM过程中的微晶的形成是由超声增强。此外，超声波的使用通过降低大部分熔池中的温度梯度来增加凝固期间的成分过冷量，从而产生有利于晶粒成核、生长和存活的环境。这一新的认识为更好地利用超声波控制AM制造的金属产品中的晶粒结构提供了机会。
2020-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Geometry of triple junctions during grain boundary premelting
晶粒边界（GB）的能量大于固/液界面能量的两倍，表现出预熔现象，在略低于本体熔化温度的温度下形成原子级薄的液体层。预熔可能对多晶材料的结构完整性和机械高温性能产生严重影响，在固化的最后阶段期间也会形成裂纹。干GB和沿着GB传播的液体层的两个固/液界面之间的三重连接不能根据杨氏定律从宏观连续性质和表面张力平衡来定义。我们展示了如何将原子尺度的物理学使用一个分离的潜力正规化的三重结的状态，并产生一个良好定义的微观接触角的平衡。我们支持这一发现的动力学模拟，使用多相场模型与障碍物的潜力，纯动力学和扩散条件。一般来说，我们的研究结果应该提供的GB相变的动力学的见解，其中与液态金属脆化的复杂现象是一个例子。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
In-Situ Visualization of Long-Range Defect Interactions at the Edge of Melting
将块体材料的微观缺陷与其宏观性能联系起来是材料科学中的一个古老问题。众所周知，位错（线缺陷）之间的长程相互作用在材料如何变形或熔化中起着关键作用，但我们缺乏将这些动力学与宏观性质联系起来的工具。我们引入时间分辨暗场X射线显微镜，直接可视化位错如何移动和相互作用超过数百微米，深入散装铝。通过实时电影，我们揭示了包含边界的位错的热激活运动和相互作用，并显示了减弱的结合力如何在99%的熔化温度下不均匀地使结构不稳定。将微观结构的动力学与其稳定性联系起来，我们提供了指导和验证尚未经过测试的多尺度模型的重要机会。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of strain-relaxed Ge-Sn alloys using ion implantation and pulsed laser melting
具有足够高的Sn浓度的Ge-Sn合金是直接带隙IV族材料。最近，离子注入后的脉冲激光熔化已被证明是一种很有前途的方法，以实现这种材料，由于其高再现性和无干扰的过程。一种含~9原子%的锗锡合金，Sn被证明是可行的，通过这种技术。然而，压缩应变，固有地发生在异质外延的膜，明显地延迟材料的直接带隙转变。在这份报告中，试图合成一个高度弛豫的锗锡合金将提出。这个想法是用更高的注入能量和剂量产生明显更厚的膜。X射线倒易空间映射证实材料是大弛豫的。最高剂量样品的峰值Sn浓度为6at.%通过卢瑟福背散射光谱法测定。横截面透射电子显微镜显示非常规的缺陷在膜中的应变松弛的机制。最后，应变弛豫合金的光致发光（PL）研究显示在2045 nm的波长处的光子发射，表明Sn浓度为~6原子%的活性掺入。这项研究的结果铺平了道路，以生产高品质的松弛GeSn合金使用工业规模的方法。
2019-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
MyTm: An Automated Melting Temperature Calculation Toolkit
National Key Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics, Institute of Fluid Physics, China Academy of Engineering Physics（冲击波与爆轰物理国家重点实验室，流体物理研究所，中国工程物理研究院）
MyTm是一个自动化计算熔化温度的工具包，通过模块化分子动力学模拟和机器学习原子分类，实现高通量熔点计算，提高精度与效率。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.app-ph
