Intergranular normal stress distributions in untextured polycrystalline aggregates
从一般的观点来看，晶间应力腐蚀开裂（IGSCC）是机械载荷和晶界张开之间相互作用的结果。前者导致多晶聚集体中的晶间应力，后者是应力加速的或应力诱导的。这项工作的目的是获得晶间正常应力分布在未开裂的多晶聚集体，这被认为是一个关键的里程碑IGSCC开始预测建模。基于有限元方法，考虑多种材料本构方程，对Voronoi多晶集合体进行了数值模拟：晶体弹性（立方和六方对称）具有不同的各向异性比和晶体塑性的不同套滑移系统的假设下，均匀的临界分解剪应力：面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和有或没有硬化的Hexional紧密堆积（HCP），以及单轴和等双轴宏观载荷条件。在弹性区，晶粒间正应力分布的标准偏差和最近提出的普遍的弹性各向异性指数之间的相关性被发现，并通过一个简单的模型进行解释。对于大于屈服应变的宏观应变，通过只考虑宏观弹性应变和泰勒因子的标准差，使标准差随应变的演化合理化。这些数值结果与物理为基础的简单模型，可以很容易地估计晶间正应力集中，构成一个工具，用于分类多晶聚集体根据其潜在的敏感性IGSCC。
2018-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy Growth of Transition Metal Dichalcogenide (Mo,Mn)Se$_2$ on 2D, 3D and polycrystalline substrates
本研究利用分子束外延技术在多种衬底上生长磁性锰离子掺杂的 MoSe$_2$ 单层，多种表征手段证实 Mn 部分结合进晶格实现了合金化，并诱导了能量偏移和相变。
2023-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic Elastic Properties of Textured ZrN--AlN Polycrystalline Aggregates: From Ab initio Calculations to Grain-Scale Interactions
尽管计算材料模型的快速发展，从基本原理出发的织构多晶聚集体的宏观弹性性能的理论描述仍然是一个具有挑战性的任务。在这篇文章中，我们使用了一种基于超晶胞的方法来获得随机固溶体立方ZrAlN系统的弹性性能作为金属亚晶格组成和织构描述符的函数。所采用的特殊准随机结构不仅相对于短程序参量进行优化，而且使三个立方方向$[1\,0\,0]$、$[0\,1\,0]$和$[0\,0\,1]$尽可能相似。以这种方式，只有一个小的传播的弹性常数张量分量的实现和最佳的权衡之间的建模的化学紊乱和计算限制有关的超晶胞尺寸实现。单晶体的弹性常数随组成而平滑地变化，产生$x\approx0.4$ -0.5的合金组成，具有几乎各向同性的响应。因此，建议具有这种组合物的多晶具有独立于实际微观结构的杨氏模量。这确实是证实了多晶弹性性能的明确计算，无论是在各向同性的总限制，以及与纤维纹理与各种取向和锐度。事实证明，对于低AlN摩尔分数，由织构变化引起的可能的杨氏模量数据的扩展可以大于100 GPa。因此，我们的讨论立方ZrAlN的杨氏模量数据也包含典型的薄膜的纹理的评价。
2014-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Applied Machine Learning to Predict Stress Hotspots I: Face Centered Cubic Materials
我们通过整合基于全场晶体塑性的变形模型和机器学习技术来研究单轴拉伸变形下多晶材料中应力热点的形成，以获得有关微观结构特性的数据驱动见解。合成的3D微观结构被创建为代表普通铜合金的单相等轴微观结构。采用基于图像的快速傅里叶变换（FFT）技术，结合率敏感晶体塑性模型，对单轴拉伸变形进行了三维全场模拟，得到了局部微观力学场（应力和应变率）。应力热点被定义为具有高于应力分布的第90百分位的应力值的晶粒。然后，使用反映局部结晶学、几何学和连通性的度量来表征热点邻域。该数据用于创建输入特征向量，以训练随机森林学习算法，该算法预测将成为应力热点的晶粒。我们能够实现0.74的接收操作特性曲线（ROC AUC）下的面积为面心立方材料建模通用铜合金。结果显示了机器学习方法应用于多晶晶粒网络的能力和局限性。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Probing Elastic Isotropy in Entropy Stabilized Transition Metal Oxides: Experimental Estimation of Single Crystal Elastic Constants from Polycrystalline Materials
本研究提出从多晶材料仅用两个衍射弹性常数估算单晶弹性常数的新方法，经镍验证后应用于[(MgNiCoCuZn)O]熵稳定氧化物，测得C11=219 GPa、C12=116 GPa、C44=51 GPa，为开发精确原子间势提供关键实验数据。
2024-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Properties of Elemental Metals
晶界的结构和能量是预测多晶材料性能的基础。在这项工作中，我们使用高通量的密度泛函理论计算工作流程来构建晶界数据库（GBDB），最大的数据库DFT计算晶界属性的日期。该数据库目前包含58种元素金属的327 GB，包括体心立方（bcc）和面心立方（fcc）系统的10种常见扭曲或对称倾斜GB，以及六方密堆积（hcp）系统的$Σ$ 7 [0001]扭曲GB。特别是，我们展示了一种新的规模化结构的模板HT GB计算方法，它降低了计算成本的GB结构的收敛的一个因素的$\sim 3-6$。对以前的实验和计算数据的晶界能和工作的分离进行了严格的验证。使用这个大的GB数据集，我们开发了一个改进的预测模型的基础上的结合能和剪切模量的不同元素的GB能量。开放的GBDB代表了第一原理GB特性可用性的重要一步，我们相信这将有助于指导多晶材料的未来设计。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the modification of elastic properties of alpha-iron by hydrostatic strain and by hydrogen interstitials
采用\textit{ab initio}密度泛函理论计算研究了静液压应变和间隙氢对$α$ -铁弹性性能的影响。我们发现，立方弹性常数和多晶弹性模量，以一个很好的近似线性降低与氢浓度的增加。这种净强度的降低可以分为一个加强电子效应，这是克服了软化体积效应。计算的氢依赖的弹性常数被用来确定多晶的弹性模量和各向异性的弹性剪切模量。对于$α$中的关键滑移面-铁、$[1\bar{1}0]$和$[11\bar{2}]$，我们发现剪切模量每at.%降低约1.6%。H.
2011-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry breaking in hexagonal and cubic polymorphs of BaTiO3
BaTiO 3以立方和六方变体出现，两者都是中心对称的。立方钛酸钡的样品是已知的表现出局部和全球的中心对称性的破坏。有人提出，局部对称性破缺起源于极性区域，铁电相的前体。宏观对称性破缺的起源，这是没有很好地理解，以前已经暂时与样品中的不均匀性，如应变梯度，可以对齐或重新分布的对象，如带电点缺陷或极性区域，使材料宏观极性。没有这样的数据可用于六方对称的钛酸钡。我们比较介电，弹性和热电性能的两种材料的多晶形式。与立方相BaTiO 3相比，六方相BaTiO 3在室温下不表现出宏观热释电响应。这与六方晶系材料中明显不存在极性区域以及在六方晶系BaTiO 3中应变而不是极化是铁电-铁弹相的相变的序参量的事实是一致的。然而，在六方晶系和立方晶系钛酸钡中测得的热刺激电流表明，这两种材料都表现出非中心的宏观对称性。这一结果支持了这样的想法，即外部因素，如应变梯度，这显然是常见的两种材料，可能会打破宏观对称性，这可能会导致极性区域或带电缺陷的对齐和重新分布。
2016-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Structural and mechanical properties of nitrogen-deficient cubic Cr-Mo-N and Cr-W-N systems
通过对立方相Cr-Mo-N和Cr-W-N固溶体的晶格间距、混合热力学和弹性性质的综合评价，采用第一性原理计算预测了立方相Cr-Mo-N和Cr-W-N固溶体的缺氮趋势，并通过X射线衍射实验加以证实。一个主要的结论是，这些系统表现出显着量的N空位，其量与TM含量的线性比例，因此使Cr 1-xTMxN 1 -0.5x的化学式更精确和信息描述的立方Cr-Mo-N和Cr-W-N固溶体的化学组成相比，常规使用的Cr 1-xTMxN。立方相Cr_（1-x）Mo_xN_（1 -0.5x）和Cr_（1-x）W_xN_（1 -0.5x）固溶体在分解为立方相B_1-Cr_N和γ-Mo_2N或γ-W_2N时表现出较大的正混合势。它们的延展性随着Mo或W含量的增加而增加，并且这两个系统在整个组合物范围内表现出显著的方向依赖性杨氏模量，即使当使用该方法来研究它们的多晶行为时也是如此。实验获得的晶格参数，钼和钨依赖的氮含量，弹性性能和它们的计算值之间的极好的协议，我们的模型描述，Cr 1-xMoxN 1 -0.5x和Cr 1-xWxN 1 -0.5x，允许理解这些复杂的材料系统。根据我们的结果，我们可以得出结论，它们的氮空位含量与合金化含量Mo或W的一半相当。
2015-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Fitting the grain orientation distribution of a polycrystalline material conditioned on a Laguerre tessellation
描述与晶粒微观结构相关的分布有助于物理学家理解材料中的过程及其性质。本文提出了一种通用的统计方法，用于分析晶粒的晶体取向在一个三维拉盖尔镶嵌数据集，它代表了多晶材料的微观结构。我们引入复杂的随机模型，这可能会取代昂贵的实验室实验：有条件的拉盖尔镶嵌，我们建议的立方晶格取向的分布，其中的相互作用是相邻晶粒的镶嵌方向对之间的相互作用模型。我们讨论的参数估计和模型比较方法的基础上，最大pseudolikastrophic以及图形化的程序，模型检查使用模拟。我们的方法被应用于分析一个数据集表示镍钛记忆合金。
2022-11-04 cond-mat.mtrl-sci stat.AP stat.ME
Multiple scattering theory for polycrystalline materials with strong grain anisotropy: theoretical fundamentals and applications
本文的工作是作者先前工作“强性质涨落非均匀弹性介质的多次散射理论”的理论基础和应用的自然推广，为发展强散射非均匀弹性介质的多次散射模型奠定了基础。在这项工作中，相应的多重散射理论的多晶材料与随机取向的各向异性微晶的发展。作为超声无损检测的应用，本文计算了航空工程中最重要的多晶材料之一高温钛合金的色散和衰减系数。研究了晶粒对称性、晶粒尺寸和合金元素对色散和衰减行为的影响。获得的关键信息对定量评估平均晶粒尺寸、监测相变、甚至估计燃气涡轮发动机中钛部件的化学成分的逐渐变化具有重要意义。对于地震学应用，在整个频率范围内获得了地球最上层内核的六方和立方多晶铁模型的速度和Q因子。这项工作提供了一个通用的，定量的模型表征各种多晶材料。它还可以扩展到包含更复杂的微观结构，包括具有或不具有纹理的椭球形晶粒，甚至多相多晶材料。该模型在航空航天结构的超声无损检测和评价中具有很大的应用潜力。为地震资料定量解释和反演地球内核物质组成和构造形成提供了理论框架。
2017-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Magnetic properties of Ni2.18Mn0.82Ga Heusler alloys with a coupled magnetostructural transition
用差示扫描量热法、磁性和电阻率测量研究了具有耦合磁结构转变的多晶Ni2.18Mn0.82GaHeusler合金。磁子系统和结构子系统的耦合导致合金的不寻常的磁性特征。Ni2.18Mn0.82Ga的这些不寻常的磁性归因于从四方铁磁相到立方顺磁相的一级结构转变。
2002-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Stability and elasticity of metastable solid solutions and superlattices in the MoN-TaN system: a first-principles study
本研究通过第一性原理计算，系统分析了MoN-TaN体系固溶体与超晶格的多维度稳定性及弹性特性，揭示了无序结构、超晶格架构的能量优势与新相形成机制，明确了不同结构的硬度与延展性变化规律。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the structural, elastic, and electronic properties of the cubic perovskite BaHfO$_3$
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法和广义梯度近似下的Perdew-Burke-Ernzerhof交换关联泛函（GGA-RPBE），对立方钙钛矿型BaHfO $_3$的结构、弹性和电子性质进行了第一性原理研究.计算的平衡晶格常数与文献报道的实验和理论数据符合得很好。独立弹性常数（\emph{C} $_{11}$、\emph{C} $_{12}$和\emph{C} $_{44}$）、体积模量\emph{B}及其压力导数$B^{\prime}$、压缩性$β$、剪切模量\emph{G}、杨氏模量\emph{Y}、泊松比$ν$，Lamé常数（$μ, λ$）的BaHfOPDMATHABMM晶体和多晶的理论和实验数据进行了比较，并进行了分析.能带结构计算表明，BaHfOPDMATHABMM是一种间接带隙材料（R-$Γ$ = 3.11eV），它基本上是由占据的O2 \emph{p}和未占据的Hf 5 \emph{d}态形成的，它仍有待实验证实.态密度（总态密度、位投影态密度和\emph{l}分解态密度）和成键电荷密度的计算表明，BaHfO $_3$中Hf和O原子之间存在共价键，Ba原子和HfO $_3$离子基团之间存在离子键.计算结果表明，由于过渡金属Hf 5 \emph{d}和O2 \emph{p}态之间存在共价键，BaHfO $_3$有望成为超硬材料合成和设计的候选材料.
2008-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Coarse-grained approach to amorphous and anisotropic materials in Kinetic Monte Carlo thin-films growth simulations: a case study of TiO2 and ZnO by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
非晶TiO 2和各向异性多晶ZnO薄膜的生长研究通过粗粒度的三维动力学蒙特卡罗模拟条件下，通常遇到的等离子体增强化学气相沉积实验。开发的方法考虑了表面扩散的粗颗粒，计算上的飞行和依赖于中尺度局部形态/结构景观的活化能的波动。这种方法的基础--已知它可以很好地模拟使用简单得多的立方网格的非晶材料的生长--在这项工作中已经扩展到不仅再现非晶TiO 2的形态特征和缩放特性，而且再现具有良好近似的多晶ZnO的生长，包括薄膜织构的演变和织构晶粒在生长过程中的竞争及其对实验条件的依赖性。模拟结果与X射线衍射、织构系数分析、原子力显微镜和扫描电子显微镜的实验数据进行了比较
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci
The structural and magnetic properties of (In1-xFex)2O3 (0.0 <= x <= 0.25) system : prepared by gel combustion method
采用凝胶燃烧法合成了（In 1-xFex）2 O3多晶样品，x =（0.0，0.05，0.10，0.15，0.20和0.25）。X射线衍射数据的Reitveld精细分析表明，形成了单相立方方铁锰矿结构，没有任何寄生相。这一观察结果进一步证实了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）成像，并索引的选区电子衍射（SAED）图案，X射线吸收光谱（XAS）和拉曼光谱。直流磁化强度随温度和磁场变化的研究表明，它们具有铁磁性，居里温度（TC）远高于室温。
2007-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of computationally predicted Na-K-Sb crystals
本文通过第一性原理计算研究了立方NaK₂Sb和六方Na₂KSb的电子与光学性质，发现二者均具有接近直接带隙的间接带隙及微弱激子效应，具备作为光电阴极的有利特性。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Strain distribution in polycrystals: Theory and Application for Diffraction Experiments
具有高度各向异性性质的晶粒的组分的随机织构的多晶材料可以被认为是全局各向同性的。为了确定各向同性的属性，如弹性或导电性，我们提出了一个理论，用于平均相应的张量统一Voigt的，Reuss的或其他自洽的均匀化理论的系数。我们应用该方法来确定弹性模量的无织构多晶体与任意晶体结构，恢复实验数据与立方材料的高精度。我们表明，平均模量可以用来预测分析的应力和应变状态内的单个晶粒与中子衍射测量的比较证明。最后，我们讨论了一些可能的概括织构材料的进一步应用。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
An equivariant graph neural network for the elasticity tensors of all seven crystal systems
本文提出等变图神经网络模型MatTen，统一预测七种晶系的弹性张量，满足参考系无关与对称性保持，发现百种高杨氏模量新晶体及十一种立方金属多晶型。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Large in-plane optical anisotropy in epitaxial CrN(113) films
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林莱布尼茨固体电子学保罗·德鲁德研究所）；Department of Physics, Kenyon College（肯扬学院物理系）
本研究制备外延CrN(113)薄膜，通过光谱椭偏测量发现其面内光学响应具强偏振依赖性，该效应源于各向异性表面形貌形成的亚波长光栅超表面。
2026-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Establishing magneto-structural relationships in the solid solutions of the skyrmion hosting family of materials: GaV$_4$S$_{8-y}$Se$_{y}$
以多晶和单晶形式合成了GaV $_4$ S $_{8-y}$ Se $_y$ $(y = 0$到$8)$系列材料，并对其结构和磁性进行了深入研究。这些材料中的每一种在环境温度下以$F\bar{4}3m$空间群结晶。然而，与分别在42和41 K经历结构转变到$R3m$空间群的端元GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$相反，$7)$的固溶体$(y = 1$在低至1.5 K时保持立方对称性。在零外加磁场下，该系列化合物的末端成员在13 K（GaV $_4$ S $_8$）和18 K（GaV $_4$ Se $_8$）处具有铁磁性，而中间化合物表现出类似自旋玻璃的基态.我们表明，磁结构的GaV $_4$ S $_8$显示本地化的V阳离子上的自旋，表明电荷排序机制驱动的结构相变。我们的结论是，在零场的系列的端部成员的结构和铁磁转变的观察是一个skyrmion相的稳定的先决条件，并讨论如何在没有这些过渡的$y = 1$ $7$材料可以解释它们的结构特性。
2020-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
