An artificial neural network for surrogate modeling of stress fields in viscoplastic polycrystalline materials
本工作的目的是开发一个人工神经网络（ANN）的替代建模的粘塑性晶粒微观结构的机械响应。为此，训练基于U-Net的卷积神经网络（CNN）来解释材料行为的历史依赖性。训练数据采用准静态拉伸载荷下von Mises应力场的数值模拟结果的形式。训练的CNN（tCNN）可以准确地再现平均响应以及局部冯米塞斯应力场。tCNN计算未包含在训练数据集中的晶粒微观结构的von Mises应力场，比基于相应初始边界值问题的谱求解器的数值解的计算快约500倍。tCNN还成功地应用于其他类型的微结构形态（例如，矩阵包含类型拓扑）和不包含在训练数据集中的负载水平。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Influences of Granular Constraints and Surface Effects on the Heterogeneity of Elastic, Superelastic, and Plastic Responses of Polycrystalline Shape Memory Alloys
采用实验和模拟相结合的方法研究了多晶记忆合金在超弹性应力作用下的变形不均匀性。原位X射线衍射，特别是远场高能衍射显微镜（ff-HEDM）技术被用来非破坏性地测量的位置，晶体取向，弹性应变张量和体积为数百个奥氏体晶粒在超弹性加载的镍钛（NiTi）形状记忆合金的晶粒平均统计。该实验数据还用于在有限元模型内创建合成微结构。然后，利用各向异性弹性力学模拟拉伸加载过程中的晶内应力的发展。从这些应力中计算出相变和滑移的驱动力。单个奥氏体晶体的晶粒平均响应检查之前和之后的多个应力诱导的转变事件表明，在试样内部的晶粒进行更多的应力和塑性变形小于表面晶粒的超弹性响应摇下来。单个晶粒内的异质性检查表明，晶界附近的区域表现出较大的应力变化相比，晶粒内部。这种晶内异质性更强烈地驱动的约束，相邻的晶粒比初始应力状态和个别晶粒的取向。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Extending intergranular normal-stress distributions using symmetries of linear-elastic polycrystalline materials
本研究针对多晶材料晶间法向应力分布计算繁琐的问题，提出利用材料对称性和统计矩不变量，通过少量现有分布提取参数即可重构任意载荷下的INS分布，方法准确可行。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Composition-dependent polarization switching behaviors of (111)-preferred polycrystalline Pb(Zr_{x}Ti_{1-x})O_{3} thin films
研究了不同Zr含量的（111）择优取向多晶Pb（ZrxTi 1-x）O3薄膜的极化反转行为。我们可以通过假设对数极化转换时间内的洛伦兹分布来很好地解释所有的极化转换行为[参考J. Y。Jo等人，物理修订版信函(in Press）]。在此基础上，我们发现Zr离子取代Ti离子会在局域电场中产生宽分布的缺陷偶极子，从而使铁电畴变更容易发生。
2007-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Influence of composition and precipitation evolution on damage at grain boundaries in a crept polycrystalline Ni-based superalloy
研究了一种多晶镍基高温合金在850 $^\circ$ C蠕变前后晶间碳化物和硼化物的组织和成分演变。包裹在晶间$\rm γ'$层内的初级MC碳化物分解，导致形成不期望的$\rm η$相的层。这些层具有对应于Ni $_{3}$ Ta的组成，如通过原子探针层析术测量的，并且它们的结构与如通过透射电子显微镜揭示的D0 $_{24}$六方结构一致。电子背散射衍射表明，它们与相邻晶粒之间存在着不同的取向差。因此，这些层作为脆性再结晶区和裂纹萌生点。蠕变后MC碳化物的组成发生了很大变化，Ta含量降低，Hf和Zr含量增加，表明Hf和Zr的添加对MC碳化物的稳定性有有益的影响。相比之下，发现$\rm M_{5}B_3$硼化物在蠕变后微观结构稳定，并且没有实质性的组成变化。发现850 $^\circ$ C的硼化物变粗，在某些情况下导致进入$\rm γ'$耗尽区，然而，在那里没有观察到裂纹。讨论了在设计新型多晶高温合金时，第二相对高温合金组织稳定性的主要影响。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-elastic softening in cold-sprayed polycrystalline nickel studied by resonant ultrasound spectroscopy
利用非接触式共振超声谱监测冷喷涂多晶镍在居里点附近的剪切模量与内耗演化，直接评估强烈依赖应力的磁弹性软化，并实现再结晶过程原位观察、残余应力均匀性检测及室温磁弹性耦合探测。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of multivariant Si I to Si II phase transformation in polycrystalline silicon with finite-strain scale-free phase-field approach
采用无标度相场方法（PFA）和相应的有限元方法（FEM）模拟了多晶聚集体中立方Si Ⅰ到四元Si Ⅱ的马氏体相变（PT）。该模型的重要特征是大的和非常各向异性的相变应变张量$\varepsilon_{t}=\{0.1753;0.1753; -0.447\}$和应力张量依赖的非热耗散阈值PT，这产生了计算的基本挑战。具有55和910随机取向晶粒的3D多晶体在周期性边界条件和零平均横向应变下经受单轴应变和应力控制载荷。耦合演化的离散马氏体显微组织，马氏体变体和Si II的体积分数，应力和相变应变张量，和织构的介绍和分析。宏观变量有效地代表多变量的转换行为。55和910晶粒的宏观应力-应变和相变行为接近（差异小于10%）。这使得宏观本构方程的确定，通过处理骨料与少量的颗粒。大的相变应变和晶界导致数十GPa的巨大内应力，影响微观组织演变和宏观行为。与单晶相反，由于PT和负的局部切线模量的局部机械不稳定性在宏观尺度上通过由晶界阻止/减缓Si II区域的生长并产生内部背应力来稳定。这导致PT期间的压力增加。所开发的方法可用于研究类似的PT与大的转化菌株，并进一步发展，包括塑性应变和应变诱导的PT。
2023-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Towards a theory of flow stress in multimodal polycrystalline aggregates. Effects of dispersion hardening
我们阐述了最近推出的理论的流动应力，包括屈服强度，在准静态塑性形变下的多晶材料，从而扩展的情况下，单模式的聚集体的多峰的两相模型的框架，其特征在于存在的结晶和晶界相。分析和图形形式的广义Hall-Petch关系获得多峰样品BCC（$α$ -相Fe），FCC（Cu，Al，Ni）和HCP（Cu，Al，Ni）和HCP（$α$ -Ti，Zr）晶格在$T=300K$与不同的值的晶界（第二）相。分散硬化的情况下，由于自然纳入模型的第三相，包括额外的掺杂材料的颗粒被认为是。通过改变来自不同晶粒模式的输入以及第二和第三阶段的值，使样品的屈服强度的最大值和相应的极值晶粒尺寸移位。在$150-350K$范围内研究了多峰和弥散硬化对屈服强度温度-尺寸效应的影响。
2019-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Demonstrating the potential of Accurate Absolute Cross-grain Stress and Orientation correlation using Electron Backscatter Diffraction
我们报告的第一次探索高角分辨率电子背散射衍射，不使用模拟电子背散射衍射图案作为参考，在多晶材料的绝对应力和取向测量。通过使图案中心相互关联并充分利用晶体对称性和平面应力，实现了多个直接电子检测器、能量过滤的电子背散射衍射图案中的所有重叠感兴趣区域的同时相关。在一个虚拟的多晶案例研究中，证明了高精度测量绝对应力，晶体取向和图案中心的潜力，显示误差分别低于20 MPa（或1 e-4应变），7 e-5 rad和0.06像素。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Applied Machine Learning to Predict Stress Hotspots II: Hexagonal close packed materials
应力热点是在多晶材料中变形时形成的应力集中区域。我们使用机器学习的方法来研究首选的滑移系统和微观结构特征，反映局部晶体学，几何形状和连接应力热点的形成在六方密堆积材料在单轴拉伸应力下的影响。我们考虑两种情况：一个没有任何优选的滑移系，临界分辨剪切应力（CRSS）比为1：1：1，第二个对于基底：棱柱：棱锥滑移系具有CRSS比0.1：1：3。基于随机森林的机器学习模型预测热点形成，对于相等CRSS情况，AUC（曲线下面积）得分为0.82，对于不相等CRSS情况，AUC（曲线下面积）得分为0.81。结果表明，如何利用数据驱动技术来预测热点，以及查明导致应力热点形成的多晶显微组织中的微观结构特征
2018-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects and geometry in the strength of polycrystalline graphene
固体中的缺陷通常限制材料的机械性能。然而，最近的测量报告说，石墨烯的非常高的强度几乎保留了晶界的存在。我们澄清在这项工作中，晶格缺陷的晶界和扭曲的几何形状，从而诱导定义的机械性能，其特征在于在特定的加载条件下。原子模拟和理论分析表明，拉伸试验测量面内强度，这是由缺陷引起的应力积累，而纳米压痕探针的压头尖端下的局部强度，并承担额外的几何效应从翘曲。这些发现阐明了石墨烯在实际载荷条件下的失效机制，并评估了上述技术在量化石墨烯强度方面的可行性，并表明低维材料的机械性能可以通过植入缺陷和它们导致的几何变形来调节。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic evolution of internal stress, grain growth, and crystallographic texture in arc-evaporated AlTiN thin films using in-situ synchrotron x-ray diffraction
本研究利用原位同步辐射X射线衍射同时监测电弧蒸发AlTiN薄膜的织构、晶粒尺寸和应力演化，揭示了应力与晶粒尺寸的反比关系及两阶段生长机制。
2023-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Statistical approach to flow stress and generalized Hall-Petch law for equilibrium polycrystalline materials
提出了一种适用于具有平衡缺陷结构（EDS）的PC材料的流变应力理论，该理论建立在PC材料经过一系列$N_0$相似处理后在固定温度T下剧烈塑性变形的基础上，并以稳定的标量位错密度（SDD）和平均晶粒尺寸d为特征。我们计算了静态SDD $ρ(b,d,T)$，并提出了一种方法来计算$\varepsilon$ -准静态加载下PC样品中的平衡SDD $ρ_{\varepsilon}$的演变取决于晶粒的平均尺寸$d$在$10^{-8}- 10^{-2}$ m的范围内，对晶界取向。对于给定的相和温度，在单位错系综的近似下，在向错-位错机制中实现了解析依赖性。它是基于一个统计模型的Boltzmann分布（光滑依赖于应变${\varepsilon}$）的离散能谱在每个晶粒的单模单相PC材料在塑性加载下的准静态水平与最高水平等于能量的位错具有最大长度。平衡SDD的差异，$ρ_{\varepsilon}- ρ$，导致流动应力从泰勒应变硬化机制包含（对于$\varepsilon$ = $0.002$）的正常和异常的霍尔-佩奇关系，分别为粗和纳米晶粒，并获得最大的絮凝物应力值的一个极端尺寸包含$10^{-8}- 10^{-7}$的顺序$10^{-8}- 10^{-7}$ m。随着温度的降低，最大值向大晶粒区域移动，显示出温度-尺寸效应。在T= 300 K时，对具有密排晶粒的BCC（$α$ -Fe）、FCC（…
2021-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Emergence of linear isotropic elasticity in amorphous and polycrystalline materials
我们调查的出现各向同性线弹性的非晶和多晶固体，通过广泛的数值模拟。我们表明，弹性性能相关的有限长度尺度$ξ_E$，使中心极限定理规定的连续线性各向同性弹性的出现，增加试样尺寸。有限尺寸$L > ξ_E$系统的刚度矩阵得到添加到由线性各向同性弹性预测的随机谱范数$(L/ξ_E)^{-3/2}$，在三个空间维度。我们进一步证明，弹性长度尺度对应的结构相关性，这在多晶体中反映了典型的尺寸的晶界和长度尺度特征的应力场中的相关性。最后，我们证明了弹性长度尺度的影响衰减的各向异性的长期相关性的局部定义的剪切模量和剪切应力。
2021-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the effect of Ti on Oxidation Behaviour of a Polycrystalline Nickel-based Superalloy
钛通常被添加到镍超合金中，但对抗氧化性具有有据可查的有害影响。目前的工作构成了第一个原子尺度的定量测量晶界和块体成分的氧化物规模的当前一代多晶镍高温合金通过原子探针断层扫描进行。钛被发现是特别有害的氧化皮生长通过晶界扩散。
2018-10-24 cond-mat.mtrl-sci
A coupled model of diffusional creep of polycrystalline solids based on climb of dislocations at grain boundaries
本文提出了一种基于热力学的连续介质理论来模拟多晶固体的扩散蠕变。它由空位扩散和力学的耦合问题组成，其中空位在晶界处的产生/吸收是由晶界位错攀移驱动的。该模型是在一般平衡定律和完成的选择符合经典的非平衡态热力学的本构方程。扩散蠕变的动力学是从基于物理的机制在晶界处的位错的攀登，从而引入了对边界位错的密度和流动性的扩散蠕变的依赖。几个有代表性的例子已经解决了使用有限元方法，并假设代表性的体积元素组成的阵列的规则形状的晶体。应力，温度，晶粒尺寸和晶界位错迁移率的影响进行了分析和比较与经典理论的扩散蠕变。模拟结果表明，本模型再现宏观应力和晶粒尺寸的依赖性下观察到的扩散和界面控制制度，以及这种依赖性与温度的演变的能力。此外，该模型的数值实现允许通过微观结构预测微观场的演变。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Non-destructive determination of phase, size, and strain of individual grains in polycrystalline photovoltaic materials
我们展示了一种非破坏性的方法来提供结构特性的颗粒水平的吸收层的锌黄锡矿太阳能电池。众所周知，由于具有非常相似的晶格参数的几个相的共存，锌黄锡矿太阳能电池在结构上难以表征。具体而言，我们提出了一个全面的研究597晶粒的吸收层的1.64%的效率Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太阳能电池，其中15个晶粒对应于第二相ZnS。通过三维X射线衍射（3DXRD），我们获得了统计的相，尺寸，取向，应变张量的晶粒，以及它们的孪晶关系。我们观察到在膜的平面中的平均拉伸应力为约70 MPa，并且沿着膜的法线的压缩应力为约145 MPa。在晶粒水平，我们推导出一个三维应力张量，偏离双轴模型通常假设的薄膜。41%的颗粒是双胞胎。我们计算了六种类型的$Σ$ 3边界的频率，发现沿轴旋转180°<221>是最常见的。该技术一般可应用于多晶薄膜太阳能电池，其中应变可影响吸收层材料的带隙，并且孪晶界在电荷传输机制中起作用。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Peculiarities of temperature dependence for generalized Hall-Petch law and two-phase model for deformable polycrystalline materials
在[arxiv：1803.08247 [cond-mat.mtrl-sci]]中提出的平衡流动应力的统计理论框架中，包括准静态（在拉伸应变的情况下）塑性形变下多晶材料的屈服强度$σ_y$，其取决于在$10^{-8}$ m - $10^{-2}$ m范围内的微晶（晶粒）的平均尺寸d。在300 K时，发现了BCC（$α$ - Fe）、FCC（Cu，Al，Ni）和HCP（$α$ -Ti，Zr）材料的$σ_y$的理论和实验数据的一致性。强度特性的温度依赖性进行了研究。在Al的例子中示出，对于d大于$3*d_0$（$d_0$是最大$σ_y$的晶粒的极值尺寸）的所有晶粒，屈服强度随着温度的降低而增长，然后$σ_y$在纳米晶区域中降低，从而确定温度尺寸效应。应力-应变曲线，$σ=σ(ε)$，构建的纯结晶相的$α$ -Fe与Backofen-Considére断裂准则有效。多晶材料的单相模型通过引入软化晶界相而得到扩充。
2019-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Barrier effect of grain boundaries on the avalanche propagation of polycrystalline plasticity
为了研究原子尺度下晶界对类雪崩塑性传播的阻挡效应，我们采用简化的多晶模型（包括倾斜晶界）进行了三维分子动力学模拟.随晶粒尺寸的减小，应力降分布服从幂律分布的截止值减小。我们发现，一些变形雪崩的晶界所限制的，另一方面，不可压缩的雪崩穿透所有的晶界包括在模型中。通过使用元素概率模型评估了一个晶界阻碍这种系统跨越雪崩的阻塞概率。
2017-01-18 cond-mat.mtrl-sci
A microstructure-sensitive electro-chemo-mechanical phase-field model of pitting and stress corrosion cracking
本文提出一种微结构敏感的电-化学-力学相场模型，通过引入晶体取向依赖性和双电层边界条件，揭示了多晶微结构对点蚀与应力腐蚀缺陷形态和动力学的显著影响。
2024-03-29 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.app-ph
Kinetics of Intrinsic Stress in Nanocrystalline Films
本文研究纳米晶薄膜中内应力弛豫动力学，发现其能在数小时内保留显著应力，与现有扩散电流模型矛盾，为设计高应力稳定策略奠定基础。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary stresses in elastic materials
本文提出弹性多晶材料晶间法向应力的解析模型，通过微扰迭代从双晶扩展到三维晶粒链结构，并利用有限元模拟验证其准确性。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
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
Yielding Transitions and Grain-Size Effects in Dislocation Theory
本文采用前人提出的热力学位错理论分析了多晶固体中的屈服转变和晶粒尺寸效应。计算是基于1995年Meyers等人在应变硬化条件下对多晶铜的实验结果。主要的断言是，众所周知的霍尔-佩奇效应是由增强的强度的位错源在晶粒的边缘，而不是通常假设的阻力位错流穿过晶界。该理论描述了屈服点处弹性变形和塑性形变之间的快速转变，因此可以用来预测屈服应力和流动应力的晶粒尺寸依赖性
2017-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Fatigue Deformation of Polycrystalline Cu Using Molecular Dynamics Simulations
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了晶粒尺寸为5.4 nm的多晶Cu的疲劳变形行为。采用Voronoi算法制备了具有随机晶粒取向的样品。疲劳模拟是通过采用完全反向的、总应变控制的循环载荷进行的，应变幅度为$\pm4$ \%，持续10个循环。MD模拟结果表明，在循环载荷作用下的变形行为是由部分位错包围层错的滑移控制的。在较高的循环次数，晶界迁移导致粗化的较大晶粒的代价较小的晶粒已被观察到。讨论了循环应力-应变行为、变形机制和位错密度随循环变形的变化规律。
2016-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Role of stress/strain in tailoring the magnetic and transport properties of magnetic thin films and multilayers
本文研究应力/应变对磁性薄膜和多层膜磁各向异性及输运性质的调控作用，通过原位MOSS技术揭示应力与磁各向异性的关系，并提出斜角沉积制备单一材料多层膜的新方法以增强磁各向异性并改善有机自旋阀结构。
2024-04-14 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
The plastic flow of polycrystalline solids
提出将多晶固体建模为随机多面体集合的解析模型，通过晶粒滑动机制描述塑性变形，在镍基合金和不锈钢中与实验高度吻合，优于传统预设裂纹理论。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Conditional grain-graph diffusion for property-guided inverse design of polycrystalline microstructures
Department of Materials Science and Engineering, University of Toronto（多伦多大学材料科学与工程系）
提出条件晶粒图扩散框架，结合增强晶粒图神经网络，高效实现双相Ti-6Al-4V微结构的性能引导逆设计，生成候选性能接近预设且晶体学一致性高，运行速度远快于随机搜索与进化优化。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
The characteristics of the superconducting and magnetic phases in the polycrystalline samples of ruthenocuprates of nominal compositions RuSr2GdCu2O8, Ru0.98Sr2GdCu2O8 and Ru0.5Sr2GdCu2.5O8-d
本文研究了名义成分为RuSr_2GdCu_2O_8、Ru0.98Sr_2GdCu_2O_8和Ru0.5Sr_2GdCu_2.5O_8-d的超导铜氧化物的电阻率随温度的变化关系，以确定超导转变的磁场依赖特性。的Ru/Cu比在母体RuSr 2GdCu 2 O 8的显着减少的效果被证实为相关的超导相的稳定。在比较的特性中的注意到的差异被解释为可能的非均匀成核的超导相在母体xenocuprate。RuSr 2GdCu 2 O 8和Ru0.98Sr2GdCu2O8中的相各向异性，在化合物Ru磁性的存在下，似乎是Hc 2（T）相线显著软化的原因。一个异常降低的磁阻率观察到在约。10 K范围以上的超导转变的开始，这可能表明在样品中的增强的超导波动的存在。温度的正向磁场偏移限制了Ru亚晶格的磁有序态的磁阻和比热特征，这表明探测样品中存在的有效金属类导电通道中铁磁Ru相互作用的影响。的Ru0.5Sr2GdCu2.5O8-d的超导特性揭示了一个显着的贡献的Gd顺磁信号在低温下，解释为一个显着的各向异性的超导相的存在。它的结论是，Ru-Cu取代相的Cu 2 O3-Cu 2 O3
2010-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dislocation interactions mediated by grain boundaries
变形晶体中位错集合的动力学表明了集体现象、间歇波动和应变雪崩的出现。在多晶材料中，对塑性形变机制的理解取决于对晶界在位错运动中的作用的把握。在这里的位错和弹性，低角度晶界的相互作用进行了研究的离散位错表示的框架。我们允许晶界变形的位错应力场的影响下，并比较这样的扰动刚性晶粒bouches的情况下的效果。我们能够确定，无论是分析和数值，修正位错应力场作用于相邻的晶粒，介导的晶界变形。最后，我们讨论的雪崩统计的结论和后果，在多晶样品中观察到的。
2008-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical approach to the ductile fracture of polycrystalline solids
它在这里示出，通常是几个应变的短暂塑性应变后的断裂，是材料的多晶性质的必然结果。进行塑性形变的多晶体被建模为一个流动的连续的随机变形多面体，代表的晶粒，填充的空间，而不会留下空隙。相邻的晶粒滑动的相对速度成比例的局部剪切应力的平面上解决的共享晶界，当大于一个有限的阈值。多面体颗粒不断重塑以保持物质的连续性，导致颗粒滑动的力超过重塑颗粒的力。过去已经表明，该模型不守恒体积，导致流体静压随应变单调变化。这种效应在塑性理论中引入了一个新的概念，因为它决定了任何细晶多晶材料在有限的塑性应变后都会失效。在这里，流体静压力对应变的依赖性被明确地计算并示出具有对数发散，其确定断裂应变。理论结果与商业合金的力学试验给出的断裂应变的比较显示出很好的一致性。
2018-08-27 cond-mat.mtrl-sci
A quantized statistical model of flow stress and generalized Hall-Petch law for deformable polycrystalline materials. A temperature-dimension effect
本文提出了一个流变应力理论，包括晶粒尺寸d在10^{-8}~ 10 ^{-2}m范围内的PC材料在准静态塑性加载下的屈服强度。该理论是对arxiv：1803.08247;1908.09338等研究的回顾和发展。它是基于塑性加载下单模态PC试样各晶粒能谱分布的统计模型，最高能级等于最大位错能。发现的标量位错密度分布导致FS由于泰勒应变硬化包含通常的和异常的HP法律分别为粗和NC晶粒，并达到最大的极端晶粒尺寸d_0的数量级10^{-8}m。最大值随着T的减小和应变的增加而向较大晶粒的区域移动。在T= 300 K时，BCC（α-Fe），FCC（Cu，Al，Ni），HCP（α-Ti，Zr）PC材料的屈服强度的理论值与实验值符合较好，并研究了强度参量的T依赖性。结果表明，对于d> 3d 0的所有晶粒，YS随温度T的降低而增大，在NC区YS减小，从而确定了温度-尺寸效应（TDE）。将PC样品的单相模型扩展为两相模型，将软化的GB相引入两相模型，然后引入弥散（非）硬化。本文提出了准粒子能量量子化的解释，得到了上述不同小角度、大角度晶界和恒定气孔的样品的HP定律的解析和图解形式，第二相的变化使样品的YS最大值和相应的极值晶粒尺寸发生了移动，Al的YS在150- 350 K范围内与温度的关系证明了TDE的有效性。采用Backofen-Considere断裂准则，建立了α-Fe两相PC模型的1-和2-…
2019-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A non-local model for the description of twinning in polycrystalline materials in the context of infinitesimal strains: application to a magnesium alloy
提出一种考虑形变孪生的多晶塑性非局部模型，通过谱求解器模拟AZ31镁合金，揭示基面滑移与拉伸孪生共同控制力学行为，并验证织构与内应力演化的实验一致性。
2022-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Parallelized Hybrid Monte Carlo Simulation of Stress-Induced Texture Evolution
设计了一种并行化的混合蒙特卡罗（HMC）方法来量化弹性加载下多晶材料的微观结构演变。该方法结合了时间显式材料点法（MPM）的机械应力与校准的Monte Carlo（cMC）模型的晶界动力学。计算出的弹性应力为晶界迁移产生了额外的驱动力。该范例的开发，测试，并随后用于量化的影响，弹性应力在镍多晶织构的演变。正如预期的那样，弹性加载有利于相对于加载方向显得较软的晶粒。织构演化速率也被量化，构造了一个内变量速率方程，预测了取向分布的时间演化。
2010-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Slip-hydride interactions in Zircaloy-4: Multiscale mechanical testing and characterisation
采用原位次级电子显微镜（SEM）对单晶试样进行微柱压缩实验，采用非原位数字图像相关（DIC）对多晶试样进行宏观拉伸实验，研究了应力作用下Zr-4合金中δ-ε与塑性滑移的相互作用。在取向上，微柱装饰在基面附近，并且对于取向为基面滑移的微柱<a>，由于所需的较低的剪切应力，在微柱-基体界面处的局部剪切优于在α-Zr基体中的滑移。相比之下，柱取向为<a>棱柱滑移的剪切应力需要触发塑性滑移内的氢化物是略高于临界解析剪切应力（CRSS）的<a>棱柱滑移系统。在这种情况下，氢化物中的滑移可能通过<110>与母体基质中的活化型剪切平行的型剪切<a>来实现。在一个较长的长度尺度，这些结果被用来通知使用高空间分辨率DIC分析的多晶样品。在这里，局部界面剪切仍然是一个显着的变形路径，既可以引起和被引起的矩阵滑动的平面上紧密取向的相边界。基体在几乎垂直于相邻基体-基体界面的平面上的滑移可能导致基体内的塑性滑移或在界面处被阻止，从而产生局部应力集中。通过这些机制，δ-ε的存在导致Zr-4合金在塑性状态早期的应变局部化增强。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin-to-charge conversion by spin pumping in sputtered polycrystalline Bi$_x$Se$_{1-x}$
该研究利用自旋泵浦技术探究溅射多晶Bi$_x$Se$_{1-x}$的自旋-电荷转换，发现其自旋霍尔角与Pt符号相反但电荷电流低一个量级以上，指出界面互扩散及成分变化是关键影响因素。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Segregation competition and complexion coexistence within a polycrystalline grain boundary network
界面偏析可以稳定晶粒结构，甚至导致晶界化合物转变。然而，了解这种现象的复杂性，在多晶材料是有限的，因为大多数研究集中在双晶体的几何形状。在这项工作中，我们研究界面偏析和随后的复合过渡多晶Cu-Zr合金使用混合Monte Carlo/分子动力学模拟。在中等温度下，当Zr掺杂剂添加到纯Cu多晶中时，观察到晶粒尺寸或结构没有显著变化，其中晶界偏析是主要行为。在边界网络内的偏析是不均匀的，与一些边界具有局部浓度是一个数量级大于全局值和其他几乎没有偏析，和物理参数的变化，如边界自由体积和能量被发现与掺杂剂浓度相关。此外，另一种合金样品在较高的温度下进行了研究，以探测界面结构中广泛转变的发生，其中原始有序边界的显著部分转变为无定形络合物，表明多种络合物类型共存，每种络合物类型都具有它们自己的边界化学组成分布。总体而言，这项工作突出了界面偏析和复合结构可以在多晶网络中是多样的。本文所示的研究结果补充了现有的单个界面的计算和实验研究，并有助于为解开现实微观结构中界面结构的复杂性铺平道路。
2021-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-dependent surface composition of in situ annealed strontium titanate
采用X射线光电子发射显微镜（XPEEM）研究了多晶掺铌钛酸锶（SrTiO 3：Nb）的表面组成，以获得高空间分辨率的表面化学。通过使用软X射线同步辐射（SR）使表面灵敏度最大化。晶粒取向由电子背散射衍射（EBSD）确定。赤平投影图用于显示几种晶粒的表面组成和取向之间的相关性。主要的曲面终止被指定给主方向。
2012-10-20 cond-mat.mtrl-sci
A Statistical Perspective for Predicting the Strength of Metals: Revisiting the Hall-Petch Relationship using Machine Learning
本文提出概率机器学习框架，利用逾百万随机微观结构样本与混合模型、神经网络预测流动应力分布，验证 Hall-Petch 关系并支持高强多晶金属设计。
2023-05-12 cond-mat.mtrl-sci
X-ray Linear Dichroic Tomography of Crystallographic and Topological Defects
本文提出X射线线性二色性取向断层扫描，实现多晶材料三维晶粒内与晶粒间无损表征，以73纳米分辨率绘制V2O5晶体取向并识别晶界及拓扑缺陷生成湮灭。
2024-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the role of long range internal stresses on grain nucleation during discontinuous recrystallization
长程弹性相互作用在再结晶中的重要作用是使用一个简单的分析模型证明：堆积重排后吸收领先的位错由无位错胚胎提供了一个额外的驱动力，导致成核临界半径和鞍点能量急剧下降。一个非常尖锐的过渡证明，在鞍点完全消失，成核成为自发的。这种转变发生在对应于几何上必要的位错的临界密度和临界应变两者的明确定义的临界应力下，而不调用任何临界核尺寸，所述临界核尺寸可以借助于一些位错微观结构不稳定性而达到。本模型在此以多晶冰为例进行说明，但也可应用于其他具有显著塑性各向异性的晶体材料，例如锆合金。
2010-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Composition Dependence of Structural Parameters and Properties of Gallium Ferrite
研究了组分在<2-x><x><3>0.8 <= x <= 1.3之间的纯相多晶Ga Fe O（GFO）的结构和磁特性。X射线衍射分析表明，在单相区，GFO的晶格参数与Fe含量呈线性关系，符合Vegard定律。增加样品的Fe含量也导致如拉曼峰位移所示的键的拉伸。此外，低温磁性测量表明，样品的矫顽力是最大的Ga：Fe比为1：1驱动的竞争之间的晶粒尺寸减小和磁各向异性增加。
2011-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Crystallographic evaluation of low cycle fatigue crack growth in a polycrystalline Ni based superalloy
本文探讨了Haynes 282光滑杆件低周疲劳裂纹扩展的微观机制。采用裂纹尖端张开角（CTOA）和最大切向应力（θMTS）两种参数化方法对裂纹进行了表征。CTOA的变化，随着裂纹的传播，表现出一个非线性衰减，然后由一个稳定的制度。局部KI和KII场的混合度与θMTS成正比，可通过测量局部偏转来评估。在裂纹周围，通过EBSD和滑移传递分析，讨论了晶粒不相容性的作用。对于有利于亚表面裂纹扩展的晶粒，弹性模量（EM）和施密德因子（SF）存在临界界限，并且这些值存在超过极限阈值。SF-EM图标记了材料中裂纹和未裂纹晶粒的区域。在疲劳裂纹扩展过程中，还发现了组织中有利的孪晶基体不相容性，在裂纹区有大量的（211）面孪晶。基于Luster-Morris参数（LMP）的滑移传递分析已经进行了详细的滑移活动，弹塑性不相容性，和晶界几何形状之间的相互关系的调查。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Towards the Distribution of a Class of Polycrystalline Materials with an Equilibrium Defect Structure by Grain Diameters: Temperature Behavior of the Yield Strength
本文修改了多晶材料的流动应力理论，提出缺陷关于晶粒直径的类麦克斯韦分布定律，推导了标量位错密度，并给出了多种晶格下屈服强度的广义Hall-Petch关系及温度尺寸效应新形式。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci
GRAINSMITH: A Generator of Polycrystalline Models for Atomistic Simulations with Statistical and Grain-Boundary Morphology Control
Fırat University（埃尔津詹大学）
GRAINSMITH是一个开源Python包，通过统计控制和可选的晶界形态生成可复现的多晶原子模型，支持多种晶体学特征，用于分子动力学模拟和微观结构效应研究。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Topological Origins of Flexibility and Internal Stress in Sodium Aluminosilicate Glasses
在拓扑约束理论的框架中，如果原子约束的数量小于、大于或等于原子自由度的数量，则网络玻璃被分类为柔性的、受应力的刚性的或均衡的。在这里，基于分子动力学模拟，我们表明，钠铝硅酸盐玻璃表现出灵活的应力-刚性转变驱动其组成。这种转变表现为原子迁移率的损失和内部原子应力的开始。重要的是，我们发现柔性到刚性（即，内部柔性的损失）和无应力到有应力的转变（即，内应力的开始）不会在相同的组成下发生。这表明均衡状态（即，刚性但无应力）在窗口内而不是在阈值组成下实现。
2018-12-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Construction of 3D-Ferroelectric Polarization Microstructure and Detection of Polarization Invariants under Induced Flexoelectric Strains
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究开发结合PFM的极化分量分辨成像技术，在BCZT薄膜中引入挠曲电应变检测到高压下的单斜相新极化不变量，为异相多晶体系逆模型开发奠定基础。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Finite-width adiabatic shear banding and dislocation patterning in mesoscale polycrystalline aggregates
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Apple, Inc.（苹果公司）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文通过细观位错力学模型和实验研究了多晶集合体在绝热条件下动态剪切带的形成，揭示了位错密度诱导的硬化效应以及细观结构演变对材料失效的影响。
2026-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Adapting U-Net for linear elastic stress estimation in polycrystal Zr microstructures
提出了一种改进的U-Net卷积神经网络结构来估计a-Zr（hcp）多晶晶粒结构中的线弹性相容应力。使用VGrain软件生成训练数据，其中规则性α为0.73，晶粒结构和ABAQUS的均匀随机取向使用有限元法评估应力焊接。初始数据集包含200个样本，其中20个样本从训练中保留以进行验证。使用CPU或GPU，该网络可提供约200倍至6000倍的加速，与有限元分析相比，可节省大量内存，准确度可降低10%。网络性能不相关的晶粒结构的规则性或纹理，显示泛化的网络超出了任意Zr晶体结构的训练集。测量了使用200和400个样本进行训练时的性能，发现当数据集的大小增加一倍时，准确率提高了约10%。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Hybrid Monte Carlo Simulation of Stress-Induced Texture Evolution with Inelastic Effects
采用混合蒙特卡罗（HMC）方法定量研究了非弹性变形对多晶材料微观结构演化的影响。这种方法耦合了一个时间显式材料点法（MPM）的变形与校准的Monte Carlo模型的晶界运动。一个率无关的晶体塑性模型来解释多晶体中的局部塑性形变。晶粒间的位错能差为织构演化提供了额外的驱动力。然后，通过MC和锐界面（SI）动力学模型之间的参数联系，将这种塑性驱动力带入MC范式。MC算法实现在一个并行化的设置使用棋盘更新计划。正如预期的那样，塑性加载有利于织构演变的晶粒具有较大的施密德因子相对于加载方向，这些是最容易被晶界运动去除的晶粒。一个宏观方程来预测这种织构的演变。
2010-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Creep-fatigue interactions in a polycrystalline structural material under typical high-temperature power plant operating conditions
在晶体塑性自洽模型内的微观尺度的微观力学模型，用于分析加载历史的316 H型不锈钢，常见的高温电厂的结构部件。该研究通过英国R5结构评估代码分析比较SCM预测的力学行为和蠕变性能的变化。研究了316 H型不锈钢在550 ℃下与工厂相关的循环蠕变历史，重点是累积蠕变应变的估计。这旨在量化如何更好地了解循环载荷下的蠕变变形可以告知R5代码寿命评估方法，这是基于应变。循环塑性对一次和二次蠕变的影响被量化。蠕变应变的水平积累在不同的居住期间，从不同的宏观应力状态加载后，也进行了评估和链接的实验观察解释的响应。位移和负载控制的驻留的循环滞后回线的演变的影响进行检查，揭示了不同的假设蠕变应变积累可以利用SCM结果的信息，以减少不确定性。它还提供了指导的插值框架的结构参数的发展，基于SCM的结果，可以直接用于结构评估和设计方法，以估计非弹性应变的积累与保守程度较低。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci
On the influence of alloy composition on the additive manufacturability of Ni-based superalloys
研究了镍基高温合金在激光粉末床增材制造过程中对加工诱导裂纹形成的敏感性。十二种不同的合金-一些现有的（遗产）类型，但也有其他新设计的-被认为是。一个强大的相互依赖的合金成分和加工性能的证明。体视学程序的开发，使两个主要的缺陷类型-凝固裂纹和固态延性浸渍裂纹-被区分和量化。差示扫描量热法，蠕变应力松弛试验在1000 $^\circ$ C和拉伸延展性在800 $^\circ$ C的测量被用来解释合金成分的影响。固态开裂的模型，提出了一种基于无法放松的热应力所产生的约束差热收缩，其发展是由实验测量使用约束棒冷却试验的支持。修正的凝固开裂准则提出了基于凝固范围，但也包括从应力松弛效应的贡献。这项工作为这些材料的增材制造性的组成的作用提供了基本的见解。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
