Defect and solute properties in dilute Fe-Cr-Ni austenitic alloys from first principles
T. P. C. Klaver, D. J. Hepburn, G. J. Ackland
我们提出了一套广泛的第一性原理密度泛函理论计算的点缺陷的形成，结合和聚集能在奥氏体铁与稀浓度的铬和镍溶质。
We present results of an extensive set of first-principles density functional theory calculations of point defect formation, binding and clustering energies in austenitic Fe with dilute concentrations of Cr and Ni solutes.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Transition metal solute interactions with point defects in austenitic iron from first principles
我们提出了一套全面的第一性原理电子结构计算研究过渡金属溶质和它们的相互作用与点缺陷在奥氏体。在整个系列中观察到明显的趋势。溶质缺陷相互作用强烈相关的溶质尺寸因子，符合当地的应变场效应。与铁素体结果的强相关性表明对Fe的基本晶体结构不敏感。结晶溶质作为空位和自填隙缺陷的强陷阱，并作为原生空隙和小的自填隙环的发展的成核位点。缺陷迁移率和净缺陷浓度的减少解释了在掺杂超大溶质的奥氏体钢中观察到的抗辐射损伤性。氧化物弥散强化（ODS）钢中残留的溶解溶质有助于提高其抗辐射损伤能力。Ni和Co扩散比Fe慢，连同在低于临界温度的辐照下产生的任何空位通量，对于Co，该临界温度为400 K，并且它们的浓度应在缺陷汇处增强。Cr和Cu比Fe扩散得更快，对抗空位通量，并且将在缺陷汇处耗尽。在过渡金属系列中，早期溶解的溶质与最近邻空位形成高度稳定的溶质中心双空位（SCD）缺陷。这些溶质的空位介导的扩散主要由SCD的解离和再缔合，具有比自扩散低的活化能，这对ODS钢中含有这些溶质的复合氧化物纳米颗粒的成核和生长具有重要意义。间隙介导的溶质扩散是积极不利的，除了铬，锰，钴和镍。溶质尺寸在这里给出的结果中扮演的核心角色意味着它们应该适用于其他溶剂金属和合金。
First principles study of helium, carbon and nitrogen in austenite, dilute austenitic iron alloys and nickel
采用第一性原理密度泛函理论计算了He、C和N在奥氏体、Fe-Cr-Ni奥氏体合金和Ni中的溶质行为，研究了它们对奥氏体钢合金在辐照下组织演变的影响。
High-Throughput ab-initio Dilute Solute Diffusion Database
我们演示了自动生成的扩散数据库，从高通量密度泛函理论（DFT）计算。用多频扩散模型计算了Mg、Al、Cu、Ni、Pd和Pt主晶格中的230多个稀溶质扩散体系。我们采用修正方法，溶质在合金中的扩散，使用主机自扩散率的实验和模拟值。我们发现很好的协议与实验溶质扩散数据，获得加权激活势垒RMS误差为0.176 eV时，排除磁性溶质在非磁性合金。编译的数据库是世界上最大的一致计算从头溶质扩散数据的集合。
Dissociated dislocation-mediated carbon transport and diffusion in austenitic iron
位错-溶质相互作用是影响合金力学性能的重要因素。本文从原子尺度上揭示了奥氏体Fe中位错-碳相互作用的基本特征。我们表明，面心立方铁中的肖克莱部分位错的通道能够通过一个伯格斯矢量的滑移面上的碳原子向前移动，揭示了一种新的解离位错介导的传输机制。这种机制是由剪切引起的，这与正常的热激活扩散过程不同。此外，我们还发现在部分位错核中存在一个扩散能垒显著降低的快速扩散通道，该通道具有高度的局域性和方向性。这些固有的几何特征对于理解位错管道扩散的扩散率对位错的性质的依赖性是至关重要的;最重要的是，它们可以导致混合位错中的前导和拖尾偏子的不平衡钉扎效应，从而促进堆垛层错形成和变形孪晶。这解释了碳对各种合金中观察到的变形孪晶的有争议的影响。我们的研究结果铺平了道路，通过操纵位错间隙相互作用来调整材料的机械性能。
Occupation and diffusion of interstitial solutes in dilute alloys in perspective of the Gauss Legendre three square theorem
本文以C、N、O在稀铁合金中的扩散为例，借助高斯-勒让德三平方定理将间隙溶质等效占位多面体分为7类，并利用Wythoffian操作描述迁移路径，结果可推广到其他低浓度置换溶质材料中的空位与间隙原子扩散。
Effects of dilute substitutional solutes on carbon in $α$-Fe: interactions and associated carbon diffusion from first-principles calculations
采用第一性原理计算结合动力学蒙特卡罗模拟，系统研究了置换溶质对碳在$α$ -Fe中行为的影响.我们的研究结果表明：（$i$）在没有Fe空位的情况下，由于应变释放，大多数溶质与碳之间的相互作用是排斥的，而由于局部铁磁耦合效应，Mn与其最近邻碳之间具有弱吸引相互作用。（$ii$）Fe空位的存在导致所有溶质与碳的吸引相互作用。特别地，Mn-空位对显示出与碳的-0.81eV的异常大的结合能。（$iii$）合金化添加显著影响Fe基体中碳的原子尺度浓度分布和化学势。（$iv$）在稀溶液范围内，Mn对碳扩散影响不大，而Cr（Al或Si）对碳扩散有明显的抑制作用。研究结果为更好地理解铁素体钢中碳的溶解极限、碳的显微偏析和碳化物析出等实验现象提供了一定的理论依据。
DFT-informed Design of Radiation-Resistant Dilute Ternary Cu Alloys
本研究利用DFT方法设计抗辐射的稀释三元铜合金，通过添加结合空位的溶质减少空位迁移，抑制溶质拖拽效应。
Multi-scale modeling of the effects of temperature, radiation flux and sink strength on point-defect and solute redistribution in dilute Fe-based alloys
在这项工作中，我们调查的原子和点缺陷（PD）通量对微结构的结构缺陷之间的耦合造成的辐射诱导偏析（RIS）。这种通量耦合依赖于PD和原子的迁移机制，包括热扩散机制和强迫原子移位（FAR）发生在位移级联。我们推导出一个分析模型的PD和溶质RIS档案占PD生产和相互重组，FAR机制，和整体的下沉强度的微观结构控制消除PD的结构缺陷。从这个模型中，我们提出了一个参数调查的扩散和RIS性能在稀Fe- $B$（$B$ = P，Mn，Cr，Si，Ni和Cu）二元合金，在定量的温度/辐射通量/下沉强度地图的形式。在以前的作品中，我们区分三个动力学域的扩散和RIS属性：重组域，汇域，和热域。我们的分析方法和数值应用表明，PD和溶质原子的扩散和RIS行为在很大程度上不同，从一个动力学域到另一个。此外，在高辐射通量，低温，和大的汇强度，FARs往往会破坏溶质RIS的配置文件，因此减少RIS的总量，迫使溶质和主机原子的混合，特别是接近PD汇。最后，我们提供了定量的标准来模拟在反应堆RIS行为的离子辐照。
Kinetic Monte Carlo simulations of vacancy diffusion in non-dilute Ni-X (X=Re,W,Ta) alloys
空位在合金中的移动性可以限制位错攀移。采用结合密度泛函理论和动力学Monte Carlo方法研究了Ni-Re、Ni-W和Ni-Ta二元合金中空位扩散的行为溶质浓度我们引入了一个相互作用模型，考虑到接近扩散原子的化学环境，以捕获溶质-宿主和溶质-溶质相互作用对扩散势垒的影响。与理想固溶体相反，不仅溶质原子的扩散势垒影响空位迁移率，而且主要是由于溶质原子的存在而引起的宿主扩散势垒的变化。这是由以下事实证明的：所观察到的空位减速作为溶质浓度的函数在Ni-W中比在Ni-Re中更大，即使Re是比W更慢的扩散体。因此，为了模拟复杂的非稀合金中的扩散，不可避免地要明确处理相互作用能。在镍基高温合金的背景下，可以得出两个结论，从我们的动力学蒙特卡罗模拟：观察到的空位迁移率的放缓是不足以成为所谓的Re效应的唯一原因;和假设空位迁移率，位错攀移，蠕变强度之间的直接相关性的实验观察到的W和Re在提高蠕变强度的类似效果可以得到证实。
The mechanism of solute-enriched clusters formation in neutron-irradiated pressure vessel steels: the case of Fe-Cu model alloys
提出了中子辐照压力容器钢中溶质富集团簇形成的机理，并以Fe-Cu模型合金为例进行了研究。我们表明，所获得的结果是在一个很好的协议与现有的实验数据上的参数与合金元素富集的集群。所提出的溶质拖曳机制类似于众所周知的区域精炼过程。我们的模型解释了为什么在具有面心立方晶格结构的奥氏体不锈钢中不会形成溶质富集的团簇。它还允许量化的方法来评估中子辐照剂量的反应堆压力容器钢硬化过程。
Multicomponent Grain Boundary Segregation Dilute-Limit Model and Its Effect on Nanocrystalline Stability
本文推导了稀极限下任意数量溶质的光谱偏析模型，证明多组分偏析可显著扩展热力学稳定的纳米晶合金范围，抑制晶粒长大和相分离。
Thermodynamic origin of solute-enriched stacking-fault in dilute Mg-Zn-Y alloys
研究了Mg-Zn-Y三元合金在稀相体系中形成的溶质富集层错（SESF）的热力学行为，该层错是由Zn和Y原子富集的本征II型层错（I2-SF），代表了长周期堆垛层错（LPSO）相的结构单元。六方密排（hcp）Mg基体中的SESF形成局部面心立方（fcc）环境，因此我们的热力学分析是基于Mg-Zn-Y三元组成范围内hcp和fcc相之间的吉布斯自由能比较，使用由第一性原理计算辅助的相图计算（CALPHAD）方法。首先根据Hillert平行切线定律估计了溶质Zn/Y原子在SESF中的偏聚行为，然后利用多子晶格模型估计了SESF中可能的无序-有序相变。我们发现，在SESF的Zn/Y共偏聚提供了一个显着的条件，fcc层变得比hcp-Mg矩阵更稳定。此外，在SESF中，随后的类旋节分解为富Mg固溶体和富Zn/Y的L12型有序相导致系统的总吉布斯自由能显著降低。这些热力学行为很好地解释了Zn-Y簇的L12型短程有序的现象学起源，这是已知的LPSO相发生，也证实了本SESF的电子显微镜实验。因此，即使在稀相条件下，强的Zn-Y相互作用也对稳定Mg-Zn-Y合金中的SESF起关键作用。
A second binding model to study diffusion of $Cr$ diluted in BCC $Fe$
采用经典的分子静态技术（CMST）和密度泛函理论（DFT）计算方法，研究了体心立方（BCC）稀$FeCr$合金中空位和间隙迁移驱动的自扩散和示踪溶质扩散.第一次在文献中，一个六频模型（由Okamura和Allnatt开发）涉及的第二近邻结合方法适用于在一个真实的系统中的计算。我们得到微观参数，即：i）空位形成的自由能和空位-溶质结合能，ii）所涉及的跳跃频率，和iii）示踪剂相关因子。目前的近似描述更好的自和溶质原子的实验数据比最近的计算使用第一绑定的方法。此外，我们确认，空位拖曳机制是不可能发生在$FeCr$稀释合金。我们的结果还表明，扩散过程主要由空位介导，而间隙机制的扩散要慢几个数量级。
Diffusion behavior in diluted ($Fe,Cr$) alloys: An environment for H diffusion in ferritic steels
杂质扩散系数完全由低成本的经典分子静力学技术（CMST）获得。特别是，我们展示了如何CMST是适当的，以描述介导的空位机制的杂质扩散行为。在五频模型的背景下，CMST允许计算所有的微观参数，即：空位形成的自由能，空位-溶质结合能和所涉及的跳跃频率，从它们，我们得到的宏观输运幅度，如：相关因子，溶剂增强因子，Onsager和扩散系数。此外，我们首次报告的溶质-空位配对物种的扩散系数的行为。我们在稀释的NiAl和AlU f.c.c.合金.我们的研究结果是在完美的协议与现有的实验数据为两个系统和预测，NiAl的溶质扩散通过空位交换机制，而对于AlU系统，空位拖动机制发生。
Rescaled potential for transition metal solutes in a-iron
我们提出了经验电位的α-铁中的稀过渡金属溶质。它是Finnis-Sinclair形式的，因此适合于十亿原子的分子动力学模拟。第一性原理计算表明，在过渡金属系列中存在明显的趋势，这使我们能够将重新标度参数与主量子数和d电子数联系起来。已经开发了潜在的使用重新缩放技术，以提供溶质-铁和溶质-溶质的相互作用，从现有的铁电位。
Diffusion behavior in Nickel-Aluminium and Aluminium-Uranium diluted alloys
杂质扩散系数完全由低成本的经典分子静力学技术（CMST）获得。特别是，我们显示CMST是适当的，以描述介导的空位机制的杂质扩散行为。在五频模型的背景下，CMST允许计算所有的微观参数，即：空位形成的自由能，空位-溶质结合能和所涉及的跳跃频率，从它们，我们得到的宏观输运幅度，如：相关因子，溶剂增强因子，Onsager和扩散系数。具体来说，我们在f.c.c.中执行计算。稀释的Ni-Al和Al-U合金。溶剂和溶质物种的示踪剂扩散系数的结果与现有的两个系统的实验数据一致。我们的结论是，在Ni-Al和Al-U系统溶质原子迁移的直接交换与空位在所有的温度范围内，有可用的实验数据。在Al-U的情况下，在低于550 K的温度下可以发生空位拖曳机制。
Planar Solidification from Undercooled Melt: An Approximation of a Dilute Binary Alloy for a Phase-field Model
采用相场模型研究了过冷熔体的平面凝固。在杂质浓度较低的情况下，得到了溶质场和相场。这些解在界面运动速度为零的极限下给出了平衡分配系数和液相线斜率。在高生长速度下，得到了溶质场和相场的渐近展开式，以及扩散速度与相场模型参数之间的关系。与数值计算的比较。
Unconventional non-uniform local lattice distortion in dilute Ti-Mo solid solution
在稀金属固溶体中，替代溶质原子引起的局域晶格畸变（LLD）被认为是均匀的，甚至可以用肥皂泡筏来模拟。相反，这种传统的图片，我们报告在这篇手稿中，钼诱导的LLD在稀Ti-Mo固溶体是高度不均匀的，证明了我们的第一性原理计算。非均匀LLD归因于Mo原子d态简并的Jahn-Teller分裂。提出了具有非均匀LLD的置换型固溶体应满足两个条件。预测了非均匀LLD的固溶体。非均匀LLD预计会导致溶质原子周围的非球形应力场，因此对经典固溶体硬化模型在此类固溶体中的应用提出了挑战。
Uncertainties in interfacial excess calculations from atom probe tomography data
本文推导了溶质在晶界或相界偏析的成分分布广义模型，将成分不确定性纳入界面过剩量计算，发现稀薄溶质的过剩量不确定性较大，并提出了最小化不确定性的策略。
Solute-point defect interactions, coupled diffusion, and radiation induced segregation in fcc nickel
辐照诱导的溶质偏析（RIS）暴露于辐照的材料是一个众所周知的问题。它通过促进辐射引起的退化现象，如硬化和脆化，影响核反应堆堆芯部件的寿命。本文研究了面心立方Ni-X（X = Cr，Fe，Ti，Mn，Si，P）稀二元合金的RIS倾向。我们的目标是调查的驱动力和动力学机制背后的实验观察到的偏析。通过从头计算，点缺陷的稳定性和与溶质的相互作用，连同迁移能量和尝试频率确定。然后在平均场框架下计算了输运和扩散系数，以获得合金中溶质-缺陷动力学耦合的全貌。结果表明，所有考虑的溶质，除铬，更喜欢空位介导的热和辐射诱导的迁移过程中的扩散。Cr，另一方面，优先迁移的混合哑铃配置。P和Si在这里被示出为富集，并且Fe和Mn在材料的照射期间在汇处被耗尽。另一方面，Ti和Cr显示在较低温度下富集和在较高温度范围内贫化之间的交叉。在这项工作中的结果进行了比较与以前的研究体心立方（bcc）铁，并讨论了在奥氏体合金的RIS的上下文中。
Solute diffusion by self-interstitial defects and radiation-induced segregation in ferritic Fe-X (X=Cr, Cu, Mn, Ni, P, Si) dilute alloys
基于 ab initio 计算和 KineCluE 代码，研究了铁素体稀合金中自间隙缺陷引起的溶质扩散与辐射诱导偏析，揭示了不同溶质的扩散机制及偏析规律，证实了溶质-缺陷动力学耦合在合金溶质团簇形成中的重要作用。
Response-function-optimized phase field modeling of solute trapping and solute drag in rapid alloy solidification
研究快速合金凝固微观结构预测问题，核心方法是基于优化校准策略将目标响应函数嵌入相场公式获优化扩散率函数，主要贡献为证明模型准确性通用性、研究溶质拖拽影响及扩展到多元合金，为相关模拟提供途径。
Interstitial Solute Segregation at Triple Junctions: Implications for the Hydrogen Storage Properties of Nanomaterials
针对极细晶粒尺寸下三重点效应对间隙溶质偏析的影响，开发适用于Pd(H)多晶的间隙位点偏析计算框架，揭示尺寸依赖性机制，为间隙纳米晶合金界面工程提供基础并证明其可提升储氢密度。
Atomic scale modeling of the thermodynamic and kinetic properties of dilute alloys driven by forced atomic relocations
作用在材料上的持续外力提供了额外的机制来演化系统的状态，并且这些机制不一定服从微观细致平衡。因此，计算热力学和动力学性质的标准方法不适用于这种驱动系统。这些机制和标准的热激活跳跃之间的竞争导致非平衡稳态。我们扩展了自洽平均场论，考虑到强迫原子迁移（FARs）作为这些额外的动力学机制的模型。该理论被应用于辐射损伤的原子尺度模型。使用第一壳近似的理论，我们强调违反Onsager互惠关系驱动系统。将扩展理论应用到KineClue程序中，计算出与蒙特卡罗模拟一致的有效Onsager系数。一个系统的参数进行研究，强调FAR距离和溶质缺陷的相互作用上的扩散性能的效果。FAR对空位-溶质通量耦合和溶质示踪剂扩散率的影响是不可忽略的，当：（i）溶质-空位热力学吸引力大，（ii）热跳频率的幅度低于或相当于FAR的频率，和（iii）空位和溶质原子之间的相互作用的范围接近FAR距离。
First-principles investigation on diffusion mechanism of alloying elements in dilute Zr alloys
杂质在Zr中的扩散对于Zr合金的许多应用，特别是对于它们在核反应堆包壳中的应用是潜在重要的。然而，关于哪些元素是空位与间隙扩散体，目前存在显著的不确定性，这可以抑制对它们在不同温度、辐照和合金化条件下的行为的理解和预测。因此，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，预测了14种替代型合金元素在六方密排Zr中的稀杂质扩散系数随温度的变化.用八频率模型对空位介导的扩散进行建模。间隙的扩散的贡献估计从间隙的形成和选择迁移能量。在9个高对称性间隙网站的每个杂质的形成能进行了测定，包括显着的影响热膨胀。每个溶质在HCP锆中的主导扩散机制被确定在计算的空位介导的活化能，间隙活化能的下限和上限，和形成熵，提出了一个粗略的溶质的金属半径的关系。据预测，Cr，Cu，V，Zn，Mo，W，Au，Ag，Al，Nb，Ta和Ti都主要通过间隙机制扩散，而Hf，Zr和Sn可能主要是在低温下的空位介导扩散体和在高温下的间隙扩散体，尽管这些元素在高温下的机制的识别是相当不确定的。
Solute Co-Segregation Mechanisms at Low-Angle Grain Boundaries in Magnesium: A Combined Atomic-Scale Experimental and Modeling Study
本研究结合原子尺度实验与建模，揭示镁合金低角度晶界处Ca、Zn、Al的共偏析机制，发现Ca-Ca协同偏析能量上更优，为合金设计提供指导。
Deconvoluting Mechanisms of Radiation-Induced Grain Boundary Segregation in Dilute Ni-X (X = Fe, Cr, Mn) Alloys via Ion Irradiation and Phase-field Modeling
本研究通过离子辐照与相场建模，揭示稀Ni-X合金中辐照诱导晶界偏析的机制，发现Fe贫化、Cr竞争性输运、Mn热力学富集，并强调需综合处理多种因素。
Automatic numerical evaluation of vacancy-mediated transport for arbitrary crystals: Onsager coefficients in the dilute limit using a Green function approach
从主方程导出了任意晶体结构的稀空位/稀溶质极限中空位介导扩散的一般解。空位晶格格林函数的一般数值方法归结为任意晶体布里渊区上的几个解析函数和光滑函数的数值积分的总和。Dyson方程在存在具有任意但有限的相互作用范围的溶质的情况下求解格林函数，以准确、有效和自动地计算输运系数，包括溶质-空位交换率差异非常大的情况。该方法利用晶体的空间群对称性来降低Dyson方程中矩阵求逆的复杂性。该算法的开源实现是可用的，和数值结果的收敛性的裸空位格林函数的积分误差，和示踪剂的相关因素的各种晶体，包括纤锌矿（六角金刚石）和石榴石。
A Machine Learning Framework for the Prediction of Grain Boundary Segregation in Chemically Complex Environments
本文提出一个机器学习框架，利用可组合计算模块和人工神经网络预测 NbMoTaW 等复杂浓固溶体合金的晶界偏析，在保持高精度的同时比传统原子模拟快四个数量级，并揭示了 Mo 偏析行为随化学环境复杂化的转变及反偏析位点随浓度增加被填充的新现象。
Thermodynamic model of solute site preferences in ordered alloys
基于质量作用定律的热力学模型被用来计算元素点缺陷的浓度，并确定有序合金中溶质原子的位置偏好。的晶格空位，反位原子和主机的晶体形成平衡缺陷的组合枚举CsCl（B2）和Ni 2Al 3结构。对于氯化铯，除了两个替代网站，扭曲四面体间隙网站被认为是。对于Ni_2Al_3，考虑了Ni位、两个不同的Al位和一个空位的间位型Ni位。导出了适用于任何晶体结构的元素缺陷浓度之间的约束方程。所选缺陷的浓度可以使用约束方程结合缺陷组合的质量作用方程来求解。该方法直接导致缺陷的浓度，而不需要评估成分依赖的化学势，从而导致更透明的形式主义。该模型被用来探讨稀三元溶质原子的位置偏好现象。研究结果与仅限于替代部位的既往治疗一致。通过代数分析和数值模拟，得到了非化学计量比化合物中溶质S位置偏好随温度和组成变化的一般规律：（1）溶质S倾向于占据元素中有缺陷的取代位置; (2)如果S在A位和B位上的能量差非常正或非常负，则S将独占B位或A位，与成分无关。如果位能差是中等的，则溶质将随着组成的变化从一个位切换到另一个位。(3)溶质具有占据间隙或空晶格位点的趋势，其中最大位点分数接近化学计量组成。
Prediction of thermal cross-slip stress in magnesium alloys from direct first principles data
我们发展了一个第一性原理模型的热激活的交叉滑移在镁中存在的随机溶质分布。电子结构方法提供了溶质与棱柱位错核和基底位错核相互作用的数据。直接计算的相互作用能是可能的溶质-K，Na，和Sc-，降低镁棱柱层错能，以提高可成形性。为了连接到热激活的交叉滑移，我们建立了一个统计模型的激活能分布的双扭结成核，障碍扭结迁移，和粗糙度的能量景观要克服的非热应力。这些分布是数值计算的浓度范围内，以及替代的近似解析表达式的稀释极限。的解析分布提供了一个简化的模型作为温度的函数的溶质的最大横滑移软化。直接相互作用计算预测Mg-0.7at. % Sc、Mg-0.4at. % K和Mg-0.6at. % Na约为250 ℃。
Intrinsic ductility enhancement in Mg alloys elucidated via large-scale ab-initio calculations
通过大规模ab-initio计算揭示镁合金延展性增强机制，发现溶质对位错滑移的影响是关键因素。
Nominal vs. actual supersaturation of solutions
根据经典成核理论的形式主义，超越稀溶液近似，本文认为，由于形成亚临界瞬态溶质团簇，称为异相波动的实际溶质过饱和度（由目前饱和的溶质活度比）和名义过饱和度（由目前饱和的溶质浓度比）之间的差异。基于它们的分布函数，我们引入了一个代数方程的过饱和度耦合的名义过饱和度的二元亚稳溶液与其实际过饱和度和特定的界面能和温度的函数。通过与模拟数据的比较，验证了该方法的适用性[E. Clouet等人，Phys.Rev.B \textbf{69}，064109（2004）]中对Al $_{3}$ Zr和Al $_{3}$ Sc在模型二元Al合金中的成核的研究。
Grain boundary segregation spectrum in basal-textured Mg alloys: From solute decoration to structural transition
本研究通过原子模拟揭示基面织构镁合金晶界偏析能谱呈双峰分布，并发现晶界结构转变，为改善成形性提供新见解。
Master equation approach to the theory of diffusion in alloys and calculations of enhancement factors for tracer solvent and tracer solute diffusion in FCC alloys
以FCC合金的五频模型为例，采用主方程方法建立了合金扩散的自洽统计理论。昂萨格系数的微观原子间相互作用和一些统计平均的表达式。我们讨论了这些平均值的计算方法，使用平均场和对集群近似来描述空位-溶质和溶质-溶质相互作用的影响，以及最近邻和第二壳层近似来描述空位相关效应。所开发的方法用于计算增强因子，确定示踪剂的自扩散和示踪溶质扩散在稀FCC合金的浓度依赖性。对于示踪剂的自扩散，我们表明，一些显着的贡献，增强因子有关的热力学活性的空缺错过了在以前的治疗这个问题。这意味着大多数现有的五频模型参数估计实际合金应予以修订。对于示踪溶质扩散，增强因子的表达式似乎是第一次提出。所获得的结果被用来估计扩散，包括空位-溶质相互作用，在几个FCC合金，必要的实验数据是可用的重要的微观参数。
Capillary-Wave Model for the Solidification of Dilute Binary Alloys
从二元稀合金等温凝固的相场描述出发，建立了凝固前沿毛细波与溶质扩散浓度场相互作用的模型。该模型不依赖于尖锐的界面假设，并包括非平衡效应，相关的快速增长制度。在许多应用中，它可以通过分析来评估，最终出现一种不稳定性，这种不稳定性干扰了Mullins-Sekerka不稳定性，与Cahn在晶界运动中发现的不稳定性相似。
Lattice and elastic constants of titanium-niobium monoborides containing aluminum and vanadium
第一性原理电子结构计算了单晶TiB和NbB的晶格和弹性常数，并随Nb，Ti，Al和V溶质的变化而变化。的数据是内置到一个插值公式的晶格和弹性常数的四元（TiNbAlV）B与稀Al和V浓度。用微探针测量方法预测了含Nb和Al的两种钛合金中硼化物的晶格常数和弹性常数。
Ab initio High-Pressure Phase Diagrams of Al-Mg Alloys in the Low Solute Concentration Limit
该研究采用从头算方法计算了Al-Mg合金低压溶质极限下的高压相图，揭示了富Mg侧Al的固液分配随压力反转的新规律，对行星内部模型有重要意义。
Radiation-tolerant high-entropy alloys via interstitial-solute-induced chemical heterogeneities
由多种主要元素组成的高熵合金（HEAs）已被证明比其元素或稀溶液对应物提供更好的抗辐射性。使用NiCoFeCrMn HEA作为模型，在这里，我们引入碳和氮的间隙合金元素，赋予化学非均匀性的形式的本地化学秩序（LCO）和相关的成分变化。密度泛函理论模拟预测了C和N周围的化学短程有序（CSRO）（最近邻和下一对原子壳层），这是由于C与（Co，Fe）和N与（Cr，Mn）的化学亲和力。原子分辨率的元素分布化学映射证实了显着的成分变化远远超出了统计波动。在高温下的Ni+辐照实验表明，与没有C和N合金化的基础HEA相比，空隙膨胀显著减少至少一个数量级。潜在的机制是，溶质诱导的化学不均匀性粗糙的晶格以及能量景观，阻碍的运动，并限制的路径通道，通常快速移动的自发光体和它们的集群。因此，辐照产生的杂质和空位更容易重新结合，延迟了空位的形成。因此，我们的研究结果打开了一个有前途的途径，高度耐辐射合金。
Cohesive and magnetic properties of grain boundaries in bcc Fe with Cr additions
从第一性原理出发，研究了纯bcc Fe和稀FeCr合金中两种对称$\Sigma3(111)$和$\Sigma5(210)$倾斜晶界的结构、内聚和磁性。考虑了Cr溶质原子的不同浓度和位置。我们发现，Cr原子置于GB晶体中使结合力提高了0.5-1.2 J/m $^2$。在晶界附近的层中的替代Cr对晶界结合力表现出各向异性的影响：当它被放置在（111）取向的Fe晶粒中时是中性的，而当它被替代在（210）晶粒的边界层中时，结合力增强（0.5 J/m $^2$）。Cr溶质的强化作用主要由粘结结合能的化学成分决定。我们的计算表明，与自由铁表面，Cr杂质偏析的Fe晶粒的边界。GB原子上的磁矩发生了很大的变化，其变化与相应的GB平面的弛豫模式相关。添加Cr的磁矩比Cr晶体中的磁矩增强2-4倍，并且与Fe原子上的磁矩反平行。
Electrical transport and ferromagnetism in Ga1-xMnxAs synthesized by ion implantation and pulsed-laser melting
我们提出了一个详细的调查的磁性和磁输运性质的薄膜的铁磁Ga 1-xMnxAs合成离子注入和脉冲激光熔化（II-PLM）。场和温度相关的磁化强度，磁各向异性，温度相关的电阻率，磁阻，和霍尔效应的II-PLM Ga 1-xMnxAs薄膜具有所有的特征签名的空穴和Mn离子的强p-d相互作用中观察到的稀空穴介导的铁磁相。II-PLM膜的铁磁和电输运性质对应于峰值置换Mn浓度，这意味着非均匀Mn深度分布在确定膜性质中是不重要的。与低温分子束外延（LT-MBE）生长的具有类似替代Mn_Ga组分的薄膜具有良好的定量一致性。此外，我们证明了II-PLM Ga_（1-x）Mn_xAs薄膜由于高温处理而没有间隙Mn_I。在高Mn注入剂量下，凝固过程中溶质再分布的动力学单独决定了最大Mn_Ga浓度。II-PLM Ga 1-xMnxAs中存在面内[-110]和[110]方向之间的单轴各向异性，这证明了载流子介导的铁磁相的固有特性。
Phase-field model of alloy solidification far from chemical equilibrium at the solid-liquid interface
本研究进一步发展快速合金凝固相场模型，测试变分公式稳健性并扩展至浓合金，通过二维和三维模拟验证了增强溶质扩散率框架的有效性及绝对稳定性理论的预测能力。
Role of defect trapping in the enhanced corrosion resistance of Ni-Mo alloys with yttrium and yttrium oxide additions
该研究针对先进熔盐反应堆的合金腐蚀问题，提出利用钇及氧化钇捕获缺陷抑制原子输运的策略，通过计算与实验证实其可显著降低Ni-Mo合金在750℃熔融氟盐中的腐蚀与失重，为极端核环境合金设计提供新方向。
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