Melting of alloys along the inter-phase boundaries in eutectic and peritectic systems
本文讨论了共晶和包晶系统中沿固-固界面熔化动力学的一个简单模型。该过程是由液相内的扩散控制的，并且三重连接点的存在对于速度选择问题至关重要。使用润滑近似在液相中的扩散场，我们得到缩放结果的稳态速度的移动模式取决于过热以上的平衡温度和系统的材料参数，包括依赖于在三重连接点的角度。
2006-08-25 cond-mat.mtrl-sci
The superheated Melting of Grain Boundary
基于晶界熔化模型，讨论了过热晶界态存在的可能性。利用分子动力学模拟表明，在高对称倾斜的量子阱中，可以实现过热量子阱态。液核尺寸是否超过临界尺寸决定了过热晶界熔化与否。压力引起的熔点升高小于形核机制引起的过热。
2005-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A direct optical method for the study of grain boundary melting
晶界的结构和演化是多晶材料的本质。在这里，我们描述了一个实验装置和光反射技术，用于测量在光学清晰的材料，在热力学平衡的晶界无序。该方法是证明在冰双晶体。测量每个冰样品的晶体取向。可以控制液体中杂质的类型和浓度，并且可以连续记录温度并将其控制在接近熔点的范围内。一般方法适用于各种材料。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Modeling Heterogeneous Melting in Phase Change Memory Devices
我们提出了热力学结晶和熔化模型，并根据动力学和热力学参数计算了$Ge_2 Sb_2 Te_5$中的相变速度。计算的相变速度是晶粒尺寸的强函数，较小的晶粒在较低的温度下开始熔化。相变速度是温度的连续函数，温度决定结晶和熔化速率。因此，设置和复位时间以及开关的功率和峰值电流要求是晶粒尺寸的强函数。晶界非晶化可以导致小晶粒相变材料的单元电阻的充分增加，即使整个有源区没有完全非晶化。孤立的晶粒留在非晶区，淬火核，促进模板晶体生长，并显着减少相变存储器单元的设置时间。我们证明了非均匀熔化的重要性，通过2-D的相变模拟与动态材料相变模型相结合。我们的研究结果表明，复位和设置时间的顺序为~1 ns的30 nm宽的限制纳米晶（7.5 nm - 25 nm半径的晶体）相变存储器单元。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Melting of unidirectional charge density waves across twin domain boundaries in GdTe$_{3}$
该研究针对飞秒级瞬态量子态难以原子精度探测的问题，采用STM结合空间锁相技术，观测GdTe₃中跨孪晶畴界的单向CDW静态熔化过程，发现CDW各向异性与能隙的关联，为拓扑缺陷和瞬态量子态研究提供新视角。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
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
Phase equilibria -- thermal conductivity relationship within multicomponent Phase Change Materials from 273 K up to above the melting temperature
在设计下一代PCM所需的所有性能（密度、热容、热膨胀、潜能、熔化时的体积变化、腐蚀速率等）中，迄今为止，特别是对于熔融盐混合物和固溶体，热传输性能是最不为人所知的。在本文中，我们提出了一个理论框架，准确预测的热导率的多组分盐基PCM，从273.15 K以上的熔化温度。固相被认为是一种微观结构，其适当的温度依赖性参数：相体积分数，晶粒尺寸分布，孔隙率等作为案例研究，五个新的潜在的相变材料的CSP应用被认为是。它们的热导率估计为温度的函数，从室温到高于它们的熔点200 K。所提出的框架的预测能力进行了讨论的基础上与现有的实验数据进行比较。平衡和非平衡微观结构参数（即相分数，相组成，平均晶粒尺寸，晶粒间，和晶粒内孔隙度）的有效导热系数的固体状态的有前途的氯化物PCM的效果进行了讨论。最后，为下一代PCM材料的设计提出了建议，以提高其热传输性能。
2021-09-26 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Modeling grain boundaries in solids using a combined nonlinear and geometrical method
晶界附近原子的复杂排列在理论上很难理解。我们提出了一个唯象（金斯堡-朗道样）的对称性和相当普遍的稳定性参数的基础上的结晶相的描述。这种方法允许一个非常详细的描述缺陷的晶格尺度，几乎没有调谐参数，不像通常的相场方法。模型方程直接受到在非常不同的物理环境中使用的那些方程的启发，即，在不平衡的系统中形成周期性图案（{ \it例如}）。Rayleigh-Bénard convection，Turing patterns）.我们应用的形式主义的对称倾斜边界的研究。我们的研究结果是在定量协议与最近的结晶学理论的晶界的基础上的几何准晶体结构的建设。这些结果表明，挫折和竞争效应的缺陷附近的晶体安排有一些普遍的功能，感兴趣的固体或其他周期性阶段。
2005-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elliptic Phases: A Study of the Nonlinear Elasticity of Twist-Grain Boundaries
本文提出了近晶A型液晶的扭曲晶界相的一种明确而易处理的表示法。这使我们能够计算晶界之间的相互作用能和弯曲和压缩变形的相对贡献。我们讨论了90度晶界的特殊稳定性，并讨论了这种结构的Schwarz D表面的关系。
2006-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math.DG
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
Structural and electronic properties of grain boundaries in graphite: Planes of periodically distributed point defects
本文报道了高取向热解石墨晶界的扫描隧道显微镜和能谱。晶界表现出周期性的结构和增强的电荷密度相比，裸露的石墨表面。沿晶界观察到两种可能的周期性结构。本文提出了一个在石墨基面上产生周期性分布点缺陷的几何模型来解释晶界结构。晶界上的扫描隧道谱显示在-0.3V和0.4V处有两个强的局域态。
2008-10-31 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
Grain boundaries in ultrafine grained materials processed by severe plastic deformation and related phenomena
在剧烈塑性形变（SPD）的超细晶（UFG）材料中，晶界通常被称为“非平衡”晶界。这种边界的特征在于过量的晶界能，存在长程弹性应力和增强的自由体积。这些特征和相关现象（扩散、偏析等）一直是深入研究的对象，所获得的结果提供了令人信服的证据的重要性，一个非平衡态的大角度晶界的UFG材料与不寻常的性能。本文的目的是首先对这一研究领域进行简要概述，然后考虑复杂而不明确的问题，并概述即将到来的研究方法。一个特别强调的是在SPD处理的超细晶粒材料的晶界的特定结构，晶界偏析，界面混合连接到异相边界和晶界扩散。这些独特的功能和超细晶合金的机械性能或热稳定性之间的联系进行了讨论。
2012-03-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Stabilization and self-passivation of symmetrical grain boundaries by mirror symmetry breaking
虽然研究材料中点缺陷的计算方法受到了极大的关注，但研究晶界的方法需要进一步发展。在这项研究中，我们应用遗传算法来寻找原子结构的晶界在半导体材料与给定的米勒指数和研究其电子结构。我们对CdTe中112晶界的研究表明，通过局部或全局地破坏镜像对称性，可以大大增强晶界的稳定性。所得到的晶界可以是电危害较小的，因为从带隙的中间去除了缺陷能级的起源，并且晶界可以用作电子提取的通道。
2018-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Formation of grains and dislocation structure of geometrically necessary boundaries
本文提出了一个连续位错模型，它描述了晶界具有非零厚度的晶粒的形成。对于在简单剪切中变形的单晶，具有包含位错的薄层作为几何上必要的边界的晶粒的层状结构在能量上是优选的。这种类型的晶界的厚度和能量计算作为函数的取向差角。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Criteria for slip transfer across grain and twin boundaries in pure Ni
用滑移迹分析法研究了多晶镍晶界和退火孪晶界的滑移传递。在$>$ 200边界中评估滑移转移或阻塞，并与确定跨边界活动滑移系统之间对齐的几何标准相关。结果表明，滑移转移主要发生在小角度规则晶界处，Luster-Morris参数$>$ 0.8是评价滑移转移的最佳判据。在共格或非共格孪晶界的情况下，当剩余Burgers矢量接近零时，通过位错交滑移发生滑移转移。
2021-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Can Symmetric Tilt Grain Boundaries Represent Polycrystals?
该研究针对用高对称重合位置点阵晶界代表多晶晶界的模拟常规做法，通过定量比较晶界原子位点与性能谱，以溶质偏析为例证明Σ<10的高对称倾斜晶界无法准确反映多晶晶界环境，会带来认知偏差。
2023-08-26 cond-mat.mtrl-sci
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
Structural, chemical and dynamical trends in graphene grain boundaries
晶界是拓扑缺陷，通常具有无序特征。无序意味着理解总体趋势比精确研究单个晶界更重要。在这里，我们提出了石墨烯晶界的趋势。我们使用密度泛函紧束缚方法来计算能量，原子结构（多边形组成），化学反应性（悬挂键密度），弯曲高度（拐点角）和动力学性质（振动）的趋势，作为晶格取向失配的函数。观察到的趋势和它们之间的相互关系可以用结构来解释，并得到过去实验的支持。
2010-04-08 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
Motion of grain boundaries incorporating dislocation structure
本文基于晶界位错的运动，提出了一个二维小角度晶界动力学的连续介质模型。连续体模型由用于晶界运动的方程（即，组分位错在晶界法线方向上的运动）和晶界上位错结构演化的方程。该模型是从离散位错动力学模型推导出来的。连续介质模型考虑了位错间的长程弹性相互作用，保证了晶界位错结构与Frank公式的一致性。这些晶界及其位错结构的演化能够描述晶界的法向运动和切向平移以及由于耦合和滑动引起的晶粒旋转。由于连续介质模型是基于位错结构，因此它自然地解释了在晶界的运动和旋转过程中，通过组分位错的运动和反应而引起的晶界形状变化。利用推导出的连续晶界动力学模型，对圆形和非圆形二维晶界的动力学行为进行了模拟，并通过离散位错动力学模拟验证了模拟结果。
2018-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Minimal Surfaces, Screw Dislocations and Twist Grain Boundaries
层状结构中的大扭转角晶界通常用Scherk第一表面来描述，而小扭转角晶界通常用螺旋位错阵列来描述。我们发现，这两种描述之间没有本质的区别，特别是，它们的比较能量关键取决于其螺旋位错拓扑缺陷的核心结构。
1999-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tilt grain boundaries of hexagonal structures: a spectral viewpoint
我们提出了一个光谱的观点，晶界一般是准周期的。为了准确地捕获光谱的计算，这是至关重要的，采用准周期函数的投影方法。在Lifshitz-Petrich自由能的指导下，我们采用光谱的观点来研究六方相的倾斜晶界。提取了晶界的几个成分，这是不容易获得的真实空间轮廓。我们发现，只有少数光谱实质上有助于晶界的形成。它们与体相六方相的本征光谱的线性关系与倾斜角无关。通过考察光谱强度的特征，我们提出了界面宽度的定义。根据该定义计算的宽度与视觉估计一致。
2021-11-10 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
Probing the Electrical Properties of Overlapped Graphene Grain Boundaries by Raman spectroscopy
晶界和褶皱对多晶石墨烯的电性能的影响是显著的。在这里，我们研究了多晶石墨烯颗粒之间的拼接，特别是，在边界处的层重叠，通过化学气相沉积（CVD）生长，随后通过氧化的Cu衬底掺杂。我们通过拉曼光谱分析了60和220 nm宽之间的重叠区域，发现这些重叠边界中的一些包含AB堆叠双层。重叠晶界的拉曼光谱明显不同于双层石墨烯，并表现出G带峰的分裂。分裂的程度、峰宽以及峰强度取决于重叠的宽度。我们将这些特征归因于通过氧化的Cu衬底跨重叠区域的载流子（空穴）的不均匀掺杂。其结果是，费米能级在重叠的晶界位于0.3和0.4 eV以下的电荷中性点。我们的结果表明重叠晶界的电导率增强，与之前观察到的测量结果类似（1）。电荷分布对晶界重叠宽度的依赖性可能对具有增强导电性的大面积石墨烯的生长具有强烈的影响。
2014-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Continuum Model and Numerical Method for Dislocation Structure and Energy of Grain Boundaries
我们提出了一个连续模型来确定三维小角度晶界的位错结构和能量。平衡位错结构是通过最小化晶界能量得到的，该晶界能量与受弗兰克公式约束的组分位错相关联。位错密度势函数可以方便地描述位错线在晶界上的连续分布，位错线在晶界上的轮廓线代表位错。晶界的能量是由离散位错动力学模型导出的组分位错的总能量，包括位错线能量和位错的反应。用增广拉格朗日方法和投影方法求解了约束能量最小化问题。与原子模拟结果的比较表明，我们的连续体模型是能够给平面和弯曲的小角度晶界的能量和位错密度的出色的预测。
2021-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Chemomechanical Origin of Hydrogen Trapping at Grain Boundaries in FCC Metals
金属的氢脆现象被广泛观察到，但其原子起源仍然知之甚少，争论颇多。通过多面体镶嵌和第一性原理计算，结合一个独特的识别间隙网站，我们研究了氢吸附在晶界上的各种面心立方金属镍，铜，γ-铁和钯。我们发现了间隙氢在晶界吸附能的变化的化学力学起源。建立了一个通用的化学力学公式，以提供准确的评估氢捕获和偏析的能量在晶界，它也提供了直接的解释某些实验观察。目前的研究加深了我们的晶界在氢脆中的作用机理的理解，并承诺一个可行的路径预测微观结构工程对氢脆的结构金属。
2015-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Excess Volume at Grain Boundaries in hcp Metals
与晶界相关的过量体积代表了表征晶界的关键结构参数。它在杂质和合金元素向晶界的偏聚中起着关键作用，并显著影响材料的力学和功能性能。采用第一性原理密度泛函方法，对六方密排（hcp）Ti和Zr的（10-12）共格孪晶界和Zn，Cd和Zr的基底-棱柱晶界的原子结构进行了计算.我们发现计算的过剩体积在Ti和Zr的（10-12）共格孪晶界处有一个消失的幅度，而在Zn，Cd和Zr的基底-棱柱边界处是显著的。
2016-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Spall strength of symmetric tilt grain boundaries in 6H silicon carbide
Purdue University（普渡大学）
本研究针对晶界特征对层裂强度影响不明的问题，通过大规模分子动力学模拟6H-SiC双晶的对称倾斜晶界，发现其层裂强度等受过剩自由体积等微观结构影响，小角度晶界层裂强度更高，并提取了可用于连续介质模拟的内聚模型。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Deformation of grain boundaries in polar ice
冰的微观结构（晶界）是研究冰演化和过去气候变化的关键特征。我们研究了南极洲康科迪亚圆顶的一个深冰芯，它记录了过去的机械变形。我们测量了一个“纹理张量”，其特征在于图案的几何形状，并揭示了沿核心变形的局部不均匀性。这些结果质疑了目前用于测年的模型的关键假设。
2004-07-22 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
Universal preference for low energy core-shifted grain boundaries at the surfaces of fcc metals
具有[111]倾斜轴的晶界在多晶面心立方金属中很常见。对于铜（111）膜，靠近表面的出现的晶界具有偏离[111]的倾斜轴，其能量低于相应的截断体边界。几何分析和原子计算被用来研究在代表性的面心立方元素金属中这种相同弛豫现象的驱动力。我们表明，减少边界能量尺度与消除大力昂贵的边界核心方面。我们发现，对于一个广泛的取向差角低能量的核心移动边界也有利于在Al，Ni，Au和Pt和讨论的电迁移和其他金属性能的意义。
2023-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Universality of grain boundary phases in fcc metals: Case study on high-angle [111] symmetric tilt grain boundaries
晶界通常表现出有序的原子结构。透射电子显微镜和原子计算机模拟已经提供了越来越多的证据表明，不同的稳定和亚稳晶界结构可以发生。同时，将它们作为晶界相进行热力学处理的理论也得到了发展。尽管原子结构在特定材料的特定晶界处被识别，但是这些结构和它们的热力学过剩性质是否是材料特异性的或可推广到例如，所有FCC金属。为了阐明这个问题，我们使用原子模拟与经典的原子间势，以调查一系列的高角度[111]对称倾斜晶界在Ni，Cu，Pd，Ag，Au，Al和Pb。我们确实可以发现两个家庭的晶界相在所有的研究晶界，其中涵盖了大多数的标准fcc材料。在可能的情况下，我们将原子结构与原子分辨率电子显微镜图像进行了比较，发现结构匹配。这就提出了一个问题，如果晶界相仅仅是球填充几何形状的结果，或者如果材料特定的键合物理发挥作用。我们使用简单的模型对势进行了测试，发现需要中等范围的相互作用来再现原子结构，而更现实的材料模型主要影响晶界（自由）能。除了结构研究，我们还报告了晶界的热力学过剩性质，探讨它们如何影响晶界相的热力学稳定性，并详细介绍了材料之间的共性和差异。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the anomalous thermal behavior of sigma 3 grain boundaries in a variety of FCC metals
我们提出了一个案例研究的复杂的温度依赖性的晶界迁移率。在分子动力学合成驱动力模拟中，发现不同FCC金属中的相同的一般非相干孪晶界显示出反热、热和混合迁移率。最近开发的能量度量被称为广义界面断层能量（GIFE）表面被用来表明，在一个反热的方式移动的孪晶界有一个较低的能量障碍的运动比孪晶界移动热激活的方式。用GIFE曲线预测晶界运动的温度依赖性，将促进晶界科学的研究。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
What can the activation energy tell about the energetics at grain boundaries in polycrystalline organic films?
该研究结合实验与动力学蒙特卡洛模拟发现，活化能随晶界数量增加而升高，但无法反映晶界处的微观能量景观，仅能作为薄膜的一般质量指标。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Modeling Grain Boundaries using a Phase Field Technique
提出了一个描述晶粒碰撞粗化过程的二维框架不变相场模型。本文给出了双晶体中稳定晶界的一维解析解，并计算了平衡能。我们能够计算两个固定取向的晶粒之间的自由晶粒的旋转速率。对于一个特定的选择模型中的功能依赖性的晶界能量采取相同的解析形式的微观（位错）模型的阅读和肖克利。
1998-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Strong impact of grain boundaries on the thermoelectric properties of non-equilibrium synthesized p-type Ce1.05Fe4Sb12.04 filled skutterudites with nanostructure
通过在压力下将非晶薄带快速转变为晶化颗粒，合成了p型Ce_（1.05）Fe_（12.04）填充方钴矿，并对其热电性能进行了研究。据发现，这一过程大大抑制晶粒生长和第二相的形成/偏析，并因此在样品中的纳米尺寸的晶粒与强耦合晶界组成的结果，通过透射电子显微镜观察。在这些样品中的室温载流子迁移率是显着更高的（近两倍）比那些在相同的起始组合物的样品，通过常规的固态反应。纳米结构降低了晶格热导率，而更清洁的晶界允许更高的电子传导。
2010-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects in the thermodynamic stability of grain boundary phases at asymmetric tilt boundaries in copper
Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS)（先进材料模拟跨学科中心）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Research Center Future Energy Materials and Systems（未来能源材料与系统研究中心）；Faculty of Physics and Astronomy（物理与天文学学院）
研究通过分子动力学模拟和实验揭示了非对称倾斜边界中位错对铜晶界相热力学稳定性的影响，发现缺陷能显著影响晶界相稳定性。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic and Equilibrium Shapes of Cylindrical Grain Boundaries
本研究通过分子动力学模拟和基于位错的连续模型，揭示了Ni中圆柱形晶粒在驱动力下的形状演化与旋转机制，证明晶界迁移和晶粒旋转由位错流介导。
2024-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Controlling grain boundaries by magnetic fields
利用外部磁场影响多晶材料的微观结构的能力在微观结构工程中具有潜在的应用。为了探索这种潜力，并了解电磁场和固态物质传输之间的复杂相互作用，我们考虑相场晶体（PFC）模型。连同有效的和可扩展的数值算法，这允许检查的作用，外部磁场发挥的缺陷结构和晶界的演变，扩散的时间尺度。平面和圆形晶界的例子解释了基本的原子过程和大规模的模拟在2D中被用来获得统计数据的影响下的外部领域的晶粒生长。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
On the effect of slip transfer at grain boundaries on the strength of FCC polycrystals
通过计算均匀化微结构的代表性体积元，分析了滑移传递对各种FCC多晶体流动强度的影响。晶体行为由基于物理的晶体塑性模型在有限应变的框架中控制，其中允许在根据几何标准适当取向的滑移系统之间在晶界处的滑移转移。相反，如果不满足滑移转移的条件，则滑移转移被阻断，导致位错堆积的形成。每种材料的所有模型参数都是从位错动力学模拟或文献中的实验数据中确定的。滑移转移导致的多晶体的流动应力的减少（与不透明的晶界的模拟相比），这是依赖于在微观结构中的半透明和透明的晶界的分数。此外，位错密度和Von Mises应力高得多的不透明晶界，这成为合适的地方损伤形核。最后，在Al，Ni，Cu和Ag多晶体中的Hall-Petch效应，包括滑移转移的预测与文献结果更好地吻合，与假设所有晶界是不透明的预测相比，特别是对于小晶粒尺寸（$<$ 20 $μ$ m）。
2021-09-22 cond-mat.mtrl-sci
The structure and motion of incoherent Σ3 grain boundaries in FCC metals
利用合成驱动力分子动力学模拟研究了三种非相干孪晶晶界：<112>、<110>和<111>倾斜晶界的晶界迁移率。这些边界的小面上的低能量的飞机，和步骤流边界运动发生滑动的三重态的部分位错，包括移动的小面。系统的趋势与倾角的识别和表征。观察热激活，反热，和非热运动的肖克利部分位错沿密排和非密排方向的取向解释。热激活边界遵循与小平面粗糙化过渡相关联的补偿效应。对于所有小面边界，必须小心选择系统尺寸和驱动力，以防止模拟伪影。
2017-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Formation energy profiles of oxygen vacancies at grain boundaries in perovskite-type electroceramics
氧空位形成能在技术相关的多晶钙钛矿相的电场辅助的异常晶粒生长中起主要作用。原子尺度上的潜在效应被假定为是由于在结构上不同的区域中的不同缺陷形成能，伴随着空间电荷区的形成，在晶粒边界和晶粒的大体积内部区域之间的阳离子和阴离子点缺陷的重新分配。使用基于经典原子间势的原子计算，我们推导并讨论了对称倾斜晶界$Σ$ 5（210）[001]和$Σ$ 5（310）[001]以及非对称倾斜晶界（430）[001]的优化结构。||（100）[001]在电陶瓷钙钛矿材料SrTiO $_3$、BaTiO $_3$和BaZrO $_3$中。我们提出的档案的氧空位形成能在这些GB，并讨论其依赖于成分和晶界类型。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Energy of low angle grain boundaries based on continuum dislocation structure
在本文中，我们提出了一个连续体模型来计算任何给定的自由度（任意旋转轴，旋转角和边界平面取向）的连续位错结构的基础上的低角度晶界的能量。在我们的连续介质模型中，我们尽量减少晶界能量与位错结构的约束弗兰克的位错公式与所有可能的伯格斯矢量。用罚函数法将约束极小化问题转化为无约束极小化问题。晶界位错结构近似为直位错网络，预测晶界的能量和位错密度。晶界能的基础上计算的位错结构是能够将其各向异性的性质。我们使用我们的连续介质模型，系统地研究了面心立方铝中$<111>$小角度晶界的能量与任何边界平面取向和所有六种可能的Burgers矢量。与原子模拟结果的比较表明，我们的连续体模型是能够给小角度晶界的能量和位错密度的良好的预测。我们还研究了在其他自由度不变的情况下，面心立方铝中小角度晶界随旋转轴变化的能量。经过适当的修改，我们的模型也适用于异质界面的位错结构和能量。
2016-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Diffraction and near-zero transmission of flexural phonons at graphene grain boundaries
已知石墨烯晶界会影响声子输运和热导率，这表明它们可以用于设计石墨烯的声子性质。本文采用分子动力学研究了两个屈曲晶界对长波长弯曲声学声子的影响。由于其对热传输的重要性，选择了弯曲声学模式。据发现，通过边界的传输被强烈抑制的入射角接近35 $^\circ$。此外，晶界被发现作为衍射光栅的声子。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic calculations of charged point defects at grain boundaries in SrTiO$_3$
在多晶钙钛矿氧化物陶瓷中，氧空位在加速晶粒生长中起着重要作用。为了推进在原子尺度上的生长机制的基本理解，经典的原子模拟进行了研究的原子结构和氧空位的形成能在晶界上的原型钙钛矿氧化物材料SrTiO $_3$。在这项工作中，我们专注于两个对称的倾斜晶界，即$Σ$ 5（310）[001]和$Σ$ 5（210）[001]。一维连续介质模型适用于确定在含有晶界和点缺陷的原子结构模型中由带电晶格平面引起的静电势。通过这个模型，静电工件，这是固有的超细胞模型与周期性或开放的边界条件，可以考虑和适当的校正。我们报告计算的形成能的氧空位上的所有的氧网站之间的边界两个取向不良的晶粒，我们分析和讨论的形成能值相对于在空位的局部电荷密度。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
The Role of Grain Boundaries under Long-Time Radiation
晶界含量高的材料为抗辐射结构材料的发展提供了巨大的潜力。然而，一个正确的理解之间的连接辐射诱导晶界的微观结构行为和它的影响，在长的自然时间尺度仍然是失踪。在这封信中，点缺陷吸收在接口处的一个跳跃罗宾型条件在粗粒度的水平，其中界面微观结构的作用被有效地考虑到总结。然后提出了一个多晶骨料的抗沉强度与其粒径之间的简明关系式，并与实验结果进行了比较。在此基础上，提出了一个包含晶界和点缺陷耦合演化的粗晶模型，为研究辐照诱导的晶粒长时间形态演化奠定了基础。我们的模拟结果表明，在晶粒内的点缺陷源的存在进一步加速其收缩过程中，和辐射往往会触发孪晶界部分的扩展。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative 3D mapping of chemical defects at charged grain boundaries in a ferroelectric oxide
氧化物界面的极性不连续性和结构变化可以引起各种各样的电子和离子现象。在外延系统中，包括铁电畴壁和超晶格中的界面，相关的效应已经被深入研究。在这里，我们研究多晶铁电ErMnO3中的极性不连续性和晶界处的局部化学之间的关系。使用取向映射和不同的扫描探针显微镜技术，我们表明，多晶材料开发带电的晶界增强电子电导。通过进行原子探针断层扫描测量，我们发现在所有的晶界的铒和氧的耗尽的富集。所观察到的组成变化转化为超过可能的极化驱动效应的电荷，表明结构现象而不是静电决定了局部化学组成和电子输运行为的相关变化。研究表明，带电晶界的行为明显不同于带电畴壁，在极性氧化物界面的性能工程提供了额外的机会。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci
High-Entropy Grain Boundaries
高熵合金和陶瓷是否有对应的晶界（GB）？由于高熵晶界（HEGB）的概念于2016年首次提出，本文首次对底层界面热力学进行了完整而严格的讨论。一个简化的偏析模型可以说明GB和大容量的高熵效应，降低GB的能量随着温度的升高饱和的多组分（常规和高熵）合金。HEGB可用于通过热力学和动力学效应在高温下稳定纳米晶合金。GB结构无序和过渡提供了进一步的机会，以获得更高的有效GB熵。展望了未来。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
