Interplay between alloying and tramp element effects on temper embrittlement in bcc iron: DFT and thermodynamic insights
本文利用DFT和热力学模型研究bcc铁中合金元素与杂质对回火脆化的作用，发现As、Sb、Sn偏析显著削弱晶界结合力，而Mo主要通过增强结合力和排斥杂质来缓解脆化。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Giant segregation transition as origin of liquid metal embrittlement in the Fe-Zn system
本文通过CALPHAD集成建模和电镜表征揭示Fe-Zn晶界中Zn的巨偏析转变，阐明其源于Zn低内聚能和磁有序效应引起的混溶间隙，并提出通过控制Zn偏析预防液态金属脆化的策略。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale analysis of liquid-gallium embrittlement of aluminum grain boundaries
在这项工作中，我们探索的作用，原子尺度的能量对液体金属脆化的铝由于镓。采用从头算和分子力学方法研究了Al中Ga和STGB的空位结合能和分凝能<100><110><111>，发现GB的局域排列和结构单元对空位结合能的大小有重要影响.例如，发现第一层处的、和STGB的平均空位结合能<100><110><111>为-0.63eV、-0.26eV和-0.60eV。然而，一些GB表现出更接近本体值的空位结合能，表明具有零下沉强度的界面，即，这些GB可能不提供空位扩散的有效路径。结果表明，GB结构及其自由体积对Ga的偏聚和随后的脆化也有重要作用，第一层的Ga、和STGB的平均偏聚能<100><110><111>分别为-0.23 eV、-0.12 eV和-0.24 eV，表明GB结构单元、其自由体积、隔离行为。此外，随着GB自由体积的增加，第1层和第0层之间的偏析能的差异增加。因此，GB字符和自由体积提供了一个重要的关键，以了解在各种系统中的各向异性程度。整体特征Ga吸收长度尺度被发现是约10，8，和12层，分别为<100><110>，和<111>STGB。此外，几个不同的倾斜轴与相对较高的偏析能量（0和-0.1 eV之间）在边界的GB也被发现。这一发现提供了一个新的原子视角的GB工程材料与智能GB网络，以减轻或控制LME和更普遍的脆化现象的合金。
2014-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Structural and chemical embrittlement of grain boundaries by impurities: a general theory and first principles calculations for copper
通过第一性原理计算，对含Bi、Na和Ag替代杂质的Cu中的Sigma 5（310）[001]对称倾斜晶界进行了研究，结果表明，在Cu晶界的Bi脆化现象中，电子效应并不起主要作用;相反，脆化主要是结构或“尺寸”效应。Na被预测为几乎一样好的脆化剂Bi，而银不脆化的边界与实验一致。虽然我们拒绝接受“电子”效应（即，电荷转移）是脆化的原因，我们不排除化学的作用。然而，数值计算结果表明，碱金属钠和半金属铋之间的显着等效性，小的差异被占的对比“大小”和“柔软度”（定义在这里）。为了明确分离结构和化学效应，如果不是唯一的，我们通过一系列精确定义的gedanken过程，通过采取晶界和自由表面的系统模型的脆化过程;这些代表一个假定的机制。因此，我们确定了三种机制的替代杂质脆化，其中两个生存的情况下脆化或凝聚力增强的杂质。三个中的两个是纯粹的结构性的，第三个包含结构和化学元素，根据其本质无法进一步解开。我们能够通过明确的计算机模拟，通过这些阶段的每一个我们研究的系统，并评估每一个净减少粒间凝聚力的贡献。我们得出的结论是，脆化的Bi和Na几乎完全是结构的起源，也就是说，脆化是一个尺寸效应。
2006-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Interstitial segregation has the potential to mitigate liquid metal embrittlement in iron
液态金属对金属合金的脆化会导致灾难性的材料失效并严重影响其结构完整性。被认为是由于液态金属的进入和之前在固体中的偏析而削弱了晶界，从而促进了早期断裂。然而，凝聚力增强间隙溶质和脆化元素诱导晶界脱粘的偏析之间的平衡的潜力还不清楚。在这里，我们揭示了硼偏析如何减轻不利影响的主要脆化剂，锌，在一个$Σ5\,[0\,0\,1]$倾斜晶界的$α-$ Fe（$4~at.\%$ Al）的机制。锌形成纳米级偏析模式，诱导结构和组成复杂的晶界状态。从头算模拟表明，硼阻碍锌偏析和补偿锌引起的晶界凝聚力的损失。我们的工作揭示了间隙溶质如何密切修改晶界，从而开辟了使用它们作为掺杂剂来防止灾难性材料失效的途径。
2022-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contributions of Al and Ni segregation to the interfacial cohesion of Cu-rich precipitates in ferritic steels
本文研究了两种典型合金元素铝和镍的偏析行为对铁素体钢中富铜析出相界面结合性能的影响，以期了解钢的脆化。采用第一性原理方法计算了铝和镍在析出物界面和相应断裂面处的能量和键合性质。结果表明，铝和镍在析出相界面的偏聚都是能量上有利的。我们发现，铜沉淀物的界面结合力的增强铝偏析，但降低了镍偏析。相反的作用可以归因于铝和镍的价态的不同对称特征。富铜析出相的镍致界面脆化增加了铁素体钢的韧脆转变温度（DBTT），并解释了许多实验现象，如反应堆压力容器钢的DBTT的变化取决于铜和镍的含量。
2011-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A high-throughput ab initio study of elemental segregation and cohesion at ferritic-iron grain boundaries
该研究利用 DFT 高通量计算评估周期表元素在六种铁素体铁晶界上的偏析能与结合效应，并结合键级方法和 Rice-Wang 理论建立元素图谱。
2025-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Angular Deviation from Coincidence Site Lattice Grain Boundaries on Hydrogen Segregation and Diffusion in Alpha-iron
重合位置晶格（CSL）晶界（GB）被认为是低能量的，耐晶间断裂，以及氢脆。然而，CSL-GB的行为通常与它们的角偏差混淆。在目前的研究中，从完美的σ 3（111）[1-10] GB的α-铁的氢扩散和GB的氢脆敏感性的角度偏差的影响进行了研究，通过分子静态和动力学模拟。利用Rice-Wang模型表明，理想的GB在氢饱和极限以下表现出最高的抗脱粘性。最后，沿理想GB的氢扩散率被观察到是最高的。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles study of Zn induced liquid metal embrittlement at bcc and fcc grain boundaries
本文通过DFT计算研究锌在铁素体和奥氏体晶界的偏析与脆化行为，揭示弹性贡献是首要条件，磁无序提高晶界弱化临界浓度，并指出表面缺陷态能量快速降低是晶界弱化的驱动力。
2024-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary segregation of light elements and their effects on cohesion in ferritic steels
Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；The University of Sydney（悉尼大学）；BAM Federal Institute for Materials Research and Testing（德国联邦材料研究与测试研究所）
本文通过第一性原理计算研究了轻元素在铁素体钢晶界偏聚对结合力的影响，揭示了不同元素对晶界结合力的增强或削弱作用，并指出需综合考虑间隙和置换位点以准确捕捉偏聚谱。
2026-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Segregation and Ordering of Light Interstitials (B, C, H, and N) in Cr-Ni Alloys: Implications for Grain Boundary Stability in Superalloy Design
本文通过蒙特卡洛模拟研究Cr-Ni合金中B、C、N、H轻间隙原子的偏聚与有序化行为，揭示硼强化晶界、碳氮析出及Mo抑制氢脆的机制，为高温合金晶界稳定性设计提供计算指导。
2025-07-18 cond-mat.mtrl-sci
A Grain Boundary Embrittlement Genome for Substitutional Cubic Alloys
本文利用通用原子间势构建了覆盖15种基体金属和75种溶质元素的Σ5[001](210)晶界偏聚与脆化基因组，为FCC和BCC二元合金的高角晶界脆化设计提供数据工具。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen trapping and embrittlement in high-strength Al-alloys
对交通运输温室气体排放的越来越严格的规定促使人们重新审视用于车辆的材料。飞机上常用的高强度铝合金可以帮助减轻汽车的重量，但容易受到环境退化的影响。氢（H）“脆化”通常被认为是主要的罪魁祸首，然而，支撑失效的机制是难以捉摸的：对合金中H的原子尺度分析仍然是一个挑战，这阻碍了部署合金设计策略来提高材料的耐用性。在这里，我们成功地进行了近原子尺度的分析H捕获在第二相粒子和晶界的高强度7 xxx铝合金。我们用这些观察结果来指导原子从头计算表明，合金元素和H的共偏析有利于晶界脱粘，而到第二相中的H的强分区从基体中除去溶质H，从而防止H-脆化。我们的见解进一步推进了对铝合金中氢辅助脆化的机理理解，强调了氢陷阱在延缓开裂和指导新合金设计中的作用。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
A coupled fully kinetic hydrogen transport and ductile phase-field fracture framework for modeling hydrogen embrittlement
University of Oulu（奥卢大学）；Université Sorbonne Paris Nord, Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux, LSPM, CNRS, UPR 3407（索邦巴黎北大学，工艺与材料科学实验室，LSPM，CNRS，UPR 3407）
本文提出一种耦合完全动能氢传输模型与几何相场断裂方法的综合框架，用于建模氢脆问题，重点研究氢在位错处的输运动力学及韧性断裂与氢诱导脆性断裂的相互作用。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-induced lattice cohesion weakening favors atomic displacement
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；Gauss Fusion GmbH（高斯聚变有限公司）；University of Tokyo（东京大学）；University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Chinese Academy of Science（中国科学院）；Peking University（北京大学）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Beihang University（北京航空航天大学）
本文发现金属中晶格溶解的氢能有效削弱晶格内聚力，从而在亚阈值应力下促进原子位移和位错运动，为氢致局部塑性增强提供原子尺度机制，并通过低能氢等离子体实验定量验证了该效应。
2026-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hydrogen segregation around a straight screw dislocation in bcc iron
Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE) - UMR CNRS 7356（环境工程科学实验室）；Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM) - UPR 3407（工艺与材料科学实验室）
通过神经网络势分子模拟和热力学框架，量化了bcc铁中螺位错核心结构、位点类型和浓度对氢结合能的影响，揭示了易核心构型在解释实验氢溶解度极限中的关键作用。
2026-06-26 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
Impurity effects on the grain boundary cohesion in copper
晶界偏聚的杂质能显著改变金属的力学行为，但其机制在某些情况下仍不清楚。在这里，我们提出了一个统一的方法来调查偏析及其对多晶合金的机械性能的影响，使用的例子3 $sp$杂质（镁，铝，硅，磷，或S）在一个特殊类型的$Σ5(310)[001]$倾斜晶界铜。我们发现，对于这些杂质偏析到晶界的应变贡献的晶界脱粘的工作是小的，化学贡献与铜和杂质之间的电负性差异。应变对位错发射功的贡献为负值，而化学贡献为正值。从Mg到S，随着电负性的增加，应变和化学对位错发射功的贡献一般都变小。通过将这些贡献结合在一起，我们发现，与实验观察一致，S的强偏析可以减少晶界分离的工作低于位错发射的工作，从而脆化Cu，而这种脆化不能由P偏析产生，因为它降低了位错发射的能垒相对大于工作分离。
2017-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Study of Hydrogen Segregation at Vacancy and Grain Boundary in Palladium
用密度泛函理论研究了钯晶体中氢在间隙、空位和晶界结合的基本过程。结果表明，氢优先占据Pd基体中的八面体间隙位，而一个稳定的氢空位复合物中，氢占据最多的是四面体间隙位上的空位周围的8个氢原子。此外，H的存在有助于附近空位的配对或形成，这与实验和理论研究的结论一致。此外，这一观察结果可能意味着氢脆（HE）机制，通过连接的微孔和裂纹。然而，氢在晶界的偏聚显示出不同的效果。高氢积累导致晶界扩展，这与实验观察到的晶粒脱粘的HE机制有关。
2015-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary segregation of interstitial and substitutional impurity atoms in alpha-iron
多晶材料的宏观行为受到由杂质和缺陷的存在引起的局部性质变化的影响。这些杂质在原子尺度上的影响可以使内部的晶界脆化或强化。因此，必须了解与偏析相关的能量学，以设计具有理想性能的材料。在这里，采用分子静力学模拟来分析与各种元素（He、H、C、P和V）向α-Fe中的四个<100>（Sigma 5和13 GB）和六<110>个（Sigma 3、9和11 GB）对称倾斜晶界的偏析相关的能量学。这些知识对于在恶劣环境中设计稳定的接口非常重要。模拟结果表明，在GB区域内的本地原子排列和由此产生的结构单元的杂质（间隙和替代）原子的结合能的大小有显着的影响。这一数据还表明，在边界内的能量的站点到站点的变化是相当大的。比较所有10个边界的结合能表明，σ 3（112）边界具有小得多的结合能的所有间隙和替代杂质原子在这里检查的边界。此外，基于Rice-Wang模型，我们的总能量计算表明，V对Fe晶界凝聚力有显着的有利影响，而P对晶界凝聚力有不利影响，比H和He弱得多。这对于极端环境损伤产生晶格缺陷和晶界作为间隙和替代杂质原子的汇的应用是重要的。这种方法为我们提供了一个工具，以有效地识别本地以及全球的隔离行为，可以影响GB的凝聚力。
2013-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Analytic model for grain-boundary segregation ener-gies in metal polycrystal
本文针对金属多晶体晶界偏析问题，提出统一塑性应变与键断裂的解析框架，准确预测了不同溶质与基体的偏析能量，揭示了晶界键合特性并为高性能合金设计提供有效工具。
2024-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary segregation in steels: Towards engineering the design of internal interfaces
晶界处的溶质装饰（GB）导致界面结构、流动性、凝聚力等的变化。最近对钢中界面偏析的实验研究是基于使用两种相关方法的微观结构表征，即透射电子显微镜-原子探针层析术（APT）和电子背散射衍射-APT。考虑到对这一途径的日益关注，本文综述了常用的用于定量界面偏析的吸附等温线，并对钢中晶界偏析的实验研究现状进行了综述，重点介绍了理解晶界偏析可能涉及的领域，以及与理解晶界偏析相关的实验挑战钢中的偏析
2022-02-05 cond-mat.mtrl-sci
DFT and MLIP study of solute segregation to coherent and semi-coherent α-Fe/Fe$_3$C interfaces
Christian Doppler Laboratory for Knowledge-based Design of Advanced Steels, Department of Materials Science, Montanuniversität Leoben（奥地利莱奥本矿业大学材料科学系先进钢知识基础设计基督教多普勒实验室）
本文利用DFT和MLIP研究了溶质在共相和半共相α-Fe/Fe$_3$C界面的偏析及其对机械性能的影响，发现Cu在共相界面有最强偏析能，而Sb在半共相界面脆化作用最强。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Consistency Check of Segregation Energies of Elements at Ni and Fe Grain-Boundaries
对先进功能材料的需求预计将推动粉末冶金，其中粉末表面上的杂质在晶界偏析处被并入。本文有三个目的。首先，我们分析了Ni和Fe宿主的报道数据是否可以与化学元素的基本热力学数据相关联。第二个目标是一致性检查，建议适用于任何数据库。第三个目标，是50个最重要的元素的信息是否可以为未知数据的预测提供额外的信息。分析数据是否一组基本数据足以表征分离。使用用于主成分分析（PCA）的软件R分析溶剂的数据。我们将这些数据与纯元素的门捷列夫数和热力学数据进行了分组和关联。结果表明，脆化主要取决于化学键，而机械因素对脆化的影响较小。令人惊讶的是，晶界类型的几何形状，如层间距离和局部原子体积只有很小的影响。
2020-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Solute segregation in polycrystalline aluminum from hybrid Monte Carlo and molecular dynamics simulations with a unified neuroevolution potential
本研究通过GPUMD中的混合蒙特卡洛与分子动力学方法，结合神经进化势，模拟15种溶质在多晶铝中的偏析，揭示其对强度的影响及晶界内聚力和位错机制，助力合金设计。
2024-04-21 cond-mat.mtrl-sci
First principles study on the segregation of metallic solutes and non-metallic impurities in Cu grain boundary
本研究利用密度泛函理论计算铜晶界中金属溶质和非金属杂质的偏析能，发现V、Zr、Ag有益，O、S、F、P有害，且局部畸变与弱化效应成正比。
2023-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Modeling solute-grain boundary interactions in a bcc Ti-Mo alloy using density functional theory
本研究利用密度泛函理论计算了Y、Zr和Nb在bcc Ti-25 at% Mo合金中向S5晶界的偏聚能，发现溶质更倾向于偏聚至Mo位点，且偏聚能趋势主要由弹性相互作用决定，与溶质尺寸成正比。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Boron in copper: a perfect misfit in the bulk and cohesion enhancer at a grain boundary
我们的从头算研究表明，硼在σ 5（310）[001]晶界上的偏聚应能强化晶界，使其覆盖率达到1.5 ML（15.24 at/nm^2）。在0.5 ML时观察到最大效应，对应于硼原子完全填充晶界间隙。在铜块体中，B在硼原子太大或太小的间隙和规则晶格位置都引起显著的畸变。当间隙硼和替位硼结合在一起形成强结合哑铃时，畸变在很大程度上得到补偿。我们的预测是，结合硼杂质应该出现在相当大的比例，如果不是占主导地位，在大多数实验条件。计算的溶解热和实验的B在Cu中的最终溶解度之间存在很大的差异，表明局部密度近似或，更有可能的是，强烈高估的溶解度极限在现有的B-Cu相图的一个声音失败。
2007-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Segregation in Palladium and the Combined Effects of Temperature and Defects on Mechanical Properties
采用原子计算方法研究了Pd晶体的力学性能与结构缺陷、氢浓度和高温的关系。发现这些因素以单调的方式单独诱导Pd的机械强度的退化。此外，空位和晶界等缺陷也会为氢偏聚提供驱动力，从而增强氢的捕获倾向。模拟结果表明，氢保持在晶界在环境温度下最高的本地化。这一发现与实验观察到的氢脆在室温附近更频繁地观察到很好地相关。讨论了氢引起的力学失效的强度限制机制，支持氢强化局部塑性理论。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Segregation--Assisted Spinodal and Transient Spinodal Phase Separation at Grain Boundaries
晶界偏聚影响晶界的内聚力、腐蚀和脆化，在异质形核中起着关键作用。为了定量研究晶界的偏析和相分离，我们推导了一个基于密度的相场模型。在这个模型中，我们描述的晶界自由能的基础上，现有的散装热力学数据，而原子晶界密度得到使用原子模拟。为了基准的模型的性能，我们研究了锰晶界偏聚的Fe-Mn系统。3D模拟结果进行了比较，对原子探针断层扫描测量。我们发现，在合金成分的连续增加的结果在Mn晶界偏析的不连续跳跃。这种跳跃对应于界面旋节相分离。对于合金组合物以上的界面旋节线，我们发现了一个瞬态的旋节线相分离现象，打开了机会，知识为基础的微观结构设计，通过化学操作的晶界。所提出的基于密度的模型为研究晶界偏析和相分离的热力学和动力学提供了有力的工具。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cluster dynamics modeling of Mn-Ni-Si precipitates in ferritic-martensitic steel under irradiation
Mn-Ni-Si沉淀物（MNSP）是核反应堆用结构合金辐照诱发硬化和脆化的主要原因。研究表明，在9-Cr铁素体-马氏体（F-M）合金，如T91中的MNSP的沉淀，是强烈相关的位错上的异质成核，与辐射诱导的溶质偏析这些汇。因此，重要的是要建立先进的预测模型，在F-M合金在辐照下的Mn-Ni-Si沉淀的基础上了解的潜在机制。在这里，我们使用一个集团动力学模型，其中包括位错的多重影响，研究MNSPs在商业F-M合金T91的演变。模型预测值由400 °C质子辐照实验数据校准。辐射诱导的溶质偏析位错的连续模型，集成到集群动力学模拟，包括作为异质形核网站的位错的影响进行评估。结果表明，MNSPs在T91主要是辐射诱导，特别是，异质形核和辐射诱导的位错偏析是必要的，以合理化的实验观察。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of bed temperature on solute segregation and mechanical properties in Ti-6Al-4V produced by selective laser melting
先进的表征技术用于在加热基板上生产的LPBF Ti-6Al-4V样品。当基体温度为100°C时，延伸率为6%，在570°C时，延伸率增加并达到峰值10%，然后在770°C时，延伸率急剧下降至零。在100°C下，观察到主要由α+ α '组成的严重应变和孪晶显微组织，并且其与通过常规LPBF方法获得的预制显微组织相当。在更高的温度下，孪晶不再存在，而是在α'和α内观察到纳米级β沉淀物，以及位错网络（570°C）和缠结（770°C）。在所有的预热条件下，观察到在晶体缺陷处的溶质偏析。在100°C的样品中观察到微孪晶处的Al和V偏析，首次报告了在相邻孪晶中形成的“选择性”和相互排斥的富Al和富V区域。在570°C和770°C样品中观察到位错处的V偏析，这与较高的预热温度一致。在所有样品中测得高O含量，但具有明显的相反效果。在100°C和570°C下，估计低于O脆化的临界阈值，并通过固溶体强化局部帮助保持高强度，而在770°C下，它高于阈值，因此以脆性方式失效。基于这些观察结果，从100°C到570°C的延展性的初始增加归因于微孪晶和位错网络的减少，所述位错网络在较粗糙的微观结构中充当滑移的“软屏障”。在770°C下缺乏延展性归因于该样品中局部溶质再分布导致位错钉扎和O含量增加。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
A DFT+U study of the segregation of Pt to the CeO$_{2-x}$ $\Sigma3[1\bar10]/(111)$ grain boundary
晶界可以作为溶质原子和缺陷的陷阱，偏析体和晶界之间的相互作用对于理解纳米晶材料的性质至关重要。在这项研究中，我们系统地研究了Pt的倾向，以及Pt和氧空位之间的相互作用，在氧化铈（CeO 2）的σ 3/（111）GB。Pt原子向σ 3/（111）GB的偏聚倾向强于向（111）和（110）独立面的偏聚倾向，但弱于向（100）独立面的偏聚倾向。机械贡献（晶格畸变）在Pt偏析的强烈趋势中起主导作用。在Pt偏析的GB（Pt@GB）中，氧空位倾向于在GB区域中的Pt附近自发形成。然而，在原始GB（没有Pt和没有空位），氧空位形成仅在O-穷人的条件下。因此，Pt偏析到GB促进氧空位的形成，并且它们的强相互作用增强界面结合力。我们建议，GBs制造接近纳米晶氧化铈的表面可以捕获Pt从散装或其他类型的表面，导致在氧化还原反应下，特别是在O-贫条件下的表面上的Pt的积累的抑制。
2017-10-11 cond-mat.mtrl-sci
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。
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Protection of metal interfaces against hydrogen-assisted cracking
本文提出通过硼和碳在晶界的间隙偏聚阻止氢偏聚，在马氏体钢中将氢渗入降低一半，实现显著抗氢脆性能，并可推广至其他易氢致失效的金属材料。
2025-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A nuclear-quantum-corrected machine-learning potential reveals quantum-enhanced hydrogen segregation at general grain boundaries in alpha-iron
Nippon Steel Corporation（日本钢铁株式会社）
该研究开发核量子修正的机器学习势NQC-PACE，通过巨正则模拟发现α-铁一般晶界处氢偏聚因核量子效应显著增强，为含轻元素量子效应的材料大规模分析提供了方法
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Decoding the Stability of Transition-Metal Alloys with Theory-infused Deep Learning
本文提出一种将内聚理论嵌入图神经网络的可解释深度学习框架，用于预测过渡金属合金内聚能并揭示稳定性机制，为催化剂和材料设计提供指导。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Simulations of H-Cu Vacancy Cosegregation and H Diffusion in Cu Grain Boundary
University College London（伦敦大学学院）
本文通过DFT与BOP模拟研究铜晶界中氢吸附/掺入及快速界面扩散机制，揭示氢与空位的相互作用，发现氢促进了铜空位共聚集，且氢在晶界迁移能低至0.2 eV。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic mechanisms of oxidation and chlorine corrosion in Ni-based superalloys: The role of boron and light interstitial segregation
本文通过混合蒙特卡洛与分子动力学模拟，揭示了硼和氧等轻间隙原子在镍基高温合金氧化和氯腐蚀中重塑元素偏析、稳定氧化物网络的作用，并确定Nb为增强抗卤素腐蚀内聚力的关键元素。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A computational alloy design framework for the promotion of amorphous grain boundary complexions
Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学极端材料研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学材料科学与工程系）；Department of Materials Science and Engineering, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程系）；Department of Materials Science and Chemical Engineering, Stony Brook University（石溪大学材料科学与化学工程系）；Institute for Advanced Computational Science, Stony Brook University（石溪大学高级计算科学研究所）；Materials Science and Technology Division, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室材料科学与技术部）
本文提出一种计算合金设计框架，用于选择促进非晶粒界复杂结构的掺杂剂，通过密度泛函理论计算评估掺杂剂的粒界偏析倾向和非晶化能量惩罚，验证了掺杂剂对降低烧结起始温度的作用。
2026-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Strain Evolution and Grain Boundary-Mediated Defect Sink Behavior in Irradiated SiC: Insights from N-PED and DFT
本文利用 N-PED 和 DFT 揭示辐照 SiC 中晶界作为缺陷汇引发应变放大与贫泡区应变释放的机制，为晶界工程提升耐辐射性能提供依据。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
