Ab-initio based models for temperature-dependent magneto-chemical interplay in bcc Fe-Mn alloys
体心立方（bcc）Fe-Mn系统具有复杂的非典型磁性，这是由于Mn的3d半充满带引起的。我们提出了有效的相互作用模型，这些合金，其中包含原子自旋和化学变量。它们的参数化的一组关键的密度泛函理论（DFT）的数据，包括非共线的磁性配置是必不可少的。两种不同的方法，即知识驱动和机器学习方法已被用于拟合。在原子蒙特卡罗模拟中采用这些模型能够预测Fe-Mn合金的磁性和热力学性质，以及它们的耦合，作为温度的函数。这包括居里温度随Mn浓度的增加而降低，混合焓的温度演化及其与合金磁化强度的相关性。此外，超越无缺陷系统，我们确定了空位和Mn原子之间的结合自由能，这是控制Fe-Mn合金中原子输运的关键参数。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Elastic stability and lattice distortion of refractory high entropy alloys
含有来自周期表的Ti、V和Cr列的元素的难熔高熵合金形成体心立方（BCC）结构。来自Ti柱的元素是值得注意的，因为它们在高温下具有BCC结构，但在低温下经历剪切不稳定性并转变为六方（HCP）结构。我们表明，这些元素的不稳定性影响的HEAs，包含它们的属性。特别是，剪切模量大大降低，导致晶格畸变的动态贡献增加。与常规BCC柱相比，BCC/HCP柱的元件之间的相对大的尺寸差异产生对晶格畸变的额外静态贡献。这些研究结果支持的弹性常数和晶格畸变在四个代表HEAs的直接评估。HEAs与那些成分平均纯元素的模量比较验证了BCC/HCP元素的影响，并允许我们估计BCC相变得弹性不稳定的组合物，预测可能是有用的材料设计。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Coherent Elastic Strain on Phase Separation in BCC Nb-V Alloys
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究通过整合相干弹性兼容性，揭示其对BCC铌-钒合金相分离的抑制作用，改变相平衡解释，提供通用相图建模框架。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of high Curie temperature for ferromagnetic bcc-Co and bcc-FeCo alloys and its relevance to tunneling magnetoresistance
我们确定从第一性原理的居里温度Tc为散装钴的hcp，面心立方，体心立方，四方化的bct相，FeCo合金，体心立方和bct铁。对于bcc-Co，Tc=1420 K。这将是Co相中的最高居里温度，表明bcc-Co/MgO/bcc-Co隧道结即使在室温下也提供高的磁阻比。居里温度的计算是通过映射从头计算结果的海森堡模型，这是通过蒙特卡罗方法求解。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio tensile tests applied to BCC refractory alloys
本文采用 ab-initio 拉伸变形模拟研究多种 Nb/Mo 基二元及四元 BCC 难熔合金，揭示峰值应力与价电子数的关系，并比较其与 Pugh 比等延性指标的关联。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Screw dislocation-carbon interaction in BCC tungsten: an ab initio study
用从头计算方法研究了钨中碳与螺位错的相互作用。碳原子在位错附近的存在下诱导重建，位错松弛到一种配置，硬核结构，这在纯钨中是不稳定的。重建对应于碳在位错所产生的棱柱形位点中的强结合，这对于位错线上分离的高浓度碳是完美的。然而，重建只是部分较低的原子分数，与位错往往回落到其易核心基态。这种位错在不稳定位置被碳原子钉扎的现象可用一个简单的线张力模型来描述。一个强大的碳位错的吸引力也证明在较大的分离距离，当溶质是在第四个最近的邻居八面体网站的重建核心。碳在这些不同的偏析网站的平衡浓度建模与伊辛模型，并使用平均场近似。这个热力学模型证明，螺旋位错保持完全饱和的碳原子和钉扎在他们的硬核配置高达约2500 K。
2021-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Chromium-vacancy clusters in dilute bcc Fe-Cr alloys: an ab initio study
利用从头计算方法，研究了稀体心立方Fe-Cr合金中小空位和空位-铬团簇的稳定性。为了解释C.D. Hardie等人，核材料杂志439，33（2013）中描述的，并且显示了在低Cr合金中Cr偏析的发生，我们研究了铬是否可以在铬浓度低于10-11 at. %.我们发现，一个单一的空缺可以吸引多达四个铬原子在最积极有利的集群配置。含一个空位和1 ~ 8个Cr原子的团簇的结合能可以很好地用第二、第三和第五近邻配位的Cr原子数的线性函数来描述。结合能趋势的磁性起源由Cr原子的磁矩的平均值与结合能之间的相关性确认。类似的趋势也发现双空位铬集群，确认他们也可能是更大的系统尚未访问从头计算。在双空位的情况下，与单空位的情况相比，结合能与Cr原子的数目的比率增加了两倍以上。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio melting temperatures of bcc and hcp iron under the Earth's inner core condition
关于地球内核条件下铁的稳定相存在着长期的争论。由于内核边界处的固液共存，固相的热力学稳定性与其熔化温度直接相关，这仍然存在很大的不确定性。在本研究中，我们利用一个半经验势拟合到高温从头算数据进行热力学积分从经典系统描述的潜力从头算系统。该方法为热力学积分提供了一条平滑的路径，并显著降低了有限尺寸效应引起的不确定性。结果表明，在铁的内核条件下，hcp相是纯铁的稳定相，而在熔化温度附近，hcp相和bcc相的自由能差很小，约为10 s meV/atom.
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Ab initio modeling of the energy landscape for screw dislocations in body-centered cubic high-entropy alloys
在传统的体心立方（bcc）金属中，螺旋位错的核心性质在低温下的塑性形变中起着关键作用。近年来，具有体心立方晶体结构的难熔高熵合金（RHEAs）受到了广泛关注。然而，与面心立方高熵合金（HEAs），有少得多的调查bcc HEAs，特别是在这些多主元素合金中的化学短程有序（SRO）对位错迁移率的可能影响。本文利用密度泛函理论研究了MoNbTaW RHEAs合金中位错核的分布特性，以及SRO对位错核特性的影响。发现RHEA的芯能平均值大于相应的纯组分bcc金属的芯能平均值，并且对SRO的程度相对不敏感。然而，SRO的存在被证明有很大的影响，缩小的位错芯能量的分布和减少的空间异质性的位错芯能量在RHEA。有人认为，HEAs的机械行为的后果是在能量景观的位错，这可能会不均匀地抑制他们的运动的变化。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci
First-principles thermoelasticity of bcc iron under pressure
我们研究了铁磁性体心立方铁的弹性和各向同性聚集体性质作为温度和压力的函数，通过计算Helmholtz自由能的体积守恒应变结构，使用第一性原理线性响应linear-muffin-tin-orbital方法和广义梯度近似。我们包括电子激发的贡献，自由能的能带结构，声子的贡献，准谐波晶格动力学。我们计算的弹性模量和它们的温度和压力的依赖性与现有的实验和理论数据之间进行了详细的比较。
2006-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Mobility of screw dislocation in BCC tungsten at high temperature in presence of carbon
利用透射电子显微镜（TEM）原位应变实验和从头算研究了高温下钨中螺位错与碳原子的相互作用。当温度高到足以激活碳扩散时，在1373 K以上，碳在螺旋位错的核心中偏析并改变它们的流动性，即使碳浓度低至1 appm。TEM观察揭示了在这些高温下的Peierls机制的再现，螺旋位错通过扭结对的成核和传播粘性滑动。然后用从头计算方法研究了碳原子饱和螺位错的迁移率，以确定扭结对的形成、成核和迁移能。这些能量用于动力学蒙特卡罗模拟和分析模型中，以获得作为温度、施加的应力和位错长度的函数的螺旋位错的速度。所得到的迁移率定律参数从头计算与实验比较。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
The Material Orientation Relationship for the BCC-HCP Transition
提出了bcc-hcp转变的马氏体晶体形成的动力学模型。结果表明，所有宏观形态特征（惯习面，宏观剪切和取向关系）表示通过弹性模量Cij的初始bcc相。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Collapse modes in SC and BCC arrangements of elastic beads
采用离散元方法对压缩简立方和体心立方周期排列的弹性无摩擦小球的塌陷模式进行了数值研究。在纯流体静力压缩下，SC排列倾向于转变成有缺陷的六方密堆积或无定形结构。体心立方组装体表现出几种塌陷模式，其中一种被确定为cI16结构，与体心立方金属Li和Na在高压下的行为一致。偏应力的存在导致BCC结构通过Bain路径转变为面心立方（FCC）结构，这为原子系统力学行为的起源提供了重要的见解，而我们工作中使用的弹性球模型可以成为一个有用的范例，扩展广泛应用于许多科学分支的硬球模型的能力。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular static simulation of edge dislocation core in bcc iron
用改进的分子静力学方法模拟了体心立方铁中的位错芯结构。这种方法的一个特点是应用迭代过程，其中的原子结构在附近的缺陷和常数，确定沉浸在弹性连续体中的原子的位移计算在一个自洽的方式。按照上述方法，我们开发了一个模型，用于计算刃型位错的原子结构，考虑到周围的主要计算单元的弹性介质的各向异性。考虑到各向异性引入一个明确的角度依赖性的位错所产生的弹性场的参数：伯格斯矢量和泊松比的大小。对Burgers矢量沿[100]方向的劈裂位错进行了模拟。文中给出了迭代算法的收敛性，并考虑了计算单元大小对结果的影响。计算结果为：体心立方铁中位错的原子结构、描述离位错线大距离处的弹性位错场的参数的角度依赖性以及整个模拟区域中的应变张量分量。
2020-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of segregation formation in elastic field of edge dislocation in bcc iron
本文用计算机模拟方法研究了位错弹性场中杂质原子再分布的动力学。一部作品由几个阶段组成。第一种是用改进的分子静力学方法模拟了Burgers矢量沿[100]方向的位错核结构。第二个是获得的系数，确定的扩散系数矩阵的对角元素的应变张量的分量的影响，并在bcc铁中的碳原子通量的方程。第三阶段是用分子动力学方法模拟无缺陷晶体中碳原子的扩散特性。第四和最后阶段使用我们在第一阶段获得的关于原子结构的数据，以及在第二和第三阶段中计算的特征，是间隙原子偏析形成的模拟，其基于求解考虑位错产生的弹性形变的扩散方程。复杂的开发模型被用来分析偏析形成的动力学。3D图显示了在一定温度下不同时间内位错附近间隙原子的分布。
2020-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear deformation and elasticity of BCC refractory metals and alloys
各向同性压力或单轴应变的应用改变了材料的弹性性质;足够大的应变可以驱动结构转变。线性弹性描述了抵抗无穷小应变的稳定性，而非线性弹性描述了对有限变形的响应。先前表明，沿[100]的单轴应变驱动难熔金属和合金朝向机械不稳定性。这些包括拉伸不稳定性，以及由Jahn-Teller-Peierls不稳定性引起的斜方晶系扭曲，该不稳定性使立方晶格矢量发生分裂。在这里，我们深入分析这些转变。华莱士张量的本征值和本征向量识别和分类存在应变的线性不稳定性。我们发现，这两种不稳定性是不连续的，导致离散的晶格参数的跳跃。我们通过分析第一原理能量、应力、键长和键角在施加应变时的变化，为不稳定性提供了物理直观。电子能带结构计算表明，键长的变化导致了成键轨道和反键轨道的不同占据，从而导致了结构的转变。这些不稳定性的应变阈值取决于价电子数。
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Transmission Across Tilt Low-Angle Grain Boundaries in BCC Fe: The Role of Elastic Interactions
本研究通过分子动力学模拟发现弹性相互作用是体心立方铁中小角度晶界阻碍位错透射的主导因素，建立的解析模型可定量预测位错透射应力，为晶界强化材料设计提供依据。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of spin fluctuation spectra using time dependent density functional perturbation theory, planewaves, and pseudopotentials
我们提出了一个基于平面波和赝势的自旋涨落的含时密度泛函微扰理论的实现。我们计算的动态自旋磁化率自洽通过求解含时Sternheimer方程，在绝热局域密度近似的交换和相关内核。我们证明了我们的实施，通过计算的自旋磁化率的代表性元素的过渡金属，即体心立方铁，面心立方镍和体心立方铬。计算的Fe和Ni的磁振子色散关系与前人的工作一致。计算的自旋磁化率的Cr表现出软顺磁不稳定性，表明Cr自旋凝聚在一个无公度的自旋密度波相的趋势，与实验一致。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
High Pressure Phase Diagram of Beryllium from \emph{Ab Initio} Free Energy Calculations
采用第一性原理分子动力学模拟结合热力学积分方法研究了铍在1600 GPa压力下的hcp-bcc相变和熔化。通过平衡固液两相的吉布斯自由能，得到了熔点线，并用SimonGlatzel拟合$T_m= 1564~\text{K} (1 + P/(15.6032 ~\text{GPa}))^{0.383}$表示，与6000 K以下的两相模拟结果吻合较好.我们还推导出hcp-bcc固-固相边界，并表明准谐波近似低估了hcp结构的稳定性，预测hcp和bcc相之间的较低的过渡压力。然而，我们的结果是一致的声子准粒子方法预测的稳定性制度。我们还预测了hcp-bcc-liquid的三相点位于164.7 GPa和4314 K。此外，我们还计算了冲击Hugoniot曲线，结果表明，它与实验符合得很好，并与我们导出的熔化曲线在4900 K时$\sim$ 235 GPa相交。最后，我们证明了在液态下，在低温和高温下与熔化曲线相交的等熵压缩路径，可以在大到7000 K的间隙后在固体中再现。因此，我们预测，熔化曲线的大部分可以被采样，在原则上，通过斜坡压缩实验，其中固体和液体Be将共存的样品被压缩。
2021-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Selection Rules Controlling Dislocation Glide in bcc Metals
最近的{ \it ab initio}密度泛函理论对Mo和Ta中孤立螺位错的研究，使体心立方金属变形行为的结构-性能关系的有效性受到质疑。这些现有的关系是半经典的性质，从原子的研究V族和VI族过渡金属的变形性能。我们发现，这些结构-性能关系的正确形式是完全量子力学的，涉及耦合的电子状态与应变场的长$a/2<111>$螺旋位错的核心。
2008-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Crystallographic control of hydrogen ingress in bcc-Iron: Insights from ab initio simulations
通过从头算模拟研究体心立方铁表面氢渗透，发现弱吸附位点作为低势垒通道入口，提出表面织构或取向控制以抑制氢脆的设计规则。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Discrete dislocation plasticity HELPs understand hydrogen effects in bcc materials
在试图弥合原子和连续塑性模拟铁中的氢之间的差距，我们提出了三维离散位错塑性模拟结合氢的弹性应力和氢依赖的位错迁移率法。根据Gu和El-Awady（2018）推导的公式，结合氢致应力，在这里我们通过叠加原理将其扩展到有限边界值问题，即微悬臂梁。氢相关迁移率定律基于Katzarov等人（2017）的第一原理计算，并发现在体相氢浓度为0.1 appm时促进位错生成并增强滑移平面性;这对于bcc材料是典型的。氢弹性应力产生相同的行为，但只有当体积浓度非常高。在微悬臂梁，氢被发现，以促进位错活动，降低流动应力，并产生更明显的滑移台阶上的自由表面。这些观察结果是一致的氢增强局部塑性（HELP）机制，它的结论是，氢的弹性应力和氢增加位错的流动性是可行的解释HELP。然而，在体心立方金属中通常发现的低浓度下，后者占主导地位。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic density of states as the descriptor of elastic bond strength, ductility, and local lattice distortion in BCC refractory alloys
本文利用DFT计算发现，费米能级电子占据数N(Ef)是BCC难熔高熵合金弹性键合强度、延展性和局部晶格畸变的关键描述符，为设计高强度高延展性RHEAs提供了新机遇。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Properties of FeC and FeN Martensites
用基于密度泛函理论的从头计算方法计算了体心立方铁和体心立方FeC、FeN合金的单晶弹性常数。应变晶体的能量已被计算在几个值的应变强度使用超胞方法，和刚度系数已被确定从能量与应变关系的平方的斜率。一些三阶弹性常数也进行了评估。体心立方铁的计算值的绝对值是在公平的协议与实验，包括三阶常数，虽然计算的弹性各向异性是比测量弱得多。四边形扭曲的稀释FeC和FeN合金表现出较低的刚度比体心立方铁，特别是在张量分量C33，而弹性各向异性几乎是相同的。还计算了多晶团聚体的弹性模量的平均值。杨氏模量和刚性模量，以及体积模量，减少了约10%，通过添加C或N到3.7原子百分比，这与FeC马氏体的实验数据相一致。
2015-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of atomic structure in the neighbourhood of nanovoids in bcc Fe
一般情况下，孔洞附近的位移场由弹性理论方程确定。这种描述具有其缺点，因为它没有考虑材料的离散原子结构，并且应该预期纳米空隙附近的原子位移应该与所提到的理论的预测显著不同。在我们最近的工作中，分子静态方法的一个新的变体被开发出来。特别是在这个模型中使用的迭代过程中，原子结构在附近的缺陷和常数，确定嵌入到一个弹性连续的原子的位移，获得在自洽的方式。在这项工作中，我们使用我们的模型在不同尺寸的纳米空隙附近的原子结构的调查。结果表明，不同的晶体学方向的位移是显着不同的，这些差异是特别大的体心立方金属。
2017-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Simulation of Structural Phase Transitions in Magnetic Iron
磁性铁中bcc-fcc（$α$ - $γ$）和fcc-bcc（$γ$ - $δ$）相变的发生源于磁激发和晶格振动之间的相互作用。然而，这一事实从来没有被证明的直接动力学模拟，治疗非共线磁波动和动力学的原子，和他们的耦合在一个有限的温度。从一个大的从头计算模拟产生的数据集开始，我们推导出非共线的bcc和fcc铁描述在附近的近完美的晶格位置的波动的磁性多体势。然后，我们使用自旋晶格动力学模拟，以评估体心立方和面心立方相的自由能之间的差异，评估它们在一个统一的动态图片的相对稳定性。我们发现bcc和fcc自由能曲线之间的两个交叉点，对应于$α$ - $γ$ bcc-fcc和$γ$ - $δ$ fcc-bcc相变。在两个相变点之间的温度间隔上的最大fcc-bcc自由能差为2 meV，与其他实验和理论估计一致。
2017-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of transition paths between (meta)stable phases of Nb and Ta-substituted Nb
本文利用密度泛函理论重新研究Nb及其Ta替代体系的亚稳相，发现bcc到omega转变路径上的新局域能量极小值、沿[111]方向的平坦能量景观以及Ta替代对sigma相的显著稳定化作用。
2023-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamic simulation of a homogeneous bcc -> hcp transition
我们对均匀体系中马氏体bcc → hcp相变进行了分子动力学模拟。该系统演变成三个马氏体变体，共享一个共同的最近邻矢量沿体心立方<111>方向，加上面心立方区域。成核发生在局部，随后是随后的生长。我们监测的时间相关的散射S（q，t）在转变过程中，并发现异常，布里渊区相关的散射类似于实验观察到的一些系统以上的转变温度。这种散射被证明是相关的弹性应变与变换，并不直接相关的声子响应。
2001-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical stabilization of the bcc phase in lanthanum and thorium by phonon-phonon interaction
本文应用最近发展起来的自洽{ \it ab initio}晶格动力学方法（SCAILD）研究了在低温下不稳定的La和Th的高温bcc相。这些金属的体心立方相被发现是稳定的声子-声子相互作用。计算的La的高温声子频率与相应的实验数据符合得很好。
2009-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ab initio High-Pressure Phase Diagrams of Al-Mg Alloys in the Low Solute Concentration Limit
University College London（伦敦大学学院）；AWE Nuclear Security Technologies（阿韦核安全技术公司）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院纳米技术研究中心）；Dipartimento di Fisica Ettore Pancini, Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学埃托雷·潘奇尼物理系）
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。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Elastic constants of stressed and unstressed materials in the phase field crystal model
本文提出了一种通过连续场模型，特别是相场晶体模型，研究应力和无应力材料的弹性响应和计算弹性常数的一般方法。研究发现，为了完整描述系统对弹性形变的响应，必须考虑晶格波矢的变化、密度振幅（包括相应的各向异性变化和简并破缺）、平均原子密度和系统体积.弹性常数计算的定量和定性结果高度依赖于模型中使用的密度场的物理解释，也重要的是，依赖于模型系统中通常预先存在的固有压力。通过引入广义吉布斯自由能和确定弹性常数的有效有限应变张量，建立了一个基于热力学的公式，以考虑均匀弹性形变过程中恒定预存应力的影响。固体和液体状态的弹性性能可以很好地产生由这种统一的方法，所示的分析为液体状态和数值计算的体心立方固相。体心立方结构铁的弹性常数和泊松比的数值计算结果与实验结果一致，与分子动力学模拟的结果吻合较好。本文所发展的一般理论适用于研究弹性形变下不同类型的应力或无应力材料系统。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Higher order magnetoelasticity energy corrections in bcc and fcc systems
IT4Innovations, VSB – Technical University of Ostrava（VSB-俄斯特拉发理工大学）；Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学与物理学院）
本研究推导了bcc和fcc晶体结构中应变的高阶项，并表明对于立方系统，高阶应变项对磁致伸缩行为的影响可以忽略。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Transformation-mediated twinning governs plasticity in body-centered cubic nanocrystals under extreme loading
University of West Bohemia in Pilsen（西波希米亚大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
研究揭示了体心立方纳米晶在极端加载下塑性行为由相变介导的孪生路径主导，挑战了传统塑性变形理论。
2026-05-07 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
Role of Alloying-Atom Size Factor and System Shape Factor in Energetics of bcc Fe under Macroscopic Deformation
本文用\emph{ab initio}方法研究了在三种应变模式下宏观变形对体心立方铁中十二种合金元素能量的影响。通过引入体系形状因子（$f_{\scriptsize{ss}}$）和合金元素尺寸因子$M$（$Ω^{M}_{\scriptsize{sf}}$），发现合金元素置换能与体积的关系存在普适的线性关系：$E_{\scriptsize{sub}} \sim f_{\scriptsize{ss}}Ω^{M}_{\scriptsize{sf}}V$。$Ω^{M}_{\scriptsize{sf}}$较好地描述了合金原子尺寸的影响以及与基体原子的化学相互作用的影响，$f_{\scriptsize{ss}}$表征了形变条件下体系晶格畸变的程度。使用已发表的GaP染色调制掺杂数据进一步验证了这种关系
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the role of anharmonic phonons in diffusion of bcc metal
本文通过第一性原理和随机采样温度相关声子分析，揭示强非谐振动通过提高空位浓度和跳跃速率导致bcc IVB族金属扩散显著快于VIB族金属，并提出无需分子动力学的高效TST计算方法。
2021-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the structural, elastic and dislocation properties of body-centered cubic refractory HfNbTaTiZr high entropy alloy
本文通过第一性原理研究体心立方HfNbTaTiZr高熵合金中1/2<111>螺位错核心的多样性，揭示其与化学短程有序的关联，为调控难熔合金塑性机制提供新思路。
2024-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Study of size effects in the structural transformations in bcc Zr films
采用分子动力学方法，在嵌入原子模型下，采用原子间相互作用的多体势，研究了膜厚和温度对体心立方锆（001）晶向无限大薄膜结构相变的影响。结果表明，体心立方Zr薄膜的相变机制、相变顺序和最终结构与薄膜厚度密切相关。在（001）面厚度达6.1 nm的薄膜中，经历了一个由中间亚稳fcc相向bcc（110）相的取向转变，然后在冷却时观察到一个弥散的bcc（110）$\rightarrow$ hcp转变。在厚度为6.1至8.2nm的膜中，在冷却时由于剪切变形而形成孪晶fcc相，使得膜表面获得阶梯状起伏。随着bcc（001）薄膜厚度的进一步增加，发生马氏体相变，形成孪晶hcp结构，薄膜表面呈波浪状。计算了体心立方和面心立方晶格的体积模量和弹性模量。结果表明，对于面心立方相的晶格稳定性条件满足在体和薄膜系统。
2012-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Short-range order and its impacts on the BCC NbMoTaW multi-principal element alloy by the machine-learning potential
本文利用神经网络机器学习势研究短程有序对BCC NbMoTaW多主元合金力学性能的影响，揭示Mo-Ta局部B2有序结构及其对弹性、声子和位错摩擦的强化作用，为计算指导MPEA设计提供新途径。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
CALPHAD modeling and ab initio calculations of the Np-U-Zr system
作为与金属核燃料相关的一个关键三元合金系统，Np-U-Zr的相图在很大程度上仍然没有确定。本文在Muggianu外推U-Zr、Np-Zr和Np-U二元系热力学模型的基础上，采用相图计算（CALPHAD）方法，建立了Np-U-Zr二元系的热力学模型。该模型再现了高温阶段的实验数据相当不错，但不确定的较低温度阶段的实验数据是稀缺的。采用密度泛函理论（DFT）的标准形式和DFT + Hubbard U（DFT + U）修正方法，对Np-U-Zr体系的BCC相进行了28个组分的从头计算.当参考我们的CALPHAD模型时，标准DFT平均高估BCC相的混合焓0.093 eV/原子，当有效Hubbard U参数在我们以前对Np-Zr和U-Zr体系的研究中确定的单结构优化Ueff范围内时，DFT + U将误差减小到0.009-0.036 eV/atom（对于Ueff（Np）分别为0.65-0.90 eV，对于Ueff（U）分别为0.99-1.49 eV）。我们结合的CALPHAD和从头计算模型提供了一个初步的尝试，以确定Np-U-Zr系统的相图，但需要进一步的工作，一个可靠的测定。
2017-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and magnetic properties of cubic Fe$_{4}$C from first-principles
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了立方（c）-Fe $_4$ C的相稳定性、弹性、磁性和电子性质。结果表明，c-Fe $_{4}$ C具有铁磁（FM）基态结构，而反铁磁（AFM）和反铁磁（NM）结构的c-Fe C具有铁磁（FM）结构.为了研究c-Fe $_4$ C的相稳定性，还考虑了BCC Fe $_4$ C、FCC Fe $_4$ C和BCC Fe $_{16}$ C，其中C被认为位于四面体和八面体间隙位置。虽然c-Fe $_4$ C的形成能小于BCC Fe $_4$ C，但c-Fe $_4$ C在FM和AFM状态下的剪切模量为负，表明c-Fe $_4$ C在磁性（FM/AFM）状态下动态不稳定。然而，NM态具有正的剪切模量，这说明c-Fe $_4$ C中的不稳定性是由于磁性，并且可以导致软声子模。计算的形成能还表明，c-Fe $_4$ C的形成能高于FCC Fe $_4$ C，表明低温下低碳钢中不可能存在c-Fe $_4$ C。在c-Fe $_4$ C中Fe的磁矩也对晶格变形敏感。电子结构揭示了c-Fe $_4$ C金属行为的电子巡游本质。
2014-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale study on core-shell Cu precipitation in steels: atom probe tomography and ab initio calculations
本研究结合APT、DFT和MD模拟，揭示了中锰钢中纳米级核壳Cu析出物的形成机制，发现Ni和Al在析出物外壳形成稳定共偏析以抑制Cu析出物生长，为开发Cu污染循环钢提供了理论方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-stabilized dual-BCC polymorphism in a rhenium-based high-entropy alloy
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）
研究通过高压合成了一种稳定的双体心立方结构，揭示了压力在复杂合金中调控多形结构的有效性，为高熵合金的多形工程提供了新途径。
2026-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio modeling of TWIP and TRIP effects in $β$-Ti alloys
本文利用密度泛函理论研究了合金元素对Ti合金相变和孪晶势垒的影响，发现特定元素能稳定β相并改变孪晶行为，为新型Ti基合金设计提供了准则。
2025-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of third-order elastic constants and related properties for selected semiconductors
我们目前的理论研究的三阶弹性常数$C_{ijk}$在氮化锌AlN，GAN和InN。我们对这些化合物的预测是基于在密度泛函理论的框架下详细的从头计算的应变-能量和应变-应力关系。为了判断计算的准确性，我们比较了从头计算结果$C_{ijk}$与实验数据可用于Si和GaAs。我们还强调了三阶弹性常数与其他表征材料非谐行为的量的关系，如二阶弹性常数的压力导数和长波长声学模式的模式Grüneisen常数。
2007-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Lattice Dynamics and Elastic Constants of ZrC
采用从头计算和直接法导出了ZrC晶体的声子色散关系和声子态密度。计算结果与中子散射数据符合得很好。力常数由2 × 2 × 2超原胞中原子位移引起的Hellmann-Feynman力确定。弹性常数的发现，使用变形的方法，并成功地与实验数据进行比较。
2013-01-25 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
Elastic properties of eta carbide (eta-Fe2C) from ab initio calculations. Application to cryogenically treated gear steel
采用广义梯度近似（GGA）方法，用从头计算密度泛函理论（DFT）计算了η-Fe 2 C（η碳化物）的弹性性质.各向同性的多晶弹性模量的eta-Fe 2C已被计算为从从头计算模拟确定的各向异性单晶弹性常数的平均值。利用计算得到的多晶弹性模量计算了渗碳齿轮钢经浅低温处理（SCT）和深冷处理（DCT）后的弹性模量。然后将该值与从纳米压痕获得的实验值进行比较。结果证实，在DCT钢中观察到的弹性模量的变化可以归因于eta-Fe 2C的析出。在SCT钢和DCT钢之间没有观察到硬度的变化。然后，这些数据被用来评估弹性流体动力润滑（EHL）条件下测试的SCT和DCT钢的表面接触疲劳行为。
2014-01-30 cond-mat.mtrl-sci
The structural, elastic and optical properties of ScM (M = Rh, Cu, Ag, Hg) intermetallic compounds under pressure by ab initio simulations
采用基于密度泛函理论的赝势平面波从头算方法，在广义梯度近似（GGA）下研究了压力对ScM（M = Rh，Cu，Ag，Hg）化合物结构和弹性性质的影响.在零压下研究了其光学性质。计算结果表明，优化后的晶格参数与实验数据和其它理论值吻合较好。
2016-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-dependent deformation mechanisms of bcc niobium nanoparticles
纳米粒子通常表现出明显的各向异性特性，对原子尺度变形机制的深入了解具有极大的兴趣。在本研究中，原子模拟进行分析的体心立方纳米粒子的压缩，和取向相关的功能得到解决。结果表明，压头下的表面形貌主要支配初始弹性响应。[110]压缩载荷曲线遵循平凸模接触模型，而[111]和[001]压缩载荷曲线遵循赫兹接触模型。在塑性形变区，[110]压缩以全位错滑移为主，[111]压缩以形变孪晶为主，[001]压缩两种机制并存。这种变形机制是不同的块体晶体在纳米压痕和纳米柱在压缩下的变形机制，并阐明了主要的区别。我们的研究结果提供了一个原子的角度来看，体心立方纳米粒子的力学行为，并有助于基于纳米粒子的组件和系统的设计。
2017-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of stable Li-Sn compounds: boosting ab initio searches with neural network potentials
Li-Sn二元系统一直是广泛研究的焦点，因为它具有作为电池阳极的潜在应用的富锂合金。我们目前结合机器学习和从头算方法对二元系统进行的重新研究使我们能够筛选出巨大的配置空间，并发现了一些被忽视的化学稳定合金。在环境压力下，我们的进化搜索确定了一种新的稳定的Li $_3$ Sn相，其具有大的基于BCC的hR 48结构和可能的高T LiSn $_4$基态。通过为观察到的和预测的Li-Sn BCC合金构建一个简单的模型，我们构建了一个甚至更大的可行的hR 75结构，化学计量比为19：6。在20 GPa，新的11：2，5：1，和9：2阶段发现与我们的全球搜索不稳定先前提出的阶段与高锂含量。这些发现展示了机器学习原子间势在加速复杂材料从头算预测方面的可观前景。
2022-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High tunnel magnetoresistance and magnetism in metastable bcc Co$_{1-x}$Mn$_x$-based magnetic tunnel junctions
富Co $_{1-x}$ Mn $_x$合金具有hcp或fcc无序相，并且这些铁磁有序性随着本体中Mn浓度$x$的增加而显著恶化。另一方面，那些亚稳bcc相显示出对自旋电子学有吸引力的性质，例如，在具有$x$ = 0.25 bcc合金电极的磁性隧道结（MTJ）中，在300 K（10 K）下大于200%（600%）的高隧道磁阻（TMR）比[Kunimatsu等人，Appl. Phys. Express 13，083007（2020）]。在这里，我们报告的外延薄膜的结构和磁性的系统研究，以及在MgO（001）势垒MTJ与电极包括这些bcc膜的TMR效应。采用溅射技术在Cr（001）衬底上赝晶生长了单相bcc结构的Co $_{1-x}$ Mn $_x$（001）薄膜，其中0.14 < $x$ < 0.50。当$x$ = 0.14-0.25时，样品的磁化强度比纯Co的大，随着$x$的进一步增加，样品的磁化强度降低。X射线磁性圆二色性分析表明，Mn的磁矩随组成的变化最大值超过2 $μ_B$。相应地，在0.25 < $x$ < 0.37的范围内，随着$x$的增加，TMR比率在10 K（300 K）下从620%（229%）降低到450%（194%）。利用从头算能带结构研究了不同$x$的磁性与高TMR比的关系。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Mechanics properties of Mono-layer Hexagonal Boron Nitride: Ab initio study
介绍了一种利用从头算密度泛函理论对单层h-BN弹性性质进行连续描述的方法。通过将弹性应变能量密度展开为泰勒级数，在五阶项之后截断应变，来表示弹性响应的这种严格的连续描述。我们得到了14个非零的独立的弹性常数，直到十阶张量。我们预测的压力依赖的二阶弹性模量。这种连续体制剂是适合纳入有限元法。
2011-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted diffusion in bcc phase of titanium and zirconium from first-principles
本文通过结合从头算分子动力学与晶格动力学的温度相关声子分析，揭示非谐声子-声子耦合是钛和锆体心立方相异常快速扩散的关键机制，并提出了超越谐波近似的过渡态理论新方法。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci
