Phase-field digital image correlation for integrated displacement and damage measurements
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
提出基于相场方法的数字图像相关框架PF-DIC，利用相场追踪复杂裂纹形态，同时测量位移、应变和损伤，提高裂纹尖端位移精度，避免手动掩膜，实现自动损伤测量。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Energy spectra of primary knock-on atoms under neutron irradiation
受到中子辐照的材料将遭受由核反应引发的位移级联引起的损伤的累积。以前，这种损伤累积的主要“测量”是通过每原子位移（dpa）指数。有已知的限制与dpa量及其应用领域，因此本文描述了一个更严格的方法来计算初级原子反冲事件（通常称为初级撞击原子或PKA），导致级联损伤事件的能量和反冲物种的函数的任何模拟或测量的中子辐照方案。通过融合相关材料的例子，它表明，PKA光谱可以是复杂的，涉及许多不同的反冲物种，潜在的质子和中子数从原来的目标核，包括高能量反冲的光发射粒子，如α粒子和质子。探讨了PKA谱随时间、中子场和材料的变化。示例PKA光谱应用于辐射损伤量化使用的二进制碰撞近似和随机集群动力学，从这些不同的方法的结果进行了讨论和比较。
2015-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Implantation Induced Damage and Point Defects with Multislice Electron Ptychography
研究利用多层电子叠层成像定量 Er 注入 4H-SiC 的晶体损伤，结合模拟揭示静态位移对点缺陷检测的限制，并实现深部硅空位及局部应变测量。
2025-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Effects of training machine-learning potentials for radiation damage simulations using different pseudopotentials
研究了在镍中使用不同赝势计算的DFT数据训练ML势对辐射损伤模拟的影响，发现更硬的赝势影响短程相互作用，导致累积损伤预测存在显著差异，但平均位移阈值能量相似。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci
On the use of SRIM for calculating arc-dpa exposure
本文提出两种基于 SRIM 计算离子辐照 arc-dpa 暴露量的方法：后处理全部模拟损伤事件并按 arc 模型重算，以及利用 NRT 结果估算 arc 平均位移的经验公式。
2023-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Origin of Irradiation Synergistic Effects in Silicon Bipolar Transistors: a Review
硅双极器件在电离和位移混合辐照下的实际损伤通常用电离损伤和位移损伤之和来评价。然而，最近的实验表明，明显的差异之间的实际和总和的损害，表明显着的辐射协同效应（ISE）。了解ISES的行为和机理对于预测实际的损伤是至关重要的。在这项工作中，我们首先对最先进的状态进行了简要的回顾，批判性地强调在以前的模型中遇到的困难，以了解剂量率依赖的离子交换元件。然后，我们详细介绍我们的模型解释这一基本现象，这可以描述如下。首先，我们展示了我们对PNP和NPN晶体管的实验工作。采用可变中子注量和$γ$射线剂量装置。PNP和NPN晶体管，分别观察到的剂量依赖性'滴答'样和次线性的剂量分布。其次，我们描述了我们的理论研究的积极ISE在NPN晶体管。提出了电离辐照下p型硅中$\rm V_2$位移缺陷的转变和湮灭的原子模型，这与传统的硅中氧化物陷阱电荷与辐照硅中载流子的库仑相互作用完全不同.预测的新的剂量和注量的依赖性完全验证了实验数据。第三，在PNP晶体管中观察到的负ISE的机制进行了研究，以类似的方式在NPN晶体管的情况下。不同的是，在n型硅中，VO位移缺陷也经历了电离诱导的转变和湮灭过程。结果表明，载流子增强的缺陷扩散和反应导致的位移缺陷的演化是离子交换元件的主要机制。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Machine Learning-Driven Analytical Models for Threshold Displacement Energy Prediction in Materials
本文利用机器学习SISSO方法构建解析模型，基于内聚能和熔化温度等基本性质高效预测材料阈值位移能，在单原子材料上优于传统方法。
2025-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Deep learning inter-atomic potential for irradiation damage in 3C-SiC
本文提出一种结合深度学习框架与平滑ZBL屏蔽核排斥势插值的原子间势，用于3C-SiC辐照损伤分子动力学模拟，在缺陷形成能和阈位移能等关键性质上比传统解析势更接近DFT结果，解决了经验势不一致的难题。
2023-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Incorporating non-adiabatic effects in Embedded Atom potentials for radiation damage cascade simulations
在辐射损伤级联位移尖峰中，离子和电子可以达到非常高的温度并且脱离热平衡。级联的正确建模与分子动力学应允许非绝热的离子和电子之间的能量交换使用一致的模型的电子停止，电子温度上升，和热传导的电子。我们提出了一个方案，用于纠正嵌入的原子势，这些非绝热性能的水平上的二阶矩近似，和bcc过渡金属的德拜温度以上的参数。我们在这里使用Finnis-Sinclair势和Derlet-Nguyen-Manh-Dudarev势作为成键模型，但从它们导出的修正可以应用于任何合适的经验势。
2015-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Threshold Displacement Energies of Oxygen in YBa$_2$Cu$_3$O$_7$: A Multi-Physics Analysis
本研究通过多物理场模拟，结合经典与Born-Oppenheimer分子动力学，确定了YBa2Cu3O7中氧的阈值位移能量，为高温超导磁体抗中子辐照设计提供关键数据。
2025-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Modeling of long-term defect evolution in heavy-ion irradiated 3C-SiC: Mechanism for thermal annealing and influences of spatial correlation
基于ab-inito理论和实验数据，结合分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）模拟，建立了一个多尺度模拟框架，研究了重离子辐照立方碳化硅材料位移损伤的长期演化规律.模拟了重离子辐照后的等时退火过程，发现总电子的退火行为与前人的实验一致。600 K以下的两个退火阶段和900 K以上的一个阶段被确定。这些恢复阶段的机制被解释的缺陷的演变。研究了初始损伤中的空间相关性对缺陷恢复的影响，发现当损伤剂量足够高时，空间相关性对缺陷恢复的影响并不显著，这说明了平均场近似方法对重离子在SiC中损伤的长期演化的适用性。
2015-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Displacement cascades and defects annealing in tungsten, Part II: Object kinetic Monte Carlo Simulation of Tungsten Cascade Aging
我们描述的目标动力学蒙特卡罗（OKMC）模拟的结果退火的初级级联损伤在体钨使用一个全面的数据库级联从分子动力学[1]作为一个功能的初级撞击原子（PKA）的能量和方向，温度为300，1025和2050 K。SIA聚集的增加，但随着温度的变化，结合不同的迁移率的SIA与空位的空位聚集减少，导致级联退火，这是一个有趣的温度效应，这是完全不同的，从人们所期望的。退火效率（退火前后缺陷数之比）随温度变化呈倒U型曲线。此外，我们还将描述我们新开发的OKMC程序的功能; KSOME（微观结构演化动力学模拟）用于执行这些模拟
2014-04-21 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
Non-destructive study of collision cascade damage in self-ion irradiated tungsten using HR-EBSD and ECCI
了解辐射下缺陷的产生和演变是一个长期存在的多尺度问题。传统上，辐照诱导缺陷（IID）的实验检查主要依赖于透射电子显微镜（TEM），它提供了高的空间分辨率，但需要破坏性的样品制备。此外，有限的视场和低应变灵敏度使得多尺度表征和定量应变测量变得困难。在这里，我们探讨了使用先进的扫描电子显微镜（SEM）技术的潜力，非破坏性探针辐照损伤在散装材料的表面。电子沟道衬度成像（ECCI）是用来成像纳米级的辐照引起的缺陷在20 MeV的自离子辐照钨，聚变反应堆装甲的主要候选材料。结果表明，从均匀和随机分布的纳米级缺陷在0.01 dpa（每原子位移）的损伤微观结构的演变，以字符串结构延伸超过数百纳米在1 dpa。基于互相关的高分辨率EBSD（HR-EBSD）是用来探测晶格应变场与IID。虽然在0.01 dpa下几乎没有应变波动，但在0.1 dpa下观察到晶格应变的显着不均匀性，随着剂量的增加而增加，直到在0.32 dpa下饱和。应变起伏的特征长度尺度为~500 nm。总之，ECCI和HR-EBSD揭示了从缺陷无序的结构到由预先存在的缺陷和新的级联损伤之间的弹性相互作用驱动的具有长程序的结构的转变。这项研究表明，扫描电镜提供了一个有吸引力的工具，快速吞吐量，非破坏性，多尺度和多方面的辐射损伤表征。
2020-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulations of neutron induced collision cascades in Zr - statistical modelling of irradiation damage and potential applications
本文通过大规模分子动力学模拟研究锆中中子诱发碰撞级联，开发了分层随机生成式模型，用于生成初级辐照缺陷的代表性分布，为更高尺度模型提供合成输入和快速近似。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure melting and elastic behavior of vanadium and niobium based on ab initio and machine learning molecular dynamics
本研究通过从头计算和机器学习分子动力学分析高压下钒和铌的熔化及异常机械行为，揭示了热膨胀诱导软化与HIH的竞争机制。
2025-11-25 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
A Robust Machine Learned Interatomic Potential for Nb: Collision Cascade Simulations with accurate Defect Configurations
本文针对传统铌原子间势无法准确预测自间隙原子构型的问题，基于SNAP框架和DFT数据开发了机器学习原子间势，并通过碰撞级联等验证证明其能准确复现铌的基态缺陷构型，为辐照损伤模拟提供了稳健工具。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Displacement cascades and defects annealing in tungsten, Part I: defect database from molecular dynamics simulations
分子动力学模拟已被用来产生一个全面的数据库的幸存缺陷，由于在散装钨位移级联。在300 K、1025 K和2050 K下完成了初级撞击原子（PKA）能量从100 eV（亚阈值能量）到100 keV（$\sim$ 780 $\times E_d$，其中$E_d$是平均位移阈值能量）的21个数据点。在这个范围内的PKA能量，两个制度的幂律能量依赖的缺陷生产进行观察。一个独特的幂律指数的特点是在每个政权内产生的弗伦克尔对的数量。这两个区域在跃迁能处相交，跃迁能大约为250 $\times E_d$。跃迁能量也标志着大的自填隙原子（SIAs）簇（尺寸14或更大）形成的开始。所观察到的缺陷聚集行为是不对称的，随着温度的升高，SIA聚集增加，而空位聚集减少。这种不对称性随着温度的增加，使得在2050 K（$\sim 0.5 T_m$）几乎没有大的空位团簇形成，同时大SIA团簇出现在所有的模拟。这种不对称性的长期缺陷生存和损伤积累的影响进行了讨论。此外，观察到罕见的$<$ 100 $>$ {110} SIA环。
2014-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Defect Production during Successive Displacement Cascades on a Tungsten Surface
Stony Brook University（石溪大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究钨在连续位移级联下晶界缺陷产生，用分子动力学模拟含Σ3和Σ5对称倾斜晶界的纳米双晶钨表面情况，发现自由表面、级联重叠及晶界特性影响缺陷积累，揭示晶界结构和晶粒尺寸对控制钨辐射损伤演化的关键作用。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dynamic and adaptive mesh-based graph neural network framework for simulating displacement and crack fields in phase field models
本文提出ADAPT-GNN框架，将自适应细化网格直接作为图表示，利用图神经网络高效模拟相场裂纹扩展，在保证位移场、损伤场和应力场高精度的同时实现15-36倍加速。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Deep-learning interatomic potential for irradiation damage simulations in MoS2 with ab initial accuracy
为了研究各种新材料在辐照环境下的原子级响应，迫切需要能准确描述辐照损伤过程的势函数。在这项工作中，我们通过结合全电子计算，主动学习采样方法和混合深度学习模型，引入了单层MoS2的深度学习原子间势。该势不仅能较好地预测材料的晶格常数、弹性系数、能量应力曲线、声子谱、缺陷形成能和位移阈值等近平衡性质，而且能高质量地再现ab初始辐照损伤过程。进一步的辐照模拟表明，一个单一的高能离子可以产生一个大的纳米孔，直径超过2 nm，或一系列的多个纳米孔，这是定性验证了随后的500 keV金+离子辐照实验。这项工作提供了一个有前途的和可行的方法来模拟在巨大的新发现的材料的辐照效应与前所未有的精度。
2020-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unsupervised Machine-Learning Pipeline for Data-Driven Defect Detection and Characterisation: Application to Displacement Cascades
Univ. Lille, CNRS, INRAE, Centrale Lille, UMR 8207 - UMET - Unité Matériaux et Transformations（里尔大学，国家科学研究中心，法国国家农业研究科学与技术研究院，里尔中央理工大学，UMET单位）；EM2VM, Joint laboratory Study and Modelling of the Microstructure for Ageing of Materials（EM2VM联合实验室，微结构老化材料研究与建模联合实验室）；Univ. Lille, CNRS, UMR 8523 – PhLAM – Physique des Lasers Atomes et Molécules（里尔大学，国家科学研究中心，PhLAM单位）
本文提出一种无监督机器学习方法，通过分子动力学数据直接检测和分类位移级联中的缺陷。利用SOAP向量编码局部环境，结合自编码器和UMAP进行异常原子识别与聚类，实现高精度的缺陷表征。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Radiation-resistant aluminium alloy for space missions in the extreme environment of the solar system
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；AMAG Rolling GmbH（AMAG轧制有限公司）；University of Huddersfield（哈德斯菲尔德大学）
本研究提出一种抗辐射铝合金，通过T相实现时效硬化，有效防止位移损伤，适用于下一代空间材料设计。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.space-ph
Statistical Study of the Defect Cluster Morphology in the Primary Damage of Tungsten from Collision Cascades from Five Inter-atomic potentials
本研究采用五种原子间势开展3500次钨碰撞级联分子动力学模拟，统计分析缺陷团簇特征，明确了自间隙原子形成能差异对形貌的关键作用，及多参数耦合对缺陷产生的显著影响。
2025-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Radiation Damage Cascades in Fullerite Using Molecular Dynamics
Curtin University（科廷大学）
该研究用分子动力学研究富勒烯中辐射级联，对PKA能量0.1到1 keV模拟，通过特定势描述能量力，跟踪相关量随时间变化表征级联行为，发现富勒烯特殊辐射响应及交联分子数与新sp3原子数的线性关系，算出阈值位移能量与实验相符。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dependence of simulated radiation damage on crystal structure and atomic misfit in metals
本文通过分子动力学模拟对比Fe、CrCoNi和单原子A金属的辐射损伤，发现CrCoNi因势能面粗糙而具有更高缺陷浓度，并提出了缺陷储能划分模型。
2023-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Parameter-free quantitative simulation of high dose microstructure and hydrogen retention in ion-irradiated tungsten
氢同位素被保留在用于聚变发电应用的材料中，随着微结构经受辐照损伤，改变氢脆和氚库存。但是，高度损坏的材料的建模-暴露于超过0.1位移每原子（dpa）-其中观察到渐近饱和，例如钨面临的等离子体在聚变托卡马克反应堆，是困难的，因为一个高度损坏的微观结构不能被视为弱相互作用孤立的缺陷陷阱。在本文中，我们开发的计算技术，找到在高度辐照材料的缺陷含量，而无需可调参数。首先，我们展示了如何产生收敛的高剂量（>1 dpa）的微结构使用的组合的创建-松弛算法和碰撞级联的分子动力学模拟。然后，我们做了强大的点缺陷和空洞区域的简单发展的Wigner-Seitz分解的晶格网站的估计。我们使用我们的估计的空隙表面积来预测钨的氘保留容量作为剂量的函数。然后将其与在290 K下自辐照至不同损伤剂量并在370 K下暴露于低能量氘等离子体的钨样品的3 He核反应分析（NRA）测量进行比较。我们表明，我们的模拟微观结构给出了一个很好的匹配实验数据，与模型和实验显示1.5-2.0原子%，在高剂量极限下，氘仍保留在钨中。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Energy balance and damage for dynamic brittle fracture from a nonlocal formulation
本文提出一种近场动力学型非局部动态脆性损伤模型，通过位移-失效对满足能量平衡，在非局部性趋于零时恢复Griffith断裂能，并模拟了裂纹扩展路径。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci math.AP
Electron-irradiation effects on monolayer MoS2 at elevated temperatures
本研究探究了高温下单层MoS₂的电子辐照效应，发现150℃以下缺陷产生概率随温度升高而增加，更高温度下观测截面下降是热扩散掩盖损伤所致，并估算出硫空位迁移能垒为0.26±0.13 eV，推进了对MoS₂电子束损伤的理解。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterising Ion-Irradiated FeCr: Hardness, Thermal Diffusivity and Lattice Strain
离子辐照的FeCr合金对于理解和预测未来核反应堆结构钢的中子损伤是有用的。以前的研究主要集中在辐照引起的缺陷的结构，探测透射电子显微镜（TEM），以及机械性能的变化。在这些研究中，广泛的照射条件已被用于具有不同处理历史的样品，这使得缺陷结构和材料性能之间的关系的分析变得复杂。此外，关键的属性，如辐射引起的热输运和晶格应变的变化，很少探索。在这里，我们提出了一个系统的研究Fe3 Cr，Fe5 Cr和Fe10 Cr二元合金注入20 MeV的Fe $^{3+}$离子的标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa在室温下。纳米压痕，瞬态光栅光谱（TGS）和X射线微束劳厄衍射被用来研究硬度，热扩散率和应变的变化，在材料中作为损伤和Cr含量的函数。我们的研究结果表明，铬导致增加保留的辐照引起的缺陷，造成实质性的变化，硬度和晶格应变。然而，热扩散率随损伤的增加变化不大，而是随材料中Cr含量的增加而显著降低。我们发现显着的晶格应变，即使在样品中暴露于一个标称位移损伤为0.01 dpa。从晶格应变测量预测的缺陷密度是显着高于在以前的TEM研究中观察到的，这表明TEM可能无法完全捕获的辐射诱导的缺陷人口。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Negative thermal expansion coefficient and amorphization in defective 4H-SiC
研究通过分子动力学模拟发现，4H-SiC在临界缺陷密度下出现宏观负热膨胀和非晶化，且$c_v$随缺陷密度指数下降至绝热过程，为抗辐射电子器件开发提供依据。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Object Kinetic Monte Carlo Simulations of Radiation Damage in Bulk Tungsten Part-II: With a PKA Spectrum Corresponding to 14-MeV Neutrons
采用目标动力学蒙特卡罗方法研究了中子辐照下剂量率对多晶钨中空位微结构演化的影响。随后的演变为1.0位移每原子（dpa）与点缺陷产生根据一个主要的撞击原子（PKA）光谱对应于14 MeV的中子。本研究包括晶粒尺寸（2.0和4.0 $μ$ m）的影响，但不包括超越晶界汇的变形或预先存在的缺陷的影响。随着剂量率的增加，空位团密度增加，而空位密度减小。因此，平均空位团簇尺寸和可见团簇中空位的比例随着剂量率的增加而减小。空位和空位簇的密度随着晶粒尺寸减小，使得簇的平均尺寸保持相似。然而，在剂量率< 4.5 x 10-7 dpa/s时，较大颗粒的平均尺寸较大。作为剂量，剂量率，和晶粒尺寸的函数的空位积累的趋势是类似的高通量同位素反应堆（HFIR）PKA光谱得到的。但是，空位的积累量和空位的微观结构却有很大的不同。与HFIR的情况相比，我们发现，即使剂量率高2.5倍，空位密度和平均空位团簇尺寸较低。此外，仅在最低的两个剂量率（4.5 x 10-8和4.5 x 10-9 dpa/s）下形成空晶格。相比之下，一个空洞的晶格形成在所有的剂量率研究使用HFIR PKA光谱。我们详细讨论了导致这些不同的微观结构的因素。
2016-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Nature of Radiation-Induced Defects in Quartz
虽然石英（$\rm α$ -形式）是在辐射暴露是一个问题的许多应用中使用的矿物，但在辐射诱导损伤期间形成的原子缺陷的性质尚未完全澄清。特别是，氧空位形成的程度仍然是有争议的，这是一个首要的问题，因为光学技术的基础上，带电的氧空位已被用来评估石英的辐射损伤水平。本文采用分子动力学（MD）模拟方法研究了弹道撞击对石英原子网络的影响。我们发现，形成的缺陷主要由过配位的Si和O以及Si-O连接缺陷组成，例如，小的Si-O环和共边Si四面体。氧空位，相反，被发现在相对较低的丰度，这表明表征的基础上$E^{\prime}$中心不足以捕捉辐射引起的结构损伤石英。最后，我们评估依赖于入射能量，形成的每种类型的点缺陷的量，并明确量化的阈值位移能为O和Si原子。这些结果提供了一个全面的基础，以评估石英辐射损伤的性质和程度。
2015-04-10 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Towards a unified nonlocal, peridynamics framework for the coarse-graining of molecular dynamics data with fractures
Lehigh University（理海大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
分子动力学（MD）已成为设计材料的有力工具，减少了对实验室测试的依赖。然而，直接使用MD来处理材料在细观尺度上的变形和破坏仍然是遥不可及的。在这里，我们提出了一个学习框架，从MD模拟的材料断裂数据集提取一个周波模型作为中尺度连续介质替代。首先，我们提出了一种新的粗粒化方法，自动处理材料断裂及其相应的不连续性的MD位移数据集。受加权基本非振荡格式的启发，该方法的核心思想在于自适应地自动选择局部最光滑的模板，然后将粗粒度的材料位移场重建为包含不连续性的分段光滑解。然后，基于粗粒度的MD数据，提出了一种基于两阶段优化的学习方法，以推断最优的周波模型与损伤准则。在第一阶段，我们从没有材料损伤的数据集中识别出最优的非局部核函数，以捕获材料的刚度特性。然后，在第二阶段，材料损伤准则是从裂缝的数据学习作为一个平滑的阶梯函数。结果，获得了一个周波替代。我们的周波代理模型可以用于进一步的预测任务与不同的网格分辨率从训练，因此允许大幅降低计算成本相比，MD。我们说明了所提出的方法的有效性与单层石墨烯的几个数值测试。我们的测试表明，所提出的数据驱动模型是鲁棒的和可推广的：它能够在离散化和加载设置下对裂缝的初始化和生长进行建模，这些设置与训练期间使用的设置不同。
2023-01-11 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Modeling refractory high-entropy alloys with efficient machine-learned interatomic potentials: defects and segregation
我们为Mo-Nb-Ta-V-W五元系开发了一个快速准确的机器学习原子间相互作用势，并利用它来研究体心立方耐火高熵合金MoNbTaVW中的偏析和缺陷。在块体合金中，我们观察到明确的秩序，主要是Mo-Ta和V-W二元在低温下。在受损的晶体中，我们的模拟揭示了合金中最小的原子钒的明显偏析，以压缩富金属区域，如辐射诱导的位错环。钒也占主导地位的人口的单一自间隙原子。相反，由于其较大的尺寸和低表面能，铌偏析到宽敞的区域，如空隙的内表面。当退火过饱和浓度的缺陷的样品，我们发现，在完全相反的W，间隙原子在MoNbTaVW簇，以创建只有小（$\sim 1$ nm）实验上看不见的位错环富集钒。通过与W的比较，我们解释了这一点的减少，但三维迁移的mantitials，位错环的不动性，和增加的流动性的空位在高熵合金，一起促进缺陷重组集群。
2021-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Computational study of crystal defects formation in Mo by machine learned molecular dynamics simulations
在这项工作中，我们研究了在室温下，由于在0.5-10 keV的初级撞击原子范围内的中子轰击在结晶钼材料样品中的损伤。我们执行机器学习分子动力学（MD）模拟与以前开发的原子间的潜力的基础上高斯近似势（GAP）的框架。我们利用最近开发的软件工作流程指纹和可视化损伤晶体结构中的缺陷来分析损坏的钼样品通过计算点缺陷的形成过程中和之后的碰撞级联。作为一个基准，我们报告的结果弗伦克尔对（一个自填隙原子和一个单一的空缺）的总数形成和原子位移作为PKA能量的函数。通过使用嵌入式原子方法（EAM）的潜力得到的结果进行比较，讨论机器学习MD模拟的优点和局限性。Frenkel对的形成遵循与PKA能量相关的次线性标度律，其中$E^{0.54}_\mathrm{PKA}$用于GAP MD结果，而$E^{0.667}_\mathrm{PKA}$用于EAM模拟。虽然这两种方法的平均总缺陷数是相似的，我们注意到，MD势模型不同的原子几何形状的复杂的点缺陷，其中crowdions的形成是更有利的GAP潜力。最后，离子束混合结果的GAP MD模拟报告和讨论。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
