On the origin of extremely high strength of ultrafine-grained Al alloys produced by severe plastic deformation
通过高压扭转制备的超细晶铝合金具有很高的强度，大大超过了Hall-Petch对超细晶的预测。这种现象可以归因于超细结构和变形引起的溶质元素沿晶界偏聚的独特组合，这可能会影响晶内位错的发射和迁移。
2010-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Synergistic doping of the grain interior and grain boundary alters deformation mechanisms and enables extreme strength in nanocrystalline Ni-Cr-Y alloys
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Stony Brook University（石溪大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
通过调控晶粒和晶界化学成分，研究晶粒内和晶界掺杂协同作用对纳米晶Ni-Cr-Y合金变形机制和强度的影响，发现Y元素在晶界富集可增强晶界强化，而Cr元素在晶粒内形成固溶体增强晶格，二者协同作用使合金硬度达到11.0GPa。
2026-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary strengthening of FCC polycrystals
采用计算均匀化方法分析了晶粒尺寸对面心立方多晶流动强度的影响。在有限应变塑性的背景下，每个晶粒的机械行为由基于位错的晶体塑性模型决定，并考虑到在晶界处形成堆积。所有的模型参数具有明确的物理意义，并确定了不同的FCC金属位错动力学模拟或实验。结果表明，晶粒尺寸对面心立方多晶体流动强度的影响主要取决于位错平均自由程与体相位错密度之间的相似系数$K$。最后，通过与Ni、Al、Cu和Ag的晶粒尺寸对流动强度的影响的实验结果的比较，验证了建模方法。
2019-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Disorder control in crystalline GeSb2Te4 and its impact on characteristic length scales
结晶GeSb2Te4（GST）是一种卓越的材料，因为它允许通过改变短程有序来连续调节电阻的数量级，而不涉及相变或化学计量变化。虽然有序的样品是金属的，但无序量的增加最终会导致在0K极限下电导率消失的绝缘状态，但载流子的数量相似。这些观察使无序GST成为实现真正安德森绝缘体的最有希望的候选者之一。虽然到目前为止的低温性能主要是在小晶粒尺寸的薄膜进行了研究，这里采用的是一个光刻沉积过程，使准备的各种各样的这些GST状态，包括金属和真正绝缘的。通过在云母衬底上生长GST薄膜，获得了大晶粒尺寸的双轴织构样品。一系列的这些样品用于运输测量，因为它们的电子平均自由程可以改变20倍。然而，平均自由程总是保持比横向晶粒尺寸小一个数量级以上。这明确证明，晶界对电子散射的作用可以忽略不计，而晶内散射（可能是无序空位）占主导地位。最重要的是，这些发现强调了安德森绝缘状态以及系统向金属导电性的演变确实是材料的固有特性。
2018-06-22 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Strategy to Strengthen Directionally Solidified Superalloy Through Grain Boundary Simplified Design
本研究针对镍基定向凝固高温合金提出去除传统晶界强化元素的减材设计策略，抑制有害晶界相并改变断裂模式，使蠕变性能提升60%达二代单晶合金水平，建立了新的材料设计原则。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Combined effects of nonmetallic impurities and planned metallic dopants on grain boundary energy and strength
大多数关于纳米晶合金的研究都集中在计划用其他金属元素掺杂金属，但非金属杂质在现实世界中也很普遍。在这项工作中，我们报告的金属掺杂剂和非金属杂质的晶界能量和强度的第一性原理计算的综合影响，与$Σ$ 5（310）晶界在Cu中选择作为模型系统。我们发现了一个明确的晶界能量和掺杂晶界的过量自由体积的变化之间的相关性。较大的替代掺杂剂和间隙杂质的组合可以更有效地填充过量的自由体积，并进一步降低晶界能。我们还发现，掺杂剂和杂质的强化效果主要是由主机铜原子和两种类型的掺杂元素之间的电子相互作用。例如，金属掺杂剂如Zr、Nb和Mo与杂质对晶界强度的显著竞争效应从d电子的态密度中被揭示。总的来说，这项工作加深了该领域对金属掺杂剂和非金属杂质之间相互作用对晶界性质的理解，为提高材料的热稳定性同时避免脆化效应提供了指导。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Complex strengthening mechanisms in nanocrystalline Ni-Mo alloys revealed by a machine-learning interatomic potential
纳米晶金属的强度随着其晶粒尺寸的减小而显著增加，这种现象称为Hall-Petch关系。然而，当颗粒变得太小时，这种关系就破裂了。实验研究已经通过稳定晶界（GB）在一组Ni-Mo合金中规避了这个问题。在这里，使用基于机器学习的原子间势（ML-IAP）的原子模拟，我们证明了逆Hall-Petch关系可以正确地再现，这是由于在Ni-Mo多晶中晶粒变小时主导变形机制的变化。据发现，原子冯米塞斯应变可以显着降低通过溶质掺杂和/或退火的小晶粒尺寸的多晶体，导致多晶体的强度增加。另一方面，对于大晶粒尺寸的多晶体，退火由于GB区域中的大的原子运动而弱化材料。在很宽的晶粒尺寸范围内，溶质和退火效应的叠加使小晶粒的强度比大晶粒的强度提高得多，从而导致在极小晶粒尺寸下的连续强化。总的来说，这项研究不仅证明了ML-IAP的可靠性，而且还提供了纳米晶体中复杂强化机制的全面原子观，开辟了一条新的途径来定制其机械性能。
2023-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Mechanics of disordered auxetic metamaterials
磁性材料具有很大的工程意义，这不仅是因为它们具有迷人的负泊松比，而且还因为它们具有更高的韧性和抗压痕性。这些材料通常是合成的聚酯泡沫，具有非常不均匀的结构，但无序在拉胀行为中的作用还没有完全理解。在这里，我们提供了一个系统的理论和实验研究的影响，无序的力学性能的一个纵格拉胀晶格与凹进六边形的几何形状。我们表明，无序有一个边际效应的泊松比，除非晶格拓扑结构被改变，并在所有情况下检查的无序保留拉胀特性。取决于施加到这些无序拉胀晶格的载荷的方向，观察到脆性或韧性破坏。结果发现，脆性破坏与无序相关的抗拉强度，而在韧性破坏无序不影响强度。因此，我们的工作提供了一般的指导方针，以优化无序拉胀超材料的弹性和强度。
2017-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the effect of the grain sizes on the dynamic strength of the fine-grained alumina ceramics obtained by Spark Plasma Sintering
本研究通过放电等离子烧结制备不同晶粒尺寸的细晶氧化铝陶瓷，采用分离式霍普金森压杆测试其动态强度，首次发现动态强度随晶粒尺寸呈非单调变化，峰值出现在晶粒约2.9-3微米时，亚微米区强度下降与烧结密度降低相关。
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Role of microstructure and structural disorder on tribological properties of polycrystalline diamond films
采用热灯丝化学气相沉积法在硅衬底上制备了具有从微晶到纳米晶结构的系统性变化的多晶金刚石薄膜。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）和拉曼光谱仪（Raman）对金刚石薄膜的形貌和结构进行了分析。金刚石薄膜的平均粗糙度和晶粒尺寸随甲烷与氢气的比例从0.5%增加到3%而减小。此外，在这些金刚石薄膜中的结构无序增加，从拉曼光谱证明晶粒尺寸的减小。摩擦系数（CoF）被发现是非常低的所有的电影。然而，发现平均CoF随着晶粒尺寸从约1微米减小到约20 nm而从0.011 +/-0.005增加到0.03 +/-0.015。通过FESEM、AFM纳米级摩擦和Raman光谱对磨损痕迹进行分析后发现，微晶金刚石发生了剪切诱导非晶化，磨损率可以忽略不计，而纳米金刚石薄膜发生了剪切诱导塑性形变，没有发生非晶化。一个全面的机制，观察到的CoF的微观结构，结构紊乱和剪切引起的摩擦化学反应在滑动界面的框架进行了讨论。
2019-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary energies and cohesive strength as a function of geometry
内聚定律是有限元计算中使用的应力-应变曲线，用于描述界面（如晶界）的脱粘。将晶界内聚规律描述为描述晶界几何形状所需的参数的函数将是方便的; 2D中的两个参数和3D中的5个参数。然而，我们发现内聚律并不是这些参数的光滑函数。事实上，在两个晶粒具有相对于彼此合理的重复距离的几何形状下，它是不连续的。使用原子模拟，我们提取晶界能量和凝聚力的法律晶界断裂在2D与Lennard-Jones潜在的所有可能的几何形状，可以模拟周期性的边界条件内的最大框大小。我们介绍了一个模型，其中晶界表示为高对称边界装饰额外的位错。利用它，我们开发了一个函数形式的对称晶界能，在所有高对称角尖。利用位错装饰模型，我们还找到了高对称晶界处不连续面附近断裂韧性的渐近形式。
2008-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Localization parameters for two interacting particles in disordered two-dimensional lattices
在二维无序晶格中，在无序强度$W \le 4$和相互作用强度$V \le 4$的范围内，相互作用的存在使得粒子比非相互作用的粒子更不局域化。如果相互作用强度更高，则粒子更局域化。虽然没有发现局域化-离域化的转变，但观察到了一个随主导相关性变化的转变。粒子之间的相关性的性质作为最近的邻居成为主导超过一定的无序强度。
2018-08-18 cond-mat.dis-nn 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
Disordered vs. Short-Range-Ordered Complexions: Consequences for Grain-Boundary-Mediated Plasticity in Nanocrystalline Al-Ni Alloys
The University of Vermont（佛蒙特大学）
通过蒙特卡洛和分子动力学模拟，研究了纳米晶Al-Ni合金中非晶态与短程有序晶界复合相对力学性能的影响，发现非晶复合相通过剪切转变区促进均匀塑性但强度较低，而短程有序复合相导致应力集中和剪切局域化但强度更高。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced strength-ductility combination by introducing bimodal grains structures in high-density oxide dispersion strengthened FeCrAl alloys fabricated by spark plasma sintering technology
本研究通过机械合金化与放电等离子烧结技术制备ODS FeCrAl合金，引入双峰晶粒结构，利用超高密度纳米氧化物与背应力强化机制，实现强度与塑性协同提升，为耐事故燃料包壳材料提供新方案。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci
A cylindrical sintering method for more realistic grain boundaries in nanocrystalline thin films
Institute of Physics of Materials, The Czech Academy of Sciences（材料物理研究所，捷克科学院）；Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（中欧技术研究所，布尔诺理工大学）；Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学，数学与物理学院）
本文提出圆柱烧结方法生成具有更宽无序晶界的纳米晶铝薄膜样品，相比Voronoi方法更真实，且力学性能更低，并发现几何与势函数影响独立可加，存在反Hall-Petch关系。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Strength Characteristics of Tilt Grain Boundaries in Graphene
利用分子动力学模拟和第一性原理计算，我们研究了在金属衬底上CVD生长石墨烯过程中出现的石墨烯片倾斜晶界的结构和机械强度。令人惊讶的是，我们发现，对于在Z字形和扶手椅取向附近的倾斜边界，具有5-7个缺陷对的较高密度的大角度边界比每单位长度由较少缺陷组成的小角度边界更强。有趣的是，我们的结果中的趋势不能用连续格里菲斯型断裂力学标准来解释，该标准预测相反的趋势，因为它没有考虑到导致失效机制的关键键。我们已经确定了高应变的债券在7元环，导致失败的片材，我们已经发现，大角度的边界能够更好地适应应变7环。我们的研究结果为设计生长方法提供了指导，以获得强度接近原始石墨烯的晶界结构。
2010-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Size scaling of failure strength with fat-tailed disorder in a fiber bundle model
本文研究了当微观无序度受厚尾分布控制时，非均质材料宏观断裂强度的尺寸标度。我们考虑一个纤维束模型，其中单根纤维的强度在有限范围内由幂律分布描述。通过改变幂律指数和纤维强度的上限来调节无序度，在等载荷分担的极限下，揭示了一个惊人的尺寸效应：对于小的系统尺寸，束强度随着纤维的数量而增加，并且非均匀材料的通常减小的尺寸效应仅在超过特征尺寸时恢复。我们分析表明，纤维的强度的极端顺序统计是负责这种特殊的行为。分析计算机模拟的结果，我们推导出一个标度形式，它描述了整个系统尺寸范围内的微观无序的参数上的纤维束的宏观强度的依赖关系。
2017-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
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
Intermetallic particle heterogeneity controls shear localization in high-strength nanostructured Al alloys
采用原位微柱压缩试验研究了Al-Mg-Y和Al-Fe-Y两种纳米晶铝合金的力学行为。这两种合金都通过分级显微结构得到强化，包括晶界偏析、纳米厚的非晶络合物、尺寸为几纳米的碳化物纳米棒沉淀物和亚微米级的金属间化合物颗粒。Al-Mg-Y系统的最大屈服强度被测量为950 MPa，超过Al-Fe-Y系统的最大屈服强度（680 MPa），这主要是由于更多的碳化物纳米棒和更多的无定形络合物的组合。这两种合金的屈服强度远高于商用铝合金，因此具有很大的结构应用潜力。然而，一些微柱试样观察到塑性软化通过剪切带。事后调查显示，金属间的自由变形路径的几个微米的长度负责这种失败。进一步表征显示剪切带内的显著晶粒生长。粗化的晶粒彼此保持相同的取向，指向塑性流动的晶界机制，特别是晶粒旋转和/或晶界迁移。金属间化合物颗粒的存在使得基体和金属间化合物晶粒由于不同的晶格参数和滑移系而难以旋转到相同的取向。因此，我们可以得出这样的结论：均匀分布的金属间化合物颗粒的平均间距小于渗流长度的剪切局部化可以有效地防止剪切带的成熟，提供了一个高强度和稳定的塑性流动的高强度纳米晶铝合金的设计策略。
2022-07-30 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Insights into Metallic Doping Effects on Yttrium {10-10} Grain Boundary
本文利用第一性原理系统研究了34种金属元素掺杂对钇孪晶界的影响，揭示溶质偏析、强化机制及电子结构起源，并筛选出11种能同时提高晶界强度和稳定性的元素，为Y基合金掺杂优化提供理论依据。
2024-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven skyrmion dynamics in disordered films
本文对无序非均匀磁化薄膜中磁skyrmions的电流驱动动力学进行了理论研究。模拟的无序作为一个粒状结构，其中的局部各向异性随机变化，从晶粒到晶粒。skyrmion速度计算不同的无序参数和合奏。对于由于面内电流和自旋霍尔效应引起的自旋扭矩，可以看到类似的行为，其中可以在低电流下识别钉扎机制，在较高电流下向无无序情况过渡，类似于无序膜中的畴壁运动。此外，还发现了与电流相关的Skyrmion霍尔效应和纤芯半径的涨落，这是由于与钉扎势的相互作用引起的。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blending stiffness and strength disorder can stabilize fracture
准脆性行为，其中宏观失效之前是稳定的损伤和强烈的开裂活动，是材料的理想特征，因为它使断裂可预测。基于一个纤维束模型与全球负载共享，我们表明，混合强度和刚度的材料元素的无序导致稳定的断裂，即样品是脆的，当一个源的混乱是存在的，成为准脆性的混合的结果。我们推导出一个条件的准脆性行为的联合分布的两个来源的障碍。当无序量逐渐减少时，破裂突发具有指数为5/2的幂律尺寸分布，而没有向较低指数的任何交叉。研究结果对材料的设计具有实际意义，可提高建筑物的安全性。
2016-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Grain boundary effects on electronic transport in metals
我们提出了基于量子模拟的金属，铜和银的电子的单晶界反射率。我们使用非平衡格林函数和第一性原理方法研究孪晶和非孪晶晶界。我们还通过模拟原子空位、无序和取向研究了晶界反射率的机制，发现晶界取向的变化和晶界本身的无序都对反射率有显著的影响。我们发现，晶界反射率可能会有很大的不同，这取决于晶界结构与实验结果一致。最后，我们研究了多个晶界的反射率，发现晶界反射率可能取决于相邻的晶界。这项研究的基础上详细的数值技术揭示了一些潜在的局限性，在独立的晶粒边界假设的Mayadas-Shatzkes模型。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinearity effect on 1D periodic and disordered lattices
本文用Kronig-Penney模型研究了非线性相互作用对有序链和无序链透射性质的影响。在有序的情况下，非线性可以根据其符号和强度来定域或离域电子态，但存在一个临界强度，超过该强度，所有的状态都是定域的。然而，在无序的情况下，我们发现，传输衰减为$T\sim L^{-γ}$周围的带边相应的周期系统。在无序势的情况下，指数$γ$与非线性的强度无关，而在混合势的情况下，指数随非线性的强度而变化。
1998-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nanocrystalline Al-Mg with extreme strength due to grain boundary doping
纳米晶Al-Mg合金用于隔离晶界掺杂对纳米结构金属强度的影响。在机械研磨过程中加入Mg，然后进行低同源温度退火处理以诱导偏析而不发生晶粒生长。纳米晶Al-7原子%在200 °C下退火1小时的Mg是制造的最强合金，硬度为4.56 GPa或纯纳米晶Al的约三倍。微柱压缩实验表明屈服强度为865 MPa，比强度为329 kN m/kg，使其成为迄今报道的最强轻质金属之一。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local load sharing fiber bundles with a lower cutoff of strength disorder
我们研究了纤维束的破坏特性与有限的下截止的强度无序变化的范围之间的相互作用的极限情况下，完全全球和完全本地的负载共享。计算机模拟表明，在任何范围内的负载重新分配存在一个临界的切断强度，在那里的宏观响应的束变得完全脆，即线性弹性行为获得的全局故障，这发生灾难性的少数纤维断裂后。作为最近的平均场研究的延伸[物理学评论快报。95，125501（2005）]，我们证明，接近临界截止，断裂纤维的突发的尺寸分布显示出一个交叉到一个普适的幂律形式与指数3/2的相互作用的范围无关。
2006-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Size scaling of failure strength at high disorder
本研究基于纤维束模型与极值顺序统计量，揭示了厚尾局域强度分布下材料无序度、载荷分担机制与尺寸对极限强度标度行为的调控规律。
2023-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Uncovering the influence of common nonmetal impurities on the stability and strength of a $Σ$5 (310) grain boundary in Cu
杂质通常被驱使偏析到晶界，这可以显著改变材料的热稳定性和机械行为。为了提供一个全面的了解这个问题，各种各样的常见的非金属杂质（H，B，C，N，O，Si，P和S）的影响，在服务或材料加工过程中纳入使用第一性原理模拟研究，重点是确定的能量和机械强度的Cu $Σ$ 5（310）晶界的变化。晶界能的变化与杂质的共价半径和界面多面体的体积变形密切相关。每种杂质的强化能作为共价半径和电负性的函数进行评估，然后对选定的杂质进行基于第一性原理的拉伸试验。B掺杂的晶界强化来自于相邻Cu原子之间电荷密度的增加，这改善了两个晶粒之间的连接。或者，O的有害影响是由于Cu原子之间的电荷密度降低。这项工作加深了对杂质对晶界可能产生的有益和有害影响的理解，为材料加工研究提供了指导。
2020-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous quantum transport in a thin film
我们提出了一个电子输运的薄膜中的不同的无序强度与距离其表面的数值研究。一个简单的紧束缚模型被用来描述的系统，其中的膜是连接到两个金属电极和耦合的电极，这一膜的Newns-Anderson化学吸附理论说明。有趣的是，我们观察到，在平滑变化的无序薄膜电流的振幅增加与无序强度的增加在强无序制度，而在弱无序制度减少。这一行为与传统无序薄膜中电流幅值总是随无序强度的增加而减小的现象完全相反。
2009-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grain fragmentation in sheared granular flow: weakening effects, energy dissipation, and strain localization
我们描述的剪切流动的无序颗粒状材料中存在的晶粒断裂使用的剪切转换区（STZ）理论的非晶塑性适应系统与硬核颗粒间的相互作用。为此，我们开发的运动方程为这个系统在一个类似于分子玻璃的分析中使用的热力学框架。对于硬核系统，内部的构型无序的量由致密性$X = \partial V / \partial S_C$表征，其中$V$和$S_C$分别是体积和构型熵。基于断裂力学，用特征晶粒尺寸$a$随时间演变的本构方程描述晶粒破碎。我们表明，晶粒破碎是一种弱化机制，显着降低在大应变率的流动应力，如果材料是率强化的字符。此外，我们还表明，如果颗粒状材料是足够的年龄，空间不均匀性的配置混乱的结果在应变局部化。我们还表明，晶粒分裂在小的剪切应变下的粉碎显着，而晶粒磨损成为主导在大的剪切位移。
2014-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solid Solution Strengthening and Softening Due to Collective Nanocrystalline Deformation Physics
采用分子动力学模拟研究了固溶体对不同铜基合金纳米晶强度的影响。我们发现固溶强化和软化的证据，与合金化如何影响材料的弹性模量控制强度的趋势。这种行为与集体晶界变形物理学的转变是一致的，并提供了非常细晶粒的纳米晶体金属和金属玻璃的机械行为之间的联系。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary complexions and the strength of nanocrystalline metals: Dislocation emission and propagation
已经观察到晶界络合物影响纳米晶金属的机械行为，提高强度和延展性。虽然存在改善延展性的解释，但观察到的对强度的影响仍然无法解释。在这项工作中，我们使用原子模拟探索有序和无序的两个变形机制，这是必不可少的纳米晶塑性，即位错发射和传播的影响。Cu-Zr中的有序和无序晶界复合体都具有过剩自由体积的特征，并通过降低临界发射应力来促进位错发射。或者，这些络合物的特征在于强位错钉扎区域，其增加位错传播所需的流动应力。这种钉扎区域是由在晶粒-络合物界面处的凸缘和溶质原子引起的，并且可能取决于络合物状态以及基质和溶质元素之间的原子尺寸失配。在我们的位错传播模拟中观察到的趋势与现有的实验数据一致，表明位错传播是纳米晶Cu-Zr合金塑性背后的限速机制。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coercivity-size map of magnetic nanoflowers: spin disorder tunes the vortex reversal mechanism and tailors the hyperthermia sweet spot
本文通过大规模微磁学模拟绘制了10–400 nm氧化铁纳米花的矫顽力-尺寸图谱，揭示涡旋态下两种反转模式及其转变处的矫顽力最大值，阐明晶粒各向异性与晶界钉扎的协同作用，并证明可通过调节晶粒尺寸定制磁热疗最佳区间。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stiffness, strength, energy dissipation and reusability in heterogeneous architected polycrystals
本文设计并测试了由硬质塑性体和软质弹性体组成的异质架构多晶体，通过工程化晶界与晶体学织构协同调控，实现了高回弹、高耗能与可重复使用性的兼顾。
2025-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nanoscale mapping of internal magnetization dynamics reveals how disorder shapes heat generation in magnetic particle hyperthermia
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Ghent University（根特大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)（马德里材料科学研究所）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
研究通过结合AC磁性测量与动态微磁模拟，揭示了杂乱如何影响磁性粒子内部热量产生，发现颗粒尺寸是关键可调参数，影响热释放的大小和时空分布。
2026-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between electron-phonon couplings and disorder strength on the transport properties of organic semiconductors
在极化栅控有机半导体模型中，研究了体电子-声子耦合和界面电子-声子耦合对输运性质的综合影响。虽然体电子-声子相互作用影响的行为的流动性在室温以下的相干制度，界面耦合是占主导地位的激活高$T$贡献的本地化极化子。为了改善对输运性质的描述，除了电子-声子耦合之外，还需要无序的存在。在实验相关窗口$150 K<T<300 K$中，弱无序的影响大大提高了迁移率的激活能，并在较低的电子-声子耦合值下诱导小极化子的形成。结合红荧烯有机场效应晶体管的实验数据对结果进行了讨论。
2011-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
