Simulated Cu-Zr glassy alloys: the impact of composition on icosahedral order
模拟的$\rm Cu_αZr_{1-α}$玻璃合金的结构性能进行了研究，在宽范围内的铜浓度$α$澄清的二十面体团簇的数量密度上的组合物的影响。键取向序参量和Voronoi镶嵌方法被用来识别这些集群。我们的分析表明，丰富的二十面体集群和这些集群的化学成分基本上是非单调的$α$，并表现出局部极值。这定性地解释了在Cu-Zr合金中观察到的具有高玻璃形成能力的针状成分的存在。最后，与键取向序参量方法相比，Voronoi方法大大高估了二十面体团簇的丰度。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Decoding Complex Compositions in Topologically Close-Packed Nano-plates of Magnesium Alloys: A High-Throughput Route to Stable Precipitates
针对镁合金中亚稳态TCP纳米板形成机制不明及试错法效率低的问题，本研究开发两步高通量筛选策略，识别出43种新型TCP纳米板，为抗蠕变镁合金设计建立理论框架。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Extracting Composition-Dependent Diffusion Coefficients Over a Very Large Composition Range in NiCoFeCrMn High Entropy Alloy Following Strategic Design of Diffusion Couples and Physics Informed Neural Network Numerical Method
提出仅用三个策略设计的扩散偶结合物理信息神经网络反演方法，在NiCoFeCrMn高熵合金极宽成分范围内提取示踪、本征和互扩散系数。
2025-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Al occupancy and local structure for \b{eta}-(AlxGa1-x)2O3 alloys across nearly full composition range from Rietveld analysis
Al成分（x）高达90%的单斜晶系\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3合金的Al占位率和局部结构（键长和键角）已通过X射线衍射数据的Rietveld细化确定。与四面体（Td）原子位置相比，Al原子优先占据八面体（Oh）原子位置。然而，相当数量的Td原子位点，即5%的Al组合物的20%仍然被Al原子占据，这被发现急剧增加与Al组合物。即使Al含量为90%，OH原子位置也没有完全被Al原子占据。\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3合金的晶格常数（带隙）随Al含量的增加而线性减小（增大），但在Al含量为50%左右时，晶格常数和带隙的变化斜率发生变化。晶格被发现是扭曲的Al组合物超过50%的键角的大的变化所示。晶格畸变是导致单斜\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3合金系统晶格参数和带隙斜率变化的原因。我们的研究结果提供了一个洞察的局部结构的\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3合金，这是需要有更好的理解他们的物理性能。
2022-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Concept of post-eutectic composition for undercooled alloys
提出固定过冷度下的共晶后成分概念，以最小 Gibbs 自由能释放率刻画耦合生长区成分，并通过平行切线法则将平衡共同切线构造推广至稳态。
2024-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Unusual transport properties of ferromagnetic Heusler alloy Co$_2$TiSn
本文报道了铁磁Heusler合金Co $_2$ TiSn的磁化强度、零场电阻率和磁阻的测量结果。当体系发生顺磁-铁磁转变时，电子输运的性质发生了显著的变化。在顺磁状态下，电子输运的性质类似于半导体的性质，并且在铁磁有序化开始时突然改变为金属行为。外部磁场的施加倾向于抑制这种半导体状的输运，导致负磁阻，其在居里温度附近达到峰值。与其他系统，包括UNiSn和锰氧化物中观察到的类似的不寻常的行为进行比较。
2005-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Temperature and composition dependence of the band gaps of Ga$_{1-x}$In$_x$N alloy: a first-principles study based on the virtual crystal approximation
本文采用第一性原理的虚晶近似（VCA）方法研究了Ga $_{1-x}$ In $_x$ N合金的结构、电子和振动性质。用TB 09泛函获得了3.85 eV的带隙弯曲参数。声子态密度随着In含量的增加向低频移动。然而，VCA忽略了无序效应，因此无法描述合金化后声子谱的展宽。本文还研究了GAN、InN及其合金Ga $_{1-x}$ In $_x$ N的电子-声子相互作用对带隙温度依赖性的影响。计算的零点运动重整化和拟合的Varshni参数在整个组成范围内进行了讨论。
2015-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Multi-principal element alloy discovery using directed energy deposition and machine learning
本研究结合定向能量沉积高通量合成、自动化表征与主动机器学习强化模型，高效筛选出强度显著优于此前研究的Cr-Fe-Mn-Ni系新型多主元合金。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Study of the composition dependence of the ionic conductivity of LiH_{x}D_{1-x} alloys
最近的观察表明，在离子晶体的固溶体AgCl $_x$ Br $_{1-x}$、AgCl-CdCl $_2$、AgBr-CdBr $_2$的一定组成下，电导率表现出明显大于末端组分的电导率的值。在这里，我们调查的电导率$σ$的LiH $_x$ D $_{1-x}$固溶体-这是在燃料储氢应用中的突出的重要性-并发现，在整个组合物范围内没有最大值可能发生在$σ$与x的依赖性。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Composition Tuning of the Anomalous Hall Effect in Isoelectronic L10 FePd1-xPtx Alloy Films
从实验和理论上研究了L10 FePd_（1-x）Ptx合金薄膜的反常霍尔效应（AHE）。我们发现，内在贡献（？sigma_int_AH）对AHE的贡献可以显著增加，而非本征侧跳贡献（sigma_int_AH）对AHE的贡献可以显著增加。sj_Δ H）可以从略大于σ j_Δ H连续地减小。L10 FePd中的int_AH远小于sigma^？int_AH在L10 FePt中，通过增加Pt组成x.我们表明，这种化学成分调谐的内在贡献是由更强的自旋-轨道耦合强度的Pd/Pt网站时，较轻的Pd原子被较重的Pt原子取代。我们的研究结果提供了一种手段，操纵铁磁合金中的竞争AHE机制，更全面地了解AHE和铁磁合金的技术应用。
2012-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning potentials for modeling alloys across compositions
该研究结合信息论与机器学习优化化学基序采样，设计机器学习势以准确捕捉合金跨组分的性能变化，并在多种合金上验证了其高精度预测能力。
2025-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Composition dependence of elastic constants in wurtzite AlGaInN alloys
本文分析了无规纤锌矿四元AlGayInN合金在整个浓度范围内弹性常数c_ij与组分的关系。本文以作者在价力场模型基础上计算出的锌尖晶石相的c_ij参数为出发点。为了从立方材料参数获得纤锌矿常数，使用马丁变换。分析了c_ij与组成的线性Vegard相关性的偏差，并给出了与计算模量的精确二次拟合。研究了非线性内应变项对Martin变换的影响。我们的四元AlGaInN合金的一般结果进行了比较，最近的从头计算三元GaInN和AlInN（Gorczyca和Lepkowski，物理评论B 83 203201，2011）和良好的定性协议。
2012-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and band gap composition-dependence of the II-VI quaternary alloys
在成功描述II-VI族合金的基础上，将经验弯曲参数引入到广泛使用的虚晶近似中，建立了描述Zn_{1-y} Cd_ ySe_{1-x} Te_x和Zn_{.9} Cd_{.1} S_{.07} Se_{.93}四元合金的紧束缚哈密顿量.我们只是使用一个公式，可以认为是这种情况下虚晶体近似的直接推广。我们的哈密顿量很好地再现了在最近的实验报告中观察到的组合物的带隙值的变化。
1996-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Towards Superior High Temperature Properties in Low Density AlCrFeNiTi Compositionally Complex Alloys
采用感应铸造法制备了三种新型的体心立方相沉淀强化合金，它们具有随成分变化的平滑的组织梯度。所有三种合金都由无序的A2-（Fe，Cr）和L2-$_1$ -有序的（Ni，Fe）$_{2}$ AlTi型相的混合物组成，这两种相都是铸态的和在900 $^{\circ}$ ℃下长期退火后的.当Cr被Al和Ti取代时，无序相与有序相的比率、一次枝晶分数和总体显微结构粗糙度都降低。在相组成的差异进行量化，通过域平均主成分分析的能量色散光谱数据在扫描透射电子显微镜。体拉伸试验表明，保留强度近250 MPa高达900 $^{\circ}$ C的合金，其中包含纳米级的迷宫状排列的有序和无序相。一种合金，包含具有韧性树枝状区域和高抗蠕变树枝状区域的双相显微组织，显示出高温延展性和强度之间的有希望的平衡。对于这种合金，在700、750和800 $^{\circ}$ C下对宽范围的载荷条件进行拉伸蠕变试验，并揭示了上限蠕变速率，该上限蠕变速率超过类似的铁素体超耐热合金，并可与几种常规使用的高温结构合金（包括Inconel 617和718）的蠕变速率相媲美，且密度和原材料成本低得多。
2021-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Unusual kinetic properties of usual Heusler alloys
该评论考虑了各种各样的Heusler化合物，它们可以具有半导体，半金属铁磁体，自旋无隙半导体，拓扑半金属和非共线反铁磁体的性质。在这些Heusler化合物中，从晶体结构的角度来看是“常规的”，可以观察到不寻常的动力学和磁性，这是由其电子结构的特征引起的（例如，对于一个自旋投影存在能隙）和磁状态（例如，强铁磁性、补偿亚铁磁性等）。它们的磁性和动力学特性对外部影响非常敏感。根据合金成分和外部参数，可以实现所考虑的状态之间的转换。这为控制此类化合物的电磁特性及其实际应用开辟了进一步的前景。
2022-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exploration of the High Entropy Alloy Space as a Constraint Satisfaction Problem
高熵合金（HEAs）、多主成分合金（MCA）或成分复杂合金（CCA）是含有多种主要合金元素的合金。虽然许多HEAs已被证明具有独特的性质，但它们的发现主要是通过昂贵且耗时的试错方法完成的，只有整个可能的组成空间的极小部分被探索。在这项工作中，HEA组成空间的探索被框定为一个连续的约束满足问题（CCSP），并解决了使用一种新的约束满足算法（CSA）的快速和强大的探索合金热力学空间。该算法用于发现满足所需相组成要求的HEA组成-温度空间中的区域。该算法是针对一个新的（TCHEA 1）CALPHAD HEA热力学数据库。该数据库首先通过比较相稳定性预测与实验进行验证，然后CSA部署和测试的设计任务，包括识别不仅在三元，四元和五元组成空间的单相固溶体区域，但也识别的区域，可能会产生沉淀强化HEAs。
2018-02-25 cond-mat.mtrl-sci
On the influence of alloy composition on the additive manufacturability of Ni-based superalloys
研究了镍基高温合金在激光粉末床增材制造过程中对加工诱导裂纹形成的敏感性。十二种不同的合金-一些现有的（遗产）类型，但也有其他新设计的-被认为是。一个强大的相互依赖的合金成分和加工性能的证明。体视学程序的开发，使两个主要的缺陷类型-凝固裂纹和固态延性浸渍裂纹-被区分和量化。差示扫描量热法，蠕变应力松弛试验在1000 $^\circ$ C和拉伸延展性在800 $^\circ$ C的测量被用来解释合金成分的影响。固态开裂的模型，提出了一种基于无法放松的热应力所产生的约束差热收缩，其发展是由实验测量使用约束棒冷却试验的支持。修正的凝固开裂准则提出了基于凝固范围，但也包括从应力松弛效应的贡献。这项工作为这些材料的增材制造性的组成的作用提供了基本的见解。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Formation and composition-dependent properties of alloys of cubic halide perovskites
用于太阳能应用的单个卤化物钙钛矿的明显缺点，例如带隙的限制范围、ABX 3分解成AX+ BX 2的倾向或2ABX 3氧化成A2BX 6，导致需要考虑单个钙钛矿的合金。这产生了一个非平凡的材料选择问题，跨越连续的三组组合物（一个用于每个子晶格），并需要在每个合金子域相分离或排序的控制。毫不奇怪，到目前为止，材料和结构的选择主要是通过试错探索。我们从半导体合金的固态理论出发，分析了（FA，Cs）（Pb，Sn）I_3合金体系的行为。利用密度泛函计算特别构造的超晶胞（SQS）被用来计算的带隙，分解和合金混合的能量的组成依赖。观察到A位和B位合金的一些趋势。为了理解控制这些趋势的物理原因，我们将合金性能分解为不同的物理术语：（i）与去除八面体变形相关的能量（倾斜、旋转、B位位移），（ii）压缩较大组分和使较小组分膨胀到合金体积的能量，（iii）与将合金单元置于共同晶格上相关的电荷转移能量，最后，（iv）细胞内所有键的结构松弛。这一分析澄清了观测到的爆炸间隙，分解能量和混合能量的趋势的起源。与以前的一些计算不同，我们发现，合金物理学的适当描述要求即使是纯的，非合金化的端点化合物被允许开发本地环境依赖的八面体变形，显着降低总能量和提高其带隙。
2018-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning-enabled high-entropy alloy discovery
高熵合金是多个主要元素的固溶体，能够达到稀释材料无法达到的成分和特征区域。然而，发现那些具有有价值特性的合金依赖于偶然发现，因为热力学合金设计规则本身在高维组成空间中往往失败。在这里，我们提出了一种主动学习策略，以加速设计新的高熵因瓦合金在一个几乎无限的组成空间，基于非常稀疏的数据。我们的方法作为一个闭环工作，将机器学习与密度泛函理论、热力学计算和实验相结合。在处理和表征了17种新合金（从数百万种可能的成分中）之后，我们确定了2种高熵因瓦合金，其在300 K时具有极低的热膨胀系数，约为2*10-6 K-1。因此，我们的研究为快速自动发现具有最佳热，磁和电性能的高熵合金开辟了一条新途径。
2022-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Near-substrate composition depth profile of direct current-plated and pulse-plated Fe-Ni alloys
直流分量深度剖面图本文用反向深度剖面分析法研究了电镀和脉冲电镀Fe-Ni合金。当应用直流电镀时，由于铁优先沉积在镍旁边，并且稳态沉积条件的实现需要时间，因此靠近基底的铁的摩尔分数高于稳态沉积期间。典型地在沉积90 nm厚的合金层之后实现稳态组合物。在脉冲电镀模式中，可以在0.2或更小的占空比下获得具有几乎均匀的组成的样品，并且可以将组成分布的连续变化视为高于该值的占空比的函数。在宽的峰值电流密度区间内脉冲电镀可获得恒定的样品组成。还测量了宽范围的Fe 2+浓度的组合物深度分布。作为沉积模式的函数的组合物深度分布的不同特性可以主要在质量传输效应方面解释。其结果与反常共沉积动力学模型和稳态扩散层与脉动扩散层叠加的假设完全一致。所得结果有助于确定沿生长方向沉积具有均匀组成的磁性样品的条件。
2014-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Influence of composition and heating schedules on compatibility of FeCrAl alloys with high-temperature steam
FeCrAl合金作为核裂变用事故容限燃料包壳材料已被提出并得到了广泛的研究。本文研究了主要合金元素（Cr和Al）、活性元素效应和加热制度对FeCrAl合金在1500°C蒸汽中氧化行为的影响。在瞬态升温测试的情况下，对于特定合金，在温度升温至1200°C以上期间发生灾难性氧化，即合金的快速和完全消耗。FeCrAl合金在水蒸气中的最高相容温度随Cr和Al含量的增加、升温速率的降低和钇的掺杂而升高。等温氧化导致所有受检合金在1400°C下的灾难性氧化。然而，尽管部分熔融，但确定在1500°C下形成保护性氧化铝氧化皮。灾难性氧化的发生似乎是由Al从基板的质量转移和运输的氧化气体通过规模都朝向金属/氧化物规模界面之间的动态竞争机制控制。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Composition Susceptibility and the Role of One, Two and Three Body Interactions in Glass Forming Alloys: Cu$_{50}$Zr$_{50}$ vs Ni$_{50}$Al$_{50}$
在本文中，我们比较了一个良好的金属玻璃形成体，Cu $_{50}$ Zr $_{50}$，和一个差的玻璃形成体，Ni $_{50}$ Al $_{50}$的组成波动和相互作用势。计算了Bhatia-Thornton关联函数。受NiAl表面化学有序观察的启发，我们推导出一个新的性质，R $_{cn}$（q），对应于浓度对密度扰动的线性敏感性。我们提出了一个直接比较的两个模型合金的潜力，使用二阶密度展开，建立一个机构的能量起着至关重要的作用，在稳定的晶体相对于液体在两种合金，但三体贡献的熔化热是显着更大的NiAl，CuZr。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
A ternary map of Ni-Mn-Ga Heusler alloys from ab initio calculations
在本工作中，Ni-Mn-Ga合金的磁性和结构性能方面的第一原理方法的框架内描述和映射到三元组成图。预测了具有立方奥氏体和四方马氏体组织的成分在相图上的稳定原子排列和磁性取向。结果表明，富Ni和富Ga组分具有规则的Heusler结构，而富Mn组分具有有利的反Heusler结构。奥氏体组织不稳定的成分集中在图的左右两侧，马氏体组织不稳定的成分集中在图的中下部。获得了奥氏体和马氏体成分的铁磁有序和复亚铁磁有序区域的磁相图。计算结果与已有的实验数据符合得很好。
2020-03-20 cond-mat.mtrl-sci
AlloyVAE: A generative model for complex probabilistic field-to-field relationships in alloys
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Agency for Science, Technology and Research（新加坡科技研究局）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Tsinghua University（清华大学）；HKUST Shenzhen–Hong Kong Collaborative Innovation Research Institute（香港科技大学深圳-香港协同创新研究院）
AlloyVAE通过微结构输入学习机械场的完整条件分布，解决多主元素合金中复杂、空间变化的机械场非唯一性问题，建立概率结构-性能关系，提供高维组分空间的可扩展替代方案。
2026-04-02 cond-mat.mtrl-sci
The Dependence of Alloy Composition of InGaAs Inserts in GaAs Nanopillars on Selective-Area Pattern Geometry
通过MOCVD经由无催化剂选择性区域外延（SAE）生长具有150 nm - 200 nm长的轴向InGaAs插入物的GaAs纳米柱。InGaAs区域的合金组成，由室温光致发光（PL）确定，关键取决于选择性区域图案几何形状的间距和直径。PL发射根据图案几何形状从1.0 μ m到1.25 μ m变化，对应于In与Ga的比率从0.15到> 0.3。这种在富集解释的模式依赖的变化中的掺入率为In和Ga。Ga和In吸附原子的捕获系数计算每个图案间距。随着间距减小，这些数据揭示了增加生长速率的协同效应（与纳米柱密度相关）与限制生长速率的可用材料的竞争之间的竞争。镓更容易受到这两种效应的影响，导致合金成分发生变化。
2013-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Chemical ordering and composition fluctuations at the (001) surface of the Fe-Ni Invar alloy
本文采用第一性原理计算和低温STM实验相结合的方法对（001）面心立方Fe-Ni合金表面进行了研究。密度泛函理论计算表明，Fe-Ni合金表面发生屈曲，Fe原子略微向外移动，Ni原子向内移动。这与表面层中的原子可以在STM图像中进行化学区分的观察结果一致：较亮的斑点（表观高度增加的最大值）表示铁原子，较暗的是镍原子。这种化学对比揭示了c2 x2化学顺序（50%Fe）与频繁富铁缺陷的因瓦合金表面。计算还表明，表面下的成分波动可能会另外调制表面原子的表观高度。STM图像表明，这种效果是明显的相比，其他无序合金的表面，这表明，一些化学秩序和相应的浓度波动也存在于因瓦合金的亚表面层。此外，详细的电子结构计算使我们能够确定在隧道光谱中观察到的费米能级以下的一个独特的峰的性质。该峰对应于表面共振带，该表面共振带在富铁表面区域中特别明显，并且提供具有较小空间分辨率的第二类型的化学对比度，但是该第二类型的化学对比度基本上独立于表面下组成。
2006-12-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles based modeling of hydrogen permeation through Pd-Cu alloys
采用第一性原理计算、成分依赖局域团簇展开（CDLCE）技术和动力学蒙特卡罗模拟相结合的方法研究了氢在无序Pd 1-xCux合金中的溶解度和扩散系数.我们表明，线性CDCLE模型已经可以准确地描述间隙H在Pd 1-xCux合金在整个组成范围内（0 \leqx \leq 1）的准确度与直接第一性原理计算。我们预测的H溶解度和渗透率的结果是在合理的协议与实验测量。所提出的模型是相当普遍的，可以用来快速，准确地筛选大量的合金组合物的潜在膜应用。扩展到三元或更高阶合金系统应该是直接的。我们的研究还强调了局部晶格弛豫对尺寸失配无序合金中H能量学的显著影响，这在文献中很大程度上被忽视了。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Compositional Search of Stable Crystalline Structures in Multi-Component Alloys Using Generative Diffusion Models
本研究改编CDVAE模型并扩展其能力，以高效搜索多组分合金NiFeCr的稳定晶体结构，提升重构能力约30%，并通过分子动力学模拟实现逆向设计，加速新材料发现。
2023-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Unusual crystallization behavior close to the glass transition
利用分子模拟，我们揭示了金属合金中晶体成核的机制，并揭示了晶体成核和玻璃化转变之间的相互作用，因为结晶的条件接近这种转变。虽然降低结晶温度通常会导致较低的自由能垒，我们发现一个意想不到的逆转行为的玻璃形成合金的结晶温度接近玻璃化转变。为此，我们模拟结晶过程中的两个玻璃形成铜合金，$Ag_6Cu_4$，它具有积极的混合热，并在$CuZr$，其特征在于由一个大的负混合热。我们的研究结果使我们能够确定，这种不寻常的行为是直接相关的非单调的温度依赖性的形成能量的连接二十面体结构，这是不相容的结晶顺序，并阻碍发展的晶核，导致一个意想不到的更大的自由能垒在低温下。这反过来又促进了一个主要是紧密堆积的临界核的形成，具有更少的缺陷，从而提出了一种控制晶核结构的新方法，这在催化中至关重要。
2021-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial materials discovery strategy for high entropy alloy electrocatalysts using deposition source permutations
高熵合金为新型电催化剂提供了巨大的研究空间。在一个五元系统中搜索全局性质最大值可能需要合成多达10E6个样品，这取决于组成分辨率，这是使用常规方法不可能的。共溅射材料库通过合成每种元素的受控组成梯度来解决这一挑战。然而，即使这样的材料库也只覆盖了五进制系统的不到1%的组成空间。我们提出了一种新的策略，使用沉积源排列优化的覆盖的新组合物的最高改进。使用这种方法，可以在不同的子部分中对组成空间进行采样，从而允许识别单个元素及其组合对电化学活性的贡献。无监督机器学习揭示了电化学活性受化学和结构因素的复杂相互作用的影响。在测定的2394个组成中，确定了在Ru 17 Rh 5 Pd 19 Ir 29 Pt 30周围的氧还原反应的新的高活性组成。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Controlling transition metal atomic ordering in two-dimensional Mo$_{1-x}$W$_{x}$S$_{2}$ alloys
二维过渡金属二硫属化物（2D TMD）独特的光学和电子性质使其在（光）电子学、催化等领域具有广阔的应用前景。具体而言，2D TMD的合金由于其成分受控的性质而具有广泛的潜在应用。关于这些合金的可控和可扩展的制造，仍然存在几个重要的挑战，例如实现对其原子排序的控制（即，2D层内过渡金属原子的聚集或随机混合）。在这项工作中，原子层沉积（ALD）被用来合成TMD合金Mo $_{1-x}$ W $_{x}$ S $_{2}$沿完整的组成范围0 $\leq$ x $\leq$ 1具有优异的组成控制。重要的是，这种成分控制使我们能够控制合金的原子有序性，从良好混合到聚集，同时保持合金成分固定，这可以通过原子分辨率HAADF-STEM成像直接确认。原子有序的控制导致调整的带隙，如使用光学透射光谱所示。通过从头计算进一步证实了这种电子结构的调谐和合金的原子有序性之间的关系。此外，作为原子的有序调制从集群到良好的混合，典型的MoS $_{2}$和WS $_{2}$ A $_{1g}$振动模式收敛。我们的研究结果表明，原子有序是一个重要的参数，可以通过实验来微调的基本属性的二维TMD合金的特定应用。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput in-situ characterization and modelling of precipitation kinetics in compositionally graded alloys
开发新的工程合金化学是一个耗时和迭代的过程。一个必要的步骤是表征纳米/微观结构，以提供所考虑的每种合金化学成分的加工和性能之间的联系。加速识别最佳化学成分的一种方法是使用含有成分梯度的样品，即。组合样品，并同时研究许多不同的化学物质。然而，对于工程合金，最终性能不仅取决于化学，而且取决于微观结构发展的路径，这需要表征每种化学的微观结构演变。在这方面的贡献，我们展示了一种方法，允许在原位，纳米级表征合金中的沉淀物结构，作为老化时间的函数，在组合样品中含有的组成梯度。该方法使用小角X射线散射（SAXS）在同步加速器光束线。Cu-Co系统用于概念验证，并且制备的组合样品含有0%至2%的Co梯度。将这些样品在450{ \textdegree } ℃和550{ \textdegree } ℃之间的温度下老化，并且同时监测作为时间函数的全部沿组成梯度的沉淀物结构（沉淀物尺寸、体积分数和数密度）。这个大的数据集是用来测试的适用性和鲁棒性的常规类模型的沉淀，考虑并发成核，生长和粗化和模型的能力来描述这样一个大的数据集。
2015-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Sustainable low-cost method for production of High entropy alloys from alloy scraps
在这篇文章中，我们提出了一种可持续的方法，从合金废料中生产高熵合金，称为合金混合。我们使用近等摩尔的CrCuFeMnNi HEA成功地演示了这种方法。合金废料将从不同来源获得的304L不锈钢、镍铬合金80和电线级铜（electrical wire grade Copper）与少量添加的Mn和Cr一起使用真空电弧熔炼熔化以实现等原子组成。这证实了通过合金混合生产的合金表现出与通过纯元素的常规熔融生产的具有相同组成的合金相似的显微组织
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
From MLIPs to Microstructure: A High-Throughput Computational Framework to Design Spinodal Alloys in High-Dimensional Composition Spaces via Analytic Derivatives of CALPHAD Model Predictions
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
该研究提出基于CALPHAD的开源工作流程，通过机器学习原子间势训练进行高通量微观结构稳定性分析与可视化，利用解析导数提高计算效率和准确性，以Hf-Nb-Ti-V四元系为例演示了此流程。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Non-linear macroscopic polarization in III-V nitride alloys
我们使用从头算密度泛函技术研究了纤锌矿III-V族氮化物三元合金的宏观极化对成分和应变的依赖性。自发极化的特征是由一个大的弯曲，强烈依赖于合金的微观结构。弯曲是由于不同的响应的散装双星静水压力，和内部应变的影响（债券交替）。相反，混乱的影响很小。在AlInN合金的最极端情况下，与抛物线性（简单弯曲）的偏差为10%的量级，在所有其他成分中更小。压电极化也是强非线性的。与自发分量不同，这种行为与微观合金结构或无序效应无关，并且完全是由于体压电响应的非线性应变依赖性。因此，它是可能的，以预测任何合金组合物的压电极化使用的父母二进制。
2001-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Aging-induced complex transformation behavior of martensite in Ni57.5Mn17.5Ga25 shape memory alloy
Ni57.5Mn17.5Ga25记忆合金在时效后表现出复杂的相变行为。奥氏体状态下的时效导致马氏体相变温度的降低。与此相反，在马氏体状态下的时效带来了迄今为止仅在Ni-Ti合金中观察到的不寻常的马氏体相变特征。
2004-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Structure-Composition-Property Relationships in Antiperovskite Nitrides: Guiding a Rational Alloy Design
通过A位或X位的合金策略是实验制备高性能和稳定的铅基钙钛矿太阳能电池的常用方法。无机反钙钛矿类化合物作为无铅、稳定的光伏吸收材料的重要候选者之一，具有优异的光电性能。然而，目前关于反钙钛矿合金设计的报道并不多见。在这项工作中，我们研究了以前被忽视的电子性质（例如，导带会聚）、静态介电常数和通过第一性原理计算的无机反钙钛矿氮化物中的激子结合能。揭示了容差因子与各物理量之间的线性关系。在六种反钙钛矿氮化物X3 NA（X2+ = Mg ~（2+），Ca ~（2+），Sr ~（2+）; A3- = P ~（3-），As ~（3-），Sb ~（3-），Bi ~（3-））的结构-组成-性质关系的指导下，我们首次设计了一种具有良好应用前景的反钙钛矿合金Mg_3 NA_（0.5）Bi_（0.5），其准直接带隙为1.402 eV。最后，我们对反钙钛矿氮化物和传统的卤化物钙钛矿进行了全面的比较，指出了未来器件应用的方向。
2021-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Composition based machine learning to predict phases & strength of refractory high entropy alloys
本研究利用机器学习方法，基于成分预测含铝难熔高熵合金的相和屈服强度，其中CatBoost模型在屈服强度预测上达到R²=0.98，并准确预测未知成分，同时开发了相分类模型。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Study on the composition optimization method for improving the fluidity of cast Ti$_2$AlNb alloy and its mechanism
研究了Ti-22 Al-25 Nb合金中Al、Nb主元素、Fe、Mo、W、Co、B、Si及其含量对合金流动性的影响。通过热力学软件计算影响Ti $_2$ AlNb合金流动性的热物性参数，对其流动性进行数值模拟试验，并对优化后的合金进行流动性验证试验，筛选出有利于改善合金流动性的成分。最后，对合金流动性改善的机理进行了探讨。结果表明，适量的Nb元素还原比Al元素还原更有利于改善流动性。微量Fe、B、Si元素的加入有利于流动性的改善，其中B元素的改善效果最好，而微量Mo、W、Co的加入不利于流动性的改善。Ti $_2$ AlNb合金的晶化终止机制是具有较宽晶化温度范围的合金的晶化终止机制。Ti-22 Al-24 Nb-0.1B的成分对改善流动性最有利。合金流动性改善的主要原因有两个方面：一方面，降低1at%Nb和添加0.1at%B不仅增加了合金的结晶和析晶潜热，而且降低了熔体粘度和导热系数，从而改善了合金的流动性;另一方面，TiB相细化了晶粒，阻止枝晶长大形成发达的枝晶网络，抑制了凝固区宽度增加对流动性的不利影响，降低了金属液的流动阻力，进一步提高了合金的流动性。
2023-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Composition on Microstructural Evolution during Homogenization of 7XXX Alloys
本研究针对7XXX系铝合金均匀化过程的微观组织演变问题，采用多尺度综合模型结合Scheil凝固计算，分析了成分与初始组织的影响，提出了优化的合金成分范围。
2023-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling in ferromagnetic Fe-Co alloys from first principles
本文通过第一性原理计算揭示了 Fe-Co 合金中电子-声子耦合强度随成分呈自旋依赖变化并在 x=0.25 处最小，且能量转移系数与实验定性一致，说明成分可显著调控磁化动力学与输运性质。
2024-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmions with varying size and helicity in composition-spread helimagnetic alloys
手性，即左手性或右手性，是广泛科学中的重要概念。在凝聚态物质中，这不仅发生在分子或晶体形式中，而且发生在磁性结构中。一个磁skyrmion，拓扑稳定的自旋涡旋结构，如观察到的手征晶格helimagnets就是这样一个例子;自旋涡旋方向（skyrmion螺旋度）应该密切相关的基础晶格手征通过相对论自旋轨道耦合（SOC）。在这里，我们报告的Skyrmion螺旋度和晶体手性之间的相关性，通过洛伦兹透射电子显微镜（TEM）和会聚束电子衍射（CBED）上的helimagnets Mn 1-xFexGe的组成扩展合金在很宽的范围内（x = 0.3 - 1.0）的组合物观察。Skyrmion晶格常数或Skyrmion尺寸随组成x的变化呈现非单调变化，并在x = 0.8附近出现发散行为，其中磁螺旋度和晶体手性之间的相关性是相反的。基本机制是SOC强度的连续x变化，伴随着金属合金中的符号反转。这可能提供了一个有希望的方法来调整skyrmion的大小和螺旋度。
2013-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Convection-induced compositional patterning at grain boundaries in irradiated alloys
通过相场建模研究辐照稀合金晶界析出相稳定性，发现溶质平流主导可形成抗粗化的成分图案。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Identifying the Dirac point composition in Bi1-xSbx alloys using the temperature dependence of quantum oscillations
热手征反常是外尔半金属中一种新的热输运机制。这是由于能量的产生和湮灭在Weyl点相反的手征。在Bi_（1-x）Sb_x合金体系中观察到了这种效应，当x=11%和15%时，Bi_（1-x）Sb_x合金体系在零场下是拓扑绝缘体，在外场作用下，Bi_（1-x）Sb_x合金体系进入理想的WSM相。由于x的实验不确定度约为1%，任何对更宽x范围内的影响的系统研究都需要精确了解过渡成分xc，在该成分下，这些合金中L点的电子带具有Dirac样色散。在x>xc处，L点带被反转并且变得拓扑非平凡。在沿三角方向的磁场存在下，这些合金变成WSM。本文介绍了如何在温度的顺序的回旋能量的Shubnikov-de Haas振荡F（x，T）的频率的温度依赖性可以用来找到xc和表征的电子费米面的拓扑结构。具有拓扑平凡能带的合金具有dF（x，T）/dT>0，具有狄拉克/外尔费米子的合金显示dF（x，T）/dT<0。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium Phase Diagrams of Isostructural and Heterostructural Two-Dimensional Alloys from First Principles
合金化是调整二维过渡金属二硫属化物（TMDC）相和性质的成功策略。为了加速合成新的TMDC合金，我们提出了一种方法，通过结合第一性原理总能量计算与热力学溶液模型生成温度-成分平衡相图。该方法适用于三个代表性的二维TMDC合金：同构合金，MoS 2（1-x）Te 2x，和两个异质结构合金，Mo 1-xWxTe 2和WS 2（1-x）Te 2x。我们表明，这些二元合金的整个组成范围内的混合焓可以可靠地表示使用子正规溶液模型拟合的总能量的一小部分的组合物，使用密度泛函理论计算特殊的准随机结构。亚规则溶液模型使用三次拟合，其捕获在具有六方结构的这些TMDC合金中重要的三体效应。通过比较用这种方法生成的同构和异质结构相图与用团簇展开方法计算的相图，我们证明了这种方法可以用于快速设计TMDC合金和相关的二维材料的相图。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Gas-induced segregation in Pt-Rh alloy nanoparticles observed by in-situ Bragg coherent diffraction imaging
双金属催化剂可以经历由氧化和还原环境驱动的金属的分离或再分布。布拉格相干衍射成像（BCDI）被用来与位移场的组成分布在结晶Pt-Rh合金纳米粒子。内部组成的3D图像显示，当气体流量在O2和H2之间变化时，表面壳和核之间的组成的径向分布部分反转。我们的观察表明，纳米颗粒催化剂的元素偏析应该是高活性的多相催化过程中，可以在合成的电催化剂的控制因素。此外，我们的研究证实了BCDI的应用程序在其他纳米颗粒的内部平衡成分的原位3D成像。
2019-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Kinetic Evaluation Favors Compositionally Diverse Multicomponent Alloy Nanoparticles for Hydrogen Evolution
The University of Tokyo（东京大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（产业技术综合研究所）
本研究通过结合机器学习、蒙特卡洛模拟与动力学评估，发现多组分高熵合金纳米颗粒在析氢反应中优于静态吸附能筛选的富Pt低组分组合，提出动力学筛选可补充传统静态筛选方法。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Phase Composition of AlTiNbMoV, AlTiNbTaZr and AlTiNbMoCr Refractory Complex Concentrated Alloys: A Correlation of Predictions and Experiment
针对难熔复杂浓缩合金相预测难题，制备三种合金并实验表征其相组成，发现现有半经验参数和TCHEA4数据库下的CALPHAD方法均无法准确预测所有合金相组成，指出了热力学预测工具的现存局限。
2024-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Short-range order in GeSn alloy
第IV族合金一直被视为均匀的随机固溶体，因为他们第一次被认为是硅兼容，直接带隙半导体30年前。这种认识是理解、解释和预测合金性能的基础。然而，随着创造可扩展和可调器件材料的竞赛进入远远超出合金平衡溶解度的组成领域，出现了一个基本问题，即这些合金的随机性如何。在这里，我们表明，通过结合统计抽样和大规模的从头计算，GeSn合金，一个有前途的IV族合金中红外技术，表现出明确的，短程的顺序溶质原子在其整个组成范围内。进一步发现这种短程有序对GeSn的电子性质有很大的影响。我们证明了适当的列入这个短程命令通过规范采样可以导致一个显着的改善比以前的预测合金的带隙，通过显示出良好的协议与实验在整个研究的组合物范围内。因此，我们的发现不仅要求对现有的IV族合金结构模型进行重要的修正，而且还表明短程有序可能普遍存在于不同类型的合金中。
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Composition dependent band offsets of ZnO and its ternary alloys
本文报道了\emph{wurtzite}三元合金Zn $_{1-x}$ M $_x$ O（M=Mg，Cd）的基本禁带宽度和ZnO/Zn $_{1-x}$ M $_x$ O异质结的带阶，这些II-VI族材料在电子学和光电子学中具有重要的应用价值。我们的计算是基于密度泛函理论的线性muffin-tin轨道（LMTO）方法，其中使用改进的Becke-Johnson（MBJ）半局域交换来精确地产生带隙，并应用相干势近似（CPA）来处理三元合金的构型平均。结合LMTO-MBJ-CPA的方法允许一个同时确定的异质结的导带和价带偏移。ZnO合金的计算的带隙数据分别标为Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O和Zn $_{1-x}$ Cd $_x$ O的$E_g=3.35+2.33x$和$E_g=3.36-2.33x+1.77x^2$，其中$x$是杂质浓度。这些缩放以及组合物相关的带偏移量进行定量比较，可用的实验数据。用LMTO-CPA-MBJ方法预测ZnO及其三元合金的能带参数和能带排列的能力表明了该方法在新兴电子学和光电子学设计中的应用前景。
2017-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Dendritic to globular morphology transition in ternary alloy solidification
采用通用多组分相场模型的自适应有限元模拟方法，研究了三元合金凝固组织的演化。通过改变合金成分，在一个固定的过冷度的形态从枝晶到球状生长的过渡。的生长速度和杂质偏析在固相上的组合物的依赖性进行了分析，并表明树枝状和球状生长结构之间的过渡类型的平滑。
2005-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of band offsets in Al$_x$In$_{1-x}$As$_y$Sb$_{1-y}$ alloys with varying Al composition
Al $_x$ In $_{1-x}$ As $_y$ Sb $_{1-y}$与GaSb晶格匹配的前所未有的宽带隙可调谐性（~1 eV）使得能够在从近红外到中红外的宽范围内制造光电探测器。本文用紧束缚计算和X射线光电子能谱学（XPS）测量方法分析了不同Al组分的AlxIn 1-xAsySb 1-y的价带偏移。观察到的价带偏移的弱变化与与导带相比，在价带中缺乏任何小间隙一致。
2021-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Composition-based phase stability model for multicomponent metal alloys
本文提出一种基于DFT数据和成分信息的多组分金属合金相稳定性快速评估模型，通过二元焓与理想构型熵计算吉布斯自由能，在保持低成本的同时将单相高熵合金预测准确率提升至70–75%。
2023-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Uncertainty Quantification and Composition Optimization for Alloy Additive Manufacturing Through a CALPHAD-based ICME Framework
在粉末生产过程中，预合金粉末组成通常偏离目标组成，导致增材制造（AM）部件的不期望的性质。因此，我们开发了一种基于CALPHAD的ICME框架（CALPHAD：calculations of phase diagrams，ICME：integrated computational materials engineering）进行高通量计算和不确定性量化的方法，以高强度低合金钢（HSLA）为例进行成分优化。我们分析了围绕HSLA-115的标称组成的450，000种组成的工艺-结构-性能关系。性能的关键性能，如屈服强度，冲击转变温度和可焊性，进行了评估，以优化组合物。在与初始组成相同的不确定性下，确定了优化的平均组成，这将实现成功的AM构建的概率提高了44.7%。本策略是通用的，并且可以应用于其他合金成分优化，以扩大用于增材制造的合金的选择。这种方法还需要高质量的CALPHAD数据库和ICME预测模型。
2020-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
