Machine Learning-Driven Creep Law Discovery Across Alloy Compositional Space
Northwestern University（西北大学）
本文提出了一种基于机器学习的高通量框架，用于在合金成分空间中发现蠕变定律，结合DABI实验实现高效、高精度的蠕变特性表征。
2026-01-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
The creep deformation of a new nickel-base alloy-by-design studied using synchrotron X-ray diffraction
了解不同应力和温度下的蠕变机制和变形响应对于使用镍基高温合金进行高温应用设计至关重要。本文采用SEM、STEM、EBSD和同步辐射X射线衍射等方法对一种新设计的高温合金（Alloy 11）在不同应力和温度下的蠕变行为进行了系统的研究。通过考虑参考试样和蠕变试样的晶格参数和错配度、相体积分数、微观应变等性能，分析了材料性能和力学响应。观察到的蠕变样品的解孪晶和动态再结晶。变形材料的STEM表征表明，在蠕变样品中可以识别多种变形机制和缺陷，即在γ矩阵通道和γ '沉淀物中的位错，以及连续和孤立的堆垛层错。在狗骨形蠕变样品的中心观察到最高值的晶格失配，微观应变和晶格参数的变化。这与蠕变试验过程中的驼峰形温度分布曲线有关。在晶格参数，失配和微观应变方面检测到的显着的空间变化支持的结论是，重要的是进行空间分辨测量，而不是考虑每个样品作为一个单一的测量点时，调查蠕变响应。还值得注意的是，伽马和伽马素数相位的晶格参数分布的统计服从高斯分布。最后，讨论了这些发现的意义和对未来研究的启示。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Grain Size and Local Chemical Order on Creep Resistance in MoNbTaW Refractory High-Entropy Alloy: A Molecular Dynamics Study
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究通过分子动力学模拟探讨了钼铌钽钨高熵合金在不同应力和温度下蠕变变形行为，发现晶粒尺寸增大可降低晶界面积从而增强抗蠕变性能，局部化学有序可强化晶界以提高抗蠕变能力。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Co-deformation Between the Metallic Matrix and Intermetallic Phases in a Creep-Resistant Mg-3.68Al-3.8Ca Alloy
Mg-Al-Ca合金的显微组织由硬的晶内和晶间共晶Laves相网络嵌入软的$α$ -Mg基体中组成。对于这样的非均匀微观结构，在外部载荷下的两个阶段的机械响应和共同变形尚未完全理解。因此，我们使用纳米和微米压痕结合电子显微镜研究Mg-3.68Al-3.8Ca合金的变形行为。我们发现Mg $_2$ Ca相的硬度显著大于$α$ -Mg相，并且在测量的温度范围内保持恒定。较软的$α$ -Mg相和界面的应变速率敏感性增加，而激活体积随温度降低。在170 $^{\circ}$ ℃下，Mg-$_2$-Ca-Laves相的蠕变变形显著低于$α$ -Mg相.此外，周围和下面的微压痕的变形区取决于基体取向，并通过Laves相的存在下的影响。最重要的是，发生了从$α$相到（Mg，Al）$_2$ CaLaves相的滑移转移，并由基面携带.基于所观察到的取向关系和主动滑移系统，提出了从软$α$ -Mg相到硬Laves相的滑移传递机制。此外，我们提出了未来的合金设计策略的影响。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Insights into hydrogen-induced vacancy stability and creep in chemically complex alloys
Ames National Laboratory, US Department of Energy, Iowa State University（艾姆斯国家实验室，美国能源部，爱荷华州立大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Department of Materials Science & Engineering, Iowa State University（爱荷华州立大学材料科学与工程系）
研究揭示氢对Fe基合金中空位稳定性及蠕变行为的电子结构控制机制，通过第一性原理计算和簇动力学分析，阐明了氢含量对不同合金体系蠕变响应的影响差异。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Evolution of interfacial dislocation network during low-stress high temperature creep of particle strengthened alloy system using discrete dislocation dynamics simulations
采用三维离散位错动力学模拟（DDD）研究了高温下颗粒强化合金系统在恒定应力作用下界面位错网络（IDN）的演化。我们已经修改了位错迁移率的法律，将恢复位错网络的攀登。显微组织由均匀分布的长方体状夹杂物镶嵌在模拟箱中组成。基于系统的模拟IDN的形成作为施加的应力的函数为规定的粒子间的间距和滑移-爬升迁移率比，我们推导出有效应力和归一化位错密度之间的关系。我们使用链接长度分析显示不动的位错链接的自相似性，无论施加的应力水平。此外，我们推导出的应变硬化材料的泰勒关系的基础上的有效应力之间的比率的活动和不活动的位错密度的依赖关系。我们证明的关系的帮助下，考虑到平衡的位错密度的倍增和湮灭率的理论模型。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Extruded Mg based hybrid composite alloys studied by longitudinal impression creep
研究了Saffil短纤维和SiC颗粒以不同组合增强的抗蠕变AE 42镁合金的纵向蠕变行为，在175-300 ℃的温度范围内，在60 - 140 MPa的应力水平下，使用压痕蠕变测试技术，含有随机纤维取向的平面平行于加载方向。在175 ℃下，正常的蠕变行为，即，应变速率随应变而降低，然后达到稳定状态，在所有使用的应力下观察到。在240 ℃下，观察到高达80 MPa的正常蠕变行为，在应力以上观察到应变速率随应变而增加，然后达到稳定状态并再次降低。在300 ℃时，在所有应力下均观察到反向蠕变行为.此模式对于所有复合材料保持相同。反向蠕变行为被发现与纤维断裂。发现所有复合材料的应力指数都很高。考虑门槛应力后，应力指数在3.9 ~ 7.0之间，表明粘滞滑移和位错攀移是主要的蠕变机制。由于在任何应力水平下正常或反向蠕变行为的数据不足，未计算表观活化能Qc。混合复合材料的抗蠕变性被认为是可比的，在所有的温度和应力水平的调查与20%的Saffil短纤维增强的复合材料。
2017-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Extreme high lattice-misfit superalloys with regular cubic L12 particles and excellent creep resistance
本研究通过调控Ti/Al比并引入Cr、Ta，设计出兼具高晶格错配、高固溶温度、规则立方γ′析出相与优异抗蠕变性的CoNi基高温合金。
2024-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate dissolution during deformation induced twin thickening in a CoNi-base superalloy subject to creep
本文研究了一种γ ′多峰分布的多晶Co/Ni基高温合金在800 ℃和300 MPa下的拉伸蠕变性能。该合金的持久寿命与在类似条件下测试的RR 1000相当。测试后的合金的显微组织检查揭示了沿晶界存在连续的γ '沉淀物和M23 C6碳化物。在晶粒内，二次γ '沉淀物的粗化发生在罚款三级γ'的费用。长的平面变形带，免费的γ '，也观察到穿越个别晶粒结束在晶界的步骤。对变形带的检查证实它们是微孪晶。长节的microtwins检查耗尽的γ '稳定元素在其整个宽度，这表明某些合金组合物容易沉淀溶解过程中的双增厚。基于Kolbe重排机制，提出了沉淀物溶解的机制。
2021-11-24 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
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
Deep Learning-Based Surrogate Creep Modelling in Inconel 625: A High-Temperature Alloy Study
Jadavpur University（贾达普大学）
本文提出基于深度学习的代理模型，用于快速准确预测Inconel 625合金的蠕变行为，提升高温合金设计与健康监测效率。
2025-12-19 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Understanding creep of a single-crystalline Co-Al-W-Ta superalloy by studying the deformation mechanism, segregation tendency and stacking fault energy
系统研究了Co-9Al-7.5W-2 Ta单晶高温合金在950 °C、975 °C和1000 °C下的压缩蠕变性能，揭示了温度和Al、W和Ta等溶质扩散速度对变形机制的影响。在所有温度下观察到两个蠕变速率极小值，表明导致这些极小值的变形机制是非常相似的。原子探针断层扫描分析揭示了元素偏析堆垛层错，这已经形成在$γ\prime$阶段在蠕变。密度泛函理论计算表明隔离的W和Ta的堆垛层错和相关的堆垛层错能量的相当大的减少。由于溶质在较高的温度下扩散得更快，因此可以更快地发生分离。这导致合金明显更快的软化，因为在蠕变的早期阶段已经通过偏析促进了部分位错对$γ\prime$沉淀相的切割。这通过透射电子显微镜分析证实。因此，不仅在较高温度下较小的析出物分数是导致蠕变性能较差的原因，而且还导致部分位错导致$γ\prime$相的更快的扩散辅助剪切。这些机制的理解将有助于在未来的合金开发提供新的设计标准。
2021-06-01 cond-mat.mtrl-sci
High-Ti induced planar-fault transformation toward superlattice extrinsic stacking faults and microtwins in crept CoNi-based superalloys
Helmholtz-Zentrum Hereon（赫尔姆霍茨-海雷恩中心）；Tsinghua University（清华大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；University of Twente（特文特大学）；Southeast University（东南大学）；Central South university（中南大学）
高钛含量促进CoNi基超合金中超晶格外在堆垛fault和微孪晶形成，通过改变平面滑移机制提升蠕变性能。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Cold dwell behaviour of Ti$_6$Al alloy: Understanding load shedding using digital image correlation and crystal plasticity simulations
利用数字图像相关技术和晶体塑性模拟方法研究了粗晶Ti-6Al合金在3种不同温度下的冷保压行为。应变提取大体积晶粒蠕变期间DIC测量和用于校准晶体塑性模型。两个主要的滑移系统（基底和棱柱）的临界分辨剪切应力（CRSS）的值被确定为温度的函数。在不同温度下测定了两个晶粒对（1）“流氓”晶粒对和（2）“非流氓”晶粒对）边界上的应力。在“流氓”粮食对，在蠕变期间的应力增量被发现在“硬”粮食中观察到甩负荷。在升高的温度下，发现120 C是最坏的情况，因为发现这两个晶粒对的晶界处的应力差是三个温度中最大的。这可以归因于这样一个事实，即棱柱体和基底滑移系统的应变率敏感性在这种最坏情况下的温度下最大。
2021-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Effect of alloying additions on the lattice ordering of Ti$_2$AlNb intermetallic
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究通过密度泛函理论和微动弹性带计算，考察六种合金元素对Ti$_2$AlNb金属间化合物O相无序化的影响，发现Mo和W可动力学抑制反位形成，降低Ti和Nb扩散率，提升抗蠕变性能。
2025-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Alloy Design for Mechanical Properties: Conquering the Length Scales
预测先进多相合金的结构响应和理解负责它的潜在微观机制是建模在合金开发中发挥的两个至关重要的作用。一种具有优良性能的合金，如高强度、抗蠕变性、高延展性和断裂韧性，不足以保证其广泛应用。尽管如此，仍然需要一个好的模型，以获得可测量的合金性能，如微观结构和化学成分，并预测合金在特定的机械变形条件下的表现，包括温度，时间和速率。在本报告中，我们强调了多尺度建模在阐明合金化，微观结构和机制对多晶合金力学性能的动力学耦合效应方面的最新成就。这些努力所获得的大部分理解都依赖于在许多长度和时间尺度上变化的计算工具的集成，从第一原理密度泛函理论，原子模拟方法，位错和缺陷理论，微观力学，相场建模，单晶塑性和多晶塑性。
2019-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Radioactive isotopes reveal a non sluggish kinetics of grain boundary diffusion in high entropy alloys
高熵合金是近年来出现的一类新型多元材料，具有良好的高温应用前景。相稳定性和蠕变变形是高温材料的两个关键选择标准，它们主要受组成元素沿晶界（GB）扩散的影响。首次采用$^{63}$ Ni同位素进行放射性示踪分析，测量了Ni在化学均质CoCrFeNi和CoCrFeMnNi HEAs中的GB扩散。原子探针断层扫描证实了在GB处不存在元素偏析，这允许GB宽度的可靠估计为约0.5nm。我们的GB扩散测量证明，仅仅增加组成元素的数量不会降低HEAs中的扩散速率，但添加成分的性质起着更决定性的作用。两种HEA中的GB能量估计为约0.8-0.9 J/m $^2$，发现它们随温度显著增加，并且对于CoCrFeMnNi合金，效果更明显。
2017-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Spark Plasma Sintering for high-speed diffusion welding of the ultrafine grained near-a Ti-5Al-2V alloy with high strength and corrosion resistance for nuclear engineering
本研究将放电等离子烧结（SPS）用于核工程用高强度耐腐蚀超细晶近α Ti-5Al-2V合金的高速扩散焊接，揭示了焊缝密封速率与加热速率的非单调关系及不同晶粒度合金的蠕变控制机制。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the transfer of plasticity across Laves phase interfaces in a dual phase magnesium alloy
Mg-Al合金中Laves相骨架的形成可大大改善其力学性能，特别是蠕变性能。最近的纳米力学研究表明，塑性位错滑移（Mg，Al）$_2$钙Laves相，即使在室温下。作为强化骨架，该相在低温下仍然是脆性的。在这项工作中，我们提出的实验证据的滑移转移从Mg基体的（Mg，Al）$_2$钙骨架在室温下，并探索相关的机制，通过原子模拟。我们确定了两种可能的机制转移镁基滑移到Laves相取决于晶体取向：直接和间接滑移转移触发的全部和部分位错，分别。我们的实验和数值观察也突出了界面滑动的重要性，可以防止塑性从一个阶段转移到另一个。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
On Extracting Mechanical Properties from Nanoindentation at Temperatures up to 1000$^{\circ}$C
合金MCrAlY粘结涂层（其中M通常为钴和/或镍）是现代涡轮叶片的重要部件，在调节热膨胀率差异的同时赋予耐环境性。纳米压痕允许确定它们的性能，而无需传统机械测试的复杂性，但以前在涡轮机工作温度附近是不可能的。在这里，我们通过高达1000 $^{\circ}$ C的纳米压痕来确定CMSX-4和Amdry-386粘合涂层的硬度和模量。这两种材料在400 $^{\circ}$ C之前硬度恒定，随后出现相当大的软化，这在CMSX-4中归因于在布氏压头下操作的多滑移系统。蠕变行为已通过纳米压痕保持段进行了研究。高于700 $^{\circ}$ C时，观察到的蠕变指数与CMSX-4中文献值的温度依赖性相匹配。在Amdry-386中，纳米压痕产生的蠕变指数非常接近文献数据，这意味着高温纳米压痕可能在表征这些涂层和提供材料，模型和工艺优化的输入方面是强大的。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy formation energies and migration barriers in multi-principal element alloys
多主元素合金（MPEAs）由于其结构稳定性和抗辐射损伤能力的提高，作为结构和面向等离子体的材料继续受到关注。尽管机械行为对辐照和点缺陷形成的敏感性，但对基于耐火材料的MPEAs中空位稳定性和扩散的理解很少关注。利用密度泛函理论研究了体心立方（Mo 0.95 W 0.05）0.85 Ta 0.10（TiZr）0.05中空位的稳定性和扩散势垒.在这个MPEA中的结果显示出强烈的环境依赖性，源自与相邻原子之间的电荷转移相关的局部晶格畸变，该电荷转移随不同的化学环境而变化。我们发现晶格畸变程度和迁移势垒之间的相关性：（Ti，Zr）具有较小的畸变具有较低的势垒，而（Mo，W）具有较大的畸变具有较高的势垒，这取决于局部环境。在辐照下，我们的研究结果表明，（Ti，Zr）是显着更容易扩散比（Mo，W），而Ta显示中间效果。因此，由空位扩散引起的材料退化可以通过调整合金元素的组成来控制，以提高在极端操作温度和苛刻条件下的蠕变强度。
2022-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-mediated transport and segregation tendencies of solutes in FCC nickel under diffusional creep: A density functional theory study
本研究结合密度泛函理论与自洽平均场理论，揭示FCC镍中6种溶质的空位介导扩散规律与偏聚倾向，为N-H蠕变下的溶质偏聚评估提供关键输运参数。
2024-08-13 cond-mat.mtrl-sci
High temperature internal friction in a Ti-46Al-1Mo-0.2Si intermetallic, comparison with creep behaviour
本研究通过高温内耗谱分析Ti-46Al-1Mo-0.2Si合金两种微观组织，发现弛豫峰源于Ti原子扩散，激活能与蠕变结果一致，并揭示了蠕变抗力的差异。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Lattice distortions and non-sluggish diffusion in BCC refractory high entropy alloys
本研究通过放射性示踪和中子全散射技术结合第一性原理计算，系统研究了Co、Mn、Zn在两种BCC难熔高熵合金中的杂质扩散，揭示了局域晶格畸变与短程有序对扩散机制的影响，发现Co以间隙机制快速扩散，为高温合金设计提供了关键依据。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical behavior of high-entropy alloys: A review
高熵合金（High-entropy alloys，HEAs）是由等摩尔或近等摩尔的多个主成分组成但易于形成单一相的材料，是冶金领域的一个新的研究课题，近十年来引起了广泛的关注。HEA族包含面心立方（fcc）、体心立方（bcc）和六方密堆积（hcp）结构的HEA。一方面，机械性能，例如硬度、强度、延展性、疲劳和弹性模量，对于HEAs的实际应用是必不可少的。自从HEAs出现以来，科学家们一直在这个方向上进行探索。另一方面，追求高强度和良好的塑性是材料的关键研究问题。因此，加强高等教育机构是一个至关重要的问题。近年来，许多文章都在关注HEAs的强化策略[1-14]。在本章中，我们回顾了最近的工作在室温下的弹性性能和力学行为的HEAs，包括背后的塑性形变的HEAs在低温和高温的机制。此外，目前的工作检查的HEAs的强化策略，例如应变硬化，晶界强化，固溶强化，和颗粒强化。简要介绍了其疲劳、蠕变和断裂性能。最后，讨论了高能放大器未来的科学问题和挑战。
2021-02-17 cond-mat.mtrl-sci
The effects of high-temperature ion-irradiation on early-stage grain boundaries serrations formation in Ni-based alloys
本研究通过离子辐照实验发现，镍基合金在辐照下发生硬化，且Hastelloy X效应更显著，结构差异影响辐射过程，多余能量降低高温相形核温度，促进晶界锯齿形成。
2025-10-23 cond-mat.mtrl-sci
On the early stages of precipitation during direct ageing of Alloy 718
镍基高温合金718在航空发动机中用作高压涡轮盘，必须承受高温屈服强度、抗蠕变和抗氧化性的挑战性要求。通常在二重态和三重态共沉淀物形态中发现的纳米级$γ^{\prime}$ -和$γ^{\prime \prime}$ -沉淀物在这些苛刻的操作条件下提供高温强度。合金718的直接时效是一种有吸引力的替代制造路线，已知通过保持高位错密度和改变纳米级共沉淀物形态，将650 $^°$ C下的屈服强度增加至少+10 $\%$。然而，在直接老化过程中$γ^{\prime}$和$γ^{\prime \prime}$的二重态和三重态共沉淀物形态的详细成核和生长机制仍然未知。我们提供了一个相关的高分辨率显微镜的方法，使用透射电子显微镜，高角度环形暗场成像，和原子探针显微镜，以揭示在直接时效合金718沉淀的早期阶段。定量体视学分析的$γ^{\prime}$ -和$γ^{\prime \prime}$ -沉淀分散体，以及它们的化学成分，使我们能够提出一个定性模型的微观结构的演变。结果表明，细小的$γ^{\prime}$ -和$γ^{\prime \prime}$ -沉淀物均匀形核并相干生长。然而，$γ^{\prime \prime}$ -沉淀物也在位错上非均匀地成核，并且由于Nb管扩散而经历加速生长。此外，共沉淀反应在很大程度上受溶质可用性和富集Nb和排斥Al+Ti的潜力的影响。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci
A Data-Driven Method for Modeling Creep-Fatigue Stress-Strain Behavior Using Neural ODEs
本文提出基于神经常微分方程的数据驱动方法，利用Alloy 617蠕变-疲劳实验数据建立一维应力-应变模型，并通过SINDy符号回归提升可解释性，其精度超过标准Chaboche模型。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Low temperature dynamics and kinetics of dislocation motion in the high-entropy alloy Al$_{0.5}$CoCrCuFeNi
本文通过塑性变形与声学弛豫分析，揭示了高熵合金Al$_{0.5}$CoCrCuFeNi中主导位错缺陷、势垒类型及室温和低温下的热激活运动机制，并基于现代位错理论给出了关键相互作用的定量估计。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci
A Comparison of Surrogate Constitutive Models for Viscoplastic Creep Simulation of HT-9 Steel
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文面向HT-9钢粘塑性蠕变模拟，基于VPSC数据构建分段响应面与混合专家两种局部代理本构模型，并证明后者预测精度更优。
2025-09-05 cond-mat.mtrl-sci cs.CE cs.LG
Direct current thermo-mechanical testing: Principles, uncertainty hierarchy, and its role in advanced materials characterisation
National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）；Purdue University（普渡大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Federal University of Technology（联邦科技大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本综述针对DC-TMT缺乏标准化及被误作体等温测试的问题，整合相关研究分类不确定度源，评估其在多类材料中的应用，提出需透明报告等以支撑机制解读。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of multifaceted properties; lattice dynamic, structural stability, mechanical, electronic, magnetic and thermodynamic response of Alkali metals-based semi Heusler alloys
本文通过第一性原理计算系统研究了碱金属基LiVSb和NaVSb半霍伊斯勒合金的结构稳定性、半金属电子性质、力学脆性、磁性及热力学输运特性，证实其动力学稳定并具有半导体与热电应用潜力。
2024-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of high temperature service on the complex through-wall microstructure of centrifugally cast HP40 reformer tube
铸造的重整炉管用于石油化工厂的氢气生产。由于制氢的条件，重整炉管暴露在高温下，导致微观结构内部的蠕变损伤。在这项研究中，两个不同的退役HP40合金转化管来自同一蒸汽重整装置进行了比较的显微组织特征进行的长度范围从毫米到微米。通过EBSD（电子背散射衍射）、EDS（能量色散X射线光谱）和PCA（主成分分析）进行的分析表明，两种管具有相似的显微组织成分，在晶界处存在奥氏体基体和M23C6、G相和M6C碳化物。即使两个管具有相似的微观结构，一个管由于其在蒸汽重整器单元内的定位而呈现具有更多微裂纹的区域，这可能表明该管比另一个管累积了更多的蠕变损伤。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-Throughput Rapid Experimental Alloy Development (HT-READ)
当前的散装材料发现周期从最初的计算预测到制造和分析都存在一些效率低下的问题。材料通常以单一的方式进行评估，主要依赖于人为驱动的成分选择和对生成数据量的分析，因此也减缓了计算模型的验证。为了克服这些限制，我们开发了一种高通量快速实验合金开发（HT-READ）方法，该方法包括一个集成的闭环材料筛选过程，该过程受到广泛的化学分析和现代自动化创新的启发。我们的方法是一个通用的框架，统一的计算识别理想的候选材料，制造的样品库的配置服从多个测试和处理路线，和分析的候选材料在一个高通量的方式。人工智能代理用于找到成分和材料属性之间的联系。新的实验数据可以在后续迭代或新的设计目标中利用。样本库被分配了唯一的标识符并被存储，以使数据和样本持久化，从而防止机构知识的流失。
2021-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Performance Database for Low-Temperature Alloys
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Minghui Tianhai Gas Storage and Transportation Equipment Sales Co., Ltd（北京明辉天海燃气储运设备有限公司）
本文构建开放的低温金属合金力学性能数据库，采用机器学习与自然语言处理自动提取并结合人工校核，覆盖钢、铝钛合金及MEAs/HEAs的成分、工艺、测试条件和关键性能指标。
2025-03-17 cond-mat.mtrl-sci
FeMnNiAlCr High Entropy Alloys with High-Efficiency Surface Oxide Solar Absorbers for Concentrating Solar Power Systems
本文提出FeMnNiAlCr高熵合金兼具结构支撑与高效太阳能吸收功能，在700°C以上CSP系统中实现高强度、长蠕变寿命、约87%光热转换效率及优异耐熔盐腐蚀性，拓展了高熵合金在太阳能领域的应用。
2023-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure and Dielectric Properties of Amorphous High-kappa Oxides: HfO2, ZrO2 and their alloys
高$κ$金属氧化物是一类在现代器件物理和技术中发挥越来越重要作用的材料。在这里，我们报告的结构和晶格介电常数的大块非晶金属氧化物的性质的理论研究的经典分子动力学（MD）的结构演化和量子力学的第一性原理密度泛函理论（DFT）的电子结构分析相结合的方法。使用基于Born-Mayer-Buckingham势函数的经典分子动力学方法，在熔融和淬火方案中，生成了具有不同浓度值$x$的高$κ$金属氧化物Hf $_{1-x}$ Zr $_x$ O $_2$的非晶结构。配位数和径向分布函数的计算结果与相应的实验数据吻合较好。然后，我们计算的晶格介电常数的材料从量子力学的第一性原理，并在一个系综的样品的平均值同意与现有的实验数据，是非常接近的介电常数的立方形式。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Evolutionary search for cobalt-rich compounds in the yttrium-cobalt-boron system
现代高性能的永磁体是由稀土和过渡金属元素的合金制成的，并且在具有高浓度过渡金属的合金中实现大的磁化强度。采用基于第一性原理计算的进化搜索方法对Y-Co-B体系进行了预测，得到了37个稳定性较高的富钴化合物。对富钴化合物YCo $_{16}$和YCo $_{20}$的研究发现，虽然它们是亚稳相，但由于振动熵的贡献，它们的相稳定性随温度的升高而增加。YCo $_{16}$和YCo $_{20}$的磁化强度和居里温度分别比作为强磁性化合物的Y $_{2}$ Co $_{17}$高0.22 T和204 K，高0.29 T和204 K。
2021-02-03 cond-mat.mtrl-sci
FrOGS: Discrete Neural Sampler for Independent Alloy Configurations Across Chemical Conditions
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
该研究提出FrOGS混合离散神经采样器，耦合自回归模型与CTMC，可在多化学条件下训练单个模型，在二维伊辛模型、AgPd和CuAu相图上表现良好，能恢复CuAu₃相稳定范围，优于基线SEGAL。
2026-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cs.LG
Ductility and Brittle Fracture of Tungsten by Disconnection Pile-up on Twin Boundaries
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California Irvine（加州大学尔湾分校）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Lehigh University（理海大学）；Northwestern University（西北大学）
研究单晶钨柱在初始缺陷微结构、变形条件和温度下的延性与断裂行为，揭示位错耗竭、孪晶生成及孪晶界钉扎导致裂纹萌生与扩展的微观机制。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Computing Grain Boundary 'Phase' Diagrams
晶界（GB）可以被视为二维（2-D）界面相（也称为“络合物”），可以经历界面类相变。由于体相图和相图计算（CALPHAD）方法是现代材料科学的基础，我们建议将它们扩展到GB具有同样重要的影响。这篇透视文章回顾了一系列的研究来计算GB对应体相图。首先，一个现象学的界面热力学模型被开发来构建GB λ图，以预测高温GB无序和相关的趋势，在烧结和其他性能的金属和陶瓷材料。同时，利用Ising型晶格统计热力学模型来构建GB吸附图，其预测一级GB吸附（a.k.a.隔离）过渡和临界现象。这两个简化的热力学模型强调GB结构（无序）和化学（吸附）方面，分别。随后，混合蒙特卡罗和分子动力学原子模拟被用来计算更严格和准确的GB“相”图。计算的热力学和结构性能的GB图进一步扩展到包括机械性能。此外，机器学习与原子模拟相结合，以预测GB属性作为高熵合金中给定GB的5-D空间中的四个独立组成变量和温度的函数，或者作为7-D空间中二元合金的5个GB宏观（晶体学）自由度（DOF）加上温度和组成的函数。其他相关的研究进行了审查。展望了未来的研究方向，包括高熵晶界和电（或电化学）诱导晶界相变两个新兴领域。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
A machine learning framework for quantifying chemical segregation and microstructural features in atom probe tomography data
该框架利用多阶段机器学习（体素化、成分聚类和密度聚类）半自动量化原子探针数据中的化学偏析与微观结构，并在Sm(Co,Fe)ZrCu合金中成功分离交织板状析出相。
2023-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exploring the extremes: atomic basis for multi-elemental materials science under complex thermodynamic conditions
Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学跨学科高级材料模拟中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出了一种基于信息熵最大化的方法，通过生成覆盖周期表广泛区域的数据集，提升在极端热力学条件下多元素材料模拟的鲁棒性与发现能力。
2026-02-26 cond-mat.mtrl-sci
A-15 type superconducting hydride $La_4H_{23}$: Nanograined structure with low strain, strong electron-phonon interaction, and moderate level of nonadiabaticity
本研究分析A-15型超导氢化物$La_4H_{23}$的实验数据，揭示其纳米晶低应变结构、强电声耦合与中等非绝热性，证实其属于非常规超导体，刷新A-15家族超导温度纪录。
2024-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
On-the-Fly Path Planning for the Design of Compositional Gradients in High Dimensions
本文提出结合即时采样与杠杆规则推论的高维成分梯度路径规划方法，克服了传统代理模型无法对合金中所有元素建模的计算限制，实验表明其效率最高可提升106倍。
2025-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ta, Ti and Hf effects on Nb$_3$Sn high-field performance: temperature-dependent dopant occupancy and failure of Kramer extrapolation
提高Nb $_3$ Sn导体的高场（16-22 T）性能的需求日益增加，需要更好地了解现代导线的性能更接近不可逆场，H $_{Irr}$。在这项研究中，我们研究了Ta，Ti和Hf掺杂对高场钉扎性能，上临界场，H $_{c2}$和H $_{Irr}$的影响。我们发现，在不同温度下的商业Ti和Ta掺杂的线的钉扎力曲线不缩放，并且通常由磁体设计者使用的Kramer外推法从较低的场数据估计高场临界电流密度和磁体操作裕度是不可靠的，并且显著高估了实际的H $_{Irr}$。相比之下，用Nb-Ta-Hf合金制成的新的实验室规模的导体具有改进的高场J $_c$性能，并且尽管晶界和点缺陷钉扎机制都有贡献，但具有更可预测的高场行为。使用扩展X射线吸收精细结构谱，EXAFS，我们发现，对于商业Ta和Ti掺杂的导体，在A15结构中的Ta位置占有率随着热处理温度逐渐变化，而Ti总是位于Nb位置上，对H $_{c2}$具有明显的后果。这项工作揭示了仍然有限的理解是什么决定H $_{c2}$，H $_{Irr}$和高场J $_c$性能的Nb $_3$ Sn和优化这些导体的复杂性，使它们能够达到其全部潜力的高场应用。
2019-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
