A multidisciplinary approach to study precipitation kinetics and hardening in an Al-4Cu (wt. %) alloy
提出了一种多学科方法来分析模型Al-Cu合金中的沉淀过程。尽管这个主题在过去已经得到了广泛的研究，但大多数研究都集中在透射电子显微镜或过程的热分析上。然而，从这些技术中获得的信息不能提供过饱和固溶体分解过程中发生的所有复杂转变的连贯画面。热分析，高分辨率衍射仪，（高分辨率）透射电子显微镜和密度泛函计算相结合，研究沉淀动力学，界面能，和第二相沉淀对合金的机械强度的影响。首次报道了θ"/Al界面的共格和半共格取向数据。不同的表征和建模技术的组合提供了在老化过程中发生的沉淀现象和对合金强度的不同贡献的详细描述。该策略可用于分析和设计更复杂的合金。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale pathway of early-stage precipitation in Al-Mg-Si alloys
时效硬化合金的强化主要通过纳米级沉淀物实现，其从原子级溶质富集实体的形成路径很少以可直接验证的方式进行分析和理解。在这里，我们发现了Al-Mg-Si合金早期沉淀的途径：溶质聚集导致FCC簇的三个连续变体，然后形成非FCC $GP$ - $zones$。最初呈现球形形态（$C1$）的簇演变成细长簇，并在$\{111\}_{Al}$（$C2$）上定向，随后在$\{100\}_{Al}$平面和$<$ $100$ $>_{Al}$方向（$C3$）上定向。我们还分析了淬火位错与聚集现象的关联。这项工作的结果可以打开一个新的前沿，在推进合金工艺性能设计的商业重要的时效硬化铝合金。
2014-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic precipitation during high-pressure torsion of a magnesium-manganese alloy
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung（联邦材料研究与测试研究所）；Department of Materials Science, Technical University of Leoben（格拉茨工业大学材料科学系）
研究镁锰合金在高压扭转过程中的动态析出行为，发现纳米级Mn粒子在变形中形成并填充晶界，作为钉扎位点使合金晶粒细化至140nm，进一步变形导致晶粒逐渐粗化但析出物尺寸不变，最终保持230nm晶粒尺寸，证明钉扎粒子的稳定性与有效性。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
CALPHAD-informed phase-field modeling of grain boundary microchemistry and precipitation in Al-Zn-Mg-Cu alloys
高强度Al-Zn-Mg-Cu合金的晶界微化学和析出行为对其力学性能和电化学性能有重要影响。模拟GB偏析，沉淀和溶质在这些合金中的分布，需要准确描述这个多组分系统的热力学和动力学。CALPHAD数据库已经成功地开发用于复杂多组分体系的平衡热力学计算，近年来已经与扩散模拟相结合。在这项工作中，我们已经直接将一个CALPHAD数据库相场框架，模拟，高保真，复杂的动力学的非平衡GB微观结构，在这些重要的商业合金在热处理过程中发展。特别是，GB溶质偏析的影响，GB扩散，沉淀物的数量密度，和远场矩阵的组成，对GB沉淀物的人口的增长，系统地研究了在模型Al-Zn-Mg-Cu合金的AA 7050附近的组合物。模拟结果进行了比较，扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描表征的合金相似的组成，具有良好的协议。
2021-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Complex Precipitation Pathways in Multi-Component Alloys
强化金属的一种常用方法是添加合金元素并控制所获得沉淀物的尺寸和密度。然而，多组分合金中的沉淀可以采取复杂的途径，这取决于溶质原子的相对扩散率和所涉及的相对驱动力。在Al-Zr-Sc合金中，基于第一原理计算的原子模拟结合在不同尺度下工作的各种互补实验方法揭示了沉淀物的强烈不均匀结构：由于Sc在固溶体中的扩散率比Zr快得多，并且由于在沉淀物内部没有Zr和Sc的扩散，沉淀物核心主要是富Sc的，而外壳富Zr。这解释了先前观察到的Al-Zr-Sc合金与二元Al-Sc合金相比具有增强的成核速率，以及更高的奥斯特瓦尔德熟化抗性，这两个特征在轻质高强度材料领域中是最重要的。
2006-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation in Al-Zr-Sc alloys: a comparison between kinetic Monte Carlo, cluster dynamics and classical nucleation theory
Zr和Sc在铝合金中析出形成Al 3 ZrxSc 1-x化合物，在低过饱和度下，该化合物具有L12结构。本研究的目的是在原子尺度上模拟沉淀的动力学，并建立介观模型，以扩大范围的过饱和度和退火时间，可以模拟到实际感兴趣的值。为此，我们利用从头计算和实验数据拟合了描述Al-Zr-Sc体系热力学的Ising型模型。采用基于原子-空位交换机制的动力学Monte Carlo算法研究了沉淀动力学。集团动力学模型，然后在介观尺度上的所有不同阶段的均匀沉淀在两个二元Al-Zr和Al-Sc合金。这种技术正确地管理，以再现动力学蒙特卡罗模拟的降水动力学以及实验观察。对成核阶段的研究表明，只要考虑体系的短程有序趋势，经典理论就能很好地适用。这使我们能够提出一个扩展的三元Al-Zr-Sc合金的经典形核理论。
2005-07-18 cond-mat.mtrl-sci
The impact of alloying elements on the precipitation stability and kinetics in iron based alloys: An atomistic study
本研究通过DFT计算与动力学蒙特卡罗模拟，探究合金元素对铁基合金析出相的影响，发现Mn、Ni及微量P、Si可显著延缓析出动力学，Si对混合团簇形成至关重要。
2025-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Solid solution and precipitation strengthening effects in basal slip, extension twinning and pyramidal slip in Mg-Zn alloys
提出了一种高通量的方法，基于扩散偶和先进的纳米力学测试方法的组合，直接测量合金化对镁合金中各个变形模式的临界分辨剪切应力（CRSS）的影响。该方法在Mg-Zn合金中进行了测试，通过评估合金化效果，直到Zn含量为2at.%，在两种冶金状态下，即淬火态和峰时效态，Zn溶质原子在固溶体中均匀分散，Zn原子形成棒状$MgZn_{2}$析出相。一个综合的方法，包括微观力学测试，透射菊池衍射，和高分辨率透射电子显微镜进行，以揭示相应的变形机制。结果表明，$MgZn_{2}$沉淀对基体滑移和拉伸孪晶的CRSS增强作用明显大于Zn固溶体的作用，而对锥体滑移的增强作用在两种情况下是相似的。结果表明，固溶强化Mg-Zn合金的各向异性比保持较高，与纯Mg相似。然而，它们在沉淀强化Mg-Zn合金中显著减少。
2021-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation during high temperature aging of Al-Cu alloys: a multiscale analysis based on first principles calculations
将经典形核理论和相场模拟方法结合起来，建立了基于热力学原理的多尺度模拟方法，分析了Al-Cu合金高温时效过程中的析出行为。特别地，$θ''$、$θ'$和$θ$沉淀物的热稳定性从亥姆霍兹自由能的第一性原理计算来评估，而$θ''$和$θ'$的均质和非均质成核使用经典成核理论来分析。最后用介观相场模型计算了晶体生长。通过第一性原理计算和计算热力学得到的模型参数，定量地确定每个转变的驱动力。模型的预测结果与实验结果吻合良好，并提供了一个全面的了解在Al-Cu合金的沉淀途径。据设想，在这项调查中提出的策略可以在未来使用的基础上，从第一性原理计算获得的不同的能量贡献的信息来设计最佳的微结构。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Incorporating precipitation-related effects on plastic anisotropy of age-hardenable aluminium alloys into crystal plasticity constitutive models
提出一种通过修改硬化法则将沉淀效应纳入晶体塑性本构模型的新方法，显著提升了AA6014-T4铝合金塑性各向异性的预测精度。
2024-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ballistic re-solution on the nucleation kinetics of precipitates in diluted binary alloys under irradiation. Part 1: Stoichiometric gamma' precipitates in Ni-Al alloys
Nuclear Safety Institute (IBRAE), Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核安全研究所（IBRAE））
本文提出了一种考虑位移重结晶影响的形核动力学模型，用于解释辐照下稀释Ni-Al合金中γ'析出物的稳定性。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modelling of precipitation hardening in Al-Cu alloys: dislocation dynamics simulations and experimental validation
采用离散位错动力学模拟方法分析了含有均匀弥散分布$θ'$析出相的Al-Cu合金中位错/析出相相互作用的机制。模拟是在离散-连续方法的框架内进行的，并且沉淀物被假设为位错不可穿透。确定的位错/沉淀物的相互作用（弹性失配，无应力转变应变，位错迁移率和交叉滑移率）的主要参数，从原子模拟，而沉淀物的尺寸，形状，空间分布和体积分数从透射电子显微镜获得。预测的临界分解剪切应力（包括固溶体的贡献）是一致的实验结果，通过压缩试验获得的微柱的Al-Cu合金取向为单滑移。模拟结果表明，合金的沉淀硬化最重要的贡献是由无应力相变应变，其次是固溶硬化和Orowan机制，由于弓出周围的沉淀位错。
2020-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of crystal structure and precipitation crystallography of a new MgxAl2-xGd phase in Mg97Al1Gd2 alloy
一个新发现的沉淀物的组成，晶体结构和沉淀晶体学的特征在于由铯校正的扫描透射电子显微镜（STEM）。片状沉淀物的组成为MgxAl 2-xGd（x = 0.38），其晶体结构与面心立方结构的Mg 2 Gd和Al 2 Gd相同，晶格常数为7.92埃（空间群No.227，Fd-3 m）。基体与析出相之间的取向关系为（0001）m //（111）p和[10-10]m // [1-10]p，惯习面平行于（0001）m //（111）p面。此外，这种相变的择优晶体学很好地解释了基于界面中的原子匹配。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Segregation, ordering, and precipitation in WTaV-based concentrated refractory alloys
本研究开发了W-Ta-Cr-V体系的机器学习势，通过混合蒙特卡洛分子动力学模拟和原子探针实验，揭示了WTaCrV中CrV析出物形成半共格界面的机制，为难熔合金设计提供指导。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Gamma-irradiation influence on the initial magnetic conductivity of based on the system Fe-Si-B amorphous and nanocrystalline alloys
采用电感因子测定法研究了Fe-Si-B非晶和纳米晶合金的初始磁导率μi与γ辐照剂量的关系。结果表明，非晶态Fe-Si-B合金经Ni和Mo合金化后，μi的辐射灵敏度提高。与合金化金属玻璃相比，纳米晶磁性合金的初始磁导率对γ辐照的敏感性较低。研究表明，辐照对初始磁导率的影响是由于在金属玻璃的结构中以及纳米晶合金的非晶基体中产生了非磁性结合。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Modelling of Nano-oxide Precipitation and its Associated Stability under Neutron Irradiation for the Fe-Ti-Y-O system
本文开发了一种动力学蒙特卡罗模型，研究Fe-Ti-Y-O体系中纳米氧化物在晶界处的析出行为及其中子辐照稳定性，揭示了氧化物尺寸与剂量率的反比关系以及晶界附近氧化物更易溶解的规律。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of irradiation induced microstructures in the AgCu model alloy using a multiscale method coupling atomistic and phase field modelling
本文发展了一种基于相场的多尺度方法，从原子尺度到微结构尺度，模拟了二元体系在辐照下的微结构演化。为此，开发了一种有效的数值方案。在氪离子辐照下的AgCu合金的情况下，使用原子的方法计算的唯象参数，作为温度和辐照通量的函数。预测了辐照通量和温度对图案化微结构形成的影响。在AgCu的情况下，我们的模型进行了定性和定量验证的衍射实验研究。
2016-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Role of Ni, Si and P on the formation of solute-rich clusters under irradiation in Fe-Cr alloys
低纯度的Fe-Cr合金（F-M钢的模型合金）经辐照后，少量溶质元素如P、Ni和Si已被证明能产生溶质团簇，这些溶质团簇对硬化有显著贡献，并可能与小位错环有关。为了理解每种杂质对在辐照下形成的纳米特征的形成的作用以及不同物质之间的最终协同作用，将Fe-15 at.%对不同成分的Cr-X（X=Si，Ni，P，NiSiP）合金进行了离子辐照处理，并用原子探针层析成像技术进行了表征。在300 { \textdegree }C至2.5 dpa下对四种合金：Fe 15 CrNi、Fe 15 CrSi、Fe 15 CrP和Fe 15 CrNiSiP进行辐照。讨论了辐照过程中注入碳原子对纳米结构演化的影响。的辐射下形成的nanofeatures的剂量作为组合物的函数的演变的研究突出了P和C的纳米簇的形成上的作用，并确认辐射诱导的性质的溶质丰富的集群。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Irradiation effects in the Ni-17Mo-7Cr alloy bombarded with MeV Au ions
用3 MeV金离子在dpa数为1~ 30的不同注量下，系统地研究了熔盐堆结构材料Ni-17 Mo-7 Cr合金的辐照效应。GIXRD测量表明，随着dpa从1增加到30，辐照样品的微应变从0.14%增加到0.22%。同时，纳米压痕结果表明，Ni-17 Mo-7 Cr合金在dpa为30时经历了先硬化后软化的过程。发现Ni-17 Mo-7 Cr合金在30 dpa时的溶胀率约为1.3%，这意味着每dpa仅为0.04%。此外，拉曼光谱表明，在金离子辐照后，碳偏析。研究结果对理解镍基合金的辐照损伤，特别是对未来MSR核能系统中镍基合金的辐照损伤有重要意义。
2014-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial Discovery of Irradiation Damage Tolerant Nano-structured W-based alloys
聚变反应堆中的挑战之一是发现能够承受极端条件（例如辐射损伤和高热通量）的面向等离子体的材料。聚变材料的开发可能是一项艰巨的任务，因为需要探索微观结构和成分的大量组合，其中每一种都需要基于试错的辐照实验和材料表征。在这里，我们利用组合实验，允许快速和系统的表征成分-微观结构依赖的纳米结构的钨合金的辐照损伤行为。合成了W-Re-Ta合金的组合材料库，随后进行了高通量实验，以探测合金的机械、热和结构性能的辐照损伤。这种高效的技术可以快速识别具有优异损伤容限的成分范围。我们发现，注入的He团簇的分布可以显着改变的Ta和Re，这在确定辐照后的性质变化中起着至关重要的作用。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Local segregation versus irradiation effects in high-entropy alloys: Steady-state conditions in a driven system
利用分子动力学模拟研究了高熵模型合金CuNiCoFe在离子辐照下的有序转变和缺陷形成。使用混合的Monte-Carlo/分子动力学计划的模型合金生成的是热稳定的构型熵在高温下，但部分分解在较低的温度下的铜沉淀。然后，高熵和多相样品都经受模拟粒子照射。损伤累积进行了分析和比较元素镍参考系。结果表明，高熵合金-独立于初始配置-安装一定比例的短程有序，即使在粒子辐照。此外，结果提供的证据表明，在高熵合金中的缺陷积累减少。这是因为点缺陷的迁移率降低导致缺陷产生和消除的稳定状态。辐照产生的晶格缺陷被证明是作为汇铜偏析。
2017-10-04 cond-mat.mtrl-sci
A model of homogeneous semicoherent interphase boundary for heterophase precipitates in substitution alloys under irradiation
均匀半相干界面模型描述了辐照产生的非平衡点缺陷在异相沉淀物和替代固溶体之间的半相干界面处的吸收和热激活迁移过程。在这个模型中的动力学演化的恒定的化学成分的沉淀物的尺寸在辐照下进行了研究。所得结果与实验数据[I. Monnet等人，核材料杂志335（2004）311]在电子辐照下对铁素体ODS钢EM 10 +MgO进行了研究。
2010-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Irradiation Temperature and Dose Rate on the Mechanical Properties of Self-Ion Implanted Fe and Fe-Cr Alloys
在300 ℃、400 ℃和500 ℃温度下，用Fe ~+离子以2 MeV的最大能量和0.6dpa的剂量，以6 × 10 ~（-4）dpa/s和3 × 10 ~（-5）dpa/s的剂量率辐照纯Fe和含5，10和14%Cr的Fe-Cr模型合金。所有材料在300 ℃下辐照后硬度都有所增加.在400 ℃辐照后，仅Fe-Cr合金发生硬化，而纯铁没有发生硬化。在500 ℃下辐照后，在任何测试的材料中都没有观察到硬化。对于在300 C和400 C下的辐照，在较低剂量率下辐照的Fe-Cr合金中发现更大的硬化。透射电子显微镜和原子探针断层扫描的Fe 5%Cr合金中发现较大的位错环密度和尺寸的高剂量率和低剂量率辐照合金中的Cr沉淀。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ballistic re-solution on the nucleation kinetics of precipitates in diluted binary alloys under irradiation. Part 2: Cr-rich alpha' precipitates in Fe-Cr alloys
Nuclear Safety Institute (IBRAE), Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核安全研究所（IBRAE））
本文提出了一种新的动力学模型，用于研究辐照下Fe-Cr合金中Cr-rich alpha'析出物的成核和生长动力学，并考虑位移重结晶的影响。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Influence of thermomechanical loads on the energetics of precipitation in magnesium aluminum alloys
本文采用第一性原理计算研究了热机械载荷对镁铝合金析出过程的影响。利用密度泛函理论模拟，我们提出了镁铝二元固溶体的能量作为浓度，应变和温度的函数的表达式。此外，从这些计算中，我们观察到随着镁浓度的增加，平衡体积（以及因此平衡晶格常数）增加。我们还观察到随着浓度的增加，溶液的内聚能增加，也提出了它们对应变的依赖性。计算还表明，流体静压对$β$相溶液的生成焓有很大影响，而对$α$相溶液的生成焓没有影响。我们提出了一个表达式的自由能的任何镁铝固溶体，考虑到应变和温度的贡献。我们注意到，这些表达式可以作为输入到镁铝合金的工艺模型。我们使用这些表达式来报告应变和温度对Mg-Al合金的溶解极限和平衡化学势的影响。最后，我们报告的热机械载荷对沉淀物的生长的影响，我们观察到沿$c$轴的压缩应变促进生长，而沿$a$和$b$方向的应变不影响沉淀物的生长。
2020-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Segregation assisted grain boundary precipitation in a model Al-Zn-Mg-Cu alloy
了解铝合金中近原子尺度下晶界和晶界沉淀的成分演变对于定制机械性能并提高耐腐蚀性和应力腐蚀开裂性至关重要。在这里，我们阐明的顺序相比较，在模型Al-Zn-Mg-Cu合金的散装晶界上的沉淀。我们研究了从固溶热处理状态（475{ \textdegree }C），通过非常早期的老化阶段到120{ \textdegree }C的峰值老化状态，并进一步进入180{ \textdegree }C的过老化状态的材料。该过程开始于晶界上的溶质富集，由于平衡偏析伴随着在其附近的溶质耗尽，形成的Guinier-Preston（GP）区中的溶质富集的晶界区域，GP区的生长和转化。在老化过程中，溶质向晶界的平衡偏析与本体相比加速了该序列。对溶质富集晶界2附近~10 nm宽的无沉淀区（PFZ）的分析表明，耗尽区由（i）界面平衡偏析;（ii）晶界沉淀物的形成和粗化以及（iii）溶质在基体中的扩散范围决定。此外，我们量化晶界和散装沉淀之间的动力学差异。的沉淀动力学，观察到的体积分数，平均半径，和数密度，几乎是相同的耗尽区旁边的散装和远离任何晶界的影响散装晶粒内。这一观察结果表明，受晶界影响的区域不会延伸到PFZ之外。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Modelling of the Early Stages of Precipitation in Al-6000 Alloys
由（半）共格析出相的形成引起的时效硬化对广泛使用的Al-6000合金的加工和最终性能至关重要。降水的早期阶段从基础和技术方面来说特别重要，但仍然远远没有得到充分的理解。在这里，进行的亚稳$β''$相的纳米沉淀物的能量学分析，确定有助于成核簇的稳定性的体积，弹性应变和界面能。结果表明，即使在最小尺寸的$β''$分子式单元下，针状沉淀物也不稳定生长，即不存在生长的能垒。不同组合物之间的小差异指向可能的沉淀物/基质界面重构的研究的需要。一个经典的半定量成核理论的方法，包括弹性应变能捕获的趋势，沉淀能量与大小和组成。这验证了使用中尺度模型来评估沉淀物的稳定性和相互作用。较小的三维集群的研究也表明相对于固溶体状态的稳定性，表明沉淀的早期阶段可能是扩散限制。总体而言，这些结果表明，在确定纳米级沉淀物的稳定性和生长的组合物依赖的体积，界面和弹性应变能之间的重要相互作用。
2017-08-25 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 Generalized Ising Model for studying Alloy Evolution under Irradiation and its use in Kinetic Monte Carlo Simulations
我们推导出一个伊辛哈密顿动力学模拟涉及二元合金中的间隙和空位缺陷。我们的模型，我们称之为“ABVI”，将溶质输运的间隙缺陷和空位到一个approximately一致的框架，因此代表了一个推广到广泛使用的ABV模型合金演化模拟。哈密顿量捕捉了二元合金中三种可能的间隙构型：A-A，A-B和B-B，这使得它特别适用于辐照损伤模拟。所有的哈密顿常数都用键能来表示，键能可以用第一性原理计算来计算。我们实现我们的ABVI模型在动力学蒙特卡罗模拟和进行验证练习，通过比较我们的结果发表在简单的二元系统与Frenkel对缺陷的生产和几个微观结构的情况下，与匹配协议。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate assemblies formed on dislocation loops in aluminium-silver-copper alloys
研究了铝-银-铜合金中γ'（AlAg_2）金属间化合物相的析出组织。组织在Al-0.90at.% Ag-0.90at.% Cu合金与报道的二元Al-Ag合金相比有显著差异。基体和沉淀物之间的取向关系没有改变，但γ'相以二维开放聚集体的形式形成。每个这样的组件包含γ'相的两个变体，其交替排列以形成有小平面的椭圆单元。进一步时效后，在这些组件上形成了θ'（Al 2Cu）相。γ'沉淀物的刻面椭圆形组装形态此前尚未报道。沉淀行为的变化是由于铜修改的淬火缺陷结构的矩阵。这种沉淀形态澄清了早期对铝-银-铜合金的沉淀物数密度和机械性能的观察。
2012-03-02 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
Studies of concentration and temperature dependencies of precipitation kinetics in iron-copper alloys using kinetic monte carlo and stochastic statistical simulations
采用从头算模型和动力学蒙特卡罗方法（KMCM）模拟了不同铜浓度x和温度T下铁铜合金中的沉淀过程。同样的模拟也使用早期建议的随机统计方法（SSM）的改进版本。所得结果使我们能够对Fe-Cu合金的分解动力学对x和T的依赖性作出一些一般性的结论。我们还表明，SSM描述的沉淀动力学在一个公平的协议与KMCM，并采用SSM与KMCM使我们能够延长KMC模拟的演化时间较长。在模拟的统计误差和实验结果的分散性范围内，模拟结果似乎与Fe-Cu合金的实验数据一致。模拟结果与实验的比较，一些多组分Fe-Cu基合金，使我们能够在这些合金中的合金元素的影响，在不同阶段的演变沉淀动力学的某些结论。
2012-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase field modelling of microstructure transformations in Zr-Sn alloy during irradiation
Institute of Applied Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院应用物理研究所）；Sumy State University（苏梅州国立大学）
本研究采用结合反应速率理论和CALPHAD方法的相场模型，三维模拟Zr-Sn合金在热处理和辐照下的微观结构演变，揭示第二相形成及其对辐照剂量的依赖性。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of heavy ion irradiation on microstructure and electron density distribution of zirconium alloy characterised by X-ray diffraction technique
采用不同的X射线衍射线轮廓分析（XRDLPA）技术对Zr-1.0%Nb-1.0%Sn-0.1%Fe合金辐照后的显微组织进行了分析。用Williamson-Hall技术、修正Rietveld分析和双Voigt方法估算了辐照合金的畴尺寸、微应变、位错密度和层错几率随剂量的变化。位错密度随辐照剂量的增加有明显的变化。分析还估计了辐照后主要滑移面中位错的平均密度。首次用X射线衍射技术确定了辐照引起的电子密度分布的变化。我们可以估计的平均位移的原子和晶格应变所造成的辐射从电子密度分布的变化，如观察到的等高线图。
2006-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Phase nucleation, coarsening and evolution pathways of a sputtered nanostructured Inconel 725 alloy during heat treatment
Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学极端材料研究所）；University of Southern California（南加州大学）
研究纳米结构Inconel 725合金热处理中相形核与演化路径，通过固溶和时效处理，利用缺陷结构控制相选择和析出路径，实现同时析出强化和晶粒稳定，为定制微观结构和协同强化提供策略。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Ordering intermetallic alloys by ion irradiation: a way to tailor magnetic media
结合He离子辐照和低于600 K的热迁移率，我们触发和控制了金属间铁磁体（FePd）薄膜中化学无序向有序的转变。动力学蒙特卡罗模拟显示了初始定向短程顺序如何决定顺序传播。实现了垂直于膜平面的磁有序化，促进了最初弱的磁各向异性到FePd膜已知的最高值。这种生长后的处理方法在磁密度磁纪录中有应用。
2002-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Segregation, precipitation, and α-α' phase separation in Fe-Cr alloys: a multi-scale modelling approach
研究了Fe-Cr系中的偏析、沉淀和相分离。使用半经验原子间势、第一性原理总能量计算和实验光谱学的蒙特卡罗模拟。为了获得Fe-Cr合金在块体、表面和界面区域中的原子相互作用和性质的关系的一般图像，必须使用几种互补的方法。用精确Muffin-Tin轨道法计算了有效化学势随Cr含量（0-15 at.%）的变化关系Cr）是针对表面、第二原子层和块体计算的。在~10 at.% Cr在合金中的驱动力的反转的Cr原子占据体或表面的网站。当Cr含量超过~10 at.%时，预期含Cr表面。第二原子层形成约0.3 eV的障碍之间的体原子和表面原子层的Cr原子的迁移。为了获得更大尺度上的Fe-Cr信息，我们使用半经验方法。采用基于半经验势的MonteCarlo分子动力学模拟方法，研究了Cr在Fe-Cr块体中的孤立沉淀过程以及Cr在Fe/Cr层状体系中Fe层中的溶解度上限.使用光谱测量的理论预测进行了测试。利用硬X射线光电子能谱学和俄歇电子能谱研究了Fe/Cr双层膜和Fe 0.95Cr 0.05、Fe 0.85Cr 0.15合金中Cr的偏析和沉淀。在10^-8乇的气压下，对Fe-Cr合金的初始氧化进行了实验研究，得到了强的Cr_2O_3信号。通过分析退火时间、Cr含量和激发电子的动能对实验光谱强度的影响，追踪了Cr偏析和富Cr沉淀的形成。
2015-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Re precipitation in irradiated W-Re alloys from kinetic Monte Carlo simulations
高温，高剂量，中子照射W的结果在形成的稀土丰富的集群在浓度低于一个数量级的热力学溶解度极限。这些团簇可能最终转化为脆性的W-Re金属间相，这可能导致高水平的硬化和热导率损失。辐射增强扩散和沉淀的标准理论不能解释这些沉淀物的形成，因此了解非平衡簇在辐射下形成的机制对于预测材料降解和制定缓解策略至关重要。在这里，我们进行了W-Re合金的热力学研究和进行动力学蒙特卡罗模拟的Re团簇形成在辐照的W-2 Re合金使用的晶体中含有点缺陷的广义哈密顿参数完全与电子结构计算。我们的模型结合了最近获得的混合间隙溶质输运的机制信息，这被认为是控制形成准球形核后，在1800 K的平均孵育时间为20 s的簇成核和生长。这些核被认为是通过吸引更多的混合溶质原子，这反过来又吸引空位，导致重组和溶质团聚增长。团簇生长到大约4纳米半径的最大尺寸，并且不完全致密的Re，在中心附近含有50%或更少。我们的模拟与最近的原子探针检查离子辐照的W-2 Re系统在773 K的合理协议。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Nature of Cr Segregation in FCC to BCC quenched Fe-12Cr Alloy, with Post-Quenching Heat Treatment: A Positron Annihilation Study
UGC-DAE CSR（UGC-DAE 综合科学研究学院）；University Campus, Khandwa Road, Indore-452017, India（印度印多尔坎德瓦路大学校区）；Materials Science Group, Indira Gandhi Center for Atomic Research（印度拉·甘地原子研究中心材料科学组）；Department of Physics, Vishnu Women’s Univeristy（维什努女子大学物理系）
研究利用多种光谱和显微镜方法，探究 Fe-12Cr 合金中 Cr 析出本质，与 Fe-9Cr 合金对比，发现 Cr 析出动力学、尺寸及密度差异，还首次报道了 Fe-(9, 12)Cr 合金无缺陷晶格的正电子寿命。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale investigation of the irradiation-resistant effect of symmetric tilt grain boundaries of Fe-Ni-Cr alloy
本文采用分子动力学模拟对具有不同晶界的燃料包壳或压力容器用Fe-20 Ni-25 Cr合金进行了模拟研究。研究了由113（111）、113（112）、119（114）、111（113）、119（116）和117（223）型GB组成的双晶材料的辐照缺陷、应力作用下的辐照微结构演化和辐照力学性能与辐照强度、重合点晶格参数、倾斜角和GB厚度之间的相互作用。结果表明，辐照后的空位和杂质通过竞争性的GB吸收和复合而湮灭。在15 keV入射能量下，除Al_2O_3（111）和Al_2O_3（113）外，大多数双晶都出现了偏置吸收，导致晶粒内部存在大量的残余空位团簇。此外，不同的GB表现出不同的辐照缺陷吸收能力，并且残留空位数与GB厚度成反比，其中窄GB厚度的B13（111）和B11（113）GB的缺陷吸收能力较弱，而其它GB的缺陷吸收能力较强。此外，垂直于GB的单轴拉伸模拟表明，所有的双晶体的机械性能恶化后，辐照，这源于辐照缺陷团促进位错传播。特别是，无论是否施加辐照，最大拉伸应变，韧性和杨氏模量与GB倾斜角单调相关，而极限拉伸强度对于较大的GB CSL参数是稳定的。最后，根据辐照缺陷、显微组织和力学性能的演变规律，提出了合理设计抗辐照Fe-Ni-Cr合金的指导思想。
2021-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Native Defects on Optical Properties of InxGa1-xN Alloys
利用高能4 He+辐照可以控制InxGa_（1-xN）三元合金的光吸收边和自由载流子布居的能量位置。富In材料（x > 0.34）辐照后吸收边的蓝移归因于辐照引入的本征施主引起的带填充效应（Burstein-Moss位移）。在富镓材料中，光吸收测量表明，辐射引入的原生缺陷在带隙内，在那里它们作为受主被并入。所观察到的辐照产生的光吸收边的变化和载流子的人口在InxGa 1-xN的两性缺陷模型的预测是非常一致的。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
First principles analysis of precipitation in Mg-Zn alloys
采用第一性原理计算分析了Mg-Zn合金中的析出相。确定了对称不同hcp Mg_（1-x）Zn_x（0 < x < 1）构型的形成能，并从凸包中确定了与矩阵相干的Guinier-Preston区的潜在候选者。最有可能的结构根据沿基面的界面能进行排序。此外，还计算了实验报道的几种相（Mg 4 Zn 7、MgZn 2立方相、MgZn 2六方相、Mg 21 Zn 25和Mg 2 Zn 11）的形成能和振动熵贡献。Mg 4 Zn 7、MgZn 2立方相和MgZn 2六方Laves相的形成能非常接近，因为它们是由菱面体和六方晶格单元的不同排列形成的。结果表明，β_1^'沉淀是由上述三种沉淀的混合物形成的。然而，几何排列的差异导致熵能贡献的变化，这决定了高温稳定性。结果表明，MgZn_2六方Laves相在高温下是最稳定的相，随着时效温度的升高或时效时间的延长，β_1^'相有向β_2^'（MgZn_2六方）相转变的趋势。最后，发现平衡β相（Mg_（21）Zn_（25））是一种长程序相，由于触发从短程序相β_2^'到β的转变所必需的动力学过程，该长程序相沉淀最后一个相。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of irradiation hardening due to dislocation loops and precipitates in RPV steels and model alloys
在反应堆工作温度为563 K时，基于TEM测量和力学测试，确定了WWER-440和WWER-1000反应堆RPV钢中位错环和富溶质析出物对辐照硬化的相对贡献。循环和沉淀物的钉扎强度因子的评估示出要远低于那些获得的模型合金的基础上的室温测试，以及那些通过原子模拟在300至600 K的温度范围内的评估。这种差异的解释框架中的热激活位错运动的模型，它考虑到在原子模拟和力学测试中采用的温度和应变速率的差异。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
The effect of precipitation on strength and ductility in a Mg-Zn-Y alloy
在Mg-3.0at.%的合金中，测定了预时效变形对β相尺寸和分布的影响，以及对强度和塑性的影响Zn-0.5at.% Y合金。将合金挤出，然后进行T8热处理，包括固溶处理、冷加工和人工时效。挤出用于引入织构，确保变形通过滑移而不是孪生发生。使样品经受受控的单轴变形，然后等温老化至峰值硬度。测量了晶粒长度、直径和数密度，并根据合金的强度和塑性进行了评价。在没有预时效变形（即T6处理）的峰值时效条件下，β '沉淀物的形核较差，只有0.5%的体积分数，而T6处理的二元Mg-3.0at.%锌合金。与Mg-3.0at.%的二元合金相比，Mg-Zn-Y合金的显微组织不太细化，具有较大直径的沉淀物和较低的β素数密度锌合金。变形至5%塑性应变将β '沉淀物的体积分数增加至约2.3%，并细化β'沉淀物的长度和直径。这些效应的组合使等温时效后的屈服强度从217 MPa（0%冷加工）增加到287 MPa（5%冷加工）。屈服应力随基面和棱柱面上颗粒间距的倒数线性增加，合金表现出与Mg-Zn相似的抗基面滑移强化。伸长率随颗粒间距线性增加。当颗粒间距相等时，Mg-Zn-Y合金的塑性与Mg-Zn合金的塑性相近。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the low precipitation hardening in magnesium alloys
本研究通过EBSD滑移迹线分析和透射电镜实验，揭示镁合金低沉淀硬化源于基面位错易剪切或断裂沉淀相，且高温下变形模式影响交互作用。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing accelerated precipitation in proton irradiated steel
离子辐照为研究裂变和聚变反应堆工厂材料的辐射效应提供了中子试验的一种有前途的替代方法。在这里，我们表明质子辐照可以定量地重现沉淀，导致反应堆压力容器钢脆化，剂量率比裂变反应堆运行中经历的高10,000倍。小角中子散射（SANS）是用来表征沉淀物的尺寸分布在含铜钢辐照的平均剂量约。7 mdpa，5 MeV质子。将我们的结果与文献中关于反应堆压力容器钢中至少含有1at.%镍的沉淀物体积分数随剂量率的变化符合幂律规律，其指数为0.25- 0.30，剂量率对沉淀物体积分数的影响在6个数量级以上。结合剂量率，碳被确定为在确定沉淀物尺寸方面发挥主导作用，增加了镍，锰和辐照温度的已知影响。我们讨论了从SANS推断的沉淀物的组成，考虑到以前的原子探针断层扫描研究。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insights into Cu segregation effects on irradiation-induced defect dynamics in medium-entropy alloys
Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学）
本研究通过混合分子动力学和蒙特卡洛模拟，揭示了Cu偏析对FeNiCu中辐射诱导缺陷演化的影响，发现CSS结构能有效抑制缺陷簇生长并提升抗辐照肿胀能力。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation in lean Mg-Zn-Ca alloys
虽然贫Mg-Zn-Ca合金是用于临时植入物的有前途的材料，但Zn和Ca的影响仍存在问题。在这种情况下，在Mg-1.5Zn-0.25Ca（ZX 20，以重量%计）中的沉淀物在从大约室温线性加热到400 ℃时，特别关注于有争议的三元沉淀相。差示扫描量热法（DSC）在125、250和320 ℃观察到三个放热峰.在这些峰（205，260和350 C）的末端的微观结构，探测在多尺度相关的方法，使用原子探针断层扫描（APT）和透射电子显微镜（TEM）。在205 C下，APT分析显示富Ca、富Zn和富Zn-Ca团簇的尺寸约为3 nm，数密度为5.7 x 10^23 m^-3。在260 ℃下，APT和TEM显示出尺寸约为8 nm、数密度为1.3 x 10^23 m^-3的单层富Zn-Ca Guinier-Preston（GP）区。在350 ℃下，存在尺寸约为50 nm的较大的、高度共格的细长沉淀物，数量密度较低，并且有两种类型：二元Mg 2Ca沉淀物或数量较少的三元Ca 2 Mg 6 Zn 3沉淀物，如从扫描TEM-基能量色散X射线光谱（EDS）和TEM中的纳米衍射推断的。通过维氏硬度测试探测的最高硬化与125 C DSC峰的末端相关，因此与GP区相关，其优于由纳米级簇和较大的金属间化合物颗粒诱导的硬化。将线性加热时ZX 20中的沉淀与在330 ℃下热挤压诱导的沉淀进行比较。在这里，三元沉淀物的数…
2021-10-10 cond-mat.mtrl-sci
The Benefits of Trace Cu in Wrought Al-Mg Alloys
研究了含3wt. %的Al-Mg-Cu合金在预变形和时效过程中的软化和强化作用。Mg和0.5wt. %通过显微镜、机械测试和建模的组合对Cu进行评估。一个精致的加工硬化响应的唯象模型，占回收和沉淀的单独影响，被证明是适合于在这些合金中的沉淀硬化贡献的明确的确定。值得注意的是，发现这些合金的机械响应不受Cu含量（在低Cu含量范围中）、预变形水平或时效温度的强烈影响，这意味着合金相对于组成的变化是稳健的。从合金设计概念的角度来看，这是有趣的，该合金设计概念基于在包括油漆烘烤在内的应用中的"回收友好"成分。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic aspects of artificial ageing in Al-Mg-Si alloys
总溶质含量为0.8 - 1.4重量%的Al-Mg-Si合金固溶，淬火，然后在180 °C下人工时效（AA），之后应用正电子湮没寿命谱以获得关于在先前时效期间沉淀和空位演变的信息。进行硬度和电阻率测量以补充这些测量。AA在四种不同的加热介质中进行，这允许从2.4 K/s到170 K/s的变化的加热速率。研究的主要结果是空位损失和沉淀之间存在竞争。在淬火期间或在加热到AA温度期间发生的任何沉淀有助于防止空位进入下沉，并允许它们帮助溶质聚集。发现较高的溶质含量、较慢的加热至180 °C和AA之前的自然预老化具有相当的效果。
2020-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of He-ion irradiation on short-range ordering in model (EFDA) Fe-Cr alloys
用转换电子穆斯堡尔谱研究了He离子辐照对Fe_（100-x）Cr_x（x=5.8，10.75，15.15）模型中短程有序的影响。用0.25和2.0 MeV的离子辐照合金，剂量为7.5 dpa。短程有序用Warren-Cowley参数表示：alpha 1（第一个最近邻壳层），alpha 2（第二个最近邻壳层）和alpha 12（两个壳层）。对于所有的合金和两种能量的Cr原子的集群被揭示，至于α 1和α 2被认为是，但它的程度被发现是浓度和能量依赖。然而，平均短程序参量α 12在x=10处表现出从有序到聚类的交叉过渡。最强的能量效应发生在x=5.8，最弱的能量效应发生在x=10.75。
2016-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Influence of severe plastic deformation on the precipitation hardening of a FeSiTi steel
晶粒细化和高析出相体积分数（~6at.%）的复合强化效应采用原子探针层析成像和扫描透射电镜研究了时效前SPD处理对FeSiTi合金力学性能的影响。结果表明，细化的显微组织影响的析出动力学和二次硬化金属间相，观察到成核的位错和亚晶界上的非均匀的空间分布。结果表明，连续进行这两种强化机制的合金表现出较低的机械强度的增加比一个简单的估计的基础上的两个单独的强化机制的总和。
2012-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the Early Stages of Solid-State Precipitation in Al-rich Al-Pt Alloys
本研究结合DFT计算与经典形核理论，设计可推广的合金析出预测工作流，揭示富铝Al-Pt合金的早期析出相特征与界面性质，补充了该体系的相结构认知。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Primary Radiation Damage Resistance Assessment of Precipitation-Hardened Cu Alloys
Plasma Science and Fusion Center (PSFC)（等离子体科学与聚变中心）；Department of Materials Science & Engineering（材料科学与工程系）；Department of Nuclear Science & Engineering（核科学与工程系）
本研究通过原位监测技术快速评估沉淀硬化铜合金的辐射损伤抗性，利用TGS和TEM结合空位计算，实现几分钟内预测材料损伤，显著缩短传统方法所需时间。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
