Leveraging Modified Ex Situ Tomography Data for Segmentation of In Situ Synchrotron X-Ray Computed Tomography
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Henry Royce Institute（亨利·罗伊斯研究所）；United Kingdom National Nuclear Laboratory（英国国家核实验室）
提出一种基于深度学习的分割方法，通过改进的SegFormer架构将高质量离位实验室数据转换为训练模型，用于原位同步辐射X射线CT数据的自动分割，实现与人工标注相当的94.7% IoU性能，并将处理时间减少两个数量级。
2025-07-28 cond-mat.mtrl-sci cs.CV
Synchrotron X-ray tomography investigation of 3D morphology of intermetallic phases and pores and their effect on the mechanical properties of cast Al-Cu alloys
研究了Fe含量对铸造Al-5.0Cu-0.6Mn合金中富Fe金属间相（Fe相）、Al 2Cu相和气孔的三维（3D）形貌及力学性能的影响。% Fe的特征在于使用同步加速器X射线断层扫描和拉伸试验。结果表明：Fe相和Al 2Cu相均为复杂的三维网络结构，孔隙呈不规则、复杂连通的近球形。随着Fe含量从0.5%增加到1.0%，Fe相的体积分数和当量直径减小，而它们的互连性减小。电子衍射分析表明，汉字状Fe相比板状Fe相致密。孔隙当量直径和球形度随Fe含量的变化符合指数函数关系，分别为Y = 7.14*X-1.29和Y = 7.06*X-1.20。Fe的加入使合金的抗拉强度和延伸率分别从223.7 MPa和5.51%下降到199.8 MPa和3.64%，这是由于锐边Fe相和气孔的体积分数增加，导致拉伸过程中的应力集中。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional visualization of lattice defects in $β$-Ga$_2$O$_3$ via synchrotron-radiation Borrmann-effect X-ray topo-tomography
利用同步辐射X射线拓扑断层成像在Borrmann效应条件下，实现了β-Ga₂O₃中位错的三维可视化，首次重建了位错三维结构，揭示了外延层与衬底中位错的分离及其对器件性能的影响。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of precipitation in Al-Li alloy AA2195 by means of atom probe tomography and transmission electron microscopy
对商用合金AA 2195进行T8回火后的纳米尺度微观组织进行了研究。对试样的这种特殊的热机械处理导致在Al基质内形成片状$T_{1}$（$Al_{2}CuLi$）/ $θ^{'}$（$Al_{2}Cu$）。电化学制备的样品进行了分析，通过扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描化学映射。厚度小于2 nm的$θ^{'}$片晶具有与预期（$Al_{2}Cu$）平衡组成一致的化学计量组成。此外，发现$θ^{'}$片晶内的Li分布等于基质中的相同值。同样薄的$T_{1}$片晶在其化学计量上偏离式（$Al_{2}Li Cu$），并显示Mg在片晶内富集，而没有任何迹象表明在沉淀物/基质界面处存在更高的偏析水平。当测量$T_{1}$血小板内的Cu和Li浓度时，与（$Al_{2}Li Cu$）化学计量的偏差不能简单地解释为人为因素的结果。结果表明，而一个真正的低Li和Cu含量的强烈暗示，因此，合理地支持的假设，即在T8回火条件下的薄$T_{1}$片的实际化学组成不同于热力学稳定的体相的平衡组成。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Revealing mechanism of pore defect formation in laser directed energy deposition of aluminum alloy via in-situ synchrotron X-ray imaging
该研究采用原位高速高分辨率同步辐射X射线成像，揭示激光定向能量沉积中气孔源于外部气体溶解再析出和金属蒸气析出，并据此优化工艺以抑制气孔。
2024-04-10 cond-mat.mtrl-sci
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 Niobium Doping on the Crystal Structure and Hydrogen Sorption Properties of TiFe: Combined Synchrotron X-ray Diffraction and Extended X-ray Absorption Fine Structure Study
University of Stavanger（斯塔万格大学）；Institute for Energy Technology（能源技术研究所）
本研究通过同步辐射X射线衍射和扩展X射线吸收精细结构分析，探讨了铌掺杂对TiFe合金晶体结构和氢吸收性能的影响，发现铌的掺杂能改善基质激活和氢吸收动力学，而不影响整体储氢能力。
2026-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of the 3D microstructure of Ibuprofen tablets by means of synchrotron tomography
我们提出了一种方法来表征的三维微结构的Iceland片，这强烈影响的强度和溶解度动力学的最终配方，通过同步辐射断层扫描。本文提出了一种物理相干的三值化方法，对由微晶纤维素、微晶纤维素和孔隙三相组成的微晶纤维素片剂的灰度图像进行三值化。为此，开发了一种混合方法相结合的三值化通过统计学习与基于分水岭算法的三值化。这种混合方法使我们能够使用图像分析来计算片剂的微观结构特征。与实验结果的比较表明，有一个显着量的孔隙，这是低于分辨率限制，从图像分析的结果让我们推测，这些孔隙弥补孔隙和固体之间的表面的主要部分。此外，我们计算微观结构的特点，这是实验上无法访问，如局部渗透概率和弦长分布函数。这两个特征对于量化片剂压制对其微观结构的影响是有意义的。所提出的方法可以用来更好地了解生产参数和微结构特征之间的关系的基础上，在不同条件下制造的片剂的三维图像数据。
2018-06-12 cond-mat.mtrl-sci
3D microstructure characterization of Cu 25Cr solid state sintered alloy using X-ray computed tomography and machine learning assisted segmentation
本研究利用XCT和机器学习辅助分割方法对固态烧结Cu-25Cr合金的孔隙和Cr相进行3D表征，发现界面孔隙占总孔隙75%以上并形成互连网络，为优化合金性能提供了依据。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interfacial Energy of Copper Clusters in Fe-Si-B-Nb-Cu alloys
使用相结合的数值模拟和原子探针层析成像实验，我们确定的界面能的铜纳米晶内沉淀的非晶基体的FINEMET（摩尔组成Fe72.89Si16.21B6.90Nb3Cu1）。具体来说，我们使用的Langer-Schwartz模型在Thermocalc软件中实现的参数模拟的生长和粗化的铜团簇不同的界面能。我们已经进行了原子探针层析成像（APT）实验，以确定界面能的值，其中模拟的颗粒尺寸分布最匹配的实验数据。APT和沉淀建模的这种组合可以应用于在无定形基质内沉淀的其他纳米晶体。
2019-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Co-evolution of point defects and Cr-rich nano-phase in binary Fe-20 at.% Cr alloy: A comprehensive investigation using positron annihilation spectroscopy and atom probe tomography
本研究通过APT和PAS联合探测，揭示点缺陷在Fe-20 at.% Cr合金α'相分离中全程起关键作用，空位-Cr复合物促进形核并影响硬度，时效后期空位迁移消除，形成无缺陷析出物。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Exploiting synchrotron X-ray tomography for a novel insight into flax-fibre defects ultrastructure
本研究利用同步辐射X射线显微断层成像技术揭示亚麻纤维扭结带内孔隙的三维形态，发现孔隙位于S2层纤维素界面并遵循微纤丝角变化，且缺陷严重区域孔隙率局部升高。
2023-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Local structure evolution in polycrystalline Zn$_{1-x}$Mg$_x$O ($0\leq{x}\leq{0.15}$) studied by Raman and by synchrotron x-ray pair distribution analysis
用Raman光谱和同步辐射X射线对分布函数（PDF）研究了$_{1-x}$ $_x$-O合金的局域结构。在Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O的固溶体范围（$0\leq{x}\leq{0.15}$）内，纤锌矿骨架保持为Mg均匀分布在整个纤锌矿晶格中。Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O的$E_2^\mathrm{high}$拉曼谱线随Mg取代的晶格演化而发生系统的变化。$E_2^\mathrm{high}$模式的红移和加宽分别由六方晶系$ab$维度的扩展和Zn/Mg的成分无序解释。Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O的同步加速X射线PDF分析表明，Mg原子的纤锌矿参数$u$比Zn原子稍小，四面体键距比Zn原子更规则。对于Zn和Mg，内部四面体几何形状与合金组成无关。
2007-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Crystal nucleation and growth in high-entropy alloys revealed by atomic electron tomography
本文改进原子电子断层扫描技术解析不同成核阶段高熵合金（HEA）核的3D原子结构和化学成分，提出梯度成核路径模型解释观测结果，为HEA及其他材料的成核机制研究提供基础见解和通用框架。
2025-04-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscale stress-geometry interactions in an additively manufactured NiTi cardiovascular stent: A synchrotron dual imaging tomography and diffraction study
本研究利用同步辐射双成像与衍射技术原位揭示了LPBF制造的NiTi心血管支架中微观应力-几何相互作用，发现支架连接处易发生局部相变与循环损伤，为支架后处理提供了重要参考。
2023-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Bulk nanostructured AlCoCrFeMnNi chemically complex alloy synthesized by laser-powder bed fusion process
我们报告的大块纳米结构合金的合成使用激光粉末床融合过程。等原子AlCoCrFeMnNi化学复合合金形成纳米调制结构，其在建成状态下均匀分布。纳米结构由富Al和Ni的有序（B2）和富Cr和Fe的无序（A2）BCC相组成。这两相形成了一个相互关联的相网络，具有一致的界面边界。原子探针断层扫描和像差校正扫描透射电子显微镜分析的调制结构的空间分布表明发生纳米尺度的调幅分解。这些结果介绍了直接合成大块纳米结构的合金与有前途的几何灵活性。
2020-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale investigation of hydrogen distribution in a Ti-Mo alloy
氢的进入通常与钛合金的灾难性失效有关。本文采用原子探针层析技术定量研究了完全\b{eta}和α+ \b{eta} Ti-Mo合金中氢的分布。在完全\b{eta}样品中，氢不会在晶界处偏析，但在某些α/ \b{eta}相界处偏析，其组成超过20 at.%在α+ \b{eta}样品中。在两种样品中均未观察到稳定的荧光。\b{eta}相中的氢浓度从~13 at. %至约4at. %，这归因于通过Mo添加的氢吸收的抑制。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Operando study of the evolution of peritectic structures in metal solidification by quasi-simultaneous synchrotron X-ray diffraction and tomography
University of Hull（赫尔大学）；Westlake University（西湖大学）；Diamond Light Source Ltd.（钻石光源有限公司）；Research Complex at Harwell（哈韦尔研究综合体）；Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学）
本研究通过同步辐射X射线衍射与断层扫描技术，实现实时观察Al-Mn合金固结过程中共晶结构的形核与共生长动力学，揭示相共生长动力学及空间、晶体学和组分关系，发现Al4Mn六方柱状结构具有高各向异性生长行为，并形成Mn富集扩散层，影响后续相变。
2025-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Soft X-ray Magnetic Circular Dichroism of c(2x2) CuMn Ordered Surface Alloy
利用圆偏振同步辐射激发的Mn 2 p软X射线吸收（XAS）谱研究了一类新型材料c（2 x2）CuMn/Cu（001）二维有序表面合金。在T= 25 K时，观察到明显的X射线磁圆二色性（XMCD）信号，表明在1.4T的外磁场下，样品处于铁磁状态。XAS和XMCD谱的线形分析清楚地表明，Mn 3d态是相当局域化的，并且由于其半填充特性而具有高自旋磁矩。
2003-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Processing of nanostructured bulk Fe-Cr alloys by severe plastic deformation
研究了强塑性形变（SPD）处理不同化学成分的铁磁性Fe和反铁磁性Cr二元合金的工艺。虽然在较低温度下的相图表现出很大的差距在结晶平衡，它表明，基于SPD的技术有助于克服常见的加工限制。在这项工作中，包括初始球磨（BM）和电弧熔化（AM）和串联与退火处理之前的高压扭转（HPT）变形的不同的处理路线进行了比较。通过电子显微镜和同步辐射X射线衍射研究变形后的微观结构，发现HPT变形的AM合金具有均匀的纳米晶组织。粉末混合物和BM粉末的HPT变形导致硬度过度增加或$σ$相的异常快速形成，因此阻碍成功的加工。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying the effect of oxygen on micro-mechanical properties of a near-alpha titanium alloy
采用原子探针层析成像（APT）、电子探针显微分析（EPMA）和纳米压痕技术对使用中的钛合金TIMETAL 834制造的喷气发动机压气机盘上的富氧层进行了分析。氧气的进入进行了量化，并通过纳米压痕研究的机械性能的变化。通过相关硬度图、电子探针和电子背散射衍射（EBSD），探讨了氧含量、显微组织、晶体取向与硬度的关系。已经研究了微结构对氧气进入的作用，并且使用APT在纳米级上直接观察到氧气沿着潜在的α/β界面进入。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing solute hydrogen and hydrides in pure and alloyed titanium at the atomic scale
Ti对氢具有高亲和力，是典型的氢化物形成剂。钛氢化物是一种脆性相，可能导致钛合金的早期失效。在这里，我们使用原子探针断层扫描和电子显微镜，以调查在一组标本的商业纯钛，模型和商业钛合金的氢分布。虽然可能是在用聚焦离子束制备样品的过程中部分引入的，但我们发现在商业纯Ti和α+ \b{eta}二元模型合金中，沿α晶界和α/\b{eta}相界形成了Ti-β。在加入Al或Mo过饱和淬火的合金中，α相没有出现过饱和。
2018-03-11 cond-mat.mtrl-sci
A nexus between 3D atomistic data hybrids derived from atom probe microscopy and computational materials science: a new analysis of solute clustering in Al-alloys
溶质团簇影响合金的物理性质。溶质团簇的原子结构的知识是材料优化的先决条件。在这项研究中，溶质团簇在快速硬化Al-Cu-Mg合金的特征在于由原子探针层析成像和密度泛函理论的组合，利用混合数据类型，结合晶格整流和数据完成直接输入实验数据到原子模拟。原子模拟的集群输入，从而观察实验，减少可能的配置的数量。我们的研究结果表明，球形，紧凑的集群是更积极有利的，更丰富。
2017-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural evolution during ageing of Al-Cu-Li-x alloys
在这项研究中，原子探针层析成像被用来研究AA 2198（Al-1.35Cu-3.55Li-0.29Mg-0.08Ag）在一系列时效条件下的微观结构，以检查合金中的相的演变，特别是旨在揭示强化T1相的形核机制，这一直是几十年来争论的焦点。T1前体相观察到从早期老化，其中有相当数量的连接到溶质富集位错。Ag和Mg偏析到T1接口令人信服地观察到当板被定向垂直于探测方向，这是原子探针数据的空间分辨率是最高的条件下。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Morphotropic Phase Boundaries in Ferromagnets: Tb_{1-x}Dy_xFe_2 Alloys
通过对铁磁体Tb_{1-x} Dy_xFe_2（Terfenol-D）的准同型相界（MPB）的研究，探讨了不同对称性铁磁体的结构和性质。我们的同步加速器数据支持一级结构转变，在更高的温度下，MPB宽度变宽。磁力机械应用的最佳点不是集中在MPB上，而是位于菱形侧，其中菱形主体相的高收缩与MPB的软化各向异性相结合。我们比较了我们的研究结果与单离子晶体场论和铁电MPBs，其中的控制能量是不同的。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties and electronic structure of Cr(Mo,V)Nx thin films studied by synchrotron and lab-based X-ray spectroscopy
本文研究Cr(Mo,V)Nx薄膜的电子结构与热电性能，发现V合金化引入空穴可提高功率因子，而Mo合金化通过杂化增加费米能级态密度并降低Seebeck系数，揭示了N空位和合金化对热电性能的竞争调控机制。
2023-08-24 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
Crack arrest markings in stress corrosion cracking of 7xxx aluminium alloys: insights into active hydrogen embrittlement mechanisms
本研究结合4D-STEM与原子探针断层扫描揭示7xxx铝合金SCC止裂痕的氧化形成机制及氢致解聚合裂纹扩展证据。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Effects of solute concentrations on kinetic pathways in Ni-Al-Cr alloys
在g-基体（f.c.c.）中形成共格L12有序y ′-沉淀物的动力学途径。Ni-7.5 Al-8.5 Cr at.%和Ni-5.2 Al-14.2 Cr at.%在873 K下时效的合金，在1/6至1024小时的时效时间范围内通过原子探针层析成像（APT）进行研究;这些合金具有大致相同的γ '-沉淀相的体积分数。在经典成核理论的框架内的相分解的量化表明，这两种合金的y-矩阵固溶体溶质过饱和提供的化学驱动力，其作为成核行为的主要决定因素。在粗化区，y ′-沉淀物平均半径和y-基体过饱和度随时间的变化符合经典粗化模型的预测，而两种合金的y ′-沉淀物数密度随时间的变化则不符合经典粗化模型的预测。APT的结果进行了比较，通过采用Thermo-Calc和大正则蒙特卡罗模拟确定的相关固溶线的平衡计算。
2007-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Phase separation of a supersaturated nanocrystalline Cu Co alloy and its influence on thermal stability
研究了一种平均晶粒尺寸约为100 nm的Cu Co过饱和固溶体在非等温和等温退火条件下的热分解行为、组织演变及其对力学性能的影响。纯的细晶粒Cu和Co在退火时表现出大量的晶粒生长，而Cu Co合金在相同的退火温度下是热稳定的。退火后的微观结构进行了研究，通过独立的表征方法，包括扫描电子显微镜，电子能量损失谱和原子探针层析成像。在Cu Co合金的相分离过程中进行相同的机制，但在不同的长度尺度上：细尺度的调幅型分解观察到在晶粒内部，同时具有较大规模的Co和Cu区域形成的晶界区域附近。随后在较高的退火温度下的晶粒生长导致由纯平衡相组成的微观结构。这样的机制可以用于定制纳米结构以优化某些特性。
2016-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Precursor of the premartensite in Ni2MnGa magnetic shape memory alloy: A pair distribution function study
观察到的马氏体相变前的前驱体现象对理解形状记忆和磁性记忆合金（MSMA）的重要工艺性能起着至关重要的作用。被认为是马氏体的前体状态的预马氏体（PM）相最近被证明是化学稳定相（Nature Commun. 8，1006（2017）），需要对这些材料中的前体效应进行严格的调查。我们在这里提出了一个证据的PM相在Ni2MnGa MSMA使用高能量同步辐射对分布函数（PDF）的研究中存在的前体状态。在短程有序（SRO）制度中嵌入奥氏体基体内的前体状态从远高于实际PM相变开始。PM相的这种SRO前体状态的存在产生与TC周围的铁磁（FM）序参量耦合的应变，导致顺磁到FM相变的一阶特征。
2021-10-29 cond-mat.mtrl-sci
From single phase to dual-phase TRIP-TWIP titanium alloys for the improvement of the yield strength
为了提高相变和孪晶诱导塑性（TRIP和TTRIP）钛合金的屈服强度，设计并研究了一种双相$α$ / $β$合金。成分Ti 7 Cr 1.5Sn（wt.%）基于Calphad计算和经典的Bo-Md设计工具相结合的方法，提出了一种新的钛合金设计方法。其微观结构由在$β$基体中的20%的$α$沉淀物构成，该基体具有用于变形孪晶和马氏体转变的最佳Bo和Md参数。该合金确实显示出760 MPa的屈服强度，比Ti 8.5Cr 1.5Sn（wt.%）的屈服强度高约200 MPa。单一β相TRIP/TTRIP合金，结合了良好的延展性和加工硬化。通过同步辐射X射线衍射和电子背散射分析，对变形机制进行了表征。它们证明在材料中成功获得了TRIP和TTRIP机制，验证了设计策略。分析了沉淀物与{332} $β$孪晶的相互作用<113>，证明了沉淀物被孪晶击中时被剪切，因此不阻碍孪晶的扩展。详细的相互作用的性质进行了讨论，以及对机械性能的影响的沉淀物。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci
$\mathrm{Fe}_{1-x}\mathrm{Ni}_x$ Alloy Nanoparticles Encapsulated inside Carbon Nanotubes: Controlled Synthesis, Structure and Magnetic Properties
在目前的工作中，不同的合成程序已被证明填充碳纳米管（CNT）与$\mathrm{Fe}_{1-x}\mathrm{Ni}_x$合金纳米粒子（x = 0.33，0.5）。碳纳米管作为模板用于磁性纳米颗粒的封装，并提供抗氧化的保护屏蔽以及防止纳米颗粒团聚。通过改变反应参数，样品的纯度，填充度，填充纳米颗粒的组成和尺寸已经被定制，因此磁性能。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、超导量子干涉仪（SQUID）和热重分析仪（TGA）对样品进行了分析。Fe 1-xNix填充的碳纳米管显示出巨大的增强，在矫顽场相比，相应的散装材料，这使它们成为几个应用，如磁存储设备的优秀候选人。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Design of a V-Ti-Ni alloy with superelastic nano-precipitates
应力诱发的马氏体相变使亚稳合金能够表现出增强的应变硬化能力，从而改善可成形性和韧性。然而，正如从相变诱发塑性（TRIP）钢中所熟知的，由于其固有的脆性，所得的马氏体可以限制延展性和疲劳寿命。在这项工作中，我们探索了一种合金设计策略，利用应力诱导马氏体相变，但不保留马氏体相。这种策略是基于超弹性纳米析出物的引入，其在初始应力诱导的正向转变后表现出反向转变。为此，利用从头算模拟和热力学计算，我们设计并制备了V45 Ti 30 Ni 25（at%）合金。在该合金中，TiNi作为纳米沉淀物均匀分布在韧性富V基心立方（bcc）β基质内，以及作为较大的基质相存在。我们使用各种扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的方法，其特征在于所产生的合金的微观结构。通过拉伸试验证明了合金的体力学性能，并且通过原位TEM微柱压缩实验、原位高能衍射同步加速器循环拉伸试验、压痕实验和差示扫描量热法实验证实了TiNi形貌中的可逆转变。观察到的转变途径和变量的影响相稳定性进行了严格的讨论
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
In situ Imaging of Precipitate Formation in Additively Manufactured Al-Alloys by Scanning X-ray Fluorescence
本研究利用基于同步加速器的原位扫描X射线荧光显微技术，直接成像了增材制造铝合金在热处理过程中Mn和Cr在晶界的选择性富集及熔池边界微观结构的热稳定性，证明了该方法在探索亚微米级析出动力学方面的重大价值。
2023-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Phase Transformations in Alloying Anodes via In-Situ Liquid Cell Hard X-ray Spectroscopy and Cryogenic Microscopy
Imperial College London（帝国理工学院）；Diamond Light Source（钻石光源）；Max-Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Univ Rouen Normandie, CNRS, INSA Rouen Normandie, Groupe de Physique des Matériaux, UMR 6634（鲁昂诺曼底大学、法国国家科学研究中心、鲁昂诺曼底国立应用科学学院、材料物理研究组）
本研究通过原位X射线光谱和低温显微镜技术，揭示了铂基合金阳极在锂化过程中的相变机制及界面化学演变，为设计耐用的储能电极提供了新思路。
2025-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Compressive performance and crack propagation in Al alloy/Ti2AlC composites
采用电流激活压力辅助熔渗工艺制备了多孔Ti 2AlC基体与Al 6061合金的复合材料。用铝合金填充不同尺寸的孔隙，制备了粗、中、细三种细观结构。材料进行单轴压缩载荷高达668 MPa的应力，导致通过在两个阶段中的裂纹扩展的试样的故障。通过X射线显微镜和电子显微镜对制造和失效后的试样进行分析。准静态力学测试结果表明，细结构复合材料的压缩强度最高。而粗糙结构的试样表现出相对于此的80%的压缩强度。重建的微尺度X射线断层扫描数据揭示了不同的裂纹扩展机制。大的平面剪切裂纹在整个精细结构的材料中传播，而较粗的试样表现出网络的分支裂纹传播优先沿Al合金-Ti 2AlC相界面和通过收缩孔在Al合金相。结果表明，控制孔隙率、补偿Al合金收缩和改善Al合金-Ti 2AlC相界面是设计高性能金属/Ti 2AlC相复合材料的关键。
2019-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Heat treatment - microstructure - hardness relationships of new nickel-rich nickel-titanium-hafnium alloys developed for tribological applications
研究了各种热处理对新型Ni 56 Ti41 Hf 3和Ni 56 Ti 36 Hf 8（原子%）合金的显微组织和硬度的影响，以评价这些材料在摩擦学应用中的适用性。对于固溶退火（SA）的Ni 56 Ti 36 Hf 8合金（716 HV），观察到由于Hf原子的固溶强化效应，导致与含有54体积% Hf的Ni 56 Ti 41 Hf 3合金相当的硬度。Ni_4Ti_3析出相的硬度为707 HV。在Ni 56 Ti41 Hf 3合金中，在300 ℃时效12 h后达到的最大硬度（752 HV）归因于致密的、半共格的Ni 4 Ti 3相的析出。不同于透镜状形态通常观察到的二元NiTi合金，块状Ni 4 Ti 3的形态内形成Ni 56 Ti 36 Hf 3由于在沉淀物/基体界面处的惯习平面的垂直方向上的较小的晶格失配。Ni 56 Ti 36 Hf 8合金在300 ℃时效12 h后再进行550 ℃时效4 h，硬度最高，达到769 HV。这种两步时效处理诱导两种散布的沉淀相（即H相和新的立方富Ni沉淀相）的密集纳米级沉淀，导致该家族合金表现出的最高硬度。使用原子探针层析术测量立方富Ni沉淀物的组成为约Ni61.5Ti31Hf7.5，而HAADF-STEM揭示了54个原子基序的立方结构（α = 8.87埃），并且电子衍射显示该结构属于pm-3 m（No.221）空间群。
2020-09-16 cond-mat.mtrl-sci
An Effective Method to Estimate Composition Amplitude of Spinodal Decomposition for Atom Probe Tomography Validated by Phase Field Simulations
合理评价调幅分解过程中的组分振幅是原子探针层析显微分析的一个挑战，特别是在相分离不明显的早期阶段。这阻碍了原子探针层析成像中旋节结构的定量分析以及与相场模拟结果的比较。本文提出了一种通过构造振幅密度谱来估计合成振幅的有效方法。该方法可以灵敏地在早期确定成分振幅。特别是，它基本上桥梁实验和模拟技术，包括离散和连续数据的研究旋节分解。此外，我们还发现，通常采用的Langer-Bar-on-Miller原子探针分析方法低估了调幅分解的组成幅度。对Fe-Cr二元合金进行了实例研究。
2012-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.ins-det
Incommensurate modulations in stoichiometric Ni2MnGa ferromagnetic shape memory alloy: An overview
本文简要介绍了我们最近利用高分辨同步辐射X射线粉末衍射谱对Ni 2 MnGa铁磁记忆合金的预马氏体和马氏体相的长周期调制性质的研究工作。使用Pnnm空间群的相称结构模型无法正确解释由于调制而出现的卫星反射的峰值位置。LeBail和Rietveld使用（3+1）-D超空间群$Immm(00γ)s00$的改进表明，所有反射的峰位置，包括卫星，可以令人满意地解释为预马氏体和马氏体相的无公度调制。无公度调制矢量为q= 0.33761（5）c* =（1/3+ $δ$ 1）c* 和0.43160（3）c*=（3/7+ $δ$ 2）c*，其中$δ$ 1和$δ$ 2分别为预马氏体和马氏体相的膨胀度。预马氏体和马氏体相的最近有理近似的周期分别被确认为3 M和7 M，与单晶衍射结果一致。
2014-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Data-driven approach for synchrotron X-ray Laue microdiffraction scan analysis
提出了一种基于机器学习算法的数据驱动的同步辐射劳厄X射线微衍射扫描分析方法。该方法的基本架构和主要组成部分的数学公式。我们通过多晶BaTiO $_3$、多相转变合金和精细孪晶马氏体等典型例子来说明这一点。在劳伦斯伯克利国家实验室的高级光源中，为光束线12.3.2实现了计算流水线。用于X射线衍射扫描的常规分析途径基于缓慢的逐图案晶体索引过程。该工作为分析X射线衍射二维图谱提供了一种新的方法，独立于索引过程，并从机器学习的角度激发了对X射线衍射图谱的进一步研究，以开发合适的特征提取、聚类和标记算法。
2019-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Pressure-Induced Stacking Disorder and Suppression of Long-Range Sm-type Order in Medium-Entropy Rare-Earth Alloys
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）
该研究通过同步辐射X射线衍射发现，中熵稀土合金TbHoEr和TbHoDy在压力下跳过Sm型中间相，经堆垛无序的密堆积态转变，揭示中熵合金化可改变稀土材料的压力诱导堆垛路径。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Advanced Non-Destructive in Situ Characterization of Metals with the French Collaborating Research Group D2AM/BM02 Beamline at the European Synchrotron Radiation Facility
现在，使用强X射线同步加速器源与专用设备相结合，可以在原位或操作中非破坏性地测量设备的结构特性。这一工具吸引了研究人员，特别是化学家，尝试更复杂和雄心勃勃的实验，旨在回答未解决的问题，形成机制，相变，磁性复杂合金的工业应用。本文介绍了位于欧洲同步辐射中心（ESRF）的法国合作研究小组（CRG）的衍射扩散异常多波长（D2AM）光束线，该光束线部分用于原位X射线散射实验。光束线的设计结合了可用的设备（二维快速光子计数探测器、复杂的高精度Kappa衍射仪、各种样品环境、用于X射线成像的连续扫描以及用于数据分析的特定软件），使得D2AM光束线成为材料科学中先进的原位同步加速器表征的高效工具，例如，单晶或多晶材料、粉末、液体、薄膜或外延纳米结构。本文收集的主要元件和设备可在光束线，并显示其潜力和灵活性，在执行各种各样的时间，空间和能量分辨X射线同步辐射散射测量原位。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Synchrotron x-ray diffraction studies of the $α\rightleftharpoons β$ structural phase transition in Sn and Sn-Cu
锡的金属（$β$）和半导体（$α$）同素异形体之间的转变仍然没有很好地理解。文献中所述的相变温度为286.2 K，似乎与最近的量热测量结果不一致。在本文中，这一有趣的方面已经探讨了锡和锡铜（合金0.5%的铜重量），使用温度分辨同步辐射X射线衍射测量在Indus-2设施。此外，$α\rightleftharpoons β$ Sn转变已被记录使用原位加热/冷却实验中的扫描电子显微镜。基于这些测量，已经提出了一种方案，以减少潜在易感系统中$α$ -Sn的形成。这将有助于像TIN.TIN（基于铟的TIN探测器）这样的实验，该实验建议使用~100 - 1000公斤的超导锡基探测器来寻找同位素$^{124}$ Sn中的无中微子双β衰变。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Determination of five-parameter grain boundary characteristics in nanocrystalline Ni-W by Scanning Precession Electron Diffraction Tomography
本研究针对纳米尺度下三维五参数晶界测定的难题，利用扫描进动电子衍射断层扫描结合自动化后处理等方法，实现了纳米晶Ni-W试样晶粒的高保真三维重建，且共格Sigma 3晶界法向测定角度误差小于3°，推进了复杂晶界的精准表征能力。
2024-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Continuous three-dimensional imaging of nanoscale dynamics by in situ electron tomography
University of Antwerp（安特卫普大学）；CIC biomaGUNE, Basque Research and Technology Alliance (BRTA)（CIC生物医学研究所，巴斯克研究与技术联盟）；Centro de Investigación Biomédica en Red, Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN)（生物、生物材料和纳米医学研究网络中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（Ikerbasque，巴斯克科学基金会）；CINBIO, University of Vigo（维戈大学CINBIO研究中心）
本文提出结合连续旋转与自监督深度学习的动态电子断层扫描方法，实现单倾斜系列中任意时间点的三维重建，用于研究热诱导转变中的纳米结构演变。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Exotic magnetic behaviour and evidence of cluster glass and Griffiths like phase in Heusler alloys Fe2-xMnxCrAl
本文详细研究了一系列Heusler合金Fe_（2-x）Mn_xCrAl（x=0，0.25，0.5，0.75和1）的结构、磁性和热力学性质。利用高分辨率同步辐射X射线衍射对该系列化合物进行了结构研究。结果表明，随着Mn含量的增加，Fe 2CrAl的L21结构不稳定。直流磁化结果表明，随着Mn浓度的增加，顺磁（PM）到铁磁（FM）的相变温度（TC）降低。从磁记忆效应、热容、随时间变化的磁化强度和随直流场变化的交流磁化率的系统分析中观察到，Fe_2CrAl在约3.9K（Tf ~ 2）时发生类团簇玻璃（CG）转变。Fe 1.75Mn 0.25CrAl和Fe 1.5Mn 0.5CrAl分别在Tf 1 ~22 K、Tf 2 ~4.2 K和Tf 1 ~30.4 K、Tf 2 ~9.5 K附近出现双类CG相变，而Fe 1.25Mn 0.75CrAl在低于TC的Tf 2 ~11.5 K附近出现单类CG相变。有趣的是，FeMnCrAl合金在~ 22 K（Tf*）、16.6K（Tf 1）和11 K（Tf 2）发生了三次类CG相变。在高温下，逆直流磁化率的温度响应的详细分析清楚地揭示了格里菲思相（GP）的观察超过300 K（T*）的Fe 2CrAl和这个阶段持续与Mn浓度的减少T*。
2019-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Ion generation by photoionization and photofield tunneling of electrons during atom probe tomography of thermally grown chromia with deep UV laser light
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究利用深紫外激光原子探针层析成像分析热生长氧化铬的离子产生机制，发现光致电离与电子光场隧穿而非热蒸发主导其场蒸发限速过程。
2024-11-04 cond-mat.mtrl-sci
MARTApp: software for the processing and reconstruction of synchrotron radiation-based magnetic tomographies
本文介绍MARTApp软件，用于处理同步辐射磁层析成像数据并重建样品3D磁化矢量，并通过hopfion合成样品验证其工作流程。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Grain boundary diffusion in CoCrFeMnNi high entropy alloy: kinetic hints towards a phase decomposition
在643 ~ 1273 K的宽温度范围内，测量了$^{57}$ Co，$^{51}$ Cr，$^{59}$ Fe和$^{54}$ Mn在粗晶单相面心立方CoCrFeMnNi高熵合金中的晶界自扩散行为，研究了C型和B型动力学机制下的自扩散行为。结果表明，在温度$T>800$ ~K范围内，所有元素的偏聚因子$s$与晶界宽度$δ$的乘积约为0.5~nm。而在高于800 K的较高温度下观察到一个短路贡献，在C型动力学区域（643 - 703 K）中的穿透轮廓揭示了两个不同的贡献，暗示了在这些温度下在一部分大角度晶界处的相分解。一个相关的显微镜相结合的传输菊池衍射和原子探针断层扫描表明形成相邻的Ni-Mn丰富和Cr丰富的沉淀物在一段高角度晶界。透射电子显微镜显示，在这样的界面附近的位错密度增加，这是建议在低温下的增强扩散速率的原因，这样的短路。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural and magnetic property evolution with different heat-treatment conditions in an alnico alloy
铝镍钴合金是一种有吸引力的短期非稀土永磁合金系统，主要由Al、Ni、Co和Fe组成，其进一步的性能增强依赖于其在热处理过程中形成的复杂旋节分解纳米结构的改进的形态控制和尺寸细化。利用透射电子显微镜和原子探针层析成像技术，研究了各向同性32.4Fe-38.1Co-12.9Ni-7.3Al-6.4Ti-3.0Cu（wt. $\%$）合金在处理参数如退火温度、退火时间、施加外部磁场以及低温“拉伸”退火方面的性能。在较窄的温度和时间范围内（$\sim 840 \unicode{x2103}$和热磁退火（MA）期间10分钟）形成最佳的旋节形态和间距。理想的形态是镶嵌结构，由周期性排列的富含$\sim 40$ nm直径（Fe-Co）的棒（$α_1$相）嵌入富含（Al-Ni）的（$α_2$相）基质中组成。尺寸为3-5 nm的富Cu相位于$\sim$相的两个相邻$\{110\}$小平面的拐角处。MA工艺显著增加了合金的剩磁（$B_\text{r}$）（$\sim$ 40-70 $\%$），这是由于$α_1$相沿$\langle100\rangle$晶体学方向的偏置伸长，该方向最接近所施加的磁场。具有1845 Oe的内禀矫顽力（$H_\text{cj}$）和5.9 MGOe的最大能量积（$BH_\text{max}$）的合金的最佳磁性能归因于镶嵌结构的均匀性。
2017-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Early stage phase separation of AlCoCr0.75Cu0.5FeNi high-entropy powder at the nanoscale
高熵合金通常被认为是单相材料。然而，在以高冷却速率制造之后，该状态通常是非平衡态。制造或热处理后的相组成仅在等温退火和铸件以及快速淬火合金中最为人所知。迄今为止，对高熵合金的早期相分离阶段及其机理的认识还很缺乏。在这里，我们提出的结果在中间冷却速率的相分离，通过表征的气体雾化粉末的AlCoCr0.75Cu0.5FeNi合金。虽然通过X射线衍射和电子背散射衍射的调查表明，单相性质的粉末颗粒，像差校正的扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描揭示了纳米级的相分离成Ni-Al-富B2和Fe-Cr-富A2区域，以及在B2矩阵中的3.1x1024个富Cu簇/m3的高数密度。所观察到的相分离和团簇形成分别与亚稳分解和成核过程有关。该研究强调，在成分复杂的合金中，在陈述相稳定性和结构演变时，需要选择适当的表征技术。
2020-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Bridging Nano and Micro-scale X-ray Tomography for Battery Research by Leveraging Artificial Intelligence
X射线计算机断层成像（X射线CT）是公知的非破坏性成像技术，其中对比度源自材料的吸收系数。同步加速器和实验室规模的成像系统以及创新的分析技术的快速发展，使得对越来越具有挑战性的样品进行新型电池表征研究成为可能。此外，实验室纳米级CT（NanoCT）系统的最新发展已经将电池材料成像的极限推向了先前仅使用同步加速器设施可实现的体素尺寸。这样的系统现在能够达到低至50 nm的空间分辨率。鉴于CT的非破坏性性质，原位和手术研究已成为量化形态参数的有力方法，如曲折因子、孔隙率、表面积和电池操作或循环期间的体积膨胀。结合强大的人工智能（AI）/机器学习（ML）分析技术，提取的3D断层图像和电池特定的形态参数可以开发基于物理的预测模型，为电池工程提供有价值的见解。这些模型可以预测电极微结构对电池性能的影响，或分析材料非均匀性对电化学响应的影响。在这项工作中，我们回顾了X射线CT实验在电池领域中日益重要的作用，讨论了AI/ML在分析中的结合，并提供了一个关于多尺度CT成像技术的组合如何扩展预测性多尺度电池行为模型的发展的观点。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Composition Profiles within Al3Li and Al3Sc/Al3Li Nanoscale Precipitates in Aluminum
Al-11.3Li-0.11Sc（at. %）的合金进行双重时效以首先诱导α ′-Al 3Sc沉淀，然后诱导δ ′-Al 3Li沉淀。原子探针层析成像显示单相δ ′-沉淀物和核-壳α ′/δ ′-沉淀物（各自的平均半径为16和27 nm，各自的体积分数为12和9%）赋予合金高强度。虽然δ '壳层中含有少量Sc（~ 0.027at. %），α '-核具有高Li含量，平均组成为Al 0.72（Sc 0.17 Li 0.11）。在δ ′-相中的Li浓度和在δ ′/α ′-界面处的Li界面过量都表现出宽的沉淀物-沉淀物变化。
2008-03-09 cond-mat.mtrl-sci
