Precipitate strengthening of pyramidal slip in Mg-Zn alloys
Mg-4wt. %的机械性能在23 ℃和100 ℃下，用微柱压缩法测量了Zn合金单晶沿[0001]取向的生长。固溶处理合金以基底滑移为主，而沉淀硬化合金以锥体滑移为主。金字塔位错通过形成奥罗万环穿过沉淀物，导致均匀变形和强烈硬化。Orowan模型的屈服应力的预测与实验数据是合理的协议。垂直于基面的棒状析出物的存在导致Mg的塑性各向异性的强烈降低。
2020-12-20 cond-mat.mtrl-sci
A generalized line tension model for precipitate strengthening in metallic alloys
本文提出了一种广义线张力模型，用于估算沉淀硬化合金的临界分辨剪应力。该模型是基于在以前的线张力模型的规则阵列的不可穿透或可剪切的球形沉淀物，扩展到考虑到基体和沉淀物之间的弹性失配的影响。从位错动力学模拟，涵盖了广泛的沉淀物的直径和间距，以及在弹性常数的失配的模型参数进行校准。通过改变模型的几何参数，将该模型推广到单分散球形沉淀物的随机阵列。该模型的预测是在良好的协议与临界解析剪切应力从位错动力学模拟的随机球形沉淀物分布的不可穿透和可剪切的沉淀物，提供了一个快速和准确的工具来预测金属合金中的沉淀强化。
2022-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Form-free size distributions from complementary stereological TEM/SAXS on precipitates in a Mg-Zn alloy
这项工作描述了一个多学科的研究方法，用于量化多晶合金中纳米级沉淀物的尺寸分布。利用互补透射电子显微镜（TEM）和小角X射线散射（SAXS）研究了等温时效Mg-Zn合金中析出相的生长。TEM用于鉴定作为棒状β'颗粒的沉淀相并确定它们的半径和纵横比。随后，从大量的合金获得的SAXS数据解释通过一种新的蒙特卡罗方法，以获得准确的，自由的尺寸分布。通过这两种方法测量的颗粒半径分布之间获得了良好的一致性，举例说明了这种互补的方法来研究沉淀在织构合金中含有颗粒各向异性与明确的取向关系的矩阵的适用性。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate stability and recrystallisation in the weld nuggets of friction stir welded Al-Mg-Si and Al-Mg-Sc alloys
研究了两种不同析出硬化铝合金的搅拌摩擦焊工艺。并对焊接接头的显微组织和硬度进行了比较。透射电子显微镜观察结合三维原子探针分析清楚地表明，β”沉淀物溶解在Al-Mg-Si的熔核中，产生一些过饱和固溶体。结果表明，焊缝的急剧软化可以通过焊后时效处理得到部分恢复。在Al-Mg-Sc合金中，熔核中Al 3Sc析出相的尺寸和密度与母材相比没有变化。这些沉淀物强烈降低再结晶晶粒的边界迁移率，导致熔核中的晶粒尺寸比Al-Mg-Si合金中的小得多。相干和不相干的沉淀物都被检测到。这一特征可能表明，连续和不连续的再结晶发生在焊缝熔核的组合。
2008-08-27 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
Basal dislocation/precipitate interactions in Mg-Al alloys: an atomistic investigation
用原子模拟方法研究了$β$ -Mg $_{17}$ Al $_{12}$析出相与刃型位错的相互作用.开发了一种策略，以在原子模型中的Mg基体内插入具有Burgers取向关系的菱形Mg $_{17}$ Al $_{12}$沉淀，确保基体/沉淀界面接近最小能量配置。结果发现，位错绕过沉淀形成的奥罗万环，进入沉淀。在沉淀物内，位错不能进一步前进，直到更多的位错克服沉淀物并推动初始环以沿着平行于Mg的基面的（110）面剪切沉淀物。随着更多的位错克服沉淀物，最终重复该过程，并且位错/沉淀物相互作用的这种机制与实验观察一致。此外，初始解析的剪切应力绕过沉淀物是与培根-Kocks-Scattergood模型的预测。
2019-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Characterisation of precipitates formed in high-pressure torsion treated Mg-3.4at.%Zn alloy
对一种Mg-Zn合金在室温下进行高压扭转变形后的显微组织分析表明，即使不进行变形后热处理，也会出现细小的析出相。小角X射线散射检测一次旋转后半径在2.5-20 nm之间的沉淀物，20次旋转后粒度或体积分数几乎没有增加。高分辨率电子显微照片鉴定了三次旋转后的单斜Mg $_4$ Zn $_7$相和20次旋转后的MgZn $_2$相的晶界沉淀物。
2014-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Discrete dislocation dynamics simulations of dislocation-$θ'$ precipitate interaction in Al-Cu alloys
位错/沉淀相互作用的机制进行了研究，通过离散位错动力学内的多尺度方法。使用离散连续方法结合快速傅立叶变换求解器进行模拟以计算机械场。采用场位错力学方法对原有的模拟策略进行了修正，使之包括直位错段，并应用于模拟Al-Cu合金中刃型位错与$θ'$析出相的相互作用。结果表明，弹性失配对Al-Cu系中位错/析出相相互作用的影响可以忽略不计。此外，沉淀物的纵横比和取向的影响是合理的简单Orowan模型中的无应力转变应变的情况下捕获。然而，无应力转变应变的引入导致位错/沉淀物相互作用和临界分解剪切应力的急剧变化，以克服沉淀物，特别是在具有小纵横比的沉淀物的情况下。新的多尺度方法来研究位错/沉淀物的相互作用打开了可能性，以获得定量估计的强化所提供的沉淀物在金属合金中考虑到微观结构的细节。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Atom probe microscopy investigation of Mg site occupancy within δ precipitates in an Al Mg Li alloy
用原子探针显微镜和第一性原理模拟方法研究了Al Mg Li合金中Mg在有序δ相中的组成和占位情况。在沉淀物中的浓度被发现是几乎相同的矩阵，但是，我们显示的证据表明，Mg分区的网站通常由Li在L12结构中占据。密度泛函计算表明，这种分配是积极有利的，与实验结果一致。
2015-10-10 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
A multi-component phase-field model for T1 precipitates in Al-Cu-Li alloys
本研究采用相场模拟，结合DFT和CALPHAD数据，探讨了Al-Cu-Li合金中T1析出相形状演变中弹性和界面能的作用，发现扩散控制的伸长和界面控制的增厚是重要机制，且形状受界面能各向异性显著影响，弹性效应仅起次要作用。
2025-03-03 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
The bi-layered precipitate phase zeta in the Al-Ag alloy system
Al-Ag系统被认为是用于研究合金中扩散相变的一个很好理解的模型系统。在这里，我们报告存在一个新的沉淀相，ζ，在这个经典的系统，使用扫描透射电子显微镜（STEM）。zeta相具有由富含Al或Ag的交替双层组成的调制结构。我们的原位退火实验表明，zeta相是GP区γ ′和γ ′之间的中间沉淀相。第一性原理计算表明，zeta是Ag在Al中团簇形成的局域能量最小态，zeta的层状结构类似于Ag在各种铝合金中微合金化时Ag在沉淀相-基体界面的偏聚。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
High pressure induced precipitation in Al7075 alloy
沉淀强化铝基合金的力学行为主要受析出相-基体相互作用的控制。这些合金由于其低成本和高强度重量比而具有广泛的应用范围，从航空航天到汽车和海军工业。由铝基合金制成的结构经受复杂的载荷条件，例如涉及高压的高应变率冲击。本文利用金刚石压砧研究了Al基Al7075合金在高达~53 GPa的准静水压力和非静水压力下的行为。原位X射线衍射（XRD）和压缩前后的透射电子显微镜（TEM）成像用于分析微观结构的变化，并估计高压强度。我们发现使用准静水压力XRD测量的体积模量为75.2 +-1.9 GPa。XRD表明，非静水压力导致的缺陷密度显着增加，峰展宽与压力循环。非静水压力下的XRD图谱显示，具有最高局部压力的区域具有最大的缺陷成核增加，而具有最大局部压力梯度的区域经历织构化并且具有较大的晶粒。TEM分析表明，压力循环导致许多沉淀物的形核和生长。缺陷和析出物密度的显著增加导致Al 7075合金在高压下的强度增加。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Silver segregation to θ' (Al2Cu)-Al interfaces in Al-Cu-Ag alloys
用高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）观察了Al-Cu-Ag合金中θ'（Al 2Cu）析出相。沉淀物在位错环上形核，位错环上存在γ'（AlAg 2）沉淀物聚集体。这些位错环在θ'沉淀之前富集银。铝基体和θ'沉淀物之间的共格平面界面被两个原子层厚的银层装饰。这一层降低了Al-θ'界面能的化学成分。θ'相的横向生长伴随着银双层的扩展，导致相邻γ'相的银损失，并导致γ'相聚集体的劣化。
2012-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the interaction of basal dislocations with MgZn$_2$ precipitates in Mg alloys
采用新的原子间相互作用势，对Mg边基面位错与棒状$β_1'$ -MgZn $_2$沉淀相的相互作用进行了原子模拟研究。原子模型的建立考虑到了基体和沉淀物之间的取向关系的实验信息，以确保最小的能量界面。发现位错最初通过形成穿透沉淀物的奥罗万环而克服沉淀物。在几个Orowan环堆积后，最终剪切沉淀物。剪切沉淀物所需的环的数量随着沉淀物横截面的减小和温度的升高而减小，但与沉淀物间距无关。结晶剪切没有发生沿定义明确的晶面，但它是由沉淀物中的弹性能的积累，最终导致形成的非晶层下方和上方的滑移面的基底位错触发。通过这种机制在沉淀物中诱导的扭结与透射电子显微镜观察结果非常一致。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate size evolution in an ultrafine-grained magnesium-manganese alloy
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung（联邦材料研究和测试研究所）；Department of Materials Science, Technical University of Leoben（莱奥本工业大学材料科学系）
研究了Mg-1.35wt.%Mn合金在HPT过程中的沉淀尺寸演变，发现沉淀生长受界面控制而非扩散控制。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of mesoscopic precipitate lattices in phase separating alloys under external load
我们调查，通过三维原子的计算机模拟，在合金的相分离下的外部负载。圆柱形沉淀物的规则的二维阵列，形成介观沉淀物晶格，在施加拉伸应力的情况下通过介观晶格缺陷的移动而演变。在“介观位错”的运动中发现了与普通晶体惊人的相似之处，但也观察到了新的机制。点缺陷，如“介观空位”或“介观空位”，通过沉淀物的合并和分裂而局部产生或消除。当系统受到压缩应力，我们观察到堆垛层错的介观一维阵列的板状沉淀。
2000-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The effect of size and distribution of rod-shaped β' precipitates on the strength and ductility of a Mg-Zn alloy
本文定量研究了Mg-Zn合金中β'相的尺寸和分布对强度和塑性的影响。尽管沉淀强化对于镁合金的实际应用至关重要，但本研究首次系统地研究了控制变形对沉淀物尺寸分布以及由此产生的镁合金强度和延展性的影响。采用预时效变形，通过非均匀形核获得不同分布的棒状β'析出相。挤压合金以获得织构，从而避免形成孪晶，从而确保位错是主要的成核位点。预时效应变细化了沉淀相的长度和直径，平均长度从440 nm减小到60 nm，直径从14 nm减小到9 nm。从显微照片中测量颗粒间距，并表明沉淀物分布中存在一些不均匀性。合金的屈服应力从273 MPa提高到309 MPa。屈服应力线性增加的倒数颗粒间的间距的函数，但在一个较低的速率比Orowan强化预测。预时效变形也导致延展性的显著损失（从17%至6%的伸长率）。在失败和均匀伸长率的真实应变表现出与颗粒间距的线性关系，在协议的非变形障碍物周围的位错的积累模型。与未变形的材料相比，经受3%预时效变形的样品显示出显著增加的时效响应;然而，额外的变形（至5%应变）仅导致沉淀物分布和机械性能的适度变化。
2012-07-19 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
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
Asymmetrical precipitation on {10-12} twin boundary in magnesium alloy
形变缺陷上的析出是提高时效硬化合金力学性能的关键。{10-12}孪晶在具有六方密排结构的变形合金中是常见的。研究了{10-12}孪晶界对Mg-9Al-1 Zn合金中β-Mg_（17）Al_（12）析出的影响。TB上的沉淀物为棒状，而其他的为板条状。沉淀相只与孪晶或基体保持Burgers取向关系（OR），而与其他合金中沉淀相在TB上对称地与孪晶和基体保持OR的传统认识相反。此外，某些沉淀变体是不存在的，并提出了一个新的规则，对TB的变体选择。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modelling of the morphology and spatial distribution of θ' precipitates in Al-Cu alloys
基于相场模型，建立了Al-Cu合金高温时效过程中θ'相均匀和非均匀形成的多尺度模拟方法。模型参数，确定不同的能量贡献（化学自由能，界面能，晶格参数，弹性常数）从计算热力学数据库或从第一原理密度泛函理论和分子静力学模拟。在此基础上，采用相场模型对θ'相的演化和平衡形态进行了三维模拟。该模型能够再现取向关系为（001）θ '//（001）α和[100] θ'//[100]α的片状θ'沉淀物在均匀形核和位错上的非均匀形核过程中不同取向变体的演化，从而导致沉淀物阵列的形成。位错应力场和与θ'相形核相关的无应力相变应变之间的相互作用能触发了预先存在的位错上的异质形核。此外，控制析出相的形态和平衡长径比的演变的机制被确定。多尺度模型的预测结果与实验数据吻合较好。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Stabilization of Precipitates through Interface Segregation: Chemical Effects
沉淀硬化依赖于高密度的金属间沉淀物，是用于强化结构合金的常用技术。结构合金通常通过高密度的小尺寸金属间沉淀物来强化。然而，在高温下，沉淀物粗化以减少界面的过量能量，导致由沉淀物提供的强化显著降低。在某些三元合金中，二次溶质偏析到界面并导致形成高密度的纳米尺寸沉淀物，其提供增强的强度并抵抗粗化。为了了解所涉及的化学效应，并确定这样的系统，我们开发了一个热力学模型的框架下，定期纳米晶溶液模型。对于不同的整体成分、温度和热力学参数，通过最小化相对于特定区域（本体固溶体、界面和沉淀物）浓度和尺寸的吉布斯自由能函数来评估Mg-Sn-Zn合金的平衡构型。结果表明，Mg/Mg $_2$ Sn界面Zn偏析可使Mg $_2$ Sn析出相稳定在纳米尺度，提高Zn浓度可使析出相稳定，防止高温下的粗化。再加上列入弹性应变能的影响和输入的计算知情的界面热力学参数在未来，该模型预计将提供一个更现实的预测偏析和沉淀物稳定的三元合金的结构的重要性。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci
The evolution of precipitate crystal structures in an Al-Mg-Si(-Cu) alloy studied by a combined HAADF-STEM and SPED approach
本文详细研究了低Cu（0.01at.%）添加对合金性能的影响研究了Al-0.80Mg-0.85Si合金时效过程中析出相的变化规律。通过扫描透射电子显微镜结合新型扫描旋进电子衍射方法（包括机器学习）评估沉淀物晶体结构。这些技术的结合使得能够通过分析统计上显著数量的沉淀物来评估单个沉淀物内的原子排列，以及在每个老化条件下对沉淀物相分数的改进估计。基于所获得的结果，可以近似出被锁定在沉淀物内的溶质原子的总量。结果表明，即使Cu含量接近杂质水平，Al-Mg-Si系统沉淀也受到过时效的显著影响。主要的变化是由于含Cu的Q '相的相分数逐渐增加，其最终被视为主导沉淀物结构。结构超越可以基于热稳定Q '相的连续形成来解释，其中Cu原子柱并入比可能容纳的更少的Cu。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Stress orientation of second-phase in alloys: Hydrides in zirconium alloys
提出了板状第二相在外加应力作用下的析出模型。基体-沉淀物系统中的沉淀物由它们的局部体积分数和定义沉淀物小片在给定方向上的对准的取向参数表示。动力学方程，基于扩散理论和经典的成核理论，用来描述这两个参数的时间演变。根据实验结果，用该模型描述了锆合金中晶界的应力取向。
2009-07-01 cond-mat.mtrl-sci
On the interaction of precipitates and tensile twins in magnesium alloys
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH（马克斯·普朗克钢铁研究所）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
本研究采用晶体塑性相场模型，揭示析出物钉扎孪晶边界导致强化，发现CRSS随体积分数和长宽比线性增加，尺寸低于临界值时因类Orowan机制显著强化，为高强镁合金设计提供指导。
2019-08-01 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
Precipitate-Induced Dynamic Strain Aging and Its Effect on the Strain Rate Sensitivity of Precipitation Hardened Aluminum Alloys
Cornell University（康奈尔大学）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）
通过原子模拟、动能蒙特卡洛和分析速率理论研究析出诱导动态应变时效，揭示析出强化铝合金中低应变率敏感性的机理。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Plate-like precipitate effects on plasticity of Al-Cu alloys at micrometer to submicrometer scales
现代机电系统的不断小型化要求全面了解金属材料在微米和亚微米尺度下的力学性能。在这些尺度下，位错介导的塑性的性质发生根本性变化：亚微米金属样品表现出高屈服强度，但伴随着有害的间歇性应变波动，影响成形过程并危及结构稳定性。本文通过微柱压缩试验研究了片状$θ^\prime$ -Al $_2$ Cu析出相对Al-Cu合金强度、塑性波动和变形机制的影响。板状沉淀物的直径与Al-Cu微柱的外部尺寸相当。我们的研究结果表明，这些板状析出物可以强化材料和抑制塑性波动有效地在大样品尺寸（$\geq 3 μm$）。然而，平均场钉扎景观在较小尺度上的崩溃削弱了其驯服效果的不稳定性。在允许沉淀物穿过整个柱的样品尺寸的中间范围内，观察到增强的表观应变硬化和急动性的急剧降低，与沿着共格$θ^\prime$ -Al $_2$ Cu沉淀物/ $α$ -Al基体界面和沉淀物剪切的{100}-滑移痕迹的存在相关。这些复杂的影响板状沉淀物塑性分析，实验和理论上，鉴于外部和内部尺寸之间的干扰，以及相关的修改的基本塑性机制。
2019-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of the γ' (AlAg2) precipitate in Al-Ag(-Cu) alloys
用高分辨透射电镜和扫描透射电镜研究了Al-Ag（-Cu）合金中γ'（AlAg 2）相的析出。沉淀开始与偏析银堆垛层错，然后增厚的步骤对应的单个单元电池壁架。结合银和铝逐渐偏析成有序层，这产生了厚度为AlAg 2 c-晶格参数的2倍或3倍的γ'相片晶。厚度为2c的板（AlAg 2）不能实现形状应变的自适应变形。沉淀物的进一步增厚是缓慢的，尽管在沉淀物周围有相当大的银偏析。通过添加单个晶胞高度凸缘的生长预计会导致凸缘成核的额外剪切应变能垒，并且这可能有助于成核限制生长的过程。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Crystal plasticity analysis of deformation anisotropy of lamellar TiAl alloy: 3D microstructure-based modelling and in-situ micro-compression
详细的微观结构表征和原位微柱压缩耦合晶体塑性有限元模拟（CP-FEM），研究在层状TiAl合金的塑性各向异性的微观机制。在模拟和原位实验中的微观结构的考虑，使微观机制负责的高度各向异性的变形响应的TiAl层内和层间尺度上的深入理解。本文研究了γ/α_2层片组织的两种特殊结构，即γ/α_2界面与加载方向成{25}^o和{55}^o。基于微结构的CP-FEM分析表明，{25}^o微柱中的塑性各向异性主要是由超级位错和普通位错的滑移引起的，而{55}^o微柱中的塑性各向异性主要是由纵向超级位错和纵向孪晶引起的。此外，横向超位错更加活跃，使得{25}^o微柱中的变形比{55}^o微柱中的变形更少局部化。此外，CP-FEM模型成功地预测了γ/α_2界面处大量的内应力，这被认为是对TiAl的塑性有害的。然而，正如所证明的模型，有害的内应力可以显着缓解激活的横向变形孪晶，这表明，TiAl的塑性可以提高通过促进横向孪晶。
2019-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Cluster Dynamics Modeling of Niobium and Titanium Carbide Precipitates
用集团动力学方法模拟了铌和碳化钛在铁中的析出动力学。模拟，分别在奥氏体和铁素体中进行的碳化铌，在奥氏体中的碳化钛，进行了分析依赖于温度，溶质浓度，和初始集群分布。不同的温度和溶质浓度的结果，并与现有的实验数据进行比较。它们显示出初始团簇分布超过一定的弛豫时间的影响很小，并且仅具有单体的高度稀释的合金呈现出与稀释度较低的合金或具有不同初始团簇分布的合金显著不同的行为。
2020-10-02 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
Phase-field simulations of nucleation, growth, and coarsening of $β_1$ precipitates in Mg-Nd alloys
University of Michigan（密歇根大学）
本研究通过相场模型模拟镁-钕合金中β₁析出相的析出、生长与粗化过程，利用实验数据参数化模型以优化时效工艺。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Interstitialcy-based reordering kinetics of Ni$_3$Al precipitates in irradiated Ni-based super alloys
中子辐照往往通过其产生的热尖峰的作用促进有序合金中的无序，同时引入点缺陷和缺陷簇。当它们迁移时，这些点缺陷将促进合金的重新排序，对抗辐射诱导的无序。本文采用经典分子动力学和高度并行加速取样方法研究了Ni $_3$ Al在自间隙原子（SIA）扩散作用下的重排动力学。通过原子模拟监测序参量和势能，我们发现SIA在Ni $_3$ Al中起着重排序剂的作用。引入了基于重排序动力学的平均场速率理论模型，该模型再现了模拟数据，并预测了在低至500 K的温度下的重排序。
2021-08-30 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
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
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
Size focusing in core-shell precipitates: A phase-field study
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究核壳沉淀中尺寸聚焦现象，用扩展的理论框架和相场模型模拟，揭示其是生长现象，壳生长结束时终止，粗化开始，还为设计窄尺寸分布合金提供指导，壳体积分数和沉淀间距影响尺寸聚焦。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Orientation relationships between icosahedral clusters in hexagonal MgZn2 and monoclinic Mg4Zn7 phases in Mg-Zn(-Y) alloys
用电子显微镜研究了Mg-Zn和Mg-Zn-Y合金在热处理和时效过程中形成的金属间化合物沉淀。变形孪晶界上形成的粗球状沉淀物包含属于MgZn 2六方Laves相或单斜Mg 4 Zn 7相的域。这两个相在结构上都与Mg-Zn-Y合金中形成的准晶相相关，其含有排列为一系列宽菱面体单元的二十面体配位的锌原子。这种菱面体的排列在晶内沉淀物中也是可见的，在晶内沉淀物中发现了具有六方MgZn 2和Mg 4 Zn 7结构的局部区域。这些结果突出了Mg-Zn-Y合金系统的沉淀物之间的紧密结构相似性。
2012-04-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Microstructure of precipitates and magnetic domain structure in an annealed Co38Ni33Al29 shape memory alloy
的CoNiAl FSMA的显微结构确定由传统的透射电子显微镜，电子衍射研究与先进的显微镜技术和原位洛伦兹显微镜。通过HRTEM证实存在10至60 nm尺寸的hcp $ε$ -Co的棒状沉淀物。用Burgers取向关系描述了析出相与B2基体之间的取向关系。冷却后获得的马氏体的晶体结构为具有（1-11）孪晶面的四相L10。磁畴结构是在原位冷却实验过程中使用洛伦兹显微镜的菲涅耳模式确定的。虽然从B2奥氏体到L10马氏体的转变进行，但新的畴成核导致畴宽度减小，磁化主要沿着单一方向。尽管马氏体相的磁畴结构复杂，但奥氏体相的磁畴与晶向的关系仍有可能得到完整的描述。
2008-05-15 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
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
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
Precipitate phase selection and grain boundary morphology in Cu-Ni-Si-Mn alloys: A machine-learning interatomic potential study
Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)（韩国电工技术研究所）；Korea Institute of Materials Science (KIMS)（韩国材料科学研究所）；Seoul National University（首尔大学）；University of Science and Technology (UST)（科学技术联合大学院大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
通过机器学习原子间势计算，揭示了Mn添加促进Cu-Ni-Si合金中G相而非Ni2Si的晶界析出，并解释了Ni2Si的不规则形貌与G相的薄膜状形貌的原子起源。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the morphologies of γ' precipitates in cobalt-based superalloys
具有γ/γ'微观结构的钴基合金具有成为下一代高温合金的潜力，但必须优化合金成分和加工步骤以改善粗化、蠕变和筏化行为。虽然这些行为与镍基高温合金不同，但可以通过了解影响微观结构演变的热力学因素来加速合金的开发。本文利用第一性原理密度泛函理论和实验数据建立了Co-Al-W γ'相平衡形状的相场模型。进行三维模拟的单个和多个沉淀物，以了解弹性和界面能对粗化和筏状微观结构的影响;弹性能取决于弹性刚度，失配应变，沉淀物尺寸，施加的应力，和沉淀物的空间分布。我们观察到依赖于所施加的应力的类型的特征微观结构，其具有在实验中看到的相同的γ'形态和取向，这表明来自共格γ/γ'界面的弹性应力对于蠕变期间的形态演变是重要的。结果还表明，γ'沉淀物之间的窄γ通道是积极有利的，并提供了一个解释实验观察到的定向粗化发生没有任何施加应力。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Phase-Field Modelling of Transformation Pathways and Microstructural Evolution in Multi-Principal Element Alloys
最近开发的难熔多主元素合金（MPEA），AlMo $_{0.5}$ NbTa $_{0.5}$ TiZr，显示出有趣的微观结构，具有无序相的立方沉淀物（$β$，bcc）相干嵌入有序相（$β'$，B2）基质，不像常规的Ni基超合金，其中有序相（$γ'$，L12）是沉淀相，无序相（$γ$，fcc）是基质相。了解导致这种微结构的相变途径（PTP），以便为特定的工程应用定制微结构，这变得至关重要。在这项研究中，我们首先提出了一个可能的PTP导致的微结构，并采用相场法模拟沿PTP的微结构演变。然后，我们探讨可能的PTP和材料参数，导致一个倒置的微观结构与有序相的沉淀相和无序相的基体相，微观结构类似于在镍基高温合金中观察到的。我们发现，为了保持沉淀物作为高度离散的颗粒沿这些PTP，沉淀相的体积分数需要小于基体相的体积分数，并且沉淀相的弹性刚度应高于基体相的弹性刚度。
2021-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale Nucleation and Growth Pathway of Complex Plate-like Precipitates in Aluminum Alloys
本文通过理论计算揭示铝合金中复杂板状析出相遵循层间滑移+原子重排的形核生长机制，识别出基本结构转变单元并提出与实验吻合的演化路径，为高性能铝合金设计提供理论依据。
2024-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced reversion of $δ^{'}$ precipitates in an Al-Li alloy: Study on temperature rise in pulsed laser atom probe
通过二元Al-Li合金的实例研究，证明了在利用超快激光辅助原子探针对试样进行显微组织分析时，调节激光能量的影响。在每次分析后仔细监测分解参数，例如$δ^{'}$沉淀物的尺寸、数密度、体积分数和组成。一个简单的模型，估计相应的试样温度为每个值的激光能量。结果表明，在10 ~ 80 pJ的激光能量范围内，对应的温度位于Al-Li二元相图的能隙内，处于亚稳平衡区。此外，100 pJ激光能量的相应温度与所报道的$δ^{'}$固溶线温度范围相当一致，这表明由于激光脉冲导致的加热逆转的结果。
2015-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
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
