Saturation and negative temperature coefficient of electrical resistivity in liquid iron-sulfur alloys at high densities from first principles calculations
我们报告的电子输运性质的液体Fe-S合金在行星核心的条件下，计算的第一性原理技术的Kubo-Greenwood形式主义的结果。我们描述了电阻率饱和由于温度，压缩，和化学的综合效应，通过比较电子平均自由程从德鲁德响应的光学电导率的平均原子间距离。在高压缩和高硫浓度下，满足Ioffe-Regel条件，电阻率温度系数由正变负。我们表明，这是由于在费米能级响应于热加宽的$d$ -态密度的减少。
2018-03-07 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
Transport properties of iron at the Earth's core conditions: the effect of spin disorder
地核的电子和热输运性质对于许多地球物理模型，如地球磁场及其反转的地球发电机模型，是至关重要的。在这里，我们表明，通过考虑bcc-铁和富铁的铁硅合金作为地球的核心组成的代表，并应用第一性原理建模，在地球的核心条件下的自旋无序提供了一个重要的贡献，为20~ $μΩ$ \，cm，电阻率。这个值与电子-声子和最近估计的电子-电子散射贡献的大小相当。自旋无序电阻率（SDR）的起源在于存在波动的局部矩，所述局部矩在高温下甚至在铁的基态为非磁性的压力下通过磁熵而稳定。我们发现，在高温下，电子-声子和SDR的贡献是不加性的。因此，我们观察到一个大的违反Matthiessen规则，不常见的常规金属合金在环境条件下。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci
The wave model of martensite growth for the FCC-BCC transformation of iron-based alloys
这本书是科学文献中的第一本专著，致力于铁基合金中的FCC-BCC转变，其中动力学方法用于解释马氏体生长阶段。冷却马氏体晶体的快速生长被认为是一个由准纵向晶格位移波（DW）控制的自组织过程。DW初始激励的状态是刚性的。DW具有来自超声波带的频率~ $10^{10} sec^{-1}$和提供变形水平~ $10^{-3}$的振幅。分析了非平衡d电子产生DW的必要条件。广泛的问题（从电子光谱的特性宏观形态指标），与铁基合金的FCC-BCC马氏体相变的物理解释，进行了讨论。在专着的结论中给出了对建立描述马氏体形核过程的物理模型具有根本意义的结果的简短回顾。结果表明，非均匀形核和波动长大过程与FCC-BCC马氏体相变有着遗传联系。最后一位作者的结果揭示了FCC-BCC马氏体相变的所有替代品的马氏体晶体形成的物理机制控制过程的特点的简短回顾给出了专着的结语。
2010-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Influence of carbon and nitrogen on electronic structure and hyperfine interactions in fcc iron-based alloys
用全电位LAPW方法研究了Fe 8 N和Fe 8 C超结构模拟的碳、氮尖晶石。得到了结构参数、电磁性质以及超精细相互作用参数。计算结果表明，Fe-C奥氏体可以用有序的Fe_8 C超结构来模拟。结果表明，Fe 8 C中的Fe-C化学键比Fe 8 N中的Fe-C化学键具有更高的共价部分。详细分析了两种系统的电场梯度形成。电场梯度的计算使我们对Fe-C和Fe-N体系的穆斯堡尔谱进行了较好的解释。
2000-08-08 cond-mat.mtrl-sci
High-intensity pulsed ion beam treatment of amorphous iron-based metal alloy
本文介绍了强流脉冲离子束（IPIB）处理FINEMET型软磁金属玻璃的结果。用能量高达300 keV和能量密度高达7 J/cm 2的碳离子和质子的短脉冲（约100 ns）照射由合金生产的箔。X射线衍射，穆斯堡尔谱和磁性测量被用来研究辐照箔的结构和磁性。结果表明，铝箔在处理后保持完整，晶体结构仍然是非晶态的。自发磁化矢量被发现几乎沿着垂直于照射后的箔平面，而对于初始的非晶箔，它属于该平面。铝箔的磁性能发生变化：矫顽力减小，饱和感应强度略有增加，磁化曲线斜率变浅。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Substituting the main group element in cobalt - iron based Heusler alloys: Co$_2$FeAl$_{1-x}$Si$_x$
本文报道了Heusler化合物Co $_2$ FeAl $_{1-x}$ Si $_x$的电子结构计算。特别强调了主族元素在该化合物中的作用。Al被Si取代导致价电子数随着Si含量的增加而增加，并且可以被视为电子掺杂。自洽的电子结构计算进行了调查的结果，电子掺杂的磁性。发现系列化合物Co $_2$ FeAl $_{1-x}$ Si $_x$具有半金属铁磁性，其磁矩符合Slater Pauling规则。结果表明，电子掺杂稳定的间隙在少数状态$x=0.5$。
2006-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Importance of Thermal Disorder on the Properties of Alloys: Origin of Paramagnetism and Structural Anomalies in Iron-Aluminum
的BCC-基Fe_{1-x} Al_{x}表现出有趣的磁性和异常的结构特性作为一个功能的组合物和样品的处理条件所产生的热或非化学计量的化学无序，而且，虽然很好地研究，这些属性是不理解的。在化学计量比B2 FeAl中，包括部分长程序的影响（即，热反位），我们发现了观察到的顺磁响应（具有非零的局部矩），与过去的研究相反，过去的研究基于局域密度近似（LDA）到密度泛函理论发现铁磁性，或者从LDA+U发现非磁性状态，这两者都与实验不一致。此外，从这种磁-化学耦合，我们能够确定在Fe_{1-x} Al_{x}中发现的晶格常数异常的起源，x=25-50，如从各种处理条件观察到的。
2004-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface hydrogen on the anomalous surface segregation behavior of Cr in Fe-rich Fe-Cr alloys
已知Cr在稀Fe-Cr合金中的偏析行为是异常的，因为这些合金中Cr的表面偏析的主要障碍不是来自最顶部的表面层，而是来自次表面层，其中Cr的溶解能与最顶部的表面层相比吸热得多。铁铬合金是新一代核反应堆的候选结构材料。这些合金的表面将在这些反应器中暴露于氢或其同位素，尽管氢既不溶于Fe也不溶于Fe-Cr合金，但已知氢在铁表面上的吸附能不仅是放热的，而且相对较大。这清楚地提出了吸附在铁表面上的氢对铬向铁表面的偏析行为的影响的问题。在本文中，我们表明，我们的从头计算密度泛函理论计算的基础上，铁表面上的氢的存在下，导致一个大大减少的障碍铬偏析的最高表面层和次表层，但次表层仍然控制的障碍表面偏析。表面偏析屏障的这种降低是由于以复杂和协同方式起作用的Cr-H对的性质。Cr的存在增强了氢吸附的放热性质，这又导致表面偏析的屏障降低。这些结果应包括在铁铬合金的多尺度模拟。
2013-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Two Current Conduction in Iron
测量稀铁基合金的结晶度显示出严重偏离Matthiessen规则。这些偏差可以用自旋向上和自旋向下的电子平行传导的模型来解释。结果与杂质屏蔽理论相一致。[This 1967年的论文提供了第一个实验演示的两个电流传导在低温下的铁磁金属。这种性质的一个直接结果是1988年由Albert Fert和Peter Grünberg的小组发现的巨磁阻。
2007-11-28 cond-mat.mtrl-sci
A simple theory of the Invar effect in iron-nickel alloys
某些铁和镍的合金（所谓的“因瓦合金”）在很宽的温度范围内几乎没有热膨胀。很明显，这是加热时反常收缩的结果，这种收缩抵消了由晶格振动的非谐性引起的正常热膨胀。这种反常收缩似乎与合金的磁性有关，因为这种效应在接近居里温度的温度下消失。然而，尽管经过多年的深入研究，面心立方Fe-Ni合金中因瓦效应的微观理论仍然缺乏广泛接受。在这里，我们提出了一个简单的理论，在这些合金的基础上伊辛磁性，从头算总能量计算，和德拜-Gruneisen模型的因瓦效应。我们表明，该理论准确地再现了这些材料的几个众所周知的属性，包括纪尧姆的著名的plot 1的热膨胀系数作为镍的浓度的函数。在同样的框架内，我们能够以一种简单的方式解释实验观察到的Vegard定律的偏差。我们的方法支持的想法，晶格常数是由几个参数，包括铁铁最近邻对的分数。
2008-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic bond-order potential for iron-cobalt alloys
本研究提出一种适用于铁钴合金的解析磁性键序势，经DFT数据拟合后可准确描述Fe-Co体系的电子结构、结构稳定性等特性，适用于大规模原子模拟。
2023-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of impurity ferromagnetism in the Pd1-xFex alloys: concentration and position dependence
我们提出的从头计算结果的结构和磁性的Pd基质注入Fe溶质原子在不同的浓度。通过密度泛函理论，我们证实了当杂质含量超过3at.%时，铁杂质能使Pd原子产生明显的初始磁化。此外，我们证明了所施加的磁化强度取决于杂质在基质中的位置，特别是，有一个最大的磁化均匀分布的铁杂质。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Random iron-nickel alloys: From first principles to dynamic spin fluctuation theory
我们提供了一个系统的分析有限温度磁性能的随机合金Fe $_x$ Ni $_{1-x}$与面心立方结构在一个广泛的浓度范围$x$。本文用自旋极化相对论Korringa-Kohn-Rostoker方法计算了无序铁镍合金的电子结构，讨论了组成变化对Fe和Ni的磁矩和态密度的影响。我们使用传统的方法，如平均场近似或蒙特卡罗模拟，和动态自旋涨落理论研究居里温度如何依赖于Fe浓度。后一种方法被设计来明确地解释自旋涨落，它与实验结果最吻合。
2021-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure and mechanical behavior of ultrafine-grained aluminum-iron alloy stabilized by nanoscaled intermetallic particles
超细晶铝合金具有高强度、低电阻率和低密度的多功能特性。然而，由于热诱导的晶粒粗化，它们通常遭受固有的差的热稳定性。为了克服这个缺点，已经选择了Al-2%Fe合金，因为Fe在Al中的低溶解度和它们的高正混合焓导致形成稳定的金属间颗粒。该两相合金通过剧烈的塑性形变进行加工，以同时实现亚微米Al晶粒和均匀分布的纳米级金属间化合物颗粒。的变形水平对微观结构的影响已被调查，由于透射电子显微镜和原子探针断层扫描，它表明，对于最高应变的亚稳Al 6 Fe颗粒发生部分溶解，导致形成的Fe过饱和固溶体。从静态退火和原位透射电子显微镜实验的热稳定性，特别是从超细晶固溶体的颗粒的沉淀和他们钉晶界的方式进行了研究。显微组织特征和显微硬度之间的相关性已经建立，以确定各种强化贡献。最后，研究表明，当Al含量小于0.01at.在250 $^\circ$ ℃下固溶1h后，固溶体中Fe的含量仅为5%，晶粒尺寸仅为300 nm。
2019-03-22 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
Physical nature of fcc-bcc martensitic transformation in iron based alloys
总结了作者提出的揭示马氏体晶体形成物理机制特征的模型。冷却马氏体晶体的快速生长被认为是一个由准纵向晶格位移波（DW）控制的自组织过程。结果表明，在自发的fcc-bcc马氏体相变中，非均匀形核和波动生长过程具有遗传联系。应变马氏体形成的博览会被认为是在一个晶体模型的背景下。
2005-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strain Controlling Catalytic Efficiency of Water Oxidation for Ni1-xFexOOH alloy
催化剂表面可能由于施加负载或与具有大晶格失配的基底接合而暴露于应变。为了测试应变对催化效率的影响，我们使用密度泛函理论+U（DFT+U）来模拟Ni 1-xFexOOH合金的膨胀和收缩表面上的水氧化，Ni 1-xFexOOH合金是用于水裂解的最知名的催化剂之一。我们发现，少量的铁含量具有与施加压缩应变类似的效果。由于活性中心Fe 4+的高氧化态，Fe-O键比纯FeOOH中的短，这有利于从离域在Fe和Ni原子上的状态提取电子。在33%的Fe含量下，效率甚至更好，因为Fe 3+处于活性位点并且在反应期间可以容易地改变氧化态。然而，在较高的铁百分比下效率下降，因为表面不稳定并且可能形成FeOOH聚集体。我们发现，最好的性能是在33%的铁含量和5%的膨胀。因此，除了改变铁含量外，应变还可以用作改善水裂解催化的控制柄。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity and electrical resistivity of solid iron at Earth's core conditions from first-principles
计算了六方铁的热导率和电阻率对地核压力和温度的响应。我们发现显着的贡献，从电子-电子散射，通常被忽视的过渡金属在高温下。我们的计算表明，在极高的压力下，六方铁的电阻率和温度之间的准线性关系。我们得到的热导率和电导率，考虑合理的误差与实验一致。预测的热导率从以前的估计，忽略电子-电子散射减少。我们估计外核的热导率为77 $\pm$ 10 W/m/K，与热对流驱动的地球发电机一致。
2018-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Tunable magnetization relaxation of Fe_{2}Cr_{1-x}Co_{x}Si half-metallic Heusler alloys by band structure engineering
本文采用宽带角分辨铁磁共振技术对铁基半金属Heusler合金Fe、$_{2}$、Cr、$_{1-x}$、Co_ ${x}$、Si（FCCS）薄膜的磁化弛豫特性进行了系统的研究。通过由第一性原理计算证明的Co掺杂（x）的能带结构工程被示出为在一个数量级（即0.01-0.0008）上调谐固有磁阻尼。值得注意的是，具有高Co浓度的样品的固有阻尼常数是Heusler合金中报道的最低的，甚至与磁性绝缘体钇铁石榴石相当。此外，在x=0.5-0.75的FCCS膜中发现FCCS合金的各向同性和各向异性贡献的非本征阻尼的显著降低，这对于应用是特别重要的。这些结果证明了在室温下为基于Heusler合金的自旋电子学定制功能磁化的实用配方
2017-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Non-collinear magnetic ordering in compressed FePd$_3$ ordered alloy: a first principles study
采用基于密度泛函理论的从头计算方法研究了有序FePd $_3$合金的磁相图随外压的变化。考虑到几种磁组态，我们得出结论，在压力下的系统有一个非共线自旋排列的趋势。海森堡交换参数$J_{ij}$的分析表明，铁-铁磁耦合对Pd原子的极化有很强的依赖性。考虑到后者的影响，我们建立了一个扩展的海森堡模型与高阶（双二次）条款。最小化这个哈密顿量的能量，充分参数化使用从头计算的结果，我们发现了一个候选人的压缩FePd $_3$，这可以被看作是两个相互渗透的“三重Q”相的基态。
2012-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Debye temperature of disordered bcc-Fe-Cr alloys
本文根据80- 300 K温度范围内~（57）Fe穆斯堡尔谱中心位移的温度依赖关系，确定了Fe_（100-x）Cr_x（0<x<99.9）无序合金的德拜温度TD。它的成分依赖性表现出一种有趣的非单调行为。对于0<x<~45以及~75<x<~95，德拜温度相对于金属铁的德拜温度值有所提高，并且在x=~3处存在局部最大值，其相对高度为纯铁的~12%。对于~45<x<~75和x>~95，德拜温度小于金属铁的德拜温度，在x=~55处有一个局部最小值，此时TD的相对降低量为~ 12%。第一个最大值与自旋波刚度系数D 0的最大值非常吻合，而在x>~95时观察到的相当陡峭的下降，这表明探针Fe原子与底层铬基体去耦，这可能与构成该组成区间内铬磁结构的自旋密度波有关。根据铁浓度最低的合金（x>99.9）的德拜温度计算的谐波力常数仅为纯铬的23%。
2009-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Surface parameters of ferritic iron-rich Fe-Cr alloy
采用第一性原理密度泛函理论，在Muffin-tin轨道方法和相干势近似下，研究了均匀无序体心立方铁铬体系在浓度范围内（20 at.%）的最稳定表面小面（100）的表面能和表面应力CR.对于Fe和Cr的低折射率面，Cr的表面能略大于Fe的表面能，而Cr的表面应力显著小于Fe的表面应力。我们发现，添加到Fe中的Cr通常会增加Fe-Cr合金的表面能，然而，增加Cr的体积量也会增加表面应力。由于这种意想不到的趋势，Fe-Cr的（100）表面随着Cr浓度的增加而变得更稳定，以抵抗重构。我们表明，所观察到的趋势是磁起源。除了均匀合金的情况下，我们还研究了表面偏析的影响，这两个表面参数。
2013-06-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of transformation, border of metastable miscibility gap in Fe-Cr alloy and limit of Cr solubility in iron at 858 K
本研究通过对Fe73.7Cr26.3合金进行858 K长时真空退火及穆斯堡尔谱测试，明确了Fe-Cr合金转变的两阶段动力学，测定了亚稳态不混溶区富铁侧边界与Cr溶解度极限，并与现有相图做了对比。
2022-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Assessing foundational atomistic models for iron alloys under Earth's core conditions
Xiamen University（厦门大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究评估了最新基础原子模型在地核极端压力温度下模拟铁合金的能力，发现MACE模型在描述铁相稳定性方面存在偏差，指出当前模型在热电子激发处理上的不足。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Electronic properties and magnetism of iron at the Earth's inner core conditions
我们采用国家的最先进的从头计算模拟的动力学平均场论研究铁的三种可能的阶段（六角密堆积，六角密堆积，面心立方，面心立方，体心立方，体心立方）在地球的核心条件。我们表明，由于相关性的电子自由能的校正可以是显着的相的相对稳定性。在体心立方铁中观察到最强的效应，其显示出非费米液体行为，并且其中均匀可磁化性的Curie-Weiss行为暗示在5800 K和300 GPa下仍然存在局部磁矩。我们预测，所有三个结构有足够高的磁化率，以稳定地球发电机。
2013-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced magnetoelastic stress in disordered iron-gallium alloy thin films revealed by direct measurement
本研究通过直接测量发现，外延FeGa薄膜中A2相结构可增强磁弹性系数$B_1$，其值约为块体的2倍，归因于铁原子电子结构受Ga影响，为调控薄膜磁各向异性提供新途径。
2025-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Alloying effect on the ideal tensile strength of ferromagnetic and paramagnetic bcc iron
利用\emph{ab initio}合金理论，结合精确的muffin-tin轨道理论和相干势近似，我们研究了bcc铁磁/亚铁磁（FFM）和顺磁（PM）Fe $_{1-x}M_{x}$（$M=$ Al，V，Cr，Mn，Co，或Ni）随机合金在$[001]$方向上的理想拉伸强度（ITS）。铁磁（FM）Fe的ITS值为$12.6$，GPa，与现有数据一致，而PM相的ITS值明显较低，为$0.7\,$ GPa。合金化的FM矩阵，我们预测，V，Cr，和Co增加铁的ITS，而Al和Ni降低它。锰产生一个弱的非单调合金化行为。在FM Fe相比，Al和Co的合金化效果PM Fe是颠倒的，ITS的相对大小可以改变更强烈的任何溶质。所有被认为是二进制本质上是脆的和失败的单轴拉伸载荷下的$(001)$平面的分裂在两个磁相。我们表明，以前建立的ITS模型的基础上，结构能量差证明是成功的PM铁合金，但在FFM铁基合金的情况下，使用有限。不同的性能归因于响应于单轴拉伸的磁性和体积变化之间的特定相互作用。我们建立了一个很强的相关性之间的成分效应的ITS和一个上的剪切弹性常数$C'$的粉末冶金合金，并简要讨论了硬化性和ITS之间的关系。
2016-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Magnetic tight-binding and the iron-chromium enthalpy anomaly
我们描述了一个自洽的磁紧束缚理论的基础上展开的Hohenberg-Kohn密度泛函的第二阶，关于一个非自旋极化的参考密度。我们展示了如何一阶展开密度有一个审判输入磁矩导致的Stoner-Slater刚性带模型。我们采用了一套简单的紧束缚参数，准确地描述了电子结构和能量，并显示这些是第一行过渡金属和它们的合金之间的转移。我们做了一些计算的电子结构的稀释Cr杂质在Fe中，我们使用本地自旋密度近似的结果进行比较。刚性带模型提供了一个强大的手段来解释复杂的磁配置合金，使用这种方法，我们能够推进一个简单的和容易理解的解释所观察到的异常混合焓。
2007-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Studies of homogeneous precipitation in very dilute iron-coper alloys using kinetic Monte Carlo simulations and statistical theory of nucleation
电子辐照下Fe_{1-x} Cu_x合金中Cu沉淀的均匀形核和生长动力学至0.4原子%温度T从290 ℃到450 ℃，采用动力学Monte Carlo（KMC）模拟和成核统计理论（STT）进行了研究。采用了电子辐照和热时效析出机制相似的传统假设。早期开发的从头计算模型在Fe-Cu合金的相互作用被用于两个KMC模拟和TMF计算。计算了不同浓度和温度下Zeldovich-Volmer成核速率关系式中的成核势垒F_c和前因子J_0的值。对于x小于0.2%的稀合金，KMC和KMC计算的形核势垒F_c值基本一致，这表明KMC计算的可靠性很高。的计算也被用来估计温度的依赖关系的浓度对应的均匀或非均匀的沉淀限制和两个依赖关系被发现是相当尖锐的。
2013-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electrical resistivity, thermal conductivity, and viscosity of Fe-H alloys at Earth's core conditions
本研究通过第一性原理分子动力学模拟，探究了Fe-H合金在地球核部条件下的输运性质，发现H对电热输运影响小，主要降低密度，并给出核幔边界和内外核边界附近的热导率值。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci
A novel wear-resistant magnetic thin film material based on a $Ti_{1-x}Fe_xC_{1-y}$ nanocomposite alloy
在这项研究中，我们报告的薄膜生长和表征薄（约50 nm厚）的Ti-Fe-C薄膜沉积在非晶石英。实验研究得到了第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的补充。退火后，亚稳态Ti-Fe-C薄膜的成分发生了变化。富铁相首先形成靠近膜表面，但随着退火时间的增加，该相逐渐向膜-基底界面位移，在该界面处其位置稳定。退火后，磁有序温度和饱和磁化强度都发生显著变化。DFT计算表明，随着Fe和C空位浓度的增加，临界温度和磁矩均增加。亚稳富铁Ti-Fe-C化合物的形成反映在磁有序温度的强烈升高。最终，在足够的退火时间（$\geq 10$分钟）之后，纳米晶体$α$ -Fe开始沉淀，并且这些沉淀物的量和尺寸可以通过退火程序来控制;在20分钟的退火之后，实验结果表明纳米晶体铁膜嵌入耐磨TiC化合物中。这一结论进一步支持的外延Ti-Fe-C薄膜沉积在单晶MgO基板上，退火后，铁膜嵌入TiC形成的透射电子显微镜研究。研究结果表明，亚稳态Ti-Fe-C薄膜的退火处理可以作为制备耐磨磁性薄膜材料的有效方法。
2009-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Dissociated dislocation-mediated carbon transport and diffusion in austenitic iron
位错-溶质相互作用是影响合金力学性能的重要因素。本文从原子尺度上揭示了奥氏体Fe中位错-碳相互作用的基本特征。我们表明，面心立方铁中的肖克莱部分位错的通道能够通过一个伯格斯矢量的滑移面上的碳原子向前移动，揭示了一种新的解离位错介导的传输机制。这种机制是由剪切引起的，这与正常的热激活扩散过程不同。此外，我们还发现在部分位错核中存在一个扩散能垒显著降低的快速扩散通道，该通道具有高度的局域性和方向性。这些固有的几何特征对于理解位错管道扩散的扩散率对位错的性质的依赖性是至关重要的;最重要的是，它们可以导致混合位错中的前导和拖尾偏子的不平衡钉扎效应，从而促进堆垛层错形成和变形孪晶。这解释了碳对各种合金中观察到的变形孪晶的有争议的影响。我们的研究结果铺平了道路，通过操纵位错间隙相互作用来调整材料的机械性能。
2020-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Constrained non-collinear magnetism in disordered Fe and Fe-Cr alloys
铁、铁合金和钢的辐射损伤效应的定量模型的发展，特别是合金的高温性能，需要理解磁相互作用，它控制着铁素体-马氏体、铁素体和奥氏体钢的相稳定性。在这项工作中，纯铁和Fe-Cr合金的无序磁性配置的研究使用密度泛函理论（DFT）的形式主义，在约束非共线磁性计算的形式，与创建一个数据库的原子磁矩和原子之间的作用力的目的。从一个给定的无序原子配置的纯Fe或Fe-Cr合金，惩罚的贡献通常自旋极化DFT总能量已被计算通过限制的大小和方向的磁矩。一个广泛的数据库的非共线磁矩和各种原子配置的力分量已被生成和用于插值的空间相关的磁相互作用参数，在大规模的自旋晶格动力学和磁蒙特卡罗模拟的应用。
2013-09-27 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Melting of iron close to Earth's inner core boundary conditions and beyond
一些重要的地球物理特征，如核幔边界的热通量或地球发电机的产生与地球核心的温度剖面密切相关。然而，在相当于地球内核边界的条件下，在330 GPa的压力下测量铁的熔化曲线已经困扰了科学家几十年。以前报道的铁在高压下熔化温度的显着差异引起了动态测量的有效性的问题。我们报告的测量与一种新的方法，使用X射线吸收光谱，使用X射线自由电子激光源耦合到激光冲击实验。我们确定的状态，铁沿冲击Hugoniot高达420 GPa（+/- 50）和10800 K（+/- 1390），并找到一个上限的铁的熔化曲线，通过检测固体铁在130 GPa和熔融在260，380和420 GPa沿冲击Hugoniot。我们的研究结果建立明确的协议之间的动态测量和最近从静态数据的外推，从而解决了长期存在的争议的可靠性，使用动态压缩研究铁的熔化在接近地球的内核边界和超越的条件。
2014-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Atomic diffusion in alpha-iron across the Curie point: an effcient and transferable ab-initio-based modelling approach
由于铁合金中存在热磁激发和磁跃迁，因此准确预测铁合金中原子的扩散具有挑战性。我们提出了一种有效的方法来解决这些属性通过蒙特卡罗模拟，使用从头算为基础的有效的相互作用模型。成功地预测了α-铁中自扩散系数和Cu扩散系数的温度演化，特别是居里点附近的扩散加速，这需要对自旋进行量子处理。我们指出，在非常稀释的系统中扩散的化学效应的磁无序的主导地位。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on the solute-induced low diffusion and self-trapping of helium in fcc iron
合金元素的添加在金属合金中嬗变产生的氦（He）行为中起着至关重要的作用。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了溶质（Ni，Cr，Ti，P，Si，C）对面心立方（fcc）铁中He和He-He对行为的影响.对于溶质与He的相互作用，我们发现在fcc铁中Ti、P、Si和C对He的吸引力大于Ni和Cr。我们已经确定了最稳定的配置的氦-氦对，这是Hesub-Hetetra对的结合能为1.60 eV。在考虑溶质对氦-氦对稳定性的影响时，我们提出了一个独特的结合能定义。根据这一定义，我们认为Ti和P可以削弱He的自陷，Cr和C有利于He的自陷，而Ni则类似于基体Fe本身。对于He的扩散，这是形成He气泡的必要过程，我们确定了最稳定的间隙He是在四面体位置，并可以迁移的能量势垒为0.16 eV的纯fcc铁。我们进一步发现Ti和Si可以将势垒提高到0.18和0.20 eV;相反，Cr和P分别将势垒降低到0.10和0.06 eV。总结计算，我们得出结论，Ti减少，而Cr增加的扩散和自陷的他在fcc铁。
2022-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Manifestations of Spinodal Decomposition into Dilute Pd$_{1-x}$Fe$_{x}$ "Phases" in Iron-Implanted Palladium Films: FMR Study
用铁磁共振和振动样品磁强计研究了铁离子注入钯膜制备的钯铁合金。样品显示出不同的多个FMR响应，这取决于铁离子注入的剂量。在770 K下的注入后退火不会使注入膜达到均匀的固溶体状态，正如从Pd-Fe相图中所预期的那样。相反，系统接近由多个磁相组成的稳定状态。铁磁共振谱表现出特定的相互作用的磁性层的堆栈的角度行为。这一观察结果，与磁力数据，表明钯-铁二元合金有一个以前未知的倾向，对调幅分解成同构相定义明确的铁浓度，因此，具有不同的温度的铁磁有序和饱和磁化。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A structural study of hcp and liquid iron under shock compression up to 275 GPa
本研究结合纳秒激光冲击压缩与原位皮秒X射线衍射，测得铁在高达275 GPa下的结构数据，确定其完全熔化点为258(8) GPa，测得最大熔化潜热为623 J/g，表明内核凝固对地磁发电机能量贡献小于预期。
2023-10-19 cond-mat.mtrl-sci
A common magnetic origin for the Invar effects in fcc iron-based ferromagnets
使用第一性原理计算，结合伊辛磁性，我们进行了理论研究，以阐明实验观察到的因瓦效应在无序fcc铁基铁磁体的起源。首先，我们证明了我们的理论可以解释铁镍合金中的因瓦效应，这些异常是由磁对平均自由能的贡献驱动的。其次，我们提出的证据表明，热膨胀和磁性之间的关系是基本相同的，在所有的研究合金，包括那些显示的因瓦合金效应和那些不。因此，我们认为磁性在决定一个系统是否表现出正常的热膨胀、因瓦效应或其他方面起着至关重要的作用。关键的决定因素是最近邻铁原子的局部磁矩的相对取向随着系统被加热而波动的速率。
2010-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design, Fabrication and Characterization of FeAl-based Metallic-Intermetallic Laminate (MIL) Composites
采用创新的“多层薄箔”结构和“两阶段反应”策略制备了不同铁合金的FeAl基MIL复合材料。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic origin of chemical balance in alloyed Fe-Cr stainless steels: first-principles and Ising model study
铁铬是市场上大多数不锈钢牌号的基础。近年来，人们对铁铬基合金的物理和化学性能有了新的认识。一些新的结果是相当出乎意料的，需要进一步的调查。本文研究了铁铬合金中Al、Ti、V、Mn、Co、Ni和Mo的化学成分对原子驱动力的磁贡献。采用从头算精确muffin-tin轨道方法和Ising型自旋模型，发现溶质原子的磁矩和主体原子的磁矩的诱导变化共同构成了决定低Cr Fe-Cr基合金混合能和化学势的主要框架.在目前的工作中获得的结果是有关的低铬钢的微观结构和腐蚀防护的调整。
2012-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Light matter in the core of the Earth: its identity, quantity and temperature using tricritical phenomena
地球富含铁的核心中的轻元素是地球演化的重要指标。它们的数量和分布，以及地核的温度，对于理解地核和地幔如何相互作用以及模拟产生行星磁场的地球发电机是必不可少的。然而，围绕着轻元素的身份和数量存在着长期的争议。在这里，三临界现象的理论是作为一个精确的理论框架来研究在高压和高温下的凝固，实验和数值方法都是复杂的实施，并有很大的不确定性，在他们的结果。将该理论与最可靠的铁熔化数据和初步参考地球模型（PREM）地震资料相结合，获得了实际堆芯熔体中纯铁和铁与轻元素的合金在内核边界（ICB）处的凝固温度。人们还发现轻物质的量约为2.5摩尔%。此外，还求出了固态和液态纯铁在熔化温度下的密度，从而可以得到轻物质的密度，并由此确定其为MgSiO_3。
2008-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Impact of microstructure, temperature and strain ratio on energy-based low- cycle fatigue life prediction models for TiAl alloys
本文利用单轴低周疲劳试验结果，对两种疲劳寿命预测模型进行了TiAl金属间化合物的试验研究。两种评估都是基于耗散能量，但其中一种考虑了静水压力校正。这项工作允许确认，在这种材料上，线性性质，已经注意到硅钼铸铁，TiNi记忆合金和304 L不锈钢，耗散能量，校正或不与静水压力，根据失效的循环次数。这项研究还强调，首先，耗散能模型在这里更适合于估计低周疲劳寿命，其次，内部参数，如微观结构以及外部参数，如温度或应变比有预测结果的影响。
2012-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Structures of iron and cobalt bimetallic clusters for optimized chemical vapor deposition growth of single-walled carbon nanotubes
The University of Tokyo（东京大学）；Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院多维碳材料中心）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）
研究通过铁钴双金属簇优化化学气相沉积生长单壁碳纳米管，发现Fe0.75Co0.25合金在高温下促进大直径纳米管生长。
2026-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal relaxation of magnetic clusters in amorphous Hf_{57}Fe_{43} alloy
通过对磁滞回线、磁化强度的温度依赖性、磁化弛豫和交流磁化率（包括非线性项）的详细测量，研究了二元磁性/非金属玻璃Hf_{57} Fe_{43}的磁化过程。在较低温度下磁矩的阻断伴随着磁化和磁滞回线的缓慢弛豫。所有观察到的属性解释与超顺磁性行为的单畴磁性团簇内的磁致伸缩主机，其阻塞的各向异性障碍和热波动的障碍伴随着弛豫的磁化。从磁粘度分析的基础上的各向异性障碍的热弛豫，它被发现，磁性团簇占据的特征体积从25到200纳米3。Hf_{57} Fe_{43}的超顺磁性模型的有效性是基于Hf_{100-x} Fe_{43}系统中的铁浓度，其刚好低于长程磁有序的阈值。这项工作也为其它金属玻璃的磁行为提供了更多的线索。
2007-06-19 cond-mat.mtrl-sci
A Magnetic and Moessbauer Spectral Study of Core/Shell Structured Fe/Au Nanoparticles
Fe/Au纳米粒子已通过反胶束反应化学合成，并通过常规和基于同步辐射的X射线衍射和磁性和穆斯堡尔谱研究进行了研究。粉末X-射线衍射图揭示了结晶α-铁和金的存在以及任何结晶铁氧化物或其他结晶产物的不存在。一阶反转曲线，随着主要的磁滞回线的Fe/Au纳米粒子已被测量作为时间的函数，以调查其磁性能的演变。在78和295 K下测量了未涂覆的铁纳米颗粒和Fe/Au纳米颗粒的铁-57穆斯堡尔谱，表明存在两种主要的含铁组分，即预期的α-铁和意想不到的无定形Fe 1-xBx合金;还观察到几种结晶不良的有序氧化铁（III）组分以及顺磁性铁（II）和铁（III）组分。这些结果表明，通过反胶束合成的铁核/金壳纳米粒子远比以前认为的复杂。
2005-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Structural evolution of iron oxides melts at Earth's outer-core pressures
研究在地核压力下测量铁氧化物熔体的结构，发现氧化态影响氧溶解度并影响熔体配位状态。
2025-11-25 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Fe-C and Fe-H systems at pressures of the Earth's inner core
地球的固体内核主要由铁和几个百分比的镍和一些较轻的元素组成，Si，S，O，H和C是主要的候选者。有越来越多的论文研究C和H作为可能的轻元素，但结果是矛盾的。在这里，我们使用从头算模拟，研究在内核压力（330-364 GPa）的Fe-C和Fe-H系统。使用进化结构预测算法USPEX，我们已经确定了可能的碳化物的最低焓结构（FeC、Fe 2C、Fe 3C、Fe 4C、FeC 2、FeC 3、FeC 4和Fe 7 C3）和（Fe 4 H，Fe 3 H，Fe 2 H，FeH，FeH 2，FeH 3，FeH 4），并发现Fe 2C（Pnma）是在内核压力下最稳定的碳化铁，而FeH，FeH_3和FeH_4在这些条件下是稳定的铁氧化物。对于Fe_3C，最近通过随机抽样发现的铁钛矿结构（Pnma）和Cmcm结构不如这里发现的I-4和C2/m结构稳定。我们发现，FeH 3和FeH 4采用化学有趣的结晶稳定的结构，在这两种化合物含有三价铁。内芯的密度可以与合理的碳浓度相匹配，在相关的压力和温度下为11-15摩尔%（2.6-3.7重量%）。该浓度与Cl碳质方解石中的浓度相匹配，并且对应于49.3-51.0范围内的平均原子质量，与从伯奇定律对内核的推断非常一致。类似地，对最大氢含量的估计是不切实际的高，17-22摩尔%（0.4-0.5重量%），其对应于43.8-46.5范围内的平均原子质量。我们得出结论，…
2012-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Discovery and implications of hidden atomic-scale structure in a metallic meteorite
铁及其合金使现代文明成为可能，金属陨石是人类最早的可用铁来源之一，也是了解太阳系数十亿年历史的窗口。在这里，最高分辨率的工具揭示了之前隐藏在极缓慢冷却的金属陨石NWA 6259中的FeNi纳米相的存在。这种新的纳米相存在于贫镍和富镍的纳米沉淀物中，它们是单轴的、化学有序的FeNi形式的tetrataenite基质。纳米沉淀物的铁磁性与FeNi纳米相的反铁磁性相结合，产生了一种复杂的磁性状态，随温度的变化而变化。这些观察结果扩展并可能改变我们对天体冶金学的理解，提供有关原型Fe-Ni相图的新知识，并为开发新型可持续，技术关键的高能磁体提供新信息。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
A deep Aurum reservoir: Stable compounds of two bulk-immiscible metals under pressure
众所周知，地壳中的黄金已经耗尽，其他稍微重一些的贵金属是由岩浆从地幔运送到地壳的。块状硅酸盐地球（BSE）模型还表明，硅酸盐地幔本身的金的显着亏损，这不能用地幔岩浆中的金的量来解释。这意味着Au可以保留在下地幔中并形成稳定的化合物，特别是与铁，铁是地核中的主要元素。虽然铁在环境条件下不会与金形成二元化合物或大块合金，但它可能在地球内部的高压下形成。在这里，使用密度泛函方法，我们研究了在高达210 GPa的压力下识别稳定的二元Fe-Au化合物的可能性。我们发现了三个这样的Fe-Au化合物，这是稳定的压力和显着的电子转移，包括正交AuFe $_4$相，这是铁磁性的性质与Au具有显着的磁矩。虽然我们的研究结果表明，由于Fe-Au化合物的传导性和热通量引起的热对流可能是为地球的地球发电机提供动力的能源，但它们也指向Au化学性质的变化，因为它可以在压力下以阴离子或阳离子的形式存在。此外，预测的各种铁金化合物的声速和密度表明，它们可以揭示核幔边界和地球核心的组成，同时证明微量金的存在如何影响与地震数据的一致性。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Order-Disorder in Fe-Si Alloys: Implications for Seismic and Transport Properties of Earth's Inner Core
铁硅合金在高压高温下呈现序-无序现象，其结构和输运性质影响地球内核的地震各向异性与热演化。
2026-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Structural, elastic and thermal properties of cementite (Fe$_3$C) calculated using Modified Embedded Atom Method
采用改进的嵌入原子法（MEAM）势研究了铁碳（Fe-C）合金的结构、弹性和热性能。使用先前开发的Fe和C单元素势来开发Fe-C合金MEAM势，使用基于热力学的优化方案来再现Al 2 O3的结构和弹性性质、bcc Fe中C的间隙能以及L $_{12}$和B $_1$结构中Fe-C合金的形成热。采用分子动力学模拟研究了高温下铁电体的稳定性。通过计算应变胞元的总能量，得到了碲镉汞的9个单晶弹性常数。从多晶弹性常数出发，计算了多晶弹性模量。同时计算了菱铁矿（001）、（010）和（100）面的形成能。采用固/液两相分子动力学模拟研究了碳酸镁的熔化温度、比热容和体积随温度的变化规律。势的预测与第一性原理计算和实验符合得很好。
2014-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
