Grain boundary solute segregation across the 5D space of crystallographic character
本文基于7272个Al双晶界系统研究了Co溶质偏聚在五维晶界晶体学空间中的分布规律,发现偏聚与晶界能和过剩体积强相关,且空间分布平滑但无简单函数形式。
2024-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Solute Co-Segregation Mechanisms at Low-Angle Grain Boundaries in Magnesium: A Combined Atomic-Scale Experimental and Modeling Study
本研究结合原子尺度实验与建模,揭示镁合金低角度晶界处Ca、Zn、Al的共偏析机制,发现Ca-Ca协同偏析能量上更优,为合金设计提供指导。
2025-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Solute segregation in polycrystalline aluminum from hybrid Monte Carlo and molecular dynamics simulations with a unified neuroevolution potential
本研究通过GPUMD中的混合蒙特卡洛与分子动力学方法,结合神经进化势,模拟15种溶质在多晶铝中的偏析,揭示其对强度的影响及晶界内聚力和位错机制,助力合金设计。
2024-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insights into the inhomogeneous nature of solute segregation to grain boundaries in magnesium
在具有多替代元素的镁合金中,晶界(GB)处的溶质偏析对许多重要的材料特性(例如GB能量和流动性)以及因此的织构具有强烈影响。虽然它是公认的,GB偏析是不均匀的,GB溶质成分的随机边界的变化仍然没有被理解。在目前的研究中,原子尺度的实验和模拟技术被用来调查的组成不均匀性的六个不同的GB。三维原子探针层析结果显示,GB的Nd在Mg中的溶质浓度在2至5原子%之间变化。这种变化不仅见于不同的GB方向,也见于GB平面内。相关的原子模拟表明,实验观察到的不均匀的偏析行为源于本地的原子重排内的GB和引入的概念,潜在的过剩自由体积的背景下,提高预测的每个网站的偏析能量。
2023-03-16 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of solute atoms segregation in Al Σ5(210) metastable grain boundaries
本文采用第一性原理计算研究了Mg和Cu在Al Σ5(210)基态与亚稳晶界中的偏聚行为,揭示了溶质偏聚对晶界能、结构相变及理论拉伸强度的影响机制。
2023-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing Solute Segregation and Grain Boundary Energy in a Binary Alloy Phase Field Crystal Model
本文研究了如何溶质偏析和它的关系,在二元合金的晶界能被捕获的相场晶体(PFC)的形式主义,一个连续的方法,采用原子尺度的弹塑性扩散时间尺度的影响。使用两种二元合金PFC模型模拟晶界-Elder等人(2007)的原始二元模型和Greenwood等人(2011)的XPFC模型。在这两种情况下,Read-Shockley理论很好地描述了晶界能与取向差数据的关系。吉布斯吸附定理,然后用来推导出一个半解析函数描述溶质偏析晶界。这是用来表征晶粒边界能量与平均合金浓度和过冷低于固相线。我们还研究了不同物种之间的尺寸失配及其相互作用强度如何影响晶界偏析。最后,我们解释了我们的模拟界面偏析相关的材料性能的影响。
2013-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Exploring Solute Behavior and Texture Selection in Magnesium Alloys at the Atomistic Level
本研究通过原子尺度实验和从头算预测,探讨了溶质结合行为对镁合金晶界偏析和退火织构的影响,揭示了Ca与Gd及Zn的协同作用机制,为合金设计提供了新见解。
2023-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Analytic model for grain-boundary segregation ener-gies in metal polycrystal
本文针对金属多晶体晶界偏析问题,提出统一塑性应变与键断裂的解析框架,准确预测了不同溶质与基体的偏析能量,揭示了晶界键合特性并为高性能合金设计提供有效工具。
2024-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Segregation Predicted by Quantum-Accurate Segregation Spectra but not by Classical Models
本研究利用量子精确偏聚谱预测并经实验验证金在铝晶界中强烈偏聚,表明经典标量偏聚能模型无法解释此类由电子效应主导的现象。
2024-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling solute-grain boundary interactions in a bcc Ti-Mo alloy using density functional theory
本研究利用密度泛函理论计算了Y、Zr和Nb在bcc Ti-25 at% Mo合金中向S5晶界的偏聚能,发现溶质更倾向于偏聚至Mo位点,且偏聚能趋势主要由弹性相互作用决定,与溶质尺寸成正比。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Multicomponent Grain Boundary Segregation Dilute-Limit Model and Its Effect on Nanocrystalline Stability
Ioffe Institute(Ioffe研究所)
本文推导了稀极限下任意数量溶质的光谱偏析模型,证明多组分偏析可显著扩展热力学稳定的纳米晶合金范围,抑制晶粒长大和相分离。
2026-09-28 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
Multiscale Modeling of Abnormal Grain Growth: Role of Solute Segregation and Grain Boundary Character
Indian Institute of Technology, Kanpur(坎普尔印度理工学院)
本研究通过多尺度模型探讨了晶界偏聚与晶界特征对异常晶粒生长的影响,揭示了晶界化学和晶体学在调控AGG中的关键作用。
2025-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Numerical modeling of microstructure evolution in nanocrystalline alloys - grain boundary segregation, solute drag and mechanics
University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
本文提出一种三维有限应变相场有限元框架,统一模拟纳米晶合金的晶界偏聚、溶质析出及力学相互作用,为稳定晶粒尺寸提供数值工具,验证了框架适用性并解释相关效应。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci
The Spectrum of Interstitial Solute Energies in Polycrystals
本文提出一种计算方法测量多晶体晶界处间隙溶质的偏析能谱,发现Pd-H系统能谱由对应八面体和四面体间隙位的双正态分布组成,并推导出与实验数据吻合的热力学等温线以计算平衡偏析状态。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Element-Specific Solute Trapping and Grain Structure Evolution during Laser Powder Bed Fusion of Multicomponent Alloys
University of Michigan, Dearborn(密歇根大学迪尔伯恩分校);Texas A&M University(德克萨斯农工大学);AlphaSTAR Technology Solutions(AlphaSTAR技术解决方案);University of Michigan, Ann Arbor(密歇根大学安娜堡分校)
本研究通过CALPHAD辅助高斯过程回归相场方法,揭示了多组分合金在激光粉末床熔融快速凝固中元素特异性溶质捕获对形核和晶粒演化的调控机制,并得到EBSD验证。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of solute atoms segregation on Al grain boundary properties by First-principles study
本文通过第一性原理计算研究了Mg和Cu在铝晶界中的偏析行为,发现两者均降低晶界能,但Mg削弱晶界强度而Cu增强晶界强度,为晶界偏析工程改善材料力学性能提供了理论依据。
2023-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Segregation Spectra from a Generalized Machine-learning Potential
针对晶界溶质偏聚模拟的计算挑战,本文应用适用于16种元素的广义机器学习势构建240种二元合金多晶体的自洽谱数据库,实现接近第一性原理精度的模拟并验证了铝基合金偏聚谱的预测能力。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
A survey of ab-initio calculations shows that segregation-induced grain boundary embrittlement is predicted by bond-breaking arguments
溶质原子向晶界的偏聚对多晶体的力学行为有很大的影响,特别是在金属合金中。从77个独立的研究中的溶质引起的晶界内聚力的变化的400个计算的概述定量地表明,溶质引起的边界内聚力的变化的大部分的变化是由简单的键断裂的参数解释。这种趋势对晶体结构和计算方法的变化是稳健的。从其他机制,如原子尺寸效应和电荷转移的二次贡献脆化,量化和讨论。
2016-01-08 cond-mat.mtrl-sci
The Interplay Between Solute Atoms and Vacancy Clusters in Magnesium Alloys
原子尺度的计算表明,应力效应和化学结合都有助于镁合金中空位团存在时溶质的重新分布。随着空位簇尺寸的增加,化学结合相对于应力变得更加重要。通过影响空位和空位簇的扩散率,溶质原子促进聚集并稳定所得到的空位簇,增加其促进溶质偏析的潜力,并在沉淀过程中充当异质成核位点。同时变形和时效的Mg-Al合金中溶质偏析的实验观察为这一机制提供了支持。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary segregation spectrum in basal-textured Mg alloys: From solute decoration to structural transition
本研究通过原子模拟揭示基面织构镁合金晶界偏析能谱呈双峰分布,并发现晶界结构转变,为改善成形性提供新见解。
2024-07-20 cond-mat.mtrl-sci
DFT and MLIP study of solute segregation to coherent and semi-coherent α-Fe/Fe$_3$C interfaces
Christian Doppler Laboratory for Knowledge-based Design of Advanced Steels, Department of Materials Science, Montanuniversität Leoben(奥地利莱奥本矿业大学材料科学系先进钢知识基础设计基督教多普勒实验室)
本文利用DFT和MLIP研究了溶质在共相和半共相α-Fe/Fe$_3$C界面的偏析及其对机械性能的影响,发现Cu在共相界面有最强偏析能,而Sb在半共相界面脆化作用最强。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Segregation-induced changes in grain boundary cohesion and embrittlement in binary alloys
当溶质在晶界富集并降低其内聚能时,发生晶界脆化。虽然晶界富集通常归因于平衡偏析效应,但大多数脆化模型考虑边界处的脱粘或平衡吸附的能量学,而不是同时考虑两种现象。我们开发了一个模型,在断裂前的平衡偏析的条件下引入溶质后,纯金属的晶界的结合能的变化。一个启发式的晶界凝聚力地图描绘是否一个给定的溶质-溶剂对将表现出削弱或加强晶界。分析有助于澄清,晶界脆化需要一种溶质,既降低了边界的内聚能,并在第一位偏析。该图合理地捕获了已知的金属-金属脆化对。
2015-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Atomic resolution observations of silver segregation in a [111] tilt grain boundary in copper
本研究针对铜基材料溶质偏聚观测需求,结合像差校正电镜、光谱与原子模拟,解析银在铜[111]倾转高角度晶界的偏聚位点、浓度及机制,为界面性能调控提供原子尺度依据。
2022-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Pathways of Solute Segregation in the Vicinity of Nanoscale Defects
这项工作揭示了溶质原子与纳米级晶体缺陷相互作用的原子细节。这种现象的复杂性阐明通过详细的原子探针断层扫描外延应变,成分亚稳,半导体合金的调查。发现位错周围溶质原子的浓度和分布存在细微的变化,并强调了它们的动态演化。结果表明,晶体缺陷,如位错,是在启动应变亚稳层中的相分离的过程。矩阵区域,接近位错,显示出明显的迹象,成分退化后,从破坏局部平衡一个相对较短的时间。溶质浓度以及非随机的原子团簇的密度增加,而从周围的矩阵区域接近位错。平行地,远离位错,晶格保持完整,保持亚稳结构和组成均匀性。在相分离的高级阶段,位错外的基质达到平衡浓度,而位错作为质量传输的载体,为溶质原子到达表面提供快速扩散通道。此外,原子团簇的数量几乎增加了一倍,每个团簇的原子数稳步增加,沿着位错向表面移动。除了理解应变亚稳合金相分离中涉及的原子特征外,这项工作还说明了纳米级缺陷附近溶质原子的热力学和动力学行为,并定量描述了关键过程,从而为改进原子模型和模拟提供了经验输入。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Interstitial Solute Segregation at Triple Junctions: Implications for the Hydrogen Storage Properties of Nanomaterials
针对极细晶粒尺寸下三重点效应对间隙溶质偏析的影响,开发适用于Pd(H)多晶的间隙位点偏析计算框架,揭示尺寸依赖性机制,为间隙纳米晶合金界面工程提供基础并证明其可提升储氢密度。
2024-11-27 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
Microscopic Treatment of Solute Trapping and Drag
本文利用最近提出的二元合金混合物微观相场晶体(PFC)理论的长波极限,导出了偏析系数随界面速度变化的解析近似,并将其与液相的两点关联函数及固液相的热力学性质联系起来。我们的研究结果提供了第一个解析推导的溶质偏析和溶质阻力来自微观模型,并分析支持最近的分子动力学和完全数值PFC模拟。我们的分析结果还提供了一个独立的框架,从经典的密度泛函理论,从其中阐明溶质阻力的基本性质,这仍然是高度有争议的文献。
2014-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Solute effects on interfacial dislocation emission in nanomaterials: nucleation site competition and neutralization
界面形核是纳米晶材料塑性形变过程中位错产生的主要过程。旨在稳定纳米晶体金属以防止晶粒生长的溶质添加剂可能会偏析到晶界和三重结,在那里它们会影响位错发射的过程。在这封信中,我们证明了在含有竞争溶质偏析位点和位错源的纳米晶体材料中添加溶质的效果可以是非常复杂的,由于在不同界面处的偏析速率不同。此外,在大浓度下,当溶质在晶界或三重结附近形成团簇时,这些团簇与基体之间的界面可以引入新的位错发射源,其可以在较低的施加应力下被激活。因此,强度最大值可以在一定的溶质浓度下发生:添加超过该最佳溶质浓度的溶质可以降低材料的强度。
2017-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Self-pinning mechanism for grain boundary stabilization
George Mason University(乔治梅森大学)
本文提出了一种新的晶界稳定化机制——自钉机制,通过晶界偏析自发形成溶质富集簇,实现晶粒生长的抑制,无需预存第二相,聚焦晶界相行为。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci
A transferable framework for structure-energy mapping of nanovoid-solute complexes: Tungsten alloys as a model system
Shandong University(山东大学);Hunan University(湖南大学);Institute of Solid State Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences(中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所)
本文提出了一种可转移框架,通过机器学习模型将局部配位模式映射到能量,用于研究金属中纳米空洞-溶质的协同演化,并通过钨合金验证了该方法的通用性。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Effect of grain boundary character on segregation-induced structural transitions
以Cu-Zr合金为模型,采用原子Monte Carlo/分子动力学模拟方法研究了金属晶界偏析诱导的结构转变,重点研究了晶界特征对晶界结构的影响。随着全球组成的增加,本研究选择的六种晶界类型首先形成有序的肤色,与局部偏析模式取决于晶界核心结构,然后转变为无序肤色时,晶界组成达到一个临界值,这是温度依赖性。这种过渡到无序界面结构的趋势始终取决于相对溶质过量,而不是晶界能或取向差角。高相对溶质过剩的晶界经历逐渐无序过渡,而那些低相对溶质过剩保持有序,直到高全球Zr浓度,但突然转变成厚无序膜。这里提出的结果提供了一个清晰的画面上的掺杂剂偏析模式和无序的晶间膜形成的界面字符的效果,显示所有的晶界是不平等的,当讨论肤色过渡。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci
First principles study on the segregation of metallic solutes and non-metallic impurities in Cu grain boundary
本研究利用密度泛函理论计算铜晶界中金属溶质和非金属杂质的偏析能,发现V、Zr、Ag有益,O、S、F、P有害,且局部畸变与弱化效应成正比。
2023-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Insights into Solute Drag Effects on Grain Boundary Motion in Mg-Al and Mg-Ca Alloys
College of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Cemented Carbide, Hunan University(湖南大学材料科学与工程学院);McGill University(麦吉尔大学);Institute of Solid State Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院固体物理研究所);School of Physics and Electronics, Hunan University(湖南大学物理与电子学院);Hunan University(湖南大学)
本研究通过分子动力学和蒙特卡洛模拟揭示了Al和Ca溶质对Mg合金中晶界运动的影响,发现Ca的钉扎效应强于Al,且HAGBs在再结晶后期受溶质效应影响更显著。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
A phase-field approach for modeling equilibrium solute segregation at the interphase boundary in binary alloys
在时效硬化合金中的许多实验和理论发现表明,特定的溶质元素优先偏析到相间边界(IB)并降低其能量。这种偏析机制可以稳定沉淀微观结构,防止粗化,从而在结构应用中允许更高的操作温度。在此,我们提出了一个相场模型的溶质偏析的IBs分离的基体和沉淀相的二元合金。所提出的建模框架是能够捕获散装热力学和界面自由能,同时也占各种质量传输机制。一维系统的分析平衡解决方案,和多余的IB量独立的吉布斯分割面公约进行评估。借助于平行切线构造,根据合金成分和描述自由能函数的模型参数建立了IB偏析等温线。在正规溶液近似下,进行了计算研究,阐明了IB能量和偏聚水平对温度和自由能模型参数的依赖性。我们表明,该模型是符合吉布斯吸附方程,因此,它是可以比较的吸附行为预测的模型参数与实验和原子模拟。未来的工作扩展到三元合金的模型,并将弹性相互作用对IB偏析的影响。
2019-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab Initio Investigation Of Phosphorus And Hydrogen Co-segregation And Embrittlement In α-fe Twin Boundaries
我们提出了一个新的统计物理模型来研究溶质在晶界的平衡偏聚和由此产生的脆化效应。该低温膨胀模型具有通用性和有效性,其参数可以通过原子计算得到。它可以考虑到多个物种,多个偏析网站与不同的偏析自由能,帐户的组态熵,晶粒半径和网站之间的竞争溶质。作为一个例子,该模型被应用到研究的磷和氢共偏析在$\Sigma3$ $109.5°[0\bar{1}1]\{111\}$孪晶界在$α$-Fe,使用能量参数从密度泛函理论计算。我们表明,P-H相互作用可能会导致增加P偏析在晶界,并导致额外的脆化相比,P和H被单独考虑的情况下。
2019-03-20 cond-mat.mtrl-sci
An integral method for the calculation of the reduction in interfacial free energy due to interfacial segregation
吉布斯的吸附等温线的基础上开发的方法来计算在内部界面处的溶质偏析,建立在测得的浓度分布的界面自由能的减少。利用原子探针层析成像(APT),我们首先测量跨界面的溶质原子的相对界面过剩的浓度分布。为了实现这一点,我们利用一种新的方法的基础上J。计算吉布斯界面过剩的Cahn公式。我们还介绍了一种方法来计算界面自由能的减少,是由偏析溶质原子。这种方法产生一个离散的界面自由能的减少,其中考虑到测量的浓度分布和计算的吉布斯过剩的配置文件。我们证明,这种方法可以用于均相和异相界面,并考虑到跨界面的溶质原子的实际分布,由APT确定。它适用于PbTe-PbS半导体系统12摩尔%的情况。Na 1摩尔%,其中预期在PbS/PbTe界面处的Na偏析降低{100}晶面的界面自由能。我们还考虑了镍基合金600的情况,其中B和Si偏析被怀疑阻碍同质(GB)和异相金属碳化物(M7 C3)界面处的晶间应力腐蚀开裂(IGSCC)。与内部接口相关的浓度分布测量APT使用紫外线(波长= 355 nm)激光解剖nanotips上的原子原子和原子平面的基础上。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Solute-point defect interactions, coupled diffusion, and radiation induced segregation in fcc nickel
辐照诱导的溶质偏析(RIS)暴露于辐照的材料是一个众所周知的问题。它通过促进辐射引起的退化现象,如硬化和脆化,影响核反应堆堆芯部件的寿命。本文研究了面心立方Ni-X(X = Cr,Fe,Ti,Mn,Si,P)稀二元合金的RIS倾向。我们的目标是调查的驱动力和动力学机制背后的实验观察到的偏析。通过从头计算,点缺陷的稳定性和与溶质的相互作用,连同迁移能量和尝试频率确定。然后在平均场框架下计算了输运和扩散系数,以获得合金中溶质-缺陷动力学耦合的全貌。结果表明,所有考虑的溶质,除铬,更喜欢空位介导的热和辐射诱导的迁移过程中的扩散。Cr,另一方面,优先迁移的混合哑铃配置。P和Si在这里被示出为富集,并且Fe和Mn在材料的照射期间在汇处被耗尽。另一方面,Ti和Cr显示在较低温度下富集和在较高温度范围内贫化之间的交叉。在这项工作中的结果进行了比较与以前的研究体心立方(bcc)铁,并讨论了在奥氏体合金的RIS的上下文中。
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dislocation-induced Y segregation at basal-prismatic interfaces in Mg
溶质偏析在孪晶界镁已被广泛研究,但这种现象还没有被研究在同样重要的基底-棱柱界面。为了填补这一关键空白,这项工作研究了偏析行为的Y在基底棱柱界面与各种结构,使用原子模拟。计算出的界面能表明,包含断开和位错的短共格界面和长半共格界面比无序界面在能量上更稳定,这得到了我们的实验观察的支持。Y在这些最低能量的基底棱柱界面的偏析能量显示出与原子静水应力的明显相关性,突出了局部压应力偏析的重要性。此外,在半共格的基底-棱柱界面位错周围的网站表现出较低的偏析能量,表明局部缺陷,如界面位错可以进一步增强偏析。在其整体,这项研究表明,溶质的偏析可以受到一些不同方面的局部结构在复杂的界面在镁合金。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Exploiting solute segregation and partitioning to the deformation-induced planar defects and nano-martensite in designing ultra-strong Co-Ni base alloys
本研究通过热机械加工引入变形诱导结构并结合中温回火促进溶质偏聚分配,设计出屈服强度超2 GPa的超强Co-Ni基单相合金,兼具良好高温组织稳定性与力学性能。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Faceting diagram for Ag segregation induced nanofaceting at an asymmetric Cu tilt grain boundary
在这项工作中,我们实验建立了等温纳米晶面的演变在一个不对称的倾斜晶界的Cu-Ag系统使用扩散偶的方法。我们调查的纳米晶面形成沿晶界的银溶质过剩浓度的依赖。初始晶界分解为不对称的贫Ag段和对称的富Ag(210)段。增加Ag过量导致富Ag小面段长度增加,而非对称小面的长度保持恒定。由此,我们构建了一个晶界纳米刻面图推导出我们的实验相关的局部原子结构,整体倾斜和Ag溶质过剩。
2020-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Disconnection formation via segregation-induced grain boundary phase transitions
University of Manitoba(曼尼托巴大学)
本研究通过溶质间隙分离揭示了晶界相变中无能垒的断裂形成机制,拓展了对合金系统晶界动力学的理解。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Interstitials as a key ingredient for P segregation to grain boundaries in polycrystalline $α$-Fe
Montanuniversität Leoben(维也纳矿业大学);Christian Doppler Laboratory for Knowledge-based Design of Advanced Steels, Department of Materials Science, Montanuniversität Leoben(维也纳矿业大学材料科学系先进钢知识基础设计克里斯蒂安·道普勒实验室)
本研究采用经典原子间势与机器学习方法,探究多晶α-Fe中P的置换型与间隙型晶界偏聚行为,发现P可偏聚至两类晶界位点,需同时考虑两种偏聚以实现准确预测。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci
A Machine Learning Framework for the Prediction of Grain Boundary Segregation in Chemically Complex Environments
本文提出一个机器学习框架,利用可组合计算模块和人工神经网络预测 NbMoTaW 等复杂浓固溶体合金的晶界偏析,在保持高精度的同时比传统原子模拟快四个数量级,并揭示了 Mo 偏析行为随化学环境复杂化的转变及反偏析位点随浓度增加被填充的新现象。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Segregation-Controlled Diffusion-Induced Grain Boundary Migration in Alloy 690
Hunan University(湖南大学);Institute of Solid State Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院固体物理研究所);McGill University(麦吉尔大学)
本研究通过混合分子动力学和半大正则蒙特卡罗模拟,揭示了合金 690 中晶界迁移受溶质扩散和偏析耦合作用控制的机理。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Topological grain boundary segregation transitions
通过原子级实验与模拟,发现钛晶界处铁偏析稳定二十面体笼,其五重对称性导致分级晶界相变,为界面设计提供新机制。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
The effect of the interface energy on pattern selection in alloy solidification: A phase-field study
凝固结构是由不可逆过程产生的耗散结构,对模式选择的透彻理解对于控制凝固结构是必要的。本文采用相场模型模拟了不同择优晶向下的凝固过程。研究了溶质偏聚对界面能的影响,以及界面能对图形选择的影响。在初始阶段,溶质偏聚影响界面能,决定了平面界面的不稳定性。在平面-蜂窝转变(PCT)的详细演变期间,表面刚度主导该阶段。在PCT阶段,溶质偏聚程度高是指界面能低,导致在一次枝晶尖端后出现侧枝。在稳态阶段,界面的总体传播速度是相同的,而在不同的PCO模拟的尖端速度是不同的。不同的尖端速度导致不同的界面形态演化。分别讨论了整体耗散系统和局部自由能的观点。本文论证了溶质偏聚对界面能的影响,以及界面能对模式选择的影响。
2022-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Designing for Cooperative Grain Boundary Segregation in Multicomponent Alloys
本文提出晶界溶质协同偏析理论,开发谱方法预测多组分合金晶界协同合金化,提供700余种铝基合金数据并实验验证。
2024-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Modulating dislocation reactions through preferential hydrogen segregation in bcc metals
本研究通过铁的原子模拟揭示,氢的优先偏聚促进螺位错反应形成稳定的<001>刃位错结,进而演变为空位型位错环,为体心立方金属的氢致损伤提供了新机制。
2024-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Grain Boundary Segregation in Magnesium Alloys: An Atomistically Informed Machine Learning Approach
本研究结合原子模拟与机器学习,预测镁合金晶界偏析,发现Nd偏析显著,为轻质镁合金设计提供新途径。
2025-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Rapid modeling of segregation-driven metal-oxide adhesion in high-entropy alloys using macroscopic atom model
University of Manitoba(曼尼托巴大学)
本研究通过扩展宏观原子模型,快速预测高熵合金中金属氧化物粘附性,揭示了Hf和Zr增强粘附、S削弱粘附的机制。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
A Hybrid Quantum Mechanics Machine Learning Forcefield (QM/ML) Framework for Accurate Solute-Dislocation Interaction Simulations
Imperial College London(帝国理工学院)
提出混合QM/ML框架,结合DFT与神经网络MLIP,实现高精度低成本的溶质-位错模拟,验证了Zr中Sn和Fe偏析及钢中磁复杂相互作用。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure, grain boundary evolution and anisotropic Fe segregation in (0001) textured Ti thin films
晶界(GB)的结构和化学性质在决定多晶材料的性能方面是至关重要的。小面和溶质偏析,以尽量减少GB能量是一种常见的现象。本文提出了一种在钛(Ti)薄膜中获得纯倾斜晶界的沉积工艺。通过提高功率密度,在SrTiO $_3$(001)衬底上实现了由多晶薄膜向迷宫状双晶Ti薄膜的转变。双晶薄膜中的所有晶界都是$Σ$ 13 [0001]重合位点阵(CSL)边界。可以看到GB平面清楚地刻面成20-50 nm长度的对称{ $\bar{7}520$ }和不对称{ $10\bar{1}0$ } // { $11\bar{2}0$ }片段。另外,EDS揭示了铁(Fe)在每个交替对称的{ $\bar{7}520$ }段中的优先偏析。这两个小平面和偏析的CSL密度之间的小平面平面的差异解释。此外,在含有Fe偏聚的GB平面中,使用原子探针层析术实验确定GB过量溶质为1.25~atoms/nm $^{2}$。总之,该研究首次揭示了一种方法,以获得双晶Ti薄膜与强小面和各向异性的铁(Fe)偏析行为在同一家庭的飞机。
2021-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Deconvoluting Mechanisms of Radiation-Induced Grain Boundary Segregation in Dilute Ni-X (X = Fe, Cr, Mn) Alloys via Ion Irradiation and Phase-field Modeling
Idaho National Laboratory(爱达荷国家实验室);Texas A&M University(德克萨斯农工大学)
本研究通过离子辐照与相场建模,揭示稀Ni-X合金中辐照诱导晶界偏析的机制,发现Fe贫化、Cr竞争性输运、Mn热力学富集,并强调需综合处理多种因素。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci