First-principles Study on Formation of LPSO Structures for Ternary Alloys Revisited from Short-range Order
基于能量竞争无序相的短程有序（SRO）倾向，研究了Mg-Y-Zn三元合金长周期堆垛有序（LPSO）结构的形成.我们发现，各向异性的SRO倾向的堆垛层错的结构不能简单地解释由算术平均值的SRO组分fcc和hcp堆垛，表明SRO应显着地受到影响的sternally-introduced堆垛层错。我们还发现，相邻Y-Zn对的SRO（其应具有正号以形成LPSO中发现的特定L12型簇）受到堆垛层错之间距离的强烈影响：例如，五原子层间距不优选面内Y-Zn对，而七原子层间距优选面内和面间Y-Zn对。这些事实有力地表明，Mg-Y-Zn合金的有序化趋势是显着的堆垛层错以及它们的周期性支配。本文还系统地研究了其它Mg-RE-Zn（RE = La，Tb，Dy，Ho，Er）合金的SRO与稀土元素物性的关系。我们发现，虽然RE-Zn对的SRO没有表现出有效的原子半径的相关性，它有很强的二次相关的原子半径考虑沿面内和面间方向的unisotoropy。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Multimodal deep learning framework to predict strain localization of Mg/LPSO two-phase alloys
Department of Materials Engineering, School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部材料工程学科）
本研究采用多模态深度学习框架，结合三种微观结构描述符，从三维图像预测Mg/LPSO两相合金的压缩局域应变分布，验证了方法的有效性。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Advantages of rapid solidification over casting of Mg-0.4Zn-1Y alloy
本研究对比Mg-0.4Zn-1Y合金的传统铸锭冶金与快速凝固工艺，发现快速凝固可调控LPSO相、MFS及晶粒尺寸，实现优异力学性能与合理腐蚀速率的兼顾。
2024-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic stability of Mg-Y-Zn ternary alloys through first-principles
为了阐明Mg基长周期堆垛有序结构（LPSO）的热力学稳定性，基于特殊的准随机结构（SQS），系统地研究了Mg、Y和Zn元素随机混合时，不同成分的多层堆垛合金的能量偏好.通过对SQS形成自由能的计算，发现Mg-Y-Zn合金发生了富Mg相和富Y-Zn相的相分离，这与前人的理论研究结果相一致。SQS对于多种组成、堆叠序列和原子构型的体积模量范围在35 GPa左右，即，它们没有显示出显著的Mg浓度依赖性，因此这意味着声子的影响对LPSO相稳定性没有显著的作用。在hcp堆积中引入层错会获得“负”能量，这表明层错的引入与长周期堆积有序的形成有着深刻的关系。
2015-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Origin of Phase Stability in Mg-Zn-Y Alloys with a Long-Period Stacking Order
采用第一性原理计算研究了18种具有长周期堆垛序（LPSO）的$R$ Mg-Zn-Y合金的相稳定性起源。我们计算了生成热作为Zn空位数的函数，讨论了Zn原子的作用。计算的凸包表明，在LPSO合金中的Zn原子是稳定的，即使它们的数量约为Y原子的一半。与Zn $p$轨道的键合状态导致LPSO结构的稳定性，因为最接近溶质团簇的Mg的偏态密度形成谷结构。
2022-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.atm-clus
Thermodynamic origin of solute-enriched stacking-fault in dilute Mg-Zn-Y alloys
研究了Mg-Zn-Y三元合金在稀相体系中形成的溶质富集层错（SESF）的热力学行为，该层错是由Zn和Y原子富集的本征II型层错（I2-SF），代表了长周期堆垛层错（LPSO）相的结构单元。六方密排（hcp）Mg基体中的SESF形成局部面心立方（fcc）环境，因此我们的热力学分析是基于Mg-Zn-Y三元组成范围内hcp和fcc相之间的吉布斯自由能比较，使用由第一性原理计算辅助的相图计算（CALPHAD）方法。首先根据Hillert平行切线定律估计了溶质Zn/Y原子在SESF中的偏聚行为，然后利用多子晶格模型估计了SESF中可能的无序-有序相变。我们发现，在SESF的Zn/Y共偏聚提供了一个显着的条件，fcc层变得比hcp-Mg矩阵更稳定。此外，在SESF中，随后的类旋节分解为富Mg固溶体和富Zn/Y的L12型有序相导致系统的总吉布斯自由能显著降低。这些热力学行为很好地解释了Zn-Y簇的L12型短程有序的现象学起源，这是已知的LPSO相发生，也证实了本SESF的电子显微镜实验。因此，即使在稀相条件下，强的Zn-Y相互作用也对稳定Mg-Zn-Y合金中的SESF起关键作用。
2019-06-12 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
Comments on 'Revisiting building block ordering of long-period stacking ordered structures in Mg-Y-Al alloys'
在最近的一篇论文中，Zhang等人[Acta Materialia 152（2018）96]研究了Mg-Al-Y合金中长周期堆叠有序（LPSO）结构的面内有序。除了著名的L12型建筑群外，他们还提出了三种新型的亚稳态建筑群。然而，我们将表明，这些新类型的建筑集群是由位于不同领域的L12型集群的叠加。此外，还为Mg-Al-Gd合金系中的畴结构提供了实验依据。
2018-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct prediction of the solute softening-to-hardening transition in W-Re alloys using stochastic simulations of screw dislocation motion
位错和溶质原子之间的相互作用是金属塑性中几个重要过程的基础。在体心立方（bcc）金属和合金中，低温塑性流动由螺旋位错滑移控制，已知螺旋位错滑移通过两个连续\emph{Peierls}谷的扭结对的成核和侧向弛豫而发生。在合金中，位错和溶质通过长程应力场耦合和短程非弹性相互作用影响彼此的动力学。已知在某些替代体心立方合金中，在临界浓度下观察到从溶质软化到溶质硬化的转变。本文建立了替代式W-Re合金中螺型位错滑动和溶质扩散的动力学蒙特卡罗模型。我们发现，位错动力学是由两个竞争机制。在低溶质浓度下，成核增强的Peierls应力的软化，克服了弹性排斥的Re原子扭结。这种趋势在较高浓度下逆转，导致浓度和温度相关的流动应力最小。这个最小值标志着从溶质软化到硬化的过渡，这被认为是在合理的协议与实验。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Defect and solute properties in dilute Fe-Cr-Ni austenitic alloys from first principles
我们提出了一套广泛的第一性原理密度泛函理论计算的点缺陷的形成，结合和聚集能在奥氏体铁与稀浓度的铬和镍溶质。
2012-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Predicting co-segregation in alloys with solute-solute interactions
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本文提出扩展双溶质模型，通过机器学习预测溶质-溶质相互作用，用于多组分合金中溶质共富集行为的定量预测，结合分子动力学和蒙特卡罗模拟验证了方法的有效性。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Solute softening and vacancy generation by diffusion-less climb in magnesium alloys
利用<a>分子动力学模拟观察到了Mg-Al合金中刃位错在室温下的无扩散攀移。棱柱和金字塔I平面上的位错爬过基面以克服溶质障碍。这种面外位错运动软化了高电阻的锥体I滑移，并显著降低了位错迁移率的各向异性，有助于提高Mg的延展性。流动应力与溶质浓度呈线性关系，cAl。位错主要沿负方向爬升，爬升角约为0.01cAl，产生约为10-4的非常高的空位浓度。
2020-09-01 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
DFT-informed Design of Radiation-Resistant Dilute Ternary Cu Alloys
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本研究利用DFT方法设计抗辐射的稀释三元铜合金，通过添加结合空位的溶质减少空位迁移，抑制溶质拖拽效应。
2026-03-02 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
Multiscale Modeling of Vacancy-Cluster Interactions and Solute Clustering Kinetics in Multicomponent Alloys
本研究通过多尺度建模方法，揭示了多组分合金中空位-簇相互作用与溶质聚集动力学的定量关系，为控制合金时效过程提供理论指导。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of solute content and temperature on the deformation mechanisms and critical resolved shear stress in Mg-Al and Mg-Zn alloys
通过微柱压缩试验结合基于扩散偶的高通量加工技术，研究了溶质原子（Al和Zn）对镁合金在298 K和373 K下变形机制和基底滑移临界分辨剪切应力的影响。结果发现，溶质原子的存在下，在298 K的尺寸效应，以及在滑移带，这是与大应变爆发的解析剪切应力（$τ_{RSS}$）-应变（$ε$）曲线的变形的本地化增强。纯镁和镁合金在373 K下的变形更均匀，微柱尺寸对临界分辨剪切应力的影响要小得多。在后一种情况下，它是可能的，以确定溶质含量的影响上的临界解析剪切应力的基础滑移在Mg-Al和Mg-Zn合金。
2019-03-20 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
Model for solute diffusion during rapid solidification of binary alloy in semi-infinite volume
基于局部非平衡方法，考虑了二元合金在半无限体积内快速凝固过程中溶质扩散的一维模型。在该模型的范围内，假设质量运输由电报员方程描述。基本假设涉及界面处的扩散通量和溶质浓度的行为。在这些量由指数函数叠加给出的条件下，求出了决定熔体中流量和溶质分布的电报方程的解，并在此基础上研究了近表面区的不同凝固状态和分配系数的行为。根据模型参数，分析了完全凝固后固体中的浓度分布。
2009-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Occupation and diffusion of interstitial solutes in dilute alloys in perspective of the Gauss Legendre three square theorem
本文以C、N、O在稀铁合金中的扩散为例，借助高斯-勒让德三平方定理将间隙溶质等效占位多面体分为7类，并利用Wythoffian操作描述迁移路径，结果可推广到其他低浓度置换溶质材料中的空位与间隙原子扩散。
2024-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field modelling of solute trapping during rapid solidification of a Si-As alloy
采用相场模型研究了快速凝固条件下生长固体的非平衡溶质捕获效应。考虑扩散固液界面上的连续稳态浓度分布，在相场的背景下引入了一个新的非平衡分配系数的定义。这个定义导致，特别是高增长速度，以更好地描述现有的实验数据相比，与其他扩散界面和尖锐的界面预测。
2006-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insight into the effects of solute and pressure on phase transformation in titanium alloys
本研究利用DFT和NEB计算揭示了溶质元素与外部静水压力对钛合金固相转变的协同降低势垒作用，为设计高性能钛合金提供了原子尺度的化学-机械耦合机制洞察。
2025-05-03 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
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
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
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
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
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
A Rule of Solute Segregation at Grain Boundaries
控制溶质在晶界的偏聚对合金的工程性能至关重要，但其关键参数--偏聚能的构效关系至今仍不清楚。在这里，我们提出了电子和几何描述的GB偏析的基础上的价，电负性和大小的溶质和非本地的配位数的自由表面，我们建立了一个预测框架，以确定跨不同的溶质，矩阵，GB结构和偏析网站的偏析能量。该框架不仅揭示了GB偏析中溶质和基质的耦合规律，而且揭示了溶质偏析决定因素的来源。溶质的贡献基本上源于他们的d-和s-状态耦合合金化，而基体GB接口是由基体自由表面。我们的方案建立了一个新的图片在晶界的溶质偏析，并提供了一个有用的工具，先进合金的设计。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Strengthening magnesium by design: integrating alloying and dynamic processing
本文探讨了溶质团簇与析出相如何改善Mg合金性能，提出通过热机械加工控制其形核与长大以优化微观结构的策略，并介绍了基于ICMD方法实现Mg合金逆向设计。
2021-05-11 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
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
Kinetic Monte Carlo simulations of vacancy diffusion in non-dilute Ni-X (X=Re,W,Ta) alloys
空位在合金中的移动性可以限制位错攀移。采用结合密度泛函理论和动力学Monte Carlo方法研究了Ni-Re、Ni-W和Ni-Ta二元合金中空位扩散的行为溶质浓度我们引入了一个相互作用模型，考虑到接近扩散原子的化学环境，以捕获溶质-宿主和溶质-溶质相互作用对扩散势垒的影响。与理想固溶体相反，不仅溶质原子的扩散势垒影响空位迁移率，而且主要是由于溶质原子的存在而引起的宿主扩散势垒的变化。这是由以下事实证明的：所观察到的空位减速作为溶质浓度的函数在Ni-W中比在Ni-Re中更大，即使Re是比W更慢的扩散体。因此，为了模拟复杂的非稀合金中的扩散，不可避免地要明确处理相互作用能。在镍基高温合金的背景下，可以得出两个结论，从我们的动力学蒙特卡罗模拟：观察到的空位迁移率的放缓是不足以成为所谓的Re效应的唯一原因;和假设空位迁移率，位错攀移，蠕变强度之间的直接相关性的实验观察到的W和Re在提高蠕变强度的类似效果可以得到证实。
2018-12-12 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
Multi-scale modeling of the effects of temperature, radiation flux and sink strength on point-defect and solute redistribution in dilute Fe-based alloys
在这项工作中，我们调查的原子和点缺陷（PD）通量对微结构的结构缺陷之间的耦合造成的辐射诱导偏析（RIS）。这种通量耦合依赖于PD和原子的迁移机制，包括热扩散机制和强迫原子移位（FAR）发生在位移级联。我们推导出一个分析模型的PD和溶质RIS档案占PD生产和相互重组，FAR机制，和整体的下沉强度的微观结构控制消除PD的结构缺陷。从这个模型中，我们提出了一个参数调查的扩散和RIS性能在稀Fe- $B$（$B$ = P，Mn，Cr，Si，Ni和Cu）二元合金，在定量的温度/辐射通量/下沉强度地图的形式。在以前的作品中，我们区分三个动力学域的扩散和RIS属性：重组域，汇域，和热域。我们的分析方法和数值应用表明，PD和溶质原子的扩散和RIS行为在很大程度上不同，从一个动力学域到另一个。此外，在高辐射通量，低温，和大的汇强度，FARs往往会破坏溶质RIS的配置文件，因此减少RIS的总量，迫使溶质和主机原子的混合，特别是接近PD汇。最后，我们提供了定量的标准来模拟在反应堆RIS行为的离子辐照。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
An Analytic Model to Determine the Interstitial-Solute Energetics and Underlying Mechanism in Refractory High-Entropy Alloys
该研究提出基于紧束缚模型的分析方法，利用邻居原子半径近似键长，揭示间隙溶质能量与d带宽度线性关系，为设计先进耐火高熵合金提供电子级理解工具。
2025-08-05 cond-mat.mtrl-sci
The role of solute concentration in interface instability during alloy solidification: A viewpoint from the free energy
凝固组织是由界面过程与热、溶质输运过程的相互作用决定的。本文研究了定向凝固中的平面不稳定性。首先，模拟了生长初期的界面演化过程，表明平面不稳定性表现为从平面到胞状的转变。其次，为了表示凝固的历史依赖性，在模拟中使用恒定的热梯度G和变化的拉速VP。结果表明，冷却速率R（= G*VP）控制界面的整体传播速度，以维持局部热力学平衡。溶质偏聚通过改变界面处的过剩自由能和相应的界面能来决定界面的稳定性。最后，对具有不同择优取向的晶粒进行了模拟，结果表明表面能及其各向异性不影响溶质扩散和平面生长。同时也验证了溶质偏聚影响界面能，导致界面不稳定的结论。另一方面，对于平面-胞状转变，最小表面刚度准则比最大表面能准则更适用。溶质浓度对过剩自由能和界面能的影响可以应用于其他由界面不稳定性引起的凝固模式，这将在未来进行研究。
2022-10-23 cond-mat.mtrl-sci
A model of full thermodynamic stabilization of nanocrystalline alloys
George Mason University（乔治梅森大学）
该研究提出一个结合Potts模型和晶格气体模型的多晶合金模型，用于探究晶界偏析是否能实现完全稳定的纳米晶状态。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Possibility of suppression of the formation of solute-enriched clusters
基于早期提出的在辐照压力容器钢中形成溶质富集簇的机制，已经证明，通过用具有特别选择的性质（例如溶解度、活性和流动性）的化学元素对PVS进行轻合金化的方法，可以抑制该过程。结果表明，改变热尖峰熔融区凝固机制，抑制导致溶质富集团簇形成的溶质拖曳是可能的。必须指出的是，这种溶质富集的团簇形成机制适用于具有低溶解度的合金化元素-它适合于B.C.C. PVS的钢-金属，但不适用于F.C.C.奥氏体钢
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic model of solute site preferences in ordered alloys
基于质量作用定律的热力学模型被用来计算元素点缺陷的浓度，并确定有序合金中溶质原子的位置偏好。的晶格空位，反位原子和主机的晶体形成平衡缺陷的组合枚举CsCl（B2）和Ni 2Al 3结构。对于氯化铯，除了两个替代网站，扭曲四面体间隙网站被认为是。对于Ni_2Al_3，考虑了Ni位、两个不同的Al位和一个空位的间位型Ni位。导出了适用于任何晶体结构的元素缺陷浓度之间的约束方程。所选缺陷的浓度可以使用约束方程结合缺陷组合的质量作用方程来求解。该方法直接导致缺陷的浓度，而不需要评估成分依赖的化学势，从而导致更透明的形式主义。该模型被用来探讨稀三元溶质原子的位置偏好现象。研究结果与仅限于替代部位的既往治疗一致。通过代数分析和数值模拟，得到了非化学计量比化合物中溶质S位置偏好随温度和组成变化的一般规律：（1）溶质S倾向于占据元素中有缺陷的取代位置; (2)如果S在A位和B位上的能量差非常正或非常负，则S将独占B位或A位，与成分无关。如果位能差是中等的，则溶质将随着组成的变化从一个位切换到另一个位。(3)溶质具有占据间隙或空晶格位点的趋势，其中最大位点分数接近化学计量组成。
2015-01-27 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
High-Throughput ab-initio Dilute Solute Diffusion Database
我们演示了自动生成的扩散数据库，从高通量密度泛函理论（DFT）计算。用多频扩散模型计算了Mg、Al、Cu、Ni、Pd和Pt主晶格中的230多个稀溶质扩散体系。我们采用修正方法，溶质在合金中的扩散，使用主机自扩散率的实验和模拟值。我们发现很好的协议与实验溶质扩散数据，获得加权激活势垒RMS误差为0.176 eV时，排除磁性溶质在非磁性合金。编译的数据库是世界上最大的一致计算从头溶质扩散数据的集合。
2016-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Master equation approach to the theory of diffusion in alloys and calculations of enhancement factors for tracer solvent and tracer solute diffusion in FCC alloys
以FCC合金的五频模型为例，采用主方程方法建立了合金扩散的自洽统计理论。昂萨格系数的微观原子间相互作用和一些统计平均的表达式。我们讨论了这些平均值的计算方法，使用平均场和对集群近似来描述空位-溶质和溶质-溶质相互作用的影响，以及最近邻和第二壳层近似来描述空位相关效应。所开发的方法用于计算增强因子，确定示踪剂的自扩散和示踪溶质扩散在稀FCC合金的浓度依赖性。对于示踪剂的自扩散，我们表明，一些显着的贡献，增强因子有关的热力学活性的空缺错过了在以前的治疗这个问题。这意味着大多数现有的五频模型参数估计实际合金应予以修订。对于示踪溶质扩散，增强因子的表达式似乎是第一次提出。所获得的结果被用来估计扩散，包括空位-溶质相互作用，在几个FCC合金，必要的实验数据是可用的重要的微观参数。
2013-10-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
A Phase Field Crystal Study of Solute Trapping
在这项研究中，我们已经纳入了两个时间尺度的相场晶体模型的二元合金，探索不同的溶质捕获性能作为晶体-熔体界面速度的函数。只有扩散动力学，我们证明了偏析系数，K作为一个二元合金的速度的函数是一致的卡普兰和阿齐兹的模型，其中K接近统一的极限的无限速度。然而，随着在密度场和浓度场中引入波动动力学，捕获遵循S。Sobolev[Phys. Rev. A. 199：383386，1995.]，其中完全捕获以有限速度发生。
2012-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ductility enhancement in Mg alloys elucidated via large-scale ab-initio calculations
University of Michigan（密歇根大学）
通过大规模ab-initio计算揭示镁合金延展性增强机制，发现溶质对位错滑移的影响是关键因素。
2026-01-18 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
Nanoscale perspective on the stress-corrosion cracking behavior of a peak-aged 7XXX-Al alloy
高强度7 xxx铝合金目前常用于航空航天领域，预计将越来越多地用于汽车行业以减轻重量。然而，这些合金可能对应力腐蚀开裂（SCC）敏感，这取决于回火和负载条件。合金的晶粒结构和成分被认为在确定SCC敏感性方面起关键作用。在这里，我们在纳米尺度上研究了7140铝合金的两种不同的模型变体上应力腐蚀裂纹附近的微观结构的演变。我们在热（70°C）潮湿空气中对在四分之一厚度（T/4）和中等厚度（T/2）下提取的样品进行了双悬臂梁（DCB）裂纹扩展测试，并对非工业、SCC敏感的T6条件进行了热处理。在T/4下的样品显示出较低的KISCC以及较平坦的晶粒和较高的溶质含量，而两种样品在较高的应力强度下表现出相似的裂纹扩展速率。我们报告的沉淀溶解和基体溶质富集裂纹尖端附近，与T/4的位置呈现较高的溶质水平的增加。裂纹前的近晶界显微组织发生了变化，有沉淀溶解和溶质向应力腐蚀裂纹尖端迁移的迹象。这些结果与最近关于另一种7 xxx铝合金在Cl溶液中SCC后的报告一致，支持这些机制通常发生的可能性。我们将我们的研究结果与测量的SCC行为，并提供了一系列可能的机制，可以广泛适用于高强度铝合金的SCC。
2023-03-08 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
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
Quantitative phase field modeling of solute trapping and continuous growth kinetics in rapid solidification
溶质捕集是合金快速凝固过程中的一个重要现象，连续生长模型（CGM）是目前流行的锐界面理论。使用匹配渐近分析，我们展示了如何将二元合金相场模型的尖锐界面行为定量映射到Aziz等人的CGM动力学上。[1]，具有可控的分配系数k（V）。我们展示了参数化，使相场模型映射到相应的CGM或经典的尖锐的接口模型。我们还证明了不同的接口宽度的映射是收敛的。最后，我们提出的效果，溶质捕获可以在定向凝固模拟细胞生长。溶质捕获的处理可以很容易地实现在不同的相场模型，并预计将是一个重要的功能，在快速凝固制度，如增材制造相关的定量相场建模的未来研究。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Direct nanoscale observation of melting and solute redistribution in a hypoeutectic Al-Cu alloy with $\it{in\ situ}$ STEM
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）
利用原位STEM加热技术，纳米尺度观察亚共晶Al-Cu合金的熔化过程，发现晶界优先形成共晶液相，Al2Cu相先熔化，液态Cu长距离再分布导致富Al边缘和Cu富集。
2026-06-12 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
Diffusion behavior in diluted ($Fe,Cr$) alloys: An environment for H diffusion in ferritic steels
杂质扩散系数完全由低成本的经典分子静力学技术（CMST）获得。特别是，我们展示了如何CMST是适当的，以描述介导的空位机制的杂质扩散行为。在五频模型的背景下，CMST允许计算所有的微观参数，即：空位形成的自由能，空位-溶质结合能和所涉及的跳跃频率，从它们，我们得到的宏观输运幅度，如：相关因子，溶剂增强因子，Onsager和扩散系数。此外，我们首次报告的溶质-空位配对物种的扩散系数的行为。我们在稀释的NiAl和AlU f.c.c.合金.我们的研究结果是在完美的协议与现有的实验数据为两个系统和预测，NiAl的溶质扩散通过空位交换机制，而对于AlU系统，空位拖动机制发生。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
