Scaling of alloy interfacial properties under compositional strain
在材料生长和凝固过程中出现的复杂形态和微观结构通常由界面的平衡和动力学性质及其结晶各向异性决定。然而，有限的知识是可用于合金化，特别是这些界面特性的组成产生的弹性效应。在这里，我们系统地研究了这种成分的合金模型系统的界面性质的相场晶体分析的基础上，包括固-液界面自由能，动力学系数，和晶格钉扎强度的影响。这些界面量在各种范围内的材料参数的标度关系进行了识别和预测。我们的研究结果表明，合金结构和浓度的介观和微观长度尺度之间的耦合的重要影响，以及成分变化引起的压缩和拉伸界面应力的影响。这里开发的方法提供了一种有效的方法来系统地识别这些关键的材料特性，超越了传统的原子和连续体的方法。
2016-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A High Throughput Aqueous Passivation Testing Methodology for Compositionally Complex Alloys using Scanning Droplet Cell
本文提出一种基于扫描液滴电池的高通量测试方法，用于评估Al0.7-x-yCoxCryFe0.15Ni0.15薄膜合金组合库在0.1 mol/L H2SO4(aq)中的钝化性能，以加速发现具有优异耐腐蚀性的成分复杂合金。
2023-09-18 cond-mat.mtrl-sci
An experimental high-throughput to high-fidelity study towards discovering Al-Cr containing corrosion-resistant compositionally complex alloys
本研究通过高通量实验筛选结合电化学测试，在Al-Co-Cr-Fe-Ni基合金中快速识别出含Al-Cr的耐腐蚀成分复杂合金，并揭示Ni-Al短程有序与耐腐蚀性的关联。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Compositional bowing of band energies and their deformation potentials in strained InGaAs ternary alloys: a first-principles study
使用第一性原理计算，我们表明，导带和价带的能量和它们的变形势表现出不可忽略的组成弯曲应变三元半导体合金，如InGaAs。在局域密度近似和混合泛函方法的框架下，计算了这些化合物的电子结构，其中大立方超晶胞和特殊的准随机结构代表了随机合金的两种模型结构。我们发现，预测的弯曲效应的带能变形潜力是相当不敏感的功能和合金结构模型的选择。弯曲的方向由In阳离子确定，与Ga阳离子相比，In阳离子对形成具有$x\gtrsim 0.5$的In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As价带态有更强的贡献。
2015-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Mechanical and thermodynamical properties of $β-Cu-Al-Mn$ alloys along the $Cu_3Al \to Cu_2AlMn$ compositional line
采用第一性原理计算方法研究了沿$Cu_3Al \to Cu_2AlMn$线成分和$bcc$基结构的$Cu-Al-Mn$合金的弹性性能。从计算的弹性常数，齐纳的各向异性，声速和德拜温度确定。理论计算结果与实验数据吻合较好。通过准简谐德拜模型引入振动的影响，并研究了不同性质随温度和成分的变化。
2020-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Microstructural and compositional design principles for Mo-V-Nb-Ti-Zr multi-principal element alloys: a high-throughput first-principles study
由于多主元素合金（MPEAs）的成分空间很大，合理设计MPEAs以优化其微观组织是困难的。因此，高通量的第一性原理研究的Mo-V-Nb-Ti-Zr，耐火MPEA，进行深入了解底层的微观结构。使用蒙特卡罗模拟供电的集群扩展，我们发现的原则，管理MPEA的微观结构在一个大的组成空间，包括非等原子的组合物，并包括组成的二元，三元和四元。在休谟-Rothery规则的精神完全固溶度，我们提出了一个定量的表达式预测固溶体形成的组合物。在一个一致的框架内，我们的研究结果再现微观结构的观察（固溶体与偏析）从许多实验，并提供微观结构的预测，在成分空间中的未探索的地区。我们的工作阐明了MPEA的微观结构中的元素的分离和聚类趋势，提出了一套简单但功能强大的设计原则，为未来的实验，合理设计MPEA与所需的微观结构，优越的机械性能。
2021-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer electrostatic model of compositional order in perovskite alloys
我们介绍了一个静电模型，包括电荷转移，这是占所观察到的B-位点有序铅基钙钛矿合金。该模型允许A-位点之间的电荷转移，是Bellaiche和Vanderbilt的纯静电模型的推广。与Ba^{2 +}相比，Pb^{2 +}的大共价性由环境依赖的有效A位电荷来模拟。MonteCarlo模拟成功地再现了Pb基和Ba基复合物A（BB^B '} B^B'}）O_3钙钛矿合金的长程有序组成。这些模型也被推广到A位和B位掺杂的体系，如（Na_{1/2} La_{1/2}）（Mg_{1/3} Nb_{2/3}）O_3，（Ba_{1-x} La_{x}）（Mg_{(1+x)/3} Nb_{(2-x)/3}）O_3和（Pb_{1-x} La_{x}）（Mg_{(1+x)/3} Ta_{(2-x)/3}）O_3。一般的趋势再现纯静电相互作用，和电荷转移效应表明，局部结构弛豫可以提示铅基材料中不同的B-位点之间的秩序的平衡。
2000-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and phase stability within the AlMoNbTiZr system: design tools and compositional boundaries for a high-entropy alloy
本研究通过实验与CALPHAD模拟，确定AlMoNbTiZr体系中单相高熵合金的Al含量阈值为10 at%，所得bcc/b2合金强度高、模量低，但无相变强化效应。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Towards Superior High Temperature Properties in Low Density AlCrFeNiTi Compositionally Complex Alloys
采用感应铸造法制备了三种新型的体心立方相沉淀强化合金，它们具有随成分变化的平滑的组织梯度。所有三种合金都由无序的A2-（Fe，Cr）和L2-$_1$ -有序的（Ni，Fe）$_{2}$ AlTi型相的混合物组成，这两种相都是铸态的和在900 $^{\circ}$ ℃下长期退火后的.当Cr被Al和Ti取代时，无序相与有序相的比率、一次枝晶分数和总体显微结构粗糙度都降低。在相组成的差异进行量化，通过域平均主成分分析的能量色散光谱数据在扫描透射电子显微镜。体拉伸试验表明，保留强度近250 MPa高达900 $^{\circ}$ C的合金，其中包含纳米级的迷宫状排列的有序和无序相。一种合金，包含具有韧性树枝状区域和高抗蠕变树枝状区域的双相显微组织，显示出高温延展性和强度之间的有希望的平衡。对于这种合金，在700、750和800 $^{\circ}$ C下对宽范围的载荷条件进行拉伸蠕变试验，并揭示了上限蠕变速率，该上限蠕变速率超过类似的铁素体超耐热合金，并可与几种常规使用的高温结构合金（包括Inconel 617和718）的蠕变速率相媲美，且密度和原材料成本低得多。
2021-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Improvement of upper critical field by the compositionally-complex-alloy concept in A15 superconductor V3X (X: Al, Si, Ga, Ge, Sn)
复杂合金是一类在合金样品中含有两个以上高熵相的新型高熵材料。我们将CCA的概念应用于A_（15）型化合物超导体V_（3X），其中X位被Al，Si，Ga，Ge和Sn占据。V3X样品显示出体超导电性，其转变温度（Tc）为6.4K，接近V3Ge的Tc。由磁化率估算的V3X的上临界场（Bc2（0））为8.8 T，比V3Ge的上临界场（Bc2（0）= 5.8 T）高约50%。揭示了至少存在五种不同的A15相，具有高的混合构型熵。我们认为所研究的V3X样品是CCA型超导金属间化合物的一个示例系统。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High Entropy Alloys Mined From Phase Diagrams
高熵合金（HEA）作为一种新型的高性能结构材料，具有广阔的应用前景。其巨大的自由度为设计具有定制性能的合金提供了广泛的机会。然而，HEAs的组成复杂性对合金设计提出了很大的挑战。目前的方法已经显示出有限的可靠性占单一固溶体和复合相的组成区域。我们提出了一种唯象的方法，分析二元相图预测HEA相的形成的假设，HEAs的结构稳定性编码内。因此，我们引入了少量的相图启发参数，并采用机器学习来划分500+报告的HEA组合物的形成区域。该模型实现了单相HEA预测率> 80%。为了验证我们的方法，我们证明了这种方法的能力，在预测HEA固溶体相和不含金属间化合物在30个随机选择的复杂组合物，成功率为77%。所提出的具有高预测能力的高效搜索方法可以用来补充计算密集型方法，为高熵合金的设计提供一个强大的平台。
2019-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Compositional Search of Stable Crystalline Structures in Multi-Component Alloys Using Generative Diffusion Models
本研究改编CDVAE模型并扩展其能力，以高效搜索多组分合金NiFeCr的稳定晶体结构，提升重构能力约30%，并通过分子动力学模拟实现逆向设计，加速新材料发现。
2023-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Two-Shot Optimization of Compositionally Complex Refractory Alloys
面向Ti-V-Nb-Mo-Hf-Ta-W成分复杂难熔合金，本文结合高通量计算热力学、实验迭代与批量贝叶斯优化，在两轮设计内显著提升比硬度和比弹性模量。
2024-05-12 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput computational characterization of two-dimensional compositionally complex transition-metal chalcogenide alloys
二维（2D）二元过渡金属硫属化物（TMCs）如二硫化钼表现出优良的性能，作为光吸收器件的材料。合金化的二元TMC可以形成二维组成复杂的TMC合金（CCTMCA），具有显着的性能，从组成的TMC。我们采用高通量工作流程，基于虚晶近似（VCA）模型（VCA-DFT）执行密度泛函理论（DFT）计算。我们通过预测包括Mo-W-S-Se、Mo-W-S-Te和Mo-W-Se-Te 2D CCTMCA的面内晶格常数、带隙、有效质量、自旋轨道耦合（SOC）和能带对准的性质来测试工作流程。我们验证VCA-DFT的结果，通过计算相同的属性，使用选定的组合物的单胞和超胞。上述五个性质的VCA-DFT结果与DFT计算结果相当，但MoSTe和WSTe的一些性质存在一些不准确之处。此外，2D CCTMCA可以形成如在光致发光中使用的II型异质结构。最后，我们使用Mo0.5W0.5SSe，Mo0.5W0.5STe，和Mo0.5W0.5SeTe二维CCTMCA来演示室温熵稳定合金。它们在300 K下也表现出高的电导率，有望用于光吸收器件。我们的工作表明，使用VCA-DFT计算的高通量工作流程提供了效率和准确性之间的权衡，为各种应用的其他2D CCTMCA的计算设计提供了机会。
2020-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth in dislocation-free strained alloy films: Morphological and compositional instabilities
应变合金膜生长的稳定性和不稳定性机制是理论和实验研究者的共同兴趣。我们考虑无位错，相干，生长的合金薄膜，可以表现出形态不稳定，没有成核。我们调查这样的应变膜通过开发一个非平衡，连续模型和进行线性稳定性分析。薄膜-衬底失配应变、组分应力、沉积速率和生长温度的耦合作用决定了薄膜形貌的稳定性以及表面的亚稳分解。我们考虑了外延生长的一些现实因素，特别是弹性模量的组成依赖性和薄膜的上表面和下体之间的耦合。这些因素的相互作用导致新的稳定性结果。除了以上和以下的相干旋节温度的稳定性图，我们还计算了动力学临界厚度的不稳定性，以及其缩放行为的失配应变和沉积速率的发病。我们将我们的结果应用到一些实际的增长系统，并讨论了最近的一些实验观察相关的影响。
2002-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Circumventing cracking in grading 316L stainless steel to Monel400 through compositional modifications
本研究通过调整Ni浓度制备功能梯度材料连接SS316L与Monel400，并开发基于混合Scheil平衡的新热裂纹判据，有效减少凝固开裂并指导其他合金体系连接。
2024-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Compositionally Grading Alloy Stacking Fault Energy using Autonomous Path Planning and Additive Manufacturing with Elemental Powders
本研究将机器人路径规划算法的CGA设计框架应用于快速合金开发，在CoCrFeNi体系中规划并制备层错能单调变化的成分梯度合金，揭示了平衡CALPHAD相预测的局限性。
2025-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Active Learning for Rapid Targeted Synthesis of Compositionally Complex Alloys
针对成分复杂合金合成优化耗时长的难题，提出基于高斯过程和随机森林的主动学习方法，仅14次迭代即可找到五元合金合成参数，且支持低维体系迁移预训练，可显著加速复杂材料探索。
2024-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multi-principal element alloy discovery using directed energy deposition and machine learning
本研究结合定向能量沉积高通量合成、自动化表征与主动机器学习强化模型，高效筛选出强度显著优于此前研究的Cr-Fe-Mn-Ni系新型多主元合金。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Compositional gradients in sputtered Ti-Au alloys: Site-selective Au-decoration of anodic TiO$_2$ nanotubes towards enhanced photocatalytic H$_2$ evolution
Au纳米粒子在TiO $_2$表面的电子转移助催化作用可以提高光催化H $_2$的生成性能。最大化助催化效果的关键是精细控制Au纳米颗粒的尺寸和在光催化剂上的位置，这与诸如TiO $_2$形态、照射波长和路径以及光催化剂中的光穿透深度等参数有关。本文提出了一种用Au纳米粒子对阳极TiO $_2$纳米管（TN）进行本征选择性修饰的方法：通过Ti和Au共溅射制备Ti-Au合金层，其厚度方向具有成分梯度;这些层，当在自排序电化学条件下阳极化时，可以形成Au修饰的TN，其中Au纳米颗粒密度和位置根据金属合金基底中的Au浓度分布而变化。我们的研究结果表明，Au助催化剂的放置强烈影响的TN层的光催化H $_2$的演变性能。我们证明，当生长Au装饰TN时，使用具有合适的Au成分梯度的Ti-Au衬底可以导致更高的H $_2$演化速率，与传统生长的具有均匀助催化剂装饰的TN相比。作为副作用，助催化剂纳米颗粒的适当放置允许减少贵金属的量而不倾倒H $_2$释放活性。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-throughput in-situ characterization and modelling of precipitation kinetics in compositionally graded alloys
开发新的工程合金化学是一个耗时和迭代的过程。一个必要的步骤是表征纳米/微观结构，以提供所考虑的每种合金化学成分的加工和性能之间的联系。加速识别最佳化学成分的一种方法是使用含有成分梯度的样品，即。组合样品，并同时研究许多不同的化学物质。然而，对于工程合金，最终性能不仅取决于化学，而且取决于微观结构发展的路径，这需要表征每种化学的微观结构演变。在这方面的贡献，我们展示了一种方法，允许在原位，纳米级表征合金中的沉淀物结构，作为老化时间的函数，在组合样品中含有的组成梯度。该方法使用小角X射线散射（SAXS）在同步加速器光束线。Cu-Co系统用于概念验证，并且制备的组合样品含有0%至2%的Co梯度。将这些样品在450{ \textdegree } ℃和550{ \textdegree } ℃之间的温度下老化，并且同时监测作为时间函数的全部沿组成梯度的沉淀物结构（沉淀物尺寸、体积分数和数密度）。这个大的数据集是用来测试的适用性和鲁棒性的常规类模型的沉淀，考虑并发成核，生长和粗化和模型的能力来描述这样一个大的数据集。
2015-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Metastable and Annealed Compositionally Complex Alloys
组成复杂材料（CCM）在磁性材料的设计中呈现出潜在的范式转变。这些合金表现出长程结构有序性与有限的或没有化学有序性。因此，极端的局部环境存在着一个大的相反的磁能项，这可以表现出磁行为的巨大变化。本文介绍了（Cr，Mn，Fe，Ni）合金的磁性能。这些材料是通过室温组合溅射制备的，导致一系列具有单一BCC结构相且没有化学有序的组合物。组合生长技术允许CCM在其化学稳定相之外制备，从而能够探索否则无法获得的顺序。这些合金中混合的铁磁和反铁磁相互作用导致了受抑的磁行为，这导致了极低的矫顽力（<1 mT），其在50 K时迅速增加。在低温下，磁性达到接近500 mT的值，这与一些高各向异性磁性材料相当。与发散磁化率相称的是温度依赖磁化的非典型下降。这些影响解释了一个混合的磁相模型，包括铁，反铁，和挫折的磁性区域，并合理化的模拟。采用机器学习算法来可视化参数空间，并通知后续组成的发展。在600 °C下退火样品使样品有序化，居里温度增加一倍以上，饱和磁化强度增加5倍。同时，大的磁电阻率被抑制，导致在350 K的范围内基本上与温度无关的磁行为。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Formation energy in σ-phase Fe-V alloys
用KKR方法计算了Fe-V合金系中σ相的电子能带结构，计算了σ相在整个成分范围（34 < x < 60）内的形成能ΔE。发现Δ E值强烈地依赖于Fe的浓度，并且其随不同位置占位的变化是给定晶格位置的特征。计算的磁性和配置熵的贡献被用来确定各种成分和温度的亚晶格占位。计算结果与中子衍射测量结果符合得很好。
2012-05-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The design of eutectic high entropy alloys in Al-Co-Cr-Fe-Ni system
本文提出了一种预测Al-Co-Cr-Fe-Ni系共晶高熵合金成分的简单方法。提出了在该体系中某些共晶合金之间存在共晶线，因此，通过混合位于同一共晶线上的合金可以获得新的共晶或近共晶成分。该方法被应用于一系列实验验证的共晶合金，并为Al-Co-Cr-Fe-Ni系设计了新的共晶或近共晶合金。通过对Al-Co-Cr-Fe-Ni系共晶合金成分的研究，提出了反映共晶合金中各组成元素浓度关系的成分图。组成图表明，EHEAs是来自二元和三元共晶合金。此外，所提出的图表可以被认为是一种方便的方法来评估EHEAs在Al-Co-Cr-Fe-Ni系统的组成。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic compositional ranges for selected Heusler alloys
本研究通过自旋密度泛函理论预测掺杂Heusler合金的费米能位移，确定了半金属性的成分范围，为多组分半金属的带隙工程和自旋电子应用提供了设计方法。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Electrical and thermal transport properties of medium-entropy SiyGeySnx alloys
无序材料的电输运和热输运性质一直是理论研究和工程应用的热点。高/中熵合金（HEAs/MEAs）作为一类具有内在成分无序性的新型材料，因其优异的力学性能而受到人们的广泛关注。相比之下，HEAs/MEAs的电和热传输特性的研究较少。在这里，我们研究了硅（Si）-锗（Ge）-锡（Sn）MEA的这两个性质，其中我们保持相同的Si和Ge含量，同时将Sn的含量从0增加到1/3，以调节构型熵，从而调节组分无序度。我们预测所有SiyGeySnx MEA是具有从近红外（0.28 eV）到可见光（1.11 eV）的宽范围带隙的半导体。我们发现，随着Sn含量的增加，带隙和有效载流子质量下降。因此，增加SiyGeySnx MEA中的组成无序增强了它们的电导率。对于SiyGeySnx MEA的热输运性质，我们的分子动力学模拟表明，在室温下，这些MEA的热导率的相反的趋势，随着组成的无序度的增加而降低，由于增强的安德森局域化和强的声子-声子非谐相互作用。具有高Sn含量的SiyGeySnx膜电极具有较强的导电性和较弱的导热性，这使得其成为一种有前途的热电功能材料。我们的工作表明，HEAs/MEAs不仅代表了一类新的结构合金，而且还代表了一类新的功能合金，具有独特的电和热传输性能。
2020-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Compositional dependence of the direct and indirect band gaps in $\text{Ge}_{1-y}\text{Sn}_{y}$ alloys from room temperature photoluminescence
在$\text{Ge}_{1-y}\text{Sn}_{y}$的最低的直接和间接的带隙的组成依赖性已被确定从室温光致发光测量。这种技术是特别有吸引力的两个过渡的比较，因为在光谱中的不同功能可以与直接和间接的差距。然而，需要对这些室温光谱进行详细建模，以高精度地提取带隙值，所述高精度是确定合金变为直接带隙半导体时的Sn浓度$y_{c}$所需的。对于直接间隙，这是使用微观模型，允许直接间隙能量的测定与毫电子伏的精度。对于间接能隙，目前的理论模型不足以描述具有紧密的间接和直接跃迁的系统的发射性质。因此，一个特设的程序是用来提取间接的间隙能量的数据。对于$y$ < 0.1，由$ΔE_{0} = -(3.57 \pm 0.06)y$（以eV为单位）给出所得到的直接带隙组成依赖性。对于间接能隙，相应的表达式为$ΔE_{\text{ind}} = -(1.64\pm 0.10)y$（单位：eV）。如果使用组成的二次函数来表示整个组成范围$0 \leq y \leq 1$上的两个跃迁能，则发现二次（弯曲）系数为$b_{0} = 2.46 \pm 0.06$ eV（对于$E_{0}$）和$b_{\text{ind}} = 0.99 \pm 0.11$ eV（对于$E_{\text{ind}}$）。这些结果意味着交叉浓度$y_{c} = 0.073_{-0.006}^{+0.007}$，远低于基于虚晶…
2014-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Compositional dependence of direct transition energies in Si$_x$Ge$_{1-x-y}$Sn$_y$ alloys lattice-matched to Ge/GaAs
Si $_x$ Ge $_{1-x-y}$ Sn $_y$三元合金是用于太阳能电池和其它光电器件的候选材料系统。我们报告的直接跃迁能量和结构特性的富锗硅$_x$锗$_{1-x-y}$锡$_y$合金与六个不同的组成高达10%的硅和3%的锡，晶格匹配的锗或GaAs衬底。使用椭圆偏振光谱法（SE）研究了在0.9和5.0 eV之间发生的直接跃迁，并且使用所得数据通过拟合多层模型来获得Si $_x$ Ge $_{1-x-y}$ Sn $_y$ n层的介电函数。通过对这些介电函数进行微分以提取临界点的位置，然后找到$E_0$、$E_1$、$Δ_1$、$E_0'$和$E_2$跃迁能的值。在结构上，使用能量色散X射线测量（EDX）测量样品的组成。从这些组合物预测的晶格常数与通过X射线衍射（XRD）获得的倒易空间图是在良好的协议。结果证实，使用相对低的Si和Sn分数（分别为$<$ 10%和$<$ 3%）可以实现1 eV的直接吸收边，而较高能量的临界点相对于Ge显示出较小的位移，并且与先前在文献中观察到或预测的结果相匹配。
2022-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Compositional disorder and its influence on the structural, electronic and magnetic properties of MgC(Ni_{1-x}Co_{x})_{3} alloys using first-principles
采用原子球近似下的KKR CPA方法，对MgC（Ni_{1-x} Co_{x}）{3}合金在0 \leq x \leq 1浓度范围内的电子结构进行了第一性原理计算.用自洽计算方法研究了态方程参数、总态密度和分态密度、磁矩和在位交换相互作用参数随x的变化。为了研究磁性以及它的体积依赖性，固定自旋矩计算结合唯象朗道理论。这些计算的显著特点是（i）晶格参数和体积模量在x~0.75处的浓度无关变化，体积模量的压力导数的变化异常，（ii）对0.0 \leq x \leq 0.3合金的高估的磁基态的基于固定自旋矩的校正，使得结果与实验一致，以及（iii）在x~0.75处存在多个磁态的可能性，然而，这需要在计算中进一步改进。
2005-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Theory of electronic transport in random alloys with short-range order: Korringa-Kohn-Rostoker non-local coherent potential approximation
本文在Korringa-Kohn-Rostoker非局域相干势近似的框架下，提出了一种计算组分无序系统输运性质的从头计算方法.我们的形式主义是基于单粒子Kubo-Greenwood线性响应，并提供了一种自然的方法，将短程有序的影响后的输运性质。我们证明了有效性的形式主义通过检查短程有序和集群无序$AgPd$和$CuZn$合金的输运性质的影响。
2007-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Chemical Ordering and Crystal Nucleation at the Liquid Surface: A Comparison of $\rm{Cu}_{50}\rm{Zr}_{50}$ and $\rm{Ni}_{50}\rm{Al}_{50}$ Alloys
研究了汽液界面对过冷金属合金晶化动力学的影响。虽然良好的玻璃形成剂$\rm{Cu}_{50}\rm{Zr}_{50}$没有显示出结晶的表面增强的证据，但由于在自由液体表面处的非均质成核，$\rm{Ni}_{50}\rm{Al}_{50}$显示出增加的结晶速率。在界面处的组成波动的差异提出了两种合金之间的区别的解释。具体而言，我们观察到的$\rm{Ni}_{50}\rm{Al}_{50}$的表面的组成顺序，而$\rm{Cu}_{50}\rm{Zr}_{50}$合金只表现出扩散吸附的Cu在界面处。我们认为，在平面表面的组合物结晶性的一般差异是一个重要的因素，在理解这两种合金的玻璃形成能力的差异。
2019-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Interaction and Electronic Structure in a Compositionally Complex Alloy: a Case Study by means of X-ray Absorption and X-ray Photoelectron Spectroscopy
用X射线吸收谱和X射线光电子能谱学研究了过渡金属Cr、Fe、Co、Ni和Cu在$Al_{8}Co_{17}Cr_{17}Cu_{8}Fe_{17}Ni_{33}$复合合金（CCA）形成过程中的化学相互作用和局域电子结构的变化。结果发现，CCA形成后，占据的Cr，Co和Ni的3d状态的变化和占据和空的Ni的3d状态密度的最大值从费米能级（$E_f$）分别移动了0.5和0.6 eV，而Cr的3d空状态最大值向$E_f$移动了0.3 eV，相比于相应的纯金属。建立了元素之间没有显著的电荷转移，指出通过将离域的4s和4p状态参与电荷再分布来平衡3d状态占据变化。尽管预期会形成强的Al-TM共价键，但Al在TM 3d电子态转变中的作用可以忽略不计。这项工作表明了决定性的作用，铬在镍的局部电子结构的转变，并建议形成具有共价性质的定向Ni-Cr键。这些发现有助于调控CCA的变形性能和相稳定性。
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Active Learning Discovery of High Temperature Oxidation Resistant Refractory Complex Concentrated Alloys
School of Materials Engineering, Purdue University（普渡大学材料工程学院）；School of Mechanical Engineering, Purdue University（普渡大学机械工程学院）
本研究通过主动学习框架发现两种高温度氧化抗性合金，兼具高硬度和热膨胀兼容性，为极端环境材料开发提供新策略。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-localized modes in crystalline high entropy alloys
高熵合金（HEAs）是通过将多种金属物质以几乎相同的量混合而设计的，以获得具有优异机械性能的结晶或非晶材料。在这里，我们使用分子动力学模拟的位置和成分的混乱，在确定的CrMnFeCoNi HEAs的低频振动特性的作用。我们的研究结果表明，预期的依赖关系的状态密度的频率作为$D(ω)\simω^4$恢复非晶HEAs，也观察到部分结晶的合金与偏差，取决于结晶的程度。我们发现，准本地化的振动仍然是可见的结晶HEAs，虽然抑制相比，相应的非晶合金。我们的工作提供了一个统一的角度来描述HEA的力学性能方面的振动态密度。
2023-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Kinetically controlling surface atom arrangements in thermally robust, amorphous high-entropy alloy nanoparticles by solvent selection
本研究以坎托合金为模型，通过溶剂选择在纳秒脉冲激光合成中控制碳掺杂，实现非晶高熵纳米颗粒表面原子排列的动力学调控，并提出了相关形成机制。
2025-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Compositional phase stability in medium-entropy and high-entropy Cantor-Wu alloys from an ab initio all-electron, Landau-type theory and atomistic modelling
本文采用全电子从头算 Landau 型理论结合原子模拟研究 Cantor-Wu 合金，量化短程有序与成对相互作用，揭示其低温单相稳定性源于构型熵及 Fe、Mn 稀释效应。
2025-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Development of an embedded-atom method potential of Ni-Mo alloys for electrocatalysis / surface compositional studies
本研究开发了针对Ni-Mo合金的优化嵌入原子法势，结合混合蒙特卡洛/分子动力学模拟探究其表面成分，发现镍偏聚于表面、钼偏聚于亚表层，为合金表面性能调控提供了理论支撑。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-Driven Creep Law Discovery Across Alloy Compositional Space
Northwestern University（西北大学）
本文提出了一种基于机器学习的高通量框架，用于在合金成分空间中发现蠕变定律，结合DABI实验实现高效、高精度的蠕变特性表征。
2026-01-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Mapping Thermoelectric Transport in a Multicomponent Alloy Space
对高熵合金热电材料的兴趣基于通过大的组成无序实现超低晶格热导率$κ\sub{L}$。然而，在这里，我们表明，对于一个给定的机制，如质量对比声子散射，$κ\sub{L}$将最小化沿二元合金具有最高的质量对比度，这样，添加一个中等质量的原子，以增加原子无序可以增加热导率。只有当每个组件都添加了一个独立的散射机制（如将应变波动添加到现有的质量波动）时，才有好处。此外，已知载流子和载热声子由于合金效应而经历散射，导致热电性能的折衷。我们应用解析传输模型，微扰和有效介质理论的基础上，预测合金散射将如何影响整个组成范围内的几个伪三元和伪四元合金系统的热和电子输运。要做到这一点，我们证明了一个多组分的扩展到热和电子的二元合金散射模型的基础上的虚晶近似。最后，我们表明，在计算热力学中使用的常见的功能形式可以应用到这个问题，以进一步概括的散射行为建模。
2022-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Instability and decomposition on the surface of strained alloy films
本文建立了一个连续介质动力学模型，用来研究无生长时异质外延合金薄膜自由表面的形态和成分不稳定性。我们用线性稳定性分析方法研究了表面演化的早期非平衡过程，计算了不同材料参数情况下的稳定性条件和稳定性图。在我们的治疗中有两个关键的考虑因素：薄膜的顶部自由表面和下面的体相之间的耦合，以及杨氏模量和剪切弹性模量对局部组合物的依赖性。薄膜与基体晶格失配引起的不同弹性效应的组合与相互作用（失配应变）、薄膜晶格参数的成分依赖性（组成应变）和膜弹性常数的变化导致复杂和丰富的稳定性结果，特别是形态和组成分布的接头稳定性或不稳定性，拉伸层和压缩层之间的不对称性，以及即使在有效临界温度以下也可能稳定和抑制表面分解。我们还比较了我们的结果与一些postdeposition退火实验的观察。
2002-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
AlloyVAE: A generative model for complex probabilistic field-to-field relationships in alloys
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Agency for Science, Technology and Research（新加坡科技研究局）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Tsinghua University（清华大学）；HKUST Shenzhen–Hong Kong Collaborative Innovation Research Institute（香港科技大学深圳-香港协同创新研究院）
AlloyVAE通过微结构输入学习机械场的完整条件分布，解决多主元素合金中复杂、空间变化的机械场非唯一性问题，建立概率结构-性能关系，提供高维组分空间的可扩展替代方案。
2026-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of derivative-free and gradient-based minimization for multi-objective compositional design of shape memory alloys
University of Cincinnati（辛辛那提大学）
针对形状记忆合金（SMAs）多目标成分设计挑战，本研究结合物理信息特征训练树基集成与神经网络模型，分别搭配无导数优化器COBYLA和基于梯度优化器TRUST-CONSTR，发现后者能更稳定找到满足马氏体起始温度与成本双目标的更优成分，为材料设计提供实用方法。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci cs.LG math.OC
Machine learning potentials for modeling alloys across compositions
该研究结合信息论与机器学习优化化学基序采样，设计机器学习势以准确捕捉合金跨组分的性能变化，并在多种合金上验证了其高精度预测能力。
2025-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Machine-Learning-Based Intelligent Framework for Discovering Refractory High-Entropy Alloys with Improved High-Temperature Yield Strength
难熔高熵合金（RHEAs）是一类具有高温屈服强度的合金，具有用作燃气涡轮发动机高性能材料的潜力。然而，探索巨大的RHEA成分空间的实验是具有挑战性的，只有一小部分的空间已被探索。这项工作展示了最先进的机器学习（ML）预测框架的开发，以及优化方法，以智能地探索广阔的成分空间，并推动搜索朝着提高高温屈服强度的方向发展。我们的正向屈服强度模型被证明有一个显着提高的预测精度相对于国家的最先进的方法，也提供了固有的不确定性量化通过使用重复的k折交叉验证。在开发了一个强大的屈服强度预测模型后，耦合框架被用来发现新的RHEAs具有优越的高温屈服强度。我们已经表明，RHEA组合物可以定制为在特定温度下具有最大屈服强度。
2021-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Short-range order and compositional phase stability in refractory high-entropy alloys via first principles theory and atomistic modelling: NbMoTa, NbMoTaW and VNbMoTaW
本文用全电子第一性原理 Landau 型理论研究三种难熔高熵合金的短程有序与相稳定性，揭示原子尺寸和价电子填充差异分别驱动 B32 型与 B2 型有序。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Screening of generalized stacking fault energies, surface energies and intrinsic ductile potency of refractory multicomponent alloys
体心立方（bcc）难熔多元合金由于其优异的高温强度而引起人们极大的兴趣。同时，进一步优化这些合金的化学成分以实现高强度和室温延展性的组合仍然具有挑战性，这将需要在广阔的组成空间中系统地预测相关的合金性能。本文采用准随机结构（SQS）方法，通过第一性原理计算预测了非稳定层错能$(1\bar10)[111]$滑移系的（$γ_{usf}$）和$(1\bar10)$ -平面表面能（$γ_{surf}$），用于106个单独的二元、三元和四元bcc固溶体合金，其组成元素为Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W，Re和Ru。此外，与第一性原理数据和一组物理信息的描述符，我们开发了基于统计回归的代理模型，以准确和有效地预测$γ_{usf}$和$γ_{surf}$耐火多组分合金在10元素组成空间。建立在二元和三元数据上的替代模型在高阶多组分体系中显示出突出的预测能力。$γ_{surf}$与$γ_{usf}$的比值是基于裂纹尖端变形的Rice模型的反映合金的本征延展性潜力的参数。因此，使用替代模型，我们对112，378种合金成分中的$γ_{usf}$、$γ_{surf}$及其比例进行了系统筛选，以寻找可能具有增强的强度-延展性协同作用的候选合金。检索结果也通过额外的第一性原理计算得到证实。
2020-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Principal-Element Approach to High-Performance Thermoelectric Materials
高熵合金的特征在于高构型熵。自2004年发现高熵合金（HEA）以来，熵工程为利用成分、晶格无序、能带结构和微结构效应来提高热电性能提供了一个很有前途的方向。本文讨论了熵对热电性能的影响，并回顾了多主元素合金，HEA的较弱版本，在成分复杂的热电合金的发展中实现高热电性能的作用。在广泛的材料系统，如TAGS，LAST，半Heusler，液体状铜硫属化物，SnTe和CuInTe2黄铜矿的实验和理论的努力提供了深入的熵工程方法，也承诺一个新兴的高熵热电范例。
2019-11-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Phase Transformations in Alloying Anodes via In-Situ Liquid Cell Hard X-ray Spectroscopy and Cryogenic Microscopy
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
New approach for FIB-preparation of atom probe specimens for aluminum alloys
铝合金的定点原子探针层析成像（APT）一直受到样品制备问题的限制。事实上，镓，这是传统上用于聚焦离子束（FIB）的准备，具有高亲和力的铝晶界，并导致其脆化。这导致样品制备后晶界处的Ga浓度高，成分分析不可靠，样品产率低。在这里，为了解决这个问题，我们建议使用低温FIB的APT试样制备，特别是从晶界在商业铝合金。我们演示了如何设置，很容易实现传统的镓FIB仪器，是有效的，以防止镓扩散到晶界。在室温和低温（低于约100 ℃）下制备样本。90 K）进行了比较，我们证实，在室温下，的Ga被发现在晶界，而没有富集可以检测到的低温制备的样品。我们认为这是由于Ga在低温下的扩散速率降低所致。目前的研究结果可能会对铝和铝合金的理解产生很大的影响。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Data-driven study of composition-dependent phase compatibility in NiTi shape memory alloys
本研究针对NiTi形状记忆合金成分设计空间复杂、实验成本高的问题，构建可解释分段线性回归模型预测相兼容性参数λ₂与马氏体相变类型，经实验验证效果良好，还识别出关键成分特征，为合金设计提供数据驱动新路径。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Raman spectra in Mo$_{1-x}$W$_x$Te$_2$ alloys
过渡金属二硫属化合物（TMD）的结构多态性为发展先进电子学提供了令人兴奋的机会。例如，MoTe $_2$在环境温度和压力下以2 H半导体相结晶，但在高温下转变为1 T $^\prime$半金属相。将MoTe $_2$与WTe $_2$合金化降低了这两相之间的能垒，同时还允许进入T $_d$ Weyl半金属相。因此，MoWTe $_2$合金系统是发展相变存储器技术的有希望的。然而，实现这一目标需要详细了解MoTe $_2$ -WTe $_2$系统中的相组成。我们结合偏振分辨拉曼光谱与X射线衍射（XRD）和扫描透射电子显微镜（STEM）研究MoWTe $_2$合金在整个组成范围x从0到1。我们确定的拉曼和XRD特征的2 H，1 T $^\prime$，和T $_d$结构相，同意密度泛函理论（DFT）的计算，并使用它们来识别相场的MoTe $_2$ -WTe $_2$系统，包括单相2 H，1 T $^\prime$，和T $_d$区域，以及两相1 T $^\prime$ + T $_d$区域。MoWTe $_2$合金中由成分涨落引起的无序破坏了反转和平移对称性，导致红外1 T $^\prime$ -MoTe $_2$模的激活和2 H-MoWTe $_2$合金中双共振拉曼过程的增强.成分波动限制了声子相关长度，我们估计通过拟合所观察到的非对称拉曼线型与声子约束模型。这些观察揭示了无序在Mo…
2017-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Integrated Design of Aluminum-Containing High-entropy Refractory B2 Alloys with Synergy of High Strength and Ductility
研究融合高通量机器学习与Monte Carlo模拟筛选并设计含铝单相B2难熔高熵合金，实现强度与塑性协同，并揭示价电子数及元素有序化对力学性能的影响。
2023-12-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Physics-Informed Machine Learning for Refractory Alloy Design
The University of Texas at El Paso（埃尔帕索德克萨斯大学）
该研究开发结合分位数梯度提升与Born稳定性约束的物理信息机器学习框架，预测难熔高熵合金的力学性能，筛选出高性能候选合金并确立定量设计规则，可加速难熔合金的发现。
2026-08-05 cond-mat.mtrl-sci
