Edge Dislocations Can Control Yield Strength in Refractory Body-Centered-Cubic High Entropy Alloys
能源效率正在推动对新型高温金属的研究。一些新的基于难熔元素（Cr-Mo-Nb-Ta-V-W-Hf-Ti-Zr）的体心立方无规多组分“高熵合金（HEAs）”在高温下具有优异的强度，但这种优异性能的物理根源尚不清楚。在这里，我们表明，使用集成的中子衍射（ND），高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），和理论，NbTaVTi合金和一种新的高强度/低密度CrMoNbV合金的高强度和强度保持归因于刃位错。这是令人惊讶的，因为普遍认为BCC元素金属和稀合金中的塑性流动是由螺旋位错控制的。我们使用的洞察力和理论进行计算引导的搜索超过$10^7$ BCC HEAs和识别超过$10^6$可能的超强高温合金成分，为未来的探索。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Induced Cubic-to-Tetragonal Transformations in Shape Memory Alloys Using a Phase-Field Model
记忆合金（SMA）在应力和温度诱导载荷下表现出滞后行为。在这方面的贡献，我们专注于数值模拟的微观结构演变的ε-到-tetra-马氏体相变SMA在动态加载条件下的三维设置。已开发的相场（PF）模型捕捉耦合的动态热-机械行为的SMA结构和控制方程组已经解决了使用等几何分析的数值。温度诱导的反向和正向转变已被施加到一个立方形状记忆合金试样，开始与演变容纳马氏体显微组织。我们观察到，在正向相变过程中，马氏体变体突然形核。瞬态微结构沿[110]面排列，这与晶体学理论和实验结果相一致。
2014-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced cubic phase in Fe$_2$-based Heusler alloys
基于第一性原理的电子结构计算，我们分析了化学和磁性机制稳定的Fe $_2$为基础的Heusler材料，这是以前预测为四氢呋喃时，化学有序的立方相。与最近的实验数据一致，我们发现这些化合物在所谓的“倒置”立方赫斯勒结构中结晶，该结构受到一定部分固有化学无序的扰动。了解这些机制是一个必要的步骤，以指导未来成功合成的稳定的Fe $_2$为基础的四元相，这是非常有前途的候选人的制造稀土自由永磁体。
2013-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio modeling of the energy landscape for screw dislocations in body-centered cubic high-entropy alloys
在传统的体心立方（bcc）金属中，螺旋位错的核心性质在低温下的塑性形变中起着关键作用。近年来，具有体心立方晶体结构的难熔高熵合金（RHEAs）受到了广泛关注。然而，与面心立方高熵合金（HEAs），有少得多的调查bcc HEAs，特别是在这些多主元素合金中的化学短程有序（SRO）对位错迁移率的可能影响。本文利用密度泛函理论研究了MoNbTaW RHEAs合金中位错核的分布特性，以及SRO对位错核特性的影响。发现RHEA的芯能平均值大于相应的纯组分bcc金属的芯能平均值，并且对SRO的程度相对不敏感。然而，SRO的存在被证明有很大的影响，缩小的位错芯能量的分布和减少的空间异质性的位错芯能量在RHEA。有人认为，HEAs的机械行为的后果是在能量景观的位错，这可能会不均匀地抑制他们的运动的变化。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci
New approach to model the yield strength of body centered cubic solid solution refractory high entropy alloys
采用一种简单的拟合方法，对Al-Hf-Nb-Mo-Ta-Ti-V-Zr系体心立方（bcc）固溶体高熵合金的压缩屈服强度进行了模拟。提出了屈服强度可以用一个多项式来模拟，其中可以使用实验数据来找到多项式系数。结果表明，该多项式能较好地模拟固溶体合金的屈服强度。利用该多项式预测了Hf-Mo-Nb-Ta-Ti-V-Zr系RHEAs的强度。据观察，该系统内的合金的屈服强度增加与添加Mo和Zr和Ti的添加而降低。此外，该模型预测的屈服强度增加的值的价电子浓度（VEC）和原子尺寸差（ASD）。虽然开发的多项式不考虑合金的强化机制，它可以被认为是一个简单的方法来评估固溶体RHEAs的强度。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigations of orthorhombic-cubic phase transition and its effect on thermoelectric properties in cobalt-based ternary alloys
我们通过第一性原理方法筛选了六个钴基18-VEC系统CoVSi，CoNbSi，CoTaSi（Si-组）和CoVGe，CoNbGe，CoTaGe（Ge-组），动机是将这些正交相稳定到有利于热电的立方对称性。值得注意的是，它被发现，Ge组是积极更有利的立方对称性比迄今正交相。我们将Si-基团的立方基态解释为内压和共价相互作用的相互作用。共价相互作用的原理将提供一个洞察力，并可能是至关重要的，在加快寻找失踪的立方半赫斯勒合金。同时，计算的所有系统的\textit{p}型掺杂，除了CoVSi的输运性质是更有前途的比众所周知的CoTiSb。我们还提供了保守的估计的品质因数，超过CoTiSb。基于我们的研究结果，我们提出了热电应用的三元化合物的可能的新阶段。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Trial of a search for a face-centered-cubic high-entropy alloy superconductor
以发现面心立方（fcc）高熵合金（HEA）超导体为目标，我们开展了含Nb或Pb多元合金的材料研究。虽然一些含Nb样品的X射线衍射（XRD）图谱显示出主要的fcc相，但在3K以下没有观察到超导信号。用X射线能谱仪分析发现，所有样品都是多相的，但发现了几个新的含Nb的HEA相的存在。据证实，含Pb的HEA或四元合金的合成将是困难的，可能是由于组成元素之间的晶体结构和原子半径的大的差异，低的反应温度和合成中缺乏快速冷却过程。尽管在这项研究中的负面结果，一些线索的改进策略，寻找一个面心立方HEA超导体。此外，我们的研究结果是有用的基础数据，为未来的HEA预测或含Nb或Pb的多组分合金的相关系的研究的基础上的CALPHAD（计算相图）方法。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci
A Grain Boundary Embrittlement Genome for Substitutional Cubic Alloys
本文利用通用原子间势构建了覆盖15种基体金属和75种溶质元素的Σ5[001](210)晶界偏聚与脆化基因组，为FCC和BCC二元合金的高角晶界脆化设计提供数据工具。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
CdO/MgO superlattices grown by MBE as cubic CdMgO quasi-alloys
采用等离子体辅助分子束外延技术在蓝宝石衬底上生长了具有新前景的立方准合金CdO/MgO短周期超晶格。其晶体质量的特点是使用高分辨率X射线衍射（HRXRD）和透射电子显微镜（TEM）技术。提取了MgO和CdO各层的厚度和生长速率。小角度X射线衍射峰对应的超晶格的周期范围从0.6到5 nm的明确观察。从XRD测量中，我们获得样品A（CdO/MgO - 4.7 nm/1 nm）中的超晶格（SL）对衬底的65%弛豫和样品B（CdO/MgO - 2 nm/4 nm）中的SL的96%弛豫。通过小角X射线衍射和原子力显微镜研究获得了SL的表面粗糙度参数。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic configurations in cubic Bi2MnFeO6 alloys from first-principles
我们扩展了[K. Koumpouras和我。Galanakis，\textit{J. Magn. Magn. Mater} 323，2328（2011）]中所述的方法，以还包括BiMnO $_3$和Bi $_2$ MnFeO $_6$合金。对于后者，我们考虑了三种不同的情况下，在晶格中的Fe-Mn原子的分布和六种可能的磁性配置。我们发现，在所有的情况下，Fe和Mn原子的研究保留了大的自旋磁矩，其幅度超过3 $μ_B$。它们的电子和磁性类似于母体BiMnO $_3$和BiFeO $_3$化合物。因此，作为Fe（Mn）原子最近邻的氧原子起着至关重要的作用，因为它们介导过渡金属原子之间的磁性相互作用并屏蔽其环境中的任何变化。最后，我们研究了晶格收缩对Bi $_2$ MnFeO $_6$磁性的影响。
2011-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic Replica Voting Machine Prediction of Stable Cubic and Double Perovskite Materials and Binary Alloys
提出了一种机器学习方法--“随机投票机”（SRVM）算法，并将其应用于材料科学中的二进制和3类分类问题。在这里，我们采用SRVM预测候选化合物能够形成稳定的钙钛矿和双钙钛矿，并进一步分类二元（$AB$）固体。我们的二元和三元分类的结果相比，以及通过SVM和神经网络算法所获得的。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Ordering in Cubic Bismuth Telluride Alloy Phases at High Pressure
研究了一系列碲化铋化合物从有序金属间相到替代合金再到半有序相的压力诱导相变。用角色散X射线衍射法观察到Bi_4 Te_5、Bi_2 Te和Bi_2 Te化合物在室温下压缩到14--19GPa时形成无序体心立方（bcc）晶体结构的合金。BiTe和Bi 2 Te合金以及先前发现的Bi 2 Te 3和Bi 4 Te 3的高压合金都被发现在约100°C的非常温和的温度下温和退火后显示出原子有序性。在退火时，BiTe从bcc转变为B2（CsCl）晶体结构类型，并且其他相采用其半无序变体，其特征在于在两个晶体学位点之一上的置换无序。相变压力和合金相的原子体积在Bi_mTe_n系列中表现出系统的变化，包括端元Bi和Te。采用第一性原理计算研究了B2型BiTe的电子结构和化学键性质，并确定了有序转变的驱动力.计算得到的B2型BiTe的费米面具有复杂的结构，并预测在20 ~ 60 GPa之间会发生三次拓扑变化。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Upward band gap bowing and negative mixing enthalpy in multi-component cubic halide perovskite alloys
Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado（科罗拉多大学可再生能源与可持续能源研究所）；Department of Materials Engineering, São Carlos School of Engineering, University of São Paulo（圣保罗大学圣卡洛斯工程学院材料工程系）
本文通过密度泛函理论发现，在四组分立方卤化物钙钛矿合金中，可同时实现负混合焓和向上带隙弯曲，为稳定合金设计提供新方向。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of a wide variety of linear complexions in face centered cubic alloys
线性络合物是最近在体心立方铁基合金中发现的沿位错分布的缺陷态。在这项工作中，我们使用原子模拟来扩展这一概念，并探索面心立方合金中位错处的分离驱动的结构转变。我们确定了各种稳定的，纳米尺度的结构和化学状态，这是有限的位错附近，可以被归类为线性络合物。根据合金系统和热力学条件，这些新状态可以保留、部分修改或完全取代它们产生的原始缺陷。通过考虑不同的温度和组成，我们构建了类似于体相图的线性肤色图，定义了肤色形成的重要条件，同时还指定了预期的肤色大小和类型。这里预测了几种值得注意的新肤色类型：（1）在Ni-Fe、Ni-Al和Al-Zr中由L12相组成的纳米颗粒阵列，（2）在Cu-Zr中用由来自Cu 5 Zr金属间相的（111）平面组成的层状络合物替代堆垛层错，（3）在Al-Cu中由二维Guinier-Preston区组成的片状阵列，（4）Al-Cu-Zr三元合金中同时存在Guinier-Preston区和L12相的多个线性配合物。所有这些新的复合态都有望改变材料特性，影响位错本身的稳定性，为未来的材料设计提供独特的机会。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Icosahedral quasicrystal and 1/1 cubic approximant in Au-Al-Yb alloys
Au-Al-Yb合金中形成P型二十面体准晶，其六维点阵参数a6 D = 7.448 μ m。准晶的成分分析为Au_（51）Al_（34）Yb_（15）。这种准晶在铸态合金中形成，并且由于在700 \degree C下退火分解成其它晶相而被认为是亚稳的。在蔡氏型准晶中，该准晶位于具有较小a6 D的Zn-Sc族和较大Cd-Yb族之间。最近在这种准晶中观察到的Yb的中间价态可能是由于这种独特的情况，即比Cd-Yb中更小的主成分Au-Al。退火试样中的主要相是1/1立方近似，晶格参数a = 14.500 Ω，属于空间群Im-3。该相在700 \degree C下在组分Au 51 Al 35 Yb 14下是稳定的。Rietveld结构分析表明，晶体结构被理解为在其中心每个包括四个Au-Al原子的Tsai型簇的周期性排列。Au和Al的化学有序性是这种近似物的特征。
2011-04-07 cond-mat.mtrl-sci
MBE growth of cubic AlxIn1-xN and AlxGayIn1-x-yN lattice matched to GaN
采用等离子体辅助分子束外延技术在3C-SiC衬底上生长了与c-GaN晶格匹配的三元和四元立方c-AlxIn 1-xN/GAN和c-AlxGayIn 1-x-y/GAN异质结构。c-AlxGayIn 1-x-y合金允许带隙和晶格参数的独立控制。三元和四元薄膜在620 ℃下生长。通过改变Al和Ga熔剂获得不同的合金成分。通过能量色散X射线光谱（EDX）和卢瑟福背散射光谱（RBS）测量合金成分。利用非对称（-1-13）反射的X射线倒易空间图测量了合金的晶格参数，验证了合金与c-GaN缓冲层之间的晶格匹配。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap widening and behavior of Raman-active phonon modes of cubic single-crystalline (In,Ga)$_2$O$_3$ alloy films
本文研究分子束外延生长的立方(In,Ga)$_2$O$_3$合金薄膜，发现Ga掺入导致带隙蓝移，并利用拉曼声子模式频率作为测定Ga含量的灵敏指标。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the structural, elastic and dislocation properties of body-centered cubic refractory HfNbTaTiZr high entropy alloy
本文通过第一性原理研究体心立方HfNbTaTiZr高熵合金中1/2<111>螺位错核心的多样性，揭示其与化学短程有序的关联，为调控难熔合金塑性机制提供新思路。
2024-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical antiferromagnetism of ordered face-centered cubic Cr-Ni alloys
本研究通过半局域密度泛函理论发现富Ni有序Cr-Ni合金具有反铁磁性，明确了局域磁矩优化对CrNi₂形成的促进作用，并用海森堡哈密顿量解释其磁性机制，同时探讨了温度相关磁性情形及对商用和高熵合金的意义。
2022-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Edge Dislocation Mediated Anomalous Charge Transfer in Face Centered Cubic High Entropy Alloys
School of Materials Science and Technology, IIT-BHU（印度理工联合学院瓦拉纳西分校材料科学与技术学院）；National Centre for Computational Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室国家计算科学中心）；Department of Metallurgy and Materials Engineering, IIEST Shibpur（IIEST Shibpur冶金与材料工程系）
通过大规模从头算研究CoNi、CoCrNi和CoCrFeMnNi合金，发现刃位错核心附近存在反常电荷重新分布，源于集体电负性均衡效应，并建立了位错诱导电子重新分布与局部体积响应之间的直接耦合。
2026-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Short-range order stabilizes a cubic Fe alloy in Earth's inner core
本研究通过深度学习辅助的混合蒙特卡罗模拟，测定内核边界压力下Fe-Si合金的相图和声速，发现硅原子短程有序稳定bcc相，且该固溶体能更好解释内核的关键地球物理特征。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Formation and composition-dependent properties of alloys of cubic halide perovskites
用于太阳能应用的单个卤化物钙钛矿的明显缺点，例如带隙的限制范围、ABX 3分解成AX+ BX 2的倾向或2ABX 3氧化成A2BX 6，导致需要考虑单个钙钛矿的合金。这产生了一个非平凡的材料选择问题，跨越连续的三组组合物（一个用于每个子晶格），并需要在每个合金子域相分离或排序的控制。毫不奇怪，到目前为止，材料和结构的选择主要是通过试错探索。我们从半导体合金的固态理论出发，分析了（FA，Cs）（Pb，Sn）I_3合金体系的行为。利用密度泛函计算特别构造的超晶胞（SQS）被用来计算的带隙，分解和合金混合的能量的组成依赖。观察到A位和B位合金的一些趋势。为了理解控制这些趋势的物理原因，我们将合金性能分解为不同的物理术语：（i）与去除八面体变形相关的能量（倾斜、旋转、B位位移），（ii）压缩较大组分和使较小组分膨胀到合金体积的能量，（iii）与将合金单元置于共同晶格上相关的电荷转移能量，最后，（iv）细胞内所有键的结构松弛。这一分析澄清了观测到的爆炸间隙，分解能量和混合能量的趋势的起源。与以前的一些计算不同，我们发现，合金物理学的适当描述要求即使是纯的，非合金化的端点化合物被允许开发本地环境依赖的八面体变形，显着降低总能量和提高其带隙。
2018-12-26 cond-mat.mtrl-sci
A map of single-phase high-entropy alloys
本研究通过高通量密度泛函理论计算构建单相高熵合金化学图谱，识别出超3万种潜在合金，并成功预测合成两种新型高熵合金。
2023-04-20 cond-mat.mtrl-sci
(Fe,Sn)4N alloy as a model spin-glass system with short-range competing interactions on a nonfrustrated simple cubic lattice
在无序局域矩方法和局域自旋密度近似的框架下，应用第一性原理中的磁力定理导出了具有参数的海森堡哈密顿量，研究了（Fe，Sn）4N合金中自旋玻璃态的起源.结果表明，在自旋玻璃态稳定的合金浓度范围内，只有一个Fe亚晶格是本征磁性的，由于化学和磁无序的影响，原子间的交换磁相互作用基本上是短程的.具有良好自旋矩的磁性Fe原子随机分布在非几何阻挫简单立方晶格中。磁阻挫，这通常被认为是自旋玻璃态形成条件的基本成分，可能只发生由于两个最近邻相互作用的竞争。因此，我们认为，（Fe，Sn）4N是一个罕见的自旋玻璃系统的自旋玻璃态的形成机制可能会在一个简单的立方晶格上的最小随机网站模型的框架内进行研究，而几何挫折的影响可以被排除在外的例子。
2019-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Structural and thermodynamic stability of hexagonal-diamond $\text{Si}_{1 - x - y}\,\text{Ge}_{x}\,\text{B}_{y}$ alloys
本研究通过密度泛函理论模拟探究硼掺杂六方金刚石结构硅锗合金的结构与热力学稳定性，发现其符合三元Vegard定律、硼在六方相更稳定且超掺杂热力学可行性更高，为IV族半导体超导研究提供新平台。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Correlation of microdistortions with misfit volumes in High Entropy Alloys
最近，高熵合金的屈服强度与测量到的皮米级原子畸变相关。在这里，在一个多组分合金的均方根微观变形被证明是几乎成比例的失配体积参数，进入溶质强化的预测模型。两个模型的三元合金家族，面心立方的Cr-Fe-Ni和体心立方的Nb-Mo-V的分析表明，在一个广泛的成分空间的相关性。因此，所报道的屈服强度与微变形的相关性是微变形和失配参数之间的相关性和所导出的屈服强度对失配参数的依赖性的结果。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation in steel alloys for magnetocaloric applications; Fe$_{85-x}$Cr$_{15}$Ni$_{x}$ and Fe$_{85-x}$Cr$_{15}$Mn$_{x}$ as prototypes
我们在这里表明，通过与Ni或Mn合金化，可以在常见的钢合金如Fe $_{85}$ Cr $_{15}$中实现结构和磁性相变。预测的相变是从铁磁体心立方（bcc）相到顺磁面心立方（fcc）相。在转变时预测的相对高的$\sim1.4μ_{B}$ /原子的平均磁矩表明不锈钢潜在地可以呈现足够强的磁热效应，以使这些合金成为在室温和室温附近操作的制冷应用的良好候选者。
2012-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Single-Crystal Growth of a FeCoCrMnAl High-Entropy Alloy
我们生长了等原子FeCoCrMnAl高熵合金单晶。该晶体是通过布里奇曼技术生长的，直径约为1 cm，长约为6.6 cm。在表面不同位置拍摄的X射线劳厄图像清晰且相互一致，反映了其单晶性质。因此，我们报告的第一个成功的高熵合金的单晶体的体积的顺序立方厘米的增长。该材料具有由在10 nm长度尺度上的体心立方基质中的B2夹杂物组成的微观结构。
2016-06-30 cond-mat.mtrl-sci
On-lattice voxelated convolutional neural networks for prediction of phase diagrams and diffusion barriers in cubic alloys
团簇展开用多项式回归近似晶格上的势。我们表明，由于网络的深度，使用卷积神经网络（CNN）反而会带来更准确的预测。我们直接在立方晶格点上构建我们的CNN势，表示3D图像中的体素，并将我们的方法称为体素化CNN（VCNN）。卷积层自动将交互项集成到回归量中;因此，不需要明确定义聚类。作为一个模型系统，我们结合我们的VCNN势与蒙特卡罗模拟上的Ni $_{1-x}$ Al $_x$（$x$ < 30%）和预测无序到有序的相变小于1 meV/原子的误差。我们还预测了充满活力的景观空位扩散。形成能的分类相对于短程有序的Al合金周围的空位表明，有序的Ni扩散的概率降低。由于我们的输入层的宽度不依赖于原子组成，VCNN可以应用于研究具有任意数量的元素和空晶格位置的合金，而无需额外的计算成本。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Linear complexions directly modify dislocation motion in face-centered cubic alloys
线性络合物是在位错存在下形成的缺陷相，因此有希望用于直接控制塑性。在这项研究中，原子模拟被用来模拟线性复杂的影响，基于位错的机制，塑性，表现出独特的行为，不同于经典的位错滑移机制。线性复合物赋予更高的电阻的位错运动的开始和继续相比，在这里研究的所有的面心立方合金的固溶体强化，与确定的线性复合物类型的确切的强化水平。堆垛层错线性复杂性赋予最显着的强化效果，作为位错核心是离域的，和启动的塑性流动需要一个位错成核事件。纳米颗粒和血小板阵列线性络合物通过充当位错的钉扎位点而赋予强化，其中位错通过弯曲机制一次一个地解除钉扎。对于纳米颗粒阵列，即使障碍物不穿过滑移面，而是仅通过修改位错的应力场而相互作用，也会发生这种情况。在目前的工作中观察到的弯曲模式出现类似于传统的奥罗文弯曲周围的经典沉淀物，但在一些重要的方式取决于肤色类型不同。作为一个整体，这项研究表明，线性复杂的微观结构工程，可以允许创建新的塑性形变机制和极端强度的合金是一个独特的工具。
2023-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity versus Symmetry in Pt, Ni and Co-based Half Heusler Alloys: A First-principles Calculation
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了Pt、Ni和Co基半Heusler合金Pt $BC$、Ni $BC$和Co $BC$（$B$ = Cr、Mn和Fe; $C$ = Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Se、In、Sn、Sb和Te）的几何、电子和磁性.我们计算了这些合金在各种晶体对称性，其中包括，（面心）立方$C1_{b}$（$F\bar{4}$ 3 m），正交（$Pnma$），以及六方（$P\bar{6}2m$和$P6_{3}/mmc$）结构的形成能。已经观察到，在这里研究的所有108种结构中，仅对18种材料观察到能量稳定的立方结构。这些合金主要具有高原子序数的$C$原子或$A$原子。我们还观察到，与具有来自IIIA族、IVA族和VA族的$C$原子的合金一起，还发现具有来自VIA族的$C$原子的合金大体上是能量稳定的。为了研究不同对称性的相对稳定性，以寻找上述每个系统各自的最低能量状态，以及找到基态的材料是否是半金属的，我们详细分析了形成能量和电子态密度。在此基础上，探讨了这些半Heusler合金中{ \it立方对称性}与{ \it半金属度}之间存在任何{ \it一一关系}的可能性。随后，我们预测了一些新的{ \it非立方}半Heusler合金的存在，这些合金在其中一个自旋通道处具有相当低的态密度和合理的{ \it在费米能级处的高自旋极化}
2017-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Data-driven body-centered cubic phase prediction in cobalt free high-entropy alloys
本文利用机器学习和数据增强技术，通过六个半经验参数预测无钴高熵合金的体心立方相稳定性，准确率达84%。
2026-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of Fe-Mn-Ga alloys
采用第一性原理计算计算了具有L2和L1 $_{2}$原子有序的化学计量比Fe $_{2}$ MnGa合金的电子结构和带间电导谱. Fe $_{2}$ MnGa合金的L2 $_{1}$和L1 $_{2}$相的计算的光学性质由实验的OC光谱补充，所述实验的OC光谱用于接近化学计量比2：1：1的具有L2 $_{1}$和L1 $_{2}$（对于块体）以及体心立方和面心立方（对于膜）结构的体和薄膜Fe-Mn-Ga合金样品。实验和计算的带间OC光谱之间的一个合理的协议，获得了合金的两个阶段。实验数据表明，在OC光谱相对于原子和磁性有序的样品的程度没有显着的差异。
2019-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Designing cobalt-free face-centered cubic high-entropy alloys: A strategy using d-orbital energy level
针对含钴高熵合金不适用于核应用的问题，提出利用d轨道能级等六个参数设计无钴面心立方高熵合金，并通过实验验证，发现d轨道能级是决定相稳定性和力学性能的关键因素。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics of the high temperature shape memory alloy Nb-Ru
Nb-Ru是一种高温记忆合金，其在TM 900 ℃下经历从母立方b相到四立方b'相的马氏体转变。声子色散曲线的测量表明，在q=0极限下对应于弹性常数C ′ = 12（C_（11）-C_（12））的[110]-TA_2声子支具有反常的温度依赖性。当接近TM时，几乎整个树枝随着温度的降低而软化。低q声子能量的温度依赖性表明，当T接近TM时，弹性常数将接近0，表明二级跃迁。在立方相中没有观察到额外的晶格调制。
2006-03-01 cond-mat.mtrl-sci
The Taming of the Screw: Dislocation Cores in BCC Metals and Alloys
体心立方（BCC）过渡金属在低温下往往是脆性的，这对加工和损伤容限提出了重大挑战。脆性主要由螺位错核心决定，其本质和控制在近一个世纪后仍然是一个谜。在这里，我们介绍了一个基于物理的材料指数\{chi}，BCC和面心立方结构之间的能量差，指导核心属性的操作。在BCC合金中，晶格摩擦力和形核势垒与chi具有近似线性的标度关系，当chi低于某一阈值时，核心从非简并转变为简并. chi与溶质价电子浓度有关，可以通过第一性原理计算定量预测，为韧性BCC合金的设计提供了一条可靠的途径。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Intra-unitcell cluster-cluster magnetic compensation and large exchange bias in cubic alloys
复合量子材料是多功能系统的理想例子，它同时拥有一种以上的物理学新量子现象。在这里，我们提出了一个结合的理论和实验研究，以证明在0.8 T - 2.7 T范围内的一个非常大的交换偏置和一个完全补偿的磁状态（FCF）在一个特殊类型的Pt和Ni掺杂的Mn $_3$在立方合金的存在。在这里，两个不同的原子团簇中的相反对齐的未补偿的矩总和为零，这是FCF状态的原因。我们的密度泛函理论（DFT）计算表明，存在几种可能的亚铁磁配置与FCF作为能量上最稳定的一个。大交换偏置的微观起源可以解释在FCF背景和未补偿的亚铁磁团簇之间的交换相互作用稳定，由于其相对于FCF相的能量差可以忽略不计。我们利用脉冲磁场高达60 T和30 T的静态场磁化测量，以确认在我们的系统中的交换偏置的固有性质。最后，我们的霍尔效应测量表明，实现大EB的未补偿的非共面界面的时刻的重要性。目前发现的巨大交换偏置在一个独特的补偿亚铁磁系统开辟了一个方向，设计新的量子现象的技术应用。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Probing the possibility of coexistence of martensite transition and half-metallicity in Ni and Co-based full Heusler Alloys : An ab initio Calculation
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了Heusler合金Ni $_{2}BC$和Co $_{2}BC$（$B$ = Sc、Ti、V、Cr、Mn以及Y、Zr、Nb、Mo、Tc; $C$ = Ga、Sn）的力学、电学和磁学性质。在电子结构（态密度）和力学性质（四轴剪切常数）以及磁相互作用（海森堡交换耦合参数）的基础上，我们详细探讨了这些材料的性质。我们计算了这些合金在（面心）立方奥氏体结构中的形成能，以探讨所有这些材料的稳定性。从能量的角度来看，我们已经研究了电子稳定的合金的可能性，有一个tetraquinone相的能量低于相应的立方相。大量的磁性合金被发现具有立方相作为它们的基态。另一方面，对于另一类合金，已经发现四元相与立方相相比具有较低的能量。此外，我们发现四重态剪切常数的值显示出一致的趋势：对于不倾向于四重态转变的材料，四重态剪切常数的值为高正值，而对于其他材料，四重态剪切常数的值为低或负值。在文献中，已经看到经历马氏体转变的材料被发现本质上是金属的。我们在这里探测是否有任何Heusler合金，它有一个倾向，进行四重态转变，并在同一时间拥有一个高自旋极化在费米能级。从我们的研究中发现，在表现出马氏体相作为其基态的四种材料中，其中三种材料，即Ni $_{2}$ MnGa、Ni $_{2}$ MoGa和Co $_{2}$ NbSn具有金属性质;相反，Co $_{2}$ M…
2016-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity of the New Medium-Entropy Alloy V4Ti2W with a Body-Centered Cubic Structure
本研究首次发现含钨三元体心立方结构中熵合金V4Ti2W为II类超导体，其超导转变温度约5.0 K，价电子浓度达4.83 e/a，为新型中高熵合金超导体研究提供新平台。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural and electronic properties of superconducting Heusler alloy Ni$_{2}$Nb$_{1+x}$Sn$_{1-x}$: \textit{Ab initio} approach
采用\textit{ab initio}计算方法，系统地研究了NiPDMATHABMN Nb $_{1+x}$ Sn $_{1-x}$（$x$ = 0，0.25，0.50）的结构和电子性质.在这里，投影仪增广波方法（PAW）中实现的维也纳\textit{ab initio}模拟包（VASP）内的广义梯度近似（GGA）的交换相关功能已被使用。本文报道了Ni $_{2}$ Nb Sn和Ni $_{2}$ Nb $_{1.25}$ Sn $_{0.75}$虽然没有结构转变，但Ni $_{2}$ Nb $_{1.5}$ Sn $_{0.5}$可以从立方L2 $_{1}$相转变为四方结构。在非化学计量比合金中，立方晶格参数随着Nb在Sn位点处的掺杂而减小。合金在所有结构中均处于顺磁相。Ni和Nb的3d态之间的杂化引发了四重态畸变。由于立方L2 $_{1}$相中的Nb掺杂，在费米能（EPDMATHABMW）（N（EPDMATHABMW））处的总态密度（DOS）存在显著变化。N（EPDMATHABMW）随着Nb掺杂的增加而增加。但在Ni-$_{2}$-$_{1.5}$的结构转变过程中，N（E-$_{F}$）降低.超导临界温度（TPDMATHABMX）也随Nb在立方相中的掺杂和四角畸变而变化，因为TPDMATHABMX非常依赖于N（EPDMATHABMW）。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural Phase Transition and Carrier Density Tuning in SnSexTe1-x Nanoplates for Topological Crystalline Insulators
对于拓扑绝缘体和拓扑晶体绝缘体（TCI），它们的奇异表面态对于基础凝聚态物理研究以及未来的电子学如低耗散电子学和自旋电子学是有希望的。然而，通常主导输运性质的高体载流子密度是材料的主要挑战，严重阻碍了我们研究和操纵表面态的能力。在这篇手稿中，我们展示了一种合金化策略，SnSexTe 1-x，有效地降低了体载流子密度。只要SnSexTe 1-x保持立方晶体结构，它就被预测为TCI。我们显示系统的体载流子密度随着Se浓度的增加而降低，表明合金化原理起作用。此外，我们绘制了相图的立方正交结构转变的Se浓度的函数。这是通过研究保持单晶并且处于立方相或正交相的合金纳米片而成为可能的，与表现出多晶晶粒的大块合金相反。最后，我们系统地研究了SnSexTe_（1-x）从立方相到菱面体相的结构转变所伴随的铁电相变。这是首次对SnSexTe_（1-x）合金体系的铁电转变进行研究。
2016-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity of Ta-Hf and Ta-Zr alloys: Potential alloys for use in superconducting devices
本文研究 Ta-Hf 和 Ta-Zr 体心立方合金的超导电性，发现其为第二类强耦合超导体，且 Tc 显著增加不能仅由电子数减少解释，表明其适合用于超导量子比特。
2023-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Order-disorder transition in the Cd-Ca cubic approximant
最近的实验发现，在低温下，在稳定的Cd基二元合金准晶的大单元1/1胞立方近似体中发生了有序-无序转变。这种转变与取向自由度之间的相关性有关，其分离度约为12 μ m。我们用{ \em ab-initio}计算方法分析了Cd-Ca合金自由度之间的相互作用，并导出了一个等效的反铁磁伊辛模型，该模型显示了类似的相变.然而，计算的转变温度比实验观察到的要高，这表明实际结构及其有序-无序转变比最初提出的要复杂。我们的研究的一个副作用是发现了镉钙二十面体相的典型细胞装饰模型。
2004-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Influence of deformation and annealing twinning on the microstructure and texture evolution of face-centered cubic high-entropy alloys
研究了等原子态CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）在变形和退火过程中激活的物理机制对显微组织和织构演变以及力学性能的影响。采用冷轧和退火相结合的方法来研究HEA的变形、恢复、部分再结晶和完全再结晶状态。通过电子背散射衍射、透射电子显微镜和X射线衍射进行了详细的微观结构和织构分析。使用单轴拉伸试验评价机械性能。本次调查的一个具体重点放在研究变形和退火孪晶对材料行为的影响。结果表明，在冷轧变形过程中，孪晶促进了Cu型织构向Cu型织构的转变，而退火孪晶则对再结晶过程中形成的织构产生强烈的改性作用。实验和元胞自动机模拟结果证实了特定孪晶取向的形成和再结晶织构的随机化。在冷轧和退火材料的拉伸过程中，观察到高的加工硬化性。我们将这种行为主要归因于平面位错滑移的主导地位和动态恢复的趋势降低，因为观察到变形孪晶仅在非再结晶晶粒中激活，因此对整体塑性的贡献最小。详细讨论了形变/退火孪晶与材料行为的关系。
2017-12-05 cond-mat.mtrl-sci
A unified cluster expansion method applied to the configurational thermodynamics of cubic TiAlN
我们研究了立方相Ti_（1-x）Al_xN的热力学，采用统一的团簇展开方法来处理合金问题。合金哈密顿量的纯构型的一部分是扩大的浓度和体积依赖的有效集群相互作用。通过分别展开的化学固定晶格，和局部晶格弛豫项的有序能，我们展示了如何筛选广义微扰方法可以卓有成效地结合浓度依赖的康诺利-威廉姆斯集团展开方法。利用蒙特卡罗模拟中得到的哈密顿量，我们获得了Ti 1-xAl xN合金的自由能，并构建了等结构相图。结果显示出惊人的相似性与以前获得的平均场结果：亚稳态的c-TiAlN是受到相干调幅分解的浓度范围内的一个较大的部分，例如，从x >= 0.33在2000 K。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Application of the Statistical Moment Method to Melting Properties of Ternary Alloys with FCC Structure
采用统计矩方法对面心立方结构AlCuSi三元合金的高压熔化特性进行了理论研究。我们计算的合金的熔化温度下的压力高达80 GPa。还研究了熔化温度与合金元素含量的关系。我们的结果与以前的实验，模拟和其他理论计算吻合得很好。
2019-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Mid-infrared (3-8 μm) $\text{Ge}_{1-y}\text{Sn}_y$ alloys (0.15 < $y$ < 0.30): synthesis, structural, and optical properties
已经使用化学气相沉积方法在Si衬底上直接生长了具有在0.15 < $y$ < 0.30范围内的组成的$\text{Ge}_{1-y}\text{Sn}_y$合金，该方法允许高达290 $^{\circ}$ C的生长温度。该膜显示出与具有低得多的Sn浓度的早期材料的结果一致的结构特性。这些包括晶格参数和锗-锗拉曼频率，这被发现线性依赖于组合物。直接在Si上生长的结构简单，使得进行详细的光学研究成为可能。尖锐的吸收边被发现，达到8 $μ$米附近$y$ =0.3。边缘能量的成分依赖性显示出从标准二次合金表达式的立方偏差。立方项可显著影响合金覆盖长波长（8-12 $μ$ m）中红外大气窗口的能力。
2019-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous phonon behavior in the high temperature shape memory alloy: TiPd:Cr
Ti 50 Pd 50-xCrx是一种高温记忆合金，其马氏体相变温度强烈依赖于Cr成分。在相变之前，预马氏体相存在与波矢为q 0 =（0.22，0.22，0）的无公度调制立方晶格。在立方相的漫散射的温度依赖性测量作为一个函数的温度为x=6.5，8.5，和10在。%.研究了晶格动力学，揭示了[110]-TA 2横声子支的反常温度和q依赖性。声子线宽是广泛的整个布里渊区，并随着温度的降低而增加，与预期的非谐性的行为。在q 0时未观察到异常。计算结果与声子结构的第一性原理计算进行了比较。
2007-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the alloying effect of transition metals on structure, stability and ductility of CrN
用第一性原理计算研究了合金化对立方B1结构的三元氮化物系Cr_（1-x）TM_xN（TM=Sc，Y; Ti，Zr，Hf; V，Nb，Ta; Mo，W）的晶格参数、等构混合比和塑性的影响。最大的混合焓，由于大的晶格失配在Cr 1-xYxN固溶体显示出强烈的相分离的偏好，而Cr 1-xTaxN表现出负的混合焓在整个组成范围内，相对于立方B1结构的CrN和TaN，因此不太可能spinodally分解。Cr_（1-x）ScxN和Cr_（1-x）SnO_2 N的近零混合能谱归因于电子和晶格失配效应的相互抵消。在CrN涂层中加入少量的V、Nb、Ta、Mo或W可提高其延展性。
2013-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Extreme high lattice-misfit superalloys with regular cubic L12 particles and excellent creep resistance
本研究通过调控Ti/Al比并引入Cr、Ta，设计出兼具高晶格错配、高固溶温度、规则立方γ′析出相与优异抗蠕变性的CoNi基高温合金。
2024-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of secondary LuNiSn phase on thermoelectric properties of half-Heusler alloy LuNiSb
本文报道了三元化合物LuNiSb（立方晶系）和LuNiSn（正交晶系）以及复合材料（LuNiSb）$_{0.5}$（LuNiSn）$_{0.5}$的高温（350 K <T< 1000 K）热电性能。LuNiSn的导电性是金属性的，而LuNiSb的导电性是类金属性的。前者的Seebeck系数在700 K时达到-5.5 $μ$ V/K，后者在607 K时达到66 $μ$ V/K。复合样品（LuNiSb）$_{0.5}$（LuNiSn）$_{0.5}$由正交晶系基体和立方夹杂物构成，结合了LuNiSn的导电性和LuNiSb的热电性能。尽管如此，这种材料的热电性能没有增强。
2019-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Plastic deformation mechanisms during nanoindentation of W, Mo, V body-centered cubic single crystals and their corresponding W-Mo, W-V equiatomic random solid solutions
本研究通过分子动力学模拟对比纯W、Mo、V体心立方单晶及W-Mo、W-V等原子比随机固溶体的纳米压痕塑性机制，发现W-V固溶体塑性区显著受抑，为多组元合金力学性能设计提供新路径。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Convolutional neural network-assisted recognition of nanoscale L12 ordered structures in face-centred cubic alloys
纳米级L12型有序结构被广泛用于面心立方（FCC）合金，以利用其硬化能力，从而提高机械性能。这些精细尺度的颗粒通常与具有相同原子构型的基质完全相干，而不考虑化学物质，这使得它们难以表征。空间分布图（SDM）被用来探测局部秩序，通过询问重建的原子探针断层扫描（APT）数据内的原子的三维（3D）分布。然而，几乎不可能手动分析完整的点云（$>10$百万）以搜索保留在数据中的部分晶体学信息。提出了一种基于卷积神经网络的L12有序结构智能识别方法。首先生成模拟L12有序结构的SDM和FCC矩阵。利用这些模拟图像结合少量实验数据，训练了一个基于CNN的L12有序结构识别模型。最后，将该方法应用于FCC Al-Li-Mg体系中L12型$δ^\prime$ -Al 3（LiMg）纳米颗粒的三维分布，其平均半径为2.54 nm.可检测纳米畴的最小半径甚至低至5 μ m。提出的CNN-APT方法有望在不久的将来扩展到识别其他纳米级有序结构和更具挑战性的短程有序现象。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Alloy Informatics through Ab Initio Charge Density Profiles: Case Study of Hydrogen Effects in Face-Centered Cubic Crystals
提出基于第一性原理电荷密度分布的“合金信息学”机器学习框架，以面心立方晶体氢效应为例，证明电荷扰动特征能有效预测缺陷性质、原子性质与迁移能垒，可作为无偏描述符。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
