Molten pool characteristics of a nickel-titanium shape memory alloy for directed energy deposition
镍钛记忆合金的增材制造具有制造灵活、成本低、可定制性强、缺陷少等优点，近年来受到越来越多的关注。定向能量沉积（DED）工艺参数对其熔池特性（几何形状、微观结构等）有着至关重要的影响，从而影响形状记忆效应和伪弹性的最终性质。在本文中，考虑传热，相变和流体流动的三维数值模型已被开发来模拟包层的几何形状，熔池深度，和沉积速率。实验和模拟结果表明，激光功率对熔池宽度和熔敷速率起决定性作用，而扫描速度和送粉速率对熔覆几何形状和熔敷速率影响较小。熔池中的流体速度对元素的分布有很大的影响。计算了温度梯度G、凝固速率R以及形状因子G/R，以阐明晶粒结构演化的内在机制。模拟结果与实验样品截面上的晶粒形貌分布吻合较好。该模型对沉积工艺的优化和晶粒结构的预测具有一定的指导意义。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rolling contact fatigue deformation mechanisms of nickel-rich nickel-titanium-hafnium alloys
采用滚动接触疲劳试验和透射电镜研究了Ni 55 Ti45、Ni 54 Ti45 Hf 1和Ni 56 Ti 36 Hf 8合金的摩擦学性能和变形行为。使用聚焦离子束制备的机加工RCF棒的TEM结果显示了非常接近表面的一些损伤。初始RCF循环后的TEM结果表明，额外的损伤主要限于传播到样品中几微米的变形带。这些带通过局部位错滑移形成，可能在多个滑移系统上，在B2基体内和/或在反复施加的接触应力下在转变的B19主马氏体相内。Ni 55 Ti45和Ni 54 Ti45 Hf 1的进一步循环导致变形带内的强化沉淀物的剪切和溶解，随后形成纳米晶晶粒，最后使带内的剩余基体材料非晶化。与Ni 55 Ti45和Ni 54 Ti45 Hf 1合金（超过6微米）相比，Ni 56 Ti 36 Hf 8合金表现出RCF性能的显著增加和较小的损伤区域（1.5微米）。这归因于Ni 56 Ti 36 Hf 8合金中B2基体相的低分数（小于或等于13%），导致形成窄的变形带（小于11 nm），其不能溶解大得多的沉淀物。相反，变形带被限制在致密的立方NiTiHf和H相沉淀物之间的狭窄通道。相比之下，在Ni 55 Ti 45和Ni 54 Ti 45 Hf 1合金中观察到宽的变形带，伴随着剪切和Ni 4 Ti 3沉淀物的最终溶解，这是由于B2基体相的高面积分数（~ 49%）。
2020-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Complementary Thermodynamic Mechanisms of Boron and Carbon Segregation at Grain Boundaries in Nickel Alloys
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Air Force Institute of Technology（空军理工学院）
通过混合蒙特卡罗分子动力学模拟，揭示硼和碳通过互补路径稳定Ni-Cr合金晶界：碳驱动饱和控制稳定并抑制结构转变，硼通过选择性机制降低界面巨势。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Fitting of structural parameters to small angle neutron scattering data for nickel-chromium-aluminum alloy in frames of quantum mechanics and classic models of polydispersed spheres
在转移动量$Q$和有效核半径$R$满足条件$Q R \le \hbar$的情况下，利用修正的Yukawa势对镍铬铝合金小角热中子散射数据进行了核模型参数拟合.用解析多分散球模型计算中子散射强度，确定在$Q R_0 \ge 3\hbar$处的最可几宏观球半径$R_0$。高斯分布、Relay分布和Schulze-Zimm分布的组合可用于将模型参数拟合到实验数据。提出了数据拟合的快速算法和程序。
2016-12-20 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Atomic, electronic and magnetic structure of graphene/iron and nickel interfaces: theory and experiment
第一性原理计算的碳覆盖的镍和铁基板上的原子，电子和磁性结构的影响表明，在金属基板的原子上的原子间距离和磁矩的变化微不足道。单层和少层石墨烯对铁表面的覆盖引起层之间的轨道占据和交换相互作用的显著变化，而镍基板的情况下，轨道有序和交换相互作用的变化要小得多。实验测量表明Fe@C纳米颗粒中存在铁磁性fcc-铁和Ni@C纳米颗粒的超顺磁性行为。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Origins of the transformability of Nickel-Titanium shape memory alloys
近等原子NiTi合金是最成功的记忆合金。它在生物医学设备中的应用越来越广泛。然而，尽管具有可重复的超弹性效应和优异的形状记忆，NiTi还远远不能满足表征最可逆相变材料的条件。因此，其巨大成功背后的科学原因是一个谜。在这项工作中，我们对变换机制进行了严格的数学推导和精确的DFT计算，以寻找以前未识别的孪生缺陷，我们称之为对合域，并通过像差校正的扫描透射电子显微镜在NiTi的真实空间中观察它们。内卷域导致一个额外的216相之间的兼容界面NiTi，我们的理论，这一功能有助于重要的可靠性。他们预计将出现在其他转变，并改变传统的解释机制的马氏体相变。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Serration in Nickel Alloy Inconel 600: Quantification and Mechanisms
对Inconel 600合金热处理引起的晶界锯齿化进行了系统的研究。本文提出了一种基于傅里叶变换的分析锯齿晶界多重波特征的新方法。一个新的度量-锯齿指数-的设计和利用量化锯齿的程度，更一般地区分客观的锯齿和非锯齿的边界。通过考虑锯齿指数与工艺参数的变化，锯齿度和固溶处理/冷却速率之间的因果关系阐明。提出了锯齿度的加工图。两种不同的形成机制依赖于晶界与碳化物的相互作用：（i）Zener型拖曳，阻碍晶界迁移和（ii）一个小面碳化物生长诱导的锯齿。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of particle size and inter-particle spacing on dislocation behaviour of Nickel based super alloys
镍基高温合金在负载重且经常在高温下发生的情况下一直是大量使用的主题。在金属晶格中发挥作用的强化机制已经被广泛地研究为微观力学MMC模型。这些连续体公式受到若干限制。原子尺度的基本机制尚未得到很好的理解。该报告试图模拟运动位错与立方析出相的相互作用，并解释强化效应。研究了颗粒尺寸和颗粒间距对强度的影响。一些物理意义的结果也被解释和显示。
2017-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab initio study of phosphorus effect on vacancy-mediated process in nickel alloys - an insight into Ni2Cr ordering
镍-铬合金中长程序的发展具有很大的技术意义，但对其转变的动力学和机制知之甚少。本文采用计算和实验相结合的方法研究了磷对Ni-Cr合金中化学计量比Ni_2Cr有序化速率的促进作用。制备了一系列Ni-33% Cr-x%P样品（以原子百分比计），其中磷浓度x = <0.005-0.1原子%。并在373和470°C之间老化长达3000小时。第一性原理模型认为fcc Ni与稀P作为一个合理的近似复杂的Ni-Cr-P合金系统。计算结果表明，通过与磷原子相关的空位的连续交换和旋转跳跃的空位溶质对扩散的空位输运的显着增强。这两种迁移路径的能垒至少比纯Ni溶剂中空位原子交换的能垒低0.35 eV。分析扩散模型预测，对于0.1at.%，P在400-500°C。模型预测结果与显微硬度的变化趋势吻合较好。我们用动力学有序化模型表征了显微硬度的结果，表明有序化转变的激活能显著降低。这些结果有助于衡量工业合金发展长程序的风险，这种长程序增加了强度，但降低了延展性和韧性。微量合金化元素与多余空位结合，降低空位迁移势垒，可显著促进Ni_2Cr沉淀硬化。
2019-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Investigation on the Mechanical Properties of Functionally Graded Nickel and Aluminium Alloy by Molecular Dynamics Study
功能梯度材料（FGMs）由于其独特的力学、热学和电学性能而引起了世界范围内研究人员和科学界的广泛关注。这使得FGM多功能材料（性能在一定方向上连续变化）用于特定目的而不产生任何相界面，从而使其优于其复合材料。本文应用分子动力学方法，通过单轴拉伸研究了带有Ni涂层的功能梯度Ni-Al合金的力学性能。镍铝合金具有优异的力学性能和热性能，在工业上得到了广泛的应用。我们的目标是找到当我们改变梯度函数（线性，椭圆和抛物线），温度和结晶方向时材料行为的差异。我们还观察到不同的梯度函数在不同温度下的不同类型的失效机制。近距离观察发现，椭圆梯度Ni-Al合金在低温下具有较高的抗拉强度，而在高温下，抛物线梯度Ni-Al合金的抗拉强度最高。此外，在任何温度下，抛物线梯度的Ni-Al合金都比椭圆和线性梯度的Ni-Al合金表现出更好的弹性。此外，还观察到该合金的[111]晶向比任何其他晶向表现出更大的抗失效性。研究发现，晶格无序对功能梯度材料的力学性能有重要影响。本文详细介绍了一种途径，调整力学性能，如杨氏模量，塑性和屈服强度在分子水平上，通过改变材料的组成沿不同的梯度函数。
2020-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Ettingshausen effect in iron-carbon alloys
研究了铁碳合金中的反常艾丁斯豪森效应（AEE），铸铁和钢，使用锁定热成像。所有合金都表现出明显的AEE诱导温度调制效应，室温下的反常Ettingshausen系数比纯铁大一个数量级。由于反常的厄廷斯豪森系数的显著增加，球墨铸铁中的AEE的无量纲优值比纯铁中的大55倍。我们的研究结果揭示了铁碳合金作为横向热电材料的潜力，虽然成分和微观结构的优化是必要的。
2022-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion behavior in Nickel-Aluminium and Aluminium-Uranium diluted alloys
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，我们显示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。具体来说，我们在f.c.c.中执行计算。稀释的Ni-Al和Al-U合金。溶剂和溶质物种的示踪剂扩散系数的结果与现有的两个系统的实验数据一致。我们的结论是，在Ni-Al和Al-U系统溶质原子迁移的直接交换与空位在所有的温度范围内，有可用的实验数据。在Al-U的情况下，在低于550 K的温度下可以发生空位拖曳机制。
2014-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of alloying on the microstructure, phase stability, hardness and partitioning behavior of a new dual-superlattice nickel-based superalloy
最近报道了一种新型的y-y ′-y”双超晶格高温合金，该合金具有良好的高温力学性能。目前的工作采用最先进的化学和空间表征技术来研究系统添加的Mo，W和Fe和Nb和Al含量的变化对相分数，热稳定性，元素分配和机械性能的影响。合金是通过电弧熔炼，然后进行热处理而制成的。采用多尺度表征技术和硬度测试对复合材料的微观结构、热稳定性和力学性能进行了表征。然后通过热力学模型解释了这些性质或元素分配行为的变化。适度增加1.8 at.% Mo对微观结构和热稳定性有很强的影响：它使热处理期间的微观结构粗化最小化，同时不显著降低γ '固溶线温度。Nb减少0.6原子%，强烈地降低了y”体积分数，而不影响y“体积分数。减少的沉淀分数导致合金硬度的显著降低。添加Fe以实现更好的可加工性和降低材料成本，降低了γ ′固溶线温度，并在热处理期间引起快速的显微组织粗化，而不影响合金硬度。Al减少0.4原子%，降低了y'体积分数和y'固溶线温度，也不影响合金硬度。添加0.9at.% W降低了γ ′固溶线温度，但增加了两种沉淀物的体积分数。这些数据对于优化当前的合金设计和为未来的合金设计工作提供信息将是非常宝贵的。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci
The dynamic evolution of swelling in nickel concentrated solid solution alloys through in situ property monitoring
从原子水平到微观尺度的缺陷和微观结构特征在材料的表现性质中起着决定性的作用。然而，对材料在环境刺激下演化的研究往往只将其性能与一个主要的微观结构特征相关联。在这里，动态演变的膨胀在一系列的镍基浓缩固溶体合金在高温辐照暴露下观察使用连续的，在原位测量的热弹性性能在散装标本。与传统的评估技术，仅占体积孔隙率确定使用电子显微镜，直接性能评估提供了一个综合的响应，在所有的缺陷长度尺度。特别是，在膨胀过程中的弹性性能的演变被发现显着依赖于整个尺寸谱的缺陷，从纳米到中尺度，其中一些是无法解析的成像。观察到的热输运性质的变化敏感地依赖于电子和晶格热导率的分区。这类新兴的原位实验直接测量相关条件下的综合性能，为材料动力学提供了独特的见解，否则使用传统方法无法获得。
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Low relaxation rate in a low-Z alloy of iron
铁磁进动中最长的弛豫时间和最尖锐的频率含量由本征（Gilbert）弛豫速率\emph{$G$}决定。多年来，纯铁（Fe）具有所有纯铁磁金属或二元合金的最低已知值$G=\textrm{57 Mhz}$。我们表明，具有钒（V）的外延铁合金具有$G$值显着减少，在27%V的35 $\pm$ 5兆赫的结果可以理解为自旋轨道耦合在产生弛豫的作用，减少通过原子序数$Z$。
2006-12-30 cond-mat.mtrl-sci
The effect of surface preparation on high temperature oxidation of Ni, Cu and Ni-Cu alloy
本文研究了抛光、磨削和喷砂工艺对镍、铜及镍铜合金氧化行为的影响。表面粗糙度的测量有两种方法：接触式轮廓仪和分形分析。结果表明，喷砂工艺对表面粗糙度的影响最大，但也会使表面受到氧化铝颗粒的污染。氧化试验在热重炉中进行。所获得的质量增益图，SEM显微照片的横截面和SEM EDS分析的样品证明，表面制备改变氧化动力学形态的抛光和地面的样品并没有显着变化后，在研究的温度下氧化，但氧化层厚度和质量增益的差异进行了观察。氧化喷砂样品表明，增加的表面粗糙度和氧化铝侵入改变氧化过程中形成的混合Al（Ni，Cu或Ni-Cu）氧化物和单独的Al 2 O3颗粒是可见的。结果表明，表面预处理通过促进新的扩散机制影响样品的高温氧化。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The creep deformation of a new nickel-base alloy-by-design studied using synchrotron X-ray diffraction
了解不同应力和温度下的蠕变机制和变形响应对于使用镍基高温合金进行高温应用设计至关重要。本文采用SEM、STEM、EBSD和同步辐射X射线衍射等方法对一种新设计的高温合金（Alloy 11）在不同应力和温度下的蠕变行为进行了系统的研究。通过考虑参考试样和蠕变试样的晶格参数和错配度、相体积分数、微观应变等性能，分析了材料性能和力学响应。观察到的蠕变样品的解孪晶和动态再结晶。变形材料的STEM表征表明，在蠕变样品中可以识别多种变形机制和缺陷，即在γ矩阵通道和γ '沉淀物中的位错，以及连续和孤立的堆垛层错。在狗骨形蠕变样品的中心观察到最高值的晶格失配，微观应变和晶格参数的变化。这与蠕变试验过程中的驼峰形温度分布曲线有关。在晶格参数，失配和微观应变方面检测到的显着的空间变化支持的结论是，重要的是进行空间分辨测量，而不是考虑每个样品作为一个单一的测量点时，调查蠕变响应。还值得注意的是，伽马和伽马素数相位的晶格参数分布的统计服从高斯分布。最后，讨论了这些发现的意义和对未来研究的启示。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically collected platinum/nickel alloy nanoparticles -- insight into low noble metal content catalysts for hydrogen evolution reaction
析氢反应（HER）是电化学分解水的关键过程。为了降低该过程的成本和环境影响，开发具有低含量或不含贵金属的电催化剂是非常有动机的。在这里，我们报告了一种新颖的和巧妙的合成混合PtxNi1-x电催化剂的形式的纳米粒子的项链结构命名为nanotrusses，具有非常低的贵金属含量。纳米桁架结构具有重要的特征，例如良好的导电性、高表面积、强的互连和基底粘附性，这使得具有优异的HER活性。具体而言，表现最好的Pt0.05Ni0.95样品在0.5 M H2SO4中的塔菲尔斜率为30 mV dec-1，在10 mA cm-2的电流密度下的过电位为20 mV，具有高稳定性。令人印象深刻的催化性能在理论研究中得到了进一步的合理化，该理论研究深入了解了这种小铂含量如何使氢的吸附能接近最佳的机制。
2021-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Spin and orbital magnetic moments of size-selected iron, cobalt, and nickel clusters and their link to the bulk phase diagrams
用x射线磁性圆二色光谱测定了铁、钴和镍阳离子团簇的自旋和轨道磁矩。在$n = 10 - 15$原子的尺寸范围内，由于$3d$的多数自旋带被完全填充，这些团簇显示出强铁磁性，每个空$3d$态的最大自旋磁矩为1~ $μ_B$。唯一的例外是$\mathrm{Fe}_{13}^+$，其中检测到每个未占据的$3d$状态的$0.73 \pm 0.12$ ~ $μ_B$的异常低的平均自旋磁矩;这种效应在$\mathrm{Co}_{13}^+$和$\mathrm{Ni}_{13}^+$中都没有观察到。这种独特的行为可以链接到反铁磁，顺磁，或铁，钴，镍各自的块体相图中的相的存在和可访问性。与实验数据相比，现有的密度泛函理论计算似乎普遍低估了自旋磁矩显着。在所有研究的团簇中，由于晶场的对称性降低，轨道磁矩淬灭到原子值的$5 - 25$ \，\%。磁各向异性能量远低于每原子65 $μ$ eV。
2014-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
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
Thermal conductivity of iron and nickel during melting: Implication to Planetary liquid outer core
本文报道了铁（Fe）和镍（Ni）在高温高压下的热导率（$κ$）的测量结果。$κ$值由激光加热金刚石砧座单元（LHDAC）中的样品表面上的温度测量值并使用COMSOL软件来估计。近等温的$κ$的观察，以增加在两种金属的压力，由于密度的增加，压制金属。在这两种金属中，观察到$κ$在不同压力点的熔化期间急剧下降，并且与其他多砧测量一致。这些金属在不同压力下熔化期间的恒定值$κ$揭示了长程序的损失，这产生了原子金属的独立运动。从$κ$ -值的突然下降中测量的这些金属的熔化温度与LHDAC中的其他熔化测量值很好地一致。这项研究所获得的结果有望为水星和火星及其内部的研究提供一种见解。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Green fabrication of nickel-iron layered double hydroxides nanosheets efficient for the enhanced capacitive performance
本研究提出一种超声辅助的绿色策略制备NiFe-LDHs纳米片，通过调控形貌与厚度实现优异电容性能，为高性能LDHs电极材料提供了新方法与结构性能关系的深刻见解。
2024-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Post-Synthetic Treatment of Nickel-Iron Layered Double Hydroxides for the Optimum Catalysis of the Oxygen Evolution Reaction
采用均相沉淀法合成了具有高度形貌规则性和亚微米级横向尺寸的镍-铁层状双氢氧化物（NiFe LDH）片晶，用于高效催化析氧反应（OER）。考虑到边缘位点是活性点，努力控制合成分散体内的血小板尺寸。目标是可控地分离和表征尺寸减小的NiFe LDH颗粒。基于已发表的关于其他LDH材料的工作，用于NiFe LDH片晶尺寸控制的合成方法是不可转移的，因此，我们改为使用合成后处理技术来提高边缘部位密度。最后，尺寸减小的NiFe LDH/单壁碳纳米管（SWCNT）复合材料允许将OER过电位进一步降低至237加/减7 mV（L = 0.16加/减0.01微米，20重量% SWCNT），这是迄今为止报道的最佳值之一。这种方法也改善了催化剂在操作条件下的长期活性。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Design of a nickel-base superalloy using a neural network
Rolls-Royce plc（罗尔斯·罗伊斯公司）；Rolls-Royce UTC（罗尔斯·罗伊斯大学技术中心）；Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）
一种新的计算工具已经开发出来，用于建模，发现和优化同时满足多达11个物理标准的新合金。从预先存在的材料数据中训练人工神经网络，其能够预测作为组成和热处理程序的函数的单个材料特性，这允许其优化材料特性以搜索具有最可能超过目标标准的特性的材料。我们设计了一种新的多晶镍基高温合金，其具有成本、密度、γ '相含量和固溶线、相稳定性、疲劳寿命、屈服应力、极限拉伸强度、应力持久、抗氧化性和拉伸伸长率的最佳组合。实验数据表明，所提出的合金满足计算预测，具有多种物理性能，特别是抗氧化性和屈服应力，超过现有的市售合金。
2018-03-08 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
Nanoscale structure formation in nickel-aluminum alloys synthesized far from equilibrium
本文研究了磁控溅射生长的Ni1-xAlx薄膜中随Al含量和退火温度变化的γ与γ'相纳米结构形成及硬度演化，证实高过饱和可有效创造非平衡相和自组织纳米结构。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Impact of gamma' particle coarsening on the critical resolved shear stress of nickel-base superalloys with low aluminium and/or titanium content
在具有低Al和/或Ti含量的Ni基高温合金中，在中间温度下γ '颗粒的沉淀和随后的粗化有助于合金的机械性能的劣化。本文通过对单个滑移刃型位错脱钉过程的统计分析，模拟了粗化过程，并计算了γ '粒子粗化引起的合金临界分辨剪应力的变化。发现γ硬化对973 K临界分解剪应力的贡献在不到一年的时间内减少到原来的一半以上。
2010-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Exchange interactions in iron and nickel: DFT+DMFT study in paramagnetic phase
本文提出基于轨道求和磁化率逆矩阵的 DFT+DMFT 一般方法计算顺磁相双线性交换相互作用，并在铁、镍及居里温度附近自旋波色散上获得与实验相符的结果。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Improved iron-tolerance in recycled aluminum alloys via direct strip casting process
针对再生铝合金中铁杂质损害性能的问题，本研究采用直接带钢铸造工艺结合多种显微表征技术，证实该工艺可细化微观结构、使铁保留在固溶体中，显著提升铝合金耐铁性，为可持续铝回收提供新途径。
2023-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Low thermal conductivity of iron-silicon alloys at Earth core conditions with implications for the geodynamo
地核由铁（Fe）与轻元素合金组成，例如，硅（Si）。它的导热性对地球的热结构、演化和动力学有着至关重要的影响，因为它控制着维持地球历史上地球发电机所需的热量和成分来源的大小。在这里，我们直接测量固体Fe和Fe-Si合金的热导率高达144 GPa和3300 K。在132 GPa和3000 K下，15at%的Si合金化在Fe中显著地降低了其电导率约2倍。含有15at% Si的外芯的电导率约为20 W m-1 K-1，在类似的压力-温度条件下低于纯Fe。这表明，一个较低的最小热流，约3太瓦，通过核幔边界比以前预期的，因此更少的热能需要操作的地球发电机。我们的研究结果提供了内核年龄可能超过20亿年的关键限制。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Precise control of crystallography and magnetism in focused-ion-beam transformed iron-nickel thin films
CEITEC BUT, Brno University of Technology（布尔诺理工大学欧洲技术与创新卓越中心）；Institute of Applied Physics, TU Wien（维也纳工业大学应用物理研究所）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学物理工程学院）
通过聚焦离子束调控铁镍薄膜晶格取向与磁性，实现高精度磁化景观的磁性纳米结构图案化
2026-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
A first-principles study on the early-stage corrosion of a NiWNb alloy in a chloride salt environment
本文结合 Monte Carlo 相预测与第一性原理表面吸附计算，研究 Ni70W20Nb10 在氯环境中的早期溶解，揭示 Nb、W 对 Ni 耐蚀性的增强作用。
2025-07-26 cond-mat.mtrl-sci
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
Effect of chemical disorder on the electronic stopping of solid solution alloys
采用实时含时密度泛函理论，在较宽的速度范围内，详细研究了镍基等原子固溶体合金NiCr，NiFe和NiCo对质子和α射弹的电子阻止本领.最近开发的数值电子结构方法被用来探测电子-离子耦合的基本方面的非微扰，并在一个完全原子的上下文中，捕捉原子尺度的无序的效果。特殊的电子能带结构和态密度的影响反映在低速极限行为中。我们比较我们的合金与纯镍靶的结果，以了解合金化如何影响电子停止。我们发现，NiCo和NiFe有类似的停止行为，镍，而镍铬有一个渐进的停止能力，这是一个多的因素，两个大于其同行的速度低于0.1 a. u。我们表明，低速极限的电子阻止本领可以通过控制加宽的d-带通过化学无序来操纵。在这种情况下，布拉格的添加剂规则停止的复合材料也失败的镍铬。
2020-07-17 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
Different dimensionality trends in the Landau damping of magnons in iron, cobalt and nickel: time dependent density functional study
我们研究了铁磁磁振子的朗道阻尼在Fe，Co，和Ni的系统的维数从三个减少到两个。在绝热局域自旋密度近似下，我们采用\textit{ab initio}线性响应时间依赖的密度泛函理论。数值格式基于Korringa-Kohn-Rostoker格林函数方法。讨论了理论方法和实现的关键点。我们研究了三种不同形式的过渡金属：体相，自支撑薄膜和薄膜支撑在一个可移动的衬底上。我们证明了Fe和Ni的维数趋势是相反的：在Fe中，从体相bcc晶体到Fe/Cu（100）膜的转变降低了阻尼，而在Ni/Cu（100）膜中，与体相fcc Ni相比，衰减增加。在Co中，阻尼的强度相对较弱地依赖于样本维数。我们解释的基础上的电子结构的趋势的差异。衬底上的自旋波阻尼的影响进行了分析，采用朗道映射表示波矢分辨的斯通纳激发的谱密度。
2011-11-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
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
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
Three-dimensional in situ characterization of phase transformation induced austenite grain refinement in nickel-titanium
采用近场和远场高能衍射显微镜和微计算机断层X射线技术研究了镍钛单晶记忆合金在恒定载荷作用下的热循环行为。三维原位重建的奥氏体显微组织，包括涌现晶界的结构和分布。一个循环后，亚晶组织明显细化，出现异质的103和109晶界。低体积和不均匀的分散体的紧急晶界整个体积显示为什么以前的透射电子显微镜研究的晶界形成是不一致的。
2018-12-19 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
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
Ferromagnetic Composite Self-Arrangement in Iron-Implanted Epitaxial Palladium Thin Films
我们报告的稀$Pd_{1-x}Fe_x$组合物的形成下的离子束注入外延钯薄膜的可调磁性能。通过将$40 keV$和$3.0\cdot10^{16}$离子分别注入到MgO（001）衬底上的钯膜中，获得了平均铁含量为$0.025$、$0.035$或$0.075$的$ions/cm^2$二元合金。结构和磁性研究表明，铁原子占据规则的fcc-晶格Pd-网站没有任何二次结晶相的形成。所有铁离子注入的Pd薄膜在低温下（低于$200 K$）都表现出铁磁性，居里温度和饱和磁化强度都由注入的铁离子剂量决定。与Fe含量相近的分子束外延生长的$Pd_{1-x}Fe_x$合金薄膜的磁性能相比，Fe离子注入的Pd薄膜具有较弱的面内磁晶各向异性，从而具有较低的矫顽力。在注入的$Pd_{1-x}Fe_x$膜中观察到的多个铁磁共振表明由于旋节分解成具有相同晶体对称性但不同铁含量的区域（推测为层）而形成磁不均匀状态。多相磁结构相对于在$770 K$的真空退火是稳健的，尽管朝向定义明确的局部$Pd-Fe$组合物发展。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Predictive modeling of solidification during laser additive manufacturing of nickel superalloys: Recent developments, future directions
与传统制造工艺相比，增材制造（AM）工艺生产的零件具有更好的物理、化学和机械性能。在AM工艺中，复杂的零件几何形状是由多组分合金粉末以逐层的方式通过多道激光熔化、固化和固态相变在较短的制造时间内以最小的表面精加工以合理的成本生产的。然而，越来越需要通过例如应力消除热处理和热等静压对制造的部件进行后处理，以始终实现均匀的微观结构和性能。AM工艺中的凝固控制晶粒的尺寸、形状和分布、生长形态、元素偏析和沉淀、随后的固态相变以及最终的材料性质。这个过程中的关键问题与多物理场（如流体流动和热量和质量的扩散）和多尺度（长度，时间和温度范围）的挑战有关，这些挑战是由于AM加工过程中局部快速加热和冷却而产生的。通过多尺度建模和模拟，将越来越好地理解合金化学-工艺-微观组织-性能-性能在这一过程中的相互关系。
2017-12-12 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
Magnetic Cluster Expansion model for random and ordered magnetic face-centered cubic Fe-Ni-Cr alloys
利用涵盖二元和三元合金组态的DFT数据，建立了三元面心立方Fe-Ni-Cr合金的磁团簇展开（MCE）模型。使用此MCE模型哈密顿量，我们进行蒙特卡罗模拟，并探讨在整个范围内的合金成分的合金的磁结构，考虑随机和有序的合金结构。在无规合金中，磁共线约束的去除减少了总磁矩，但不影响合金采用低温铁磁配置的组合物的预测范围。在有序fcc Fe-Ni化合物与Cr合金化过程中，Cr原子倾向于取代Ni而不是Fe原子。在具有高铁含量的合金中用Cr替代Ni提高了合金的居里温度。这可以通过强反铁磁Fe-Cr耦合来解释，类似于在bcc Fe-Cr溶液中发现的，其中居里温度增加，通过模拟预测为Cr浓度的函数，通过实验观察证实。
2015-03-09 cond-mat.mtrl-sci
