The role of the alloy structure in the magnetic behavior of granular systems
考虑了晶粒尺寸、易磁化轴和各向异性常数分布对粒状合金不可逆磁行为的影响。模拟粒状合金用于为ZFC-FC曲线的蒙特卡罗模拟提供真实的晶粒结构。研究了退火和外场的影响。模拟曲线与快淬Cu-Co薄带的FC和ZFC磁化曲线吻合较好。
2002-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic magnetic features of a mixed ferro-ferrimagnetic ternary alloy in the form of AB$_p$C$_{1-p}$
研究了一种三元混合铁-亚铁磁合金的动态磁特性，特别是AB $_p$ C $_{1-p}$。研究了哈密顿量参数对系统动态磁特性的影响。为此，在平均场近似下，基于Glauber型随机动力学，模拟了AB $_p$ C $_{1-p}$三元合金体系，并为简单起见，分别选择A，B和C离子为SA = 1/2，SB = 1和SC = 3/2。发现在我们的动力学系统中，临界温度总是依赖于三元合金的浓度比。
2019-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Structure and glass-forming ability of simulated Ni-Zr alloys
二元Cu-Zr系统是一种具有代表性的块体玻璃形成体，由于具有明显的二十面体局部有序性而显示出高的玻璃形成能力。乍一看，Ni-Zr系统是期望相同行为的最自然的对象，因为镍和铜在周期表中是邻居，并且具有相似的物理化学性质。然而，做嵌入原子模型势描述的$\rm Ni_αZr_{1-α}$合金的分子动力学模拟，我们观察到不同的行为。我们得出结论，Ni-Zr系统具有相同的玻璃形成能力作为添加剂的二元Lennard-Jones混合物没有任何化学相互作用。结构分析表明，Ni-Zr合金中的二十面体有序度远低于Cu-Zr合金。我们认为，由于原子间相互作用的特殊性而导致的二十面体有序性的缺乏是Ni-Zr系统玻璃形成能力相对较差的原因。
2018-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Precipitation in Al-Zr-Sc alloys: a comparison between kinetic Monte Carlo, cluster dynamics and classical nucleation theory
Zr和Sc在铝合金中析出形成Al 3 ZrxSc 1-x化合物，在低过饱和度下，该化合物具有L12结构。本研究的目的是在原子尺度上模拟沉淀的动力学，并建立介观模型，以扩大范围的过饱和度和退火时间，可以模拟到实际感兴趣的值。为此，我们利用从头计算和实验数据拟合了描述Al-Zr-Sc体系热力学的Ising型模型。采用基于原子-空位交换机制的动力学Monte Carlo算法研究了沉淀动力学。集团动力学模型，然后在介观尺度上的所有不同阶段的均匀沉淀在两个二元Al-Zr和Al-Sc合金。这种技术正确地管理，以再现动力学蒙特卡罗模拟的降水动力学以及实验观察。对成核阶段的研究表明，只要考虑体系的短程有序趋势，经典理论就能很好地适用。这使我们能够提出一个扩展的三元Al-Zr-Sc合金的经典形核理论。
2005-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Laser-generated CuPdAgPtAu High-Entropy Alloy Nanoparticles -- Thermal Segregation Threshold and Elemental Segregation
Kiel University（基尔大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过激光烧蚀液相合成CuPdAgPtAu高熵合金纳米颗粒，发现其在热稳定性和元素分离方面的特性，揭示快速淬火抑制热驱动分离，稳定非平衡固溶体，后续缓慢加热可实现平衡相形成。
2026-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocaloric effect of Fe47.5Ni37.5Mn15 bulk and nanoparticles: A cost-efficient alloy for room temperature magnetic refrigeration
本文研究低成本Fe47.5Ni37.5Mn15合金的室温磁热效应，块体材料冷却功率达297.68 J/kg，并探索激光烧蚀合成纳米颗粒以提升性能，但碳掺入导致其居里温度偏离室温，表明需优化合成方法。
2024-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Local segregation versus irradiation effects in high-entropy alloys: Steady-state conditions in a driven system
利用分子动力学模拟研究了高熵模型合金CuNiCoFe在离子辐照下的有序转变和缺陷形成。使用混合的Monte-Carlo/分子动力学计划的模型合金生成的是热稳定的构型熵在高温下，但部分分解在较低的温度下的铜沉淀。然后，高熵和多相样品都经受模拟粒子照射。损伤累积进行了分析和比较元素镍参考系。结果表明，高熵合金-独立于初始配置-安装一定比例的短程有序，即使在粒子辐照。此外，结果提供的证据表明，在高熵合金中的缺陷积累减少。这是因为点缺陷的迁移率降低导致缺陷产生和消除的稳定状态。辐照产生的晶格缺陷被证明是作为汇铜偏析。
2017-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Composition- and Ordering-Dependent Evolution of Simulated Kikuchi Patterns of Au-Ni Alloys
Institute for Physical Metallurgy and Materials Physics, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理冶金与材料物理研究所）；Faculty of Georesources and Materials Engineering, RWTH Aachen University（亚琛工业大学地质资源与材料工程学院）
该研究分析Au-Ni合金模拟菊池花样的成分、有序度等影响因素，明确归一化强度分布和带宽可区分菊池花样，有望用于未来基于表示学习的索引方法。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent phase stability of Mo-Nb-Ta-W refractory high-entropy alloys
在这项研究中，Mo-Nb-Ta-W耐火高熵合金（R-HEAs）的相稳定性在很宽的温度范围内（100 K至2000 K）进行了研究。平衡热力学相由焓和熵的变化决定。采用基于嵌入原子方法（EAM）势的混合蒙特卡罗（MC/MD）分子动力学模拟方法，模拟了任意温度下的焓变。用拟化学方法计算了反应熵。EAM势都是基于元素的物理输入参数，如原子体积，结合能，弹性常数等计算发现，MC/MD演化的平衡结构和局部化学短程有序/集群（SRO/SRC）的程度在很大程度上取决于不同温度下的有序度。有序化转变温度接近700 K，这也被同步辐射粉末X射线衍射实验所证实。结果表明，Mo-Ta对的次近邻B2型有序度增加，Nb-W对的次近邻B2型有序度降低。这也是预期的趋势，密度泛函理论（DFT）为基础的从头计算模拟在文献中完成，并在这项工作中讨论。模拟的衍射图案和散射强度的变化，由于化学SRO和SRC进行了研究。的衍射趋势进行了解释与演变的纳米结构形态的功能的帮助下。所开发的方法可能有助于事先预测的长期相稳定性在多元素合金中，通过减少昂贵的实验的数量。
2021-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Graph Neural Network Modeling of Grain-scale Anisotropic Elastic Behavior using Simulated and Measured Microscale Data
在这里，我们评估的适用性图神经网络（GNNs）预测晶粒尺度的弹性响应的多晶金属合金。利用GNN代理模型，预测了低固溶度高耐火（LSHR）Ni合金和Ti 7wt%Al（Ti-7Al）面心立方和六方密排合金在单轴弹性拉伸过程中的晶粒平均应力。采用迁移学习方法，其中GNN代理模型使用晶体弹性有限元法（CEFEM）模拟进行训练，然后使用训练的代理模型来预测使用高能X射线衍射显微镜（HEDM）测量的微结构的机械响应。通过与传统平均场论预测、保留的全场CEFEM数据和测量的远场HEDM数据的比较，探索了使用各种微结构和微机械描述符输入节点特征到GNN的性能。弹性各向异性对GNN模型性能的影响和展望的扩展框架进行了讨论。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the order-disorder transition in the AlCrTiV high entropy alloy
本文通过第一性原理蒙特卡洛/分子动力学模拟研究AlCrTiV高熵合金的A2-B2有序-无序转变，计算了热力学性质、化学无序熵、磁性及电子结构，并建议用中子衍射实验验证真实化学有序。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Energy of Copper Clusters in Fe-Si-B-Nb-Cu alloys
使用相结合的数值模拟和原子探针层析成像实验，我们确定的界面能的铜纳米晶内沉淀的非晶基体的FINEMET（摩尔组成Fe72.89Si16.21B6.90Nb3Cu1）。具体来说，我们使用的Langer-Schwartz模型在Thermocalc软件中实现的参数模拟的生长和粗化的铜团簇不同的界面能。我们已经进行了原子探针层析成像（APT）实验，以确定界面能的值，其中模拟的颗粒尺寸分布最匹配的实验数据。APT和沉淀建模的这种组合可以应用于在无定形基质内沉淀的其他纳米晶体。
2019-01-02 cond-mat.mtrl-sci
A Multiscale Study of Film Thickness Dependent Femtosecond Laser Spallation and Ablation
采用量子力学、经典分子动力学和双温模型相结合的多尺度方法，研究了飞秒激光溅射和烧蚀薄膜厚度的相关性。以130.73 nm为间隔，模拟了5层厚度从392.19 nm增加到915.11 nm的银膜。选择0.1 J/cm ^2和0.3 J/cm ^2的吸收激光能量密度观察激光溅射和烧蚀。模拟结果表明，薄膜厚度与激光辐照银薄膜的开尔文加热度密切相关，从而进一步影响飞秒激光的溅射和烧蚀。本文提出了精密微加工的建议。
2020-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Sparse random Fourier features based interatomic potentials for high entropy alloys
本文提出基于稀疏随机傅里叶特征的高熵合金原子间势，以低计算成本实现接近DFT精度的力、熔化行为、缺陷及高温自扩散等性质预测。
2023-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Cluster Dynamics Modeling of Niobium and Titanium Carbide Precipitates
用集团动力学方法模拟了铌和碳化钛在铁中的析出动力学。模拟，分别在奥氏体和铁素体中进行的碳化铌，在奥氏体中的碳化钛，进行了分析依赖于温度，溶质浓度，和初始集群分布。不同的温度和溶质浓度的结果，并与现有的实验数据进行比较。它们显示出初始团簇分布超过一定的弛豫时间的影响很小，并且仅具有单体的高度稀释的合金呈现出与稀释度较低的合金或具有不同初始团簇分布的合金显著不同的行为。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale prediction of microstructure length scales in metallic alloy casting
在这篇文章中，我们结合铸造实验和定量模拟，提出了一种新的多尺度建模方法来预测局部一次枝晶间距的金属合金凝固在相关的工业铸造工艺的条件。为此，在仪器化铸造实验中测量了含Cu量为1.wt%和4.wt%的Al-Cu合金的一次枝晶间距，并将其与用相场（PF）和枝晶针网络（DNN）模型模拟的枝晶阵列的间距稳定范围和平均间距进行了比较。首次表明，PF和DNN导致类似的结果为Al-1.wt.%Cu合金，使用在DNN模拟与PF计算的枝晶尖端选择常数。PF模拟不能实现定量预测的Al-4wt%Cu合金，因为它们是太计算要求，由于大的分离的规模之间的尖端半径和扩散长度，非稀合金的特征。然而，DNN模拟的结果为非稀Al-Cu合金是在整体上与我们的实验结果，以及与广泛的文献综述。模拟一致表明，随着温度梯度的降低，PDAS的稳定范围扩大，因为微观结构从细胞树突到发达的分级树突。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Pressure dependence of the Curie temperature in Ni2MnSn Heusler alloy: A first-principles study
在密度泛函理论的框架下，研究了铁磁Heusler合金Ni 2 MnSn的电子结构、交换作用和居里温度与压力的关系.交换参数的计算是基于冻结磁振子方法。居里温度，Tc，计算内的平均场近似通过求解矩阵方程的多子晶格系统。居里温度从常压下的362 K提高到12 GPa下的396 K，与实验结果一致。扩展的晶格参数的变化超出实验研究的范围，我们得到的居里温度和变磁转变的非单调的压力依赖性。我们与理论上的依赖关系Tc的晶格常数的经验相互作用曲线预测的相应的依赖。模拟实验观察到的Mn-Ni原子交换现象，研究其对居里温度的影响。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Structure-property relations characterizing the devitrification of Ni-Zr glassy alloy thin films
对纳米尺度非晶合金薄膜热退火失透的研究，为纳米尺度非晶合金薄膜的热稳定性研究提供了一个全面的认识，并为纳米尺度非晶合金薄膜的应用开发提供了理论依据。通过详细的结构表征和分子动力学（MD）模拟研究了共溅射NiZr合金（Ni 78 Zr 22 at%）薄膜的非晶向晶态的多晶型转变，薄膜厚度低于文献报道的临界失透极限。在800摄氏度下观察到微晶化到纳米晶状态（Ni 7Zr 2结构），密度增加（约3.6%）远高于块体合金中实现的密度增加。在退火前后的薄膜和整体的物理结构，包括形态和组合物的磁性能的变化进行了检查。采用MD模拟不仅有效地阐明了高致密化，但也增加了磁矩退火后，这是与周围的Ni原子的配位数的模拟变化。结构弛豫过程伴随着失透被描述为一个无序到有序的转变，同时突出了在玻璃材料中普遍存在的化学短程有序所发挥的关键作用。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Experimental and Theoretical Investigation on the Possible Half-metallic Behaviour of Equiatomic Quaternary Heusler Alloys: CoRuMnGe and CoRuVZ (Z = Al, Ga)
本文研究了四元Heusler合金CoRuMnGe和CoRuVZ（Z = Al，Ga）的结构、电子、磁性和输运性质。三种合金均为立方结构。CoRuMnGe具有L2 $_1$结构，而其它两种合金具有B2型无序结构。对于CoRuMnGe和CoRuVGa，实验磁矩与理论和Slater Pauling规则预测的结果非常吻合，而对于CoRuVAl，实验结果与理论和Slater Pauling规则预测的结果有较大的偏差.在CoRuVAl的情况下，矩的减少可能是由于Co和Ru位点以及V和Al位点之间的反位无序而产生的。在这些合金中，CoRuMnGe具有最高的T $\mathrm{_C}$，为560 K。电阻率随温度的变化反映了CoRuMnGe合金的半金属性质。CoRuVAl在顺磁和铁磁状态下都表现出金属特性，而CoRuVGa的电阻率与温度的关系是很不寻常的。在最后一个系统中，$ρ$与T的曲线显示出异常的形式的最大值和负电阻率温度系数（TCR）的区域中的磁有序状态。计算结果表明，CoRuMnGe、CoRuVAl和CoRuVGa的自旋极化率分别为91%、89%和93%，接近半金属铁磁态.为了研究实验观察到的结构的电子性质，我们还模拟了CoRuMnGe合金的Co-Ru交换无序结构，发现无序结构保持了半金属性质，高自旋极化，具有与理想结构几乎相同的磁矩。CoRuMnGe合金具有接近半金属的特性、高T $\…
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
On the primary spacing and microsegregation of cellular dendrites in laser deposited Ni-Nb alloys
在这项研究中，合金相场模型被用来模拟凝固熔池内不同位置的凝固组织。温度梯度$G$和凝固速度$V$从宏观传热有限元模拟获得，并作为输入提供给相场模型。激光束速度和熔池内的位置上的主臂间距和在细胞尖端的Nb分区的程度的影响进行了研究。模拟稳态初级间距进行了比较幂律和几何模型。细胞尖端组合物相比，枝晶生长模型。研究了相场模型的非平衡界面分配程度。虽然相场模型有一个反捕获溶质通量项，旨在保持局部界面平衡，我们发现，在模拟过程中，它是不够的，在保持平衡。这是由于增材制造固化条件完全落在该通量项的允许极限之外的事实。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Bioabsorbable WE43 Mg alloy wires modified by continuous plasma electrolytic oxidation for implant applications. Part II: degradation and biological performance
分析了冷拔WE 43镁丝的腐蚀、机械降解和生物学性能，作为热机械处理的函数，以及通过连续等离子体电解氧化（PEO）产生的保护性氧化层的存在。结果表明，在一定范围内，热处理可以优化未经表面处理的钢丝的腐蚀性能，但腐蚀速率仍然很高。因此，在37 $^\circ$ C下浸入模拟体液中24小时后，这些线的强度和延展性消失，并且由于相当快的降解，直接测试没有显示在Mg线表面上的任何MC 3 T3-E1前成骨细胞附着。相比之下，通过连续PEO工艺对退火的WE 43 Mg线材进行表面改性导致形成$\approx$ 8 $μ$ m的均匀氧化物层，并显著改善了耐腐蚀性，因此改善了WE 43 Mg线材的生物相容性。结果表明，在Mg（OH）2降解初期，Mg（OH）2表面形成了一层致密的Ca/P层，阻碍了Cl-的扩散，Cl-溶解Mg（OH）2，加速了镁合金的腐蚀。结果表明，在37 $^\circ$ C的模拟体液中浸泡96 h后，镁丝的点蚀得到抑制，强度大于100 MPa。此外，在细胞培养测试期间，许多细胞能够附着在PEO表面改性的线的表面上。这些结果证明了通过连续PEO表面改性的细镁丝在生物可吸收丝基器械的机械、降解和生物性能方面的潜力。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Elasticity behavior, phonon spectra, and the pressure-temperature phase diagram of HfTi alloy: A density-functional theory study
采用第一性原理密度泛函理论研究了等原子HfTi合金$α$、$ω$和$β$的压致相变、弹性行为、热力学性质和$P\mathtt{-}T$相图。模拟的合金压致相变遵循$α\mathtt{\rightarrow}ω\mathtt{\rightarrow}β$顺序，与Hf和Ti金属的实验结果一致。我们计算的弹性常数表明，$α$和$ω$相在环境压力下是机械稳定的，而$β$相是不稳定的，其中预测的临界压力为18.5 GPa的机械稳定性。所有的弹性常数，体积模量，和剪切模量增加压缩后的三个阶段的HfTi。合金的延展性被证明是很好地改善相对于纯Hf和Ti金属。Mulliken电荷布居分析表明，d-带占据率的增加将在压力下稳定$β$相。用超原胞方法研究了这三种相的声子谱和声子态密度，发现$α$和$ω$相在常压下是稳定的，而$β$相只在[110]方向上是稳定的.利用DFT参数化的Debye模型计算得到的Gibbs自由能作为温度和压力的函数，确定了HfTi的$α$、$ω$和$β$相的相变边界。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermal evolution of nanocrystalline co-sputtered Ni-Zr alloy films: Structural, magnetic and MD simulation studies
利用自行研制的三枪直流/射频磁控溅射装置，采用共溅射法在室温下成功地制备了单相均匀的Ni 10 Zr 7纳米晶薄膜。该膜可以在合金中以长程晶体学和化学顺序产生，从而克服了广泛公认的玻璃形成Ni-Zr对非晶化的固有倾向。这些合金的结晶度是关于在诸如储氢、催化活性和核反应堆工程等应用中改进功效的期望特征。该结晶相的热稳定性，是至关重要的过渡到可行的应用程序，通过系统的合金膜在473 K，673 K和923 K的退火不同的持续时间进行了研究。虽然膜在473 K下是稳定的，但在673 K下退火的效果是产生偏析成纳米晶Ni（超顺磁性）和非晶Ni+Zr（非磁性）相。采用几种分析层状结构的有效方法，对退火前后的物理结构和磁结构进行了详细的分析，得到了一致的结果。极化中子和X射线反射计，掠入射X射线衍射，飞行时间二次离子质谱和X射线光电子能谱学被用来衡量在纳米尺度上的相分离。基于SQUID的磁强计被用来研究宏观磁性。用分子动力学计算对该体系进行模拟退火，结果与实验结果吻合较好。这项研究提供了一个全面的了解的创建和结晶Ni-Zr合金的热演化。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamic simulation of multicomponent CoCrFeNiMn high-entropy alloy thin film deposition
Oles Honchar Dnipro National University（奥列斯·洪恰尔第聂伯罗国立大学）；Dniprovsky State Technical University（第聂伯罗国立技术大学）
通过分子动力学模拟研究CoCrFeMnNi高熵合金薄膜在Al(100)基底上的沉积与生长，采用Morse势描述原子间相互作用，模拟结果与实验数据吻合良好。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Finite strain constitutive modeling for shape memory alloys considering transformation-induced plasticity and two-way shape memory effect
本文提出了一个考虑相变诱发塑性（TRIP）和双向形状记忆效应（TWSME）的记忆合金三维大变形本构模型。所提出的对数应变为基础的模型是能够捕捉大的应变和旋转下一般的热机械循环SMA表现出。通过使用马氏体体积分数，相变应变，内应力，和TRIP应变张量作为内部状态变量，该模型能够捕获应力依赖的TRIP生成时，SMA受到多轴应力状态，以及TWSME的热机械训练SMA在无载荷条件下。通过一个用户定义的材料子程序的有限元框架内，允许解决不同的边界值问题（BVP）的建议模型的详细实施过程。文中还对模型参数的标定以及连续介质切线刚度矩阵的推导进行了详细的说明。最后，模拟循环伪弹性和驱动响应的SMA材料系统的单轴和多轴应力状态下的广泛的模型与实验结果进行比较，以验证所提出的建模能力。
2020-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of electron-positron momentum spectra of metallic alloys as supported by first-principles calculations
通过符合多普勒展宽方法测量的电子-正电子动量分布可用于湮灭环境的化学分析，通常是固体中的空位-杂质复合物。在目前的工作中，我们研究定量分析的可能性，即，用于区分缺陷周围不同原子种类的平均数。用第一性原理电子结构计算方法自洽地确定了Al-Cu、Al-Mg-Cu和Al-Mg-Cu-Ag合金中空位-溶质络合物的电子和正电子密度以及离子位置。随后的模拟符合多普勒展宽谱与测量的缺陷识别进行了比较。线性拟合程序，它使用纯组分金属中的空位处捕获的正电子的光谱作为组分，先前已被用于找到空位周围不同原子种类的相对百分比[A. Somoza等人，Phys.Rev.B65，094107（2002）]。我们测试的可靠性的程序的帮助下，第一性原理的结果，空位溶质络合物和空位组成的金属。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Efficient method for calculating Raman spectra of solids with impurities and alloys and its application to two-dimensional transition metal dichalcogenides
拉曼光谱是一种广泛使用的，功能强大的，非破坏性的工具，用于研究大块和低维材料的振动特性。拉曼光谱可以使用第一原理方法来模拟，但是由于高计算成本，计算通常仅限于相当小的晶胞，这使得难以对合金和缺陷进行模拟。在这里，我们开发了一种有效的方法来模拟合金的拉曼光谱，基准对全密度泛函理论计算，并将其应用到几个合金的二维过渡金属dichalcogenides。在该方法中，超原胞模式的拉曼张量通过将原始系统的拉曼张量由超原胞振动模式的投影加权到原始系统的拉曼张量来构造。这种方法不限于2D材料，并且应该适用于任何具有缺陷和杂质的晶体固体。为了有效地评估非常大的超晶胞的振动模式，我们采用质量近似，虽然它仅限于化学和结构相似的原子取代。基准我们的方法，我们首先将其应用到Mo $_x$ W $_{(1-x)}$ S $_2$单层的H-相，其中几个实验报告可用于比较。第二，我们考虑T '相的Mo $_x$ W $_{(1-x)}$ Te $_2$，其已被提出为2D拓扑绝缘体，但单层合金的实验结果仍然缺失。我们表明，投影方案也提供了一个强大的工具，用于分析的起源合金拉曼活性模式的父系统本征模。最后，我们研究的趋势特征拉曼签名的杂质浓度低，在二硫化钼$_2$。
2019-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Exchange coupling and enhancement of Curie temperature of the intergranular amorphous region in nano-crystalline duplex-phase alloys system
我们探讨了一个共同的两相纳米磁性系统的磁性行为的Monte Carlo计算机模拟的修改海森堡模型上的三维复杂晶格单自旋和集群自旋。研究了两组元磁性相之间的交换耦合对一种常见的非晶合金系晶间非晶区居里温度（ECT）的提高的影响，该合金系中有大量纳米微晶嵌入非晶基体中。系统地研究了ECT对纳米微晶尺寸、体积分数和晶粒间距的影响。结果表明，大的晶化体积分数、小的晶粒尺寸和薄的晶间相厚度导致晶间非晶区的ECT明显，而纳米晶的居里温度略有下降。本文提出了一个与微观结构参数有关的经验公式，该公式与实验值在一个数量级内吻合。此外，我们还模拟了一种软硬纳米复合体系的退磁过程。我们估计了两个组分相之间的交换耦合对两相磁化的协同性和磁化的相干反转以及磁化率和能量积的影响。
2004-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Elinvar effect in $β-$Ti simulated by on-the-fly trained moment tensor potential
将量子力学计算与机器学习（ML）技术相结合，可以使我们从第一原理预测材料特性的能力发生范式转变。在这里，我们表明，通过矩张量描述的原子间势的飞行训练提供了相同的精度作为最先进的{ \it ab inito}分子动力学在预测材料的高温弹性性能的两个数量级的计算工作量。使用该技术，我们研究了钛的高温bcc相，并预测了其弹性模量的非常弱的Elinvar温度依赖性，类似于所谓的GUM Ti基合金的行为[T.佐藤等人，Science { \bf 300}，464（2003）]。由于GUM合金具有复杂的化学成分并在室温下工作，在1100- 1700 K的宽温度区间内观察到的元素bcc-Ti的Elinvar特性是独特的。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Machine learning metallic glass critical cooling rates through elemental and molecular simulation based featurization
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
基于元素性质和分子模拟特征，开发了预测金属玻璃临界冷却速率的机器学习模型，通过留出完整化学体系的交叉验证获得R²=0.78。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Energetics, structure, and composition of nanoclusters in Oxide Dispersion Strengthened Fe-Cr alloys
广泛的第一性原理计算嵌入式集群包含几个O，Y，Ti，和Cr原子以及空位进行大都会蒙特卡罗模拟中应用的相互作用参数，在一个刚性晶格模型的框架内。一种新的描述使用对和三重参数被证明是更精确的比常用的对参数化。模拟退火提供了在T=0的能量，结构和化学计量的纳米大小的集群的全面数据。结果是完全一致的实验发现，可以忽略不计的粗化和高分散的集群，观察到的存在下，Ti减少集群的大小，并与报告的集群的辐射耐受性。在没有空位的合金中，团簇显示出平面结构，而空位的存在导致三维构型。此外，在高温下进行了Metropolis蒙特卡罗模拟，以研究纳米团簇组成对温度的依赖性。对（Y+Ti）：O、Y：Ti、（Y+Cr）：O和Y：Cr的实验数据与模拟结果进行了比较，发现两者之间有很好的一致性，在某些情况下，甚至可以得出结论，即相应的合金中含有一定量的空位，所分析的团簇是在高温下冻结的。实验数据与模拟结果的比较表明，由非化学计量比的氧化物基本上是一致的铁铬矩阵的bcc晶格的纳米团簇的假设导致合理的结果。
2014-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Deposition and Growth of the AlCoCuFeNi High-Entropy Alloy Thin Film: Molecular Dynamics Simulation
Oles Honchar Dnipro National University（阿列斯·洪恰尔第聂伯国立大学）
利用分子动力学模拟研究AlCoCuFeNi高熵合金薄膜在硅(100)基底上的生长过程，发现初始阶段形成小团簇，约5 ns后开始结晶，最终薄膜包含面心立方、体心立方、六方密排和非晶相。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Modelling of Nano-oxide Precipitation and its Associated Stability under Neutron Irradiation for the Fe-Ti-Y-O system
本文开发了一种动力学蒙特卡罗模型，研究Fe-Ti-Y-O体系中纳米氧化物在晶界处的析出行为及其中子辐照稳定性，揭示了氧化物尺寸与剂量率的反比关系以及晶界附近氧化物更易溶解的规律。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure, mechanical properties, corrosion resistance and cytocompatibility of WE43 Mg alloy scaffolds fabricated by laser powder bed fusion for biomedical applications
采用激光粉末床熔融法制备了不同支撑直径的体心立方结构的WE 43镁合金开孔支架。在增材制造过程中充分再现了晶胞的几何形状，并使支柱内的孔隙率最小化。通过热溶液和老化热处理对支架的微观结构进行了改性，并通过X射线显微断层扫描、光学、扫描和透射电子显微镜进行了详细分析。此外，腐蚀速率和支架的机械性能作为支柱直径和冶金条件的函数进行测量。打印支架的微观结构包含富Y氧化物颗粒和富稀土金属间沉淀物的混合物。后者可以通过热处理进行改性。在印刷和溶液处理的支架中发现2-3 mm/年的最低腐蚀速率，并且通过使用等离子体电解氧化的表面处理，它们可以降低到~0.1 mm/年。支架的力学性能随支架直径的增加而提高：支架直径从275 μm增加到800 μm时，支架的屈服强度从8 MPa增加到40 MPa，弹性模量从0.2 GPa增加到0.8 GPa。然而，未经等离子体电解氧化处理的支架在浸泡在模拟体液中时，强度迅速下降。体外生物相容性试验表明，等离子体电解氧化表面处理是必要的，以确保细胞增殖的支架具有高的表面积与体积比。
2020-10-08 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
Temperature dependent determination of electron heat capacity and electron-phonon factor for Fe$_{0.72}$Cr$_{0.18}$Ni$_{0.1}$
采用从头计算方法研究了超短激光脉冲与金属合金Fe $_{0.72}$ Cr $_{0.18}$ Ni $_{0.1}$（AISI 304）的相互作用。在自旋密度泛函理论的框架下，采用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker-formalism的相干势近似，通过考虑合金的化学和磁无序来模拟电子结构.利用这些预测，我们确定的电子热容和电子-声子耦合因子的Fe $_{0.72}$ Cr $_{0.18}$ Ni $_{0.1}$在依赖于电子温度的两个温度模型的应用。与纯Fe相比，电子热容最大偏差为5%，电子-声子耦合因子最大偏差为25%.
2015-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the kinetics of static recrystallization in Mg-Zn-Ca alloys using an integrated PRISMS simulation framework
University of Michigan（密歇根大学）
本研究利用整合的PRISMS模拟框架，通过实验数据验证，探讨Mg-Zn-Ca合金再结晶动力学及影响因素
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Pressure effects on the electronic structure and superconductivity of (TaNb)$_{0.67}$(HfZrTi)$_{0.33}$ high entropy alloy
在0 - 100 GPa压力范围内研究了压力对高熵合金（TaNb）$_{0.67}$（HfZrTi）$_{0.33}$的电子结构、电子-声子相互作用和超导电性的影响。电子结构的计算使用Korringa-Kohn-Rostoker方法与相干势近似。使用Debye-Grüneisen模型和环境条件下的Grüneisen参数模拟了压力对晶格动力学的影响。此外，还测定了德拜温度和索末菲电子热容系数。电子-声子耦合参数$λ$使用McMillan-Hopfield参数计算，并在刚性松饼罐近似下计算。我们发现，该系统经历的Lifshitz转变，作为一个带的费米能级在升高的压力。电子-声子耦合参数$λ$在10 GPa以上减小。计算出的超导$T_c$增加到40 - 50 GPa，后来，稳定在比环境条件下，在协议的实验结果更大的值。结果表明，实验观察到的（TaNb）$_{0.67}$（HfZrTi）$_{0.33}$中$T_c$随压力的演化可以用经典的电子-声子机制很好地解释.
2019-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Atomistic simulations of the structures of Pd-Pt bimetallic nanoparticles and nanowires
双金属纳米合金，如纳米颗粒和纳米线，由于其在催化和纳米电子学等领域的巨大应用潜力而引起了人们的极大关注。值得注意的是，Pd-Pt纳米颗粒/纳米线被广泛认为是催化剂和氢传感器。与一元系统相比，合金呈现出更多的结构复杂性，具有各种组成配置。因此，理解纳米合金的能量择优原子结构是很重要的。在这项研究中，我们进行了一系列的模拟退火蒙特卡罗模拟预测的Pd-Pt纳米粒子和纳米线的能量稳定的原子排列作为一个功能的组合物的基础上精心设计的经验势模型。Pd-Pt纳米颗粒和纳米线都表现出准有序结构，与具有显著表面偏析效应的体相如$\rm L1_0$和$\rm L1_2$结构非常相似。我们相信，该研究可以为各种纳米材料的设计提供理论指导。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Study of ordering in (MoCrTi)$_{100-x}$Al$_x$ refractory high-entropy alloys using machine learning interatomic potential
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；Graz University of Technology（格拉茨工业大学）
研究利用机器学习原子间势结合模拟，探究(MoCrTi)(100 - x)Alx难熔高熵合金的有序化，分析其热容量、短程有序参数及结构，确定有序化与机械刚度关系，为该合金设计提供指导。
2026-08-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale understanding of initial Cu-Ni oxidation from machine-learning accelerated first-principles simulations and in situ TEM experiments
针对合金表面氧化原子级机制不明的问题，结合机器学习加速的第一性原理模拟与原位ETEM实验，揭示CuNi(100)表面氧化时Ni偏聚与表面重构的关联及机制，结果可推广至其他合金体系。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of corrosion and mechanical degradation of additively manufactured Mg scaffolds in simulated body fluid
建立了一种基于有限元模型的模拟策略，对激光功率床融合制备的可生物降解镁支架在模拟体液中浸泡后的腐蚀和力学性能进行了模拟。腐蚀是通过一个现象学的，基于扩散的模型，可以考虑点蚀模拟。在腐蚀模拟之后，其中Mg的浓度低于一定阈值（代表Mg（OH）2的形成）的元素被删除用于机械模拟，其中Mg被假定为表现为各向同性的、完全弹性塑性的固体，并且通过延性失效模型引入断裂。模型的参数是由先前的实验结果和数值预测的强度和断裂机制的WE43镁合金多孔支架在印刷条件下，浸泡在模拟体液中的数值预测与实验结果吻合得很好。因此，模拟策略能够评估腐蚀对生物可降解支架的力学行为的影响，这对于生物可降解支架的生物医学应用设计至关重要。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nucleation of Al3Zr and Al3Sc in aluminum alloys: from kinetic Monte Carlo simulations to classical theory
Zr和Sc在铝合金中沉淀形成化合物Al 3 Zr和Al 3Sc，其对于低过饱和固溶体具有L12结构。本研究的目的是在原子尺度上模拟这种沉淀动力学，并建立一个基于经典成核理论的介观模型，以便扩展可以模拟的过饱和和退火时间的领域。我们用从头计算和实验数据拟合了描述Al-Zr和Al-Sc体系热力学的伊辛模型。动力学行为描述的原子-空位交换机制。这使我们能够模拟与动力学Monte Carlo算法的Al 3 Zr和Al 3Sc的沉淀动力学。这些动力学，然后用来测试经典的成核理论。在这个目的中，我们推导出从我们的原子模型的各向同性界面自由能，这是一致的实验动力学和成核自由能推导出的。我们测试不同的平均场近似（布拉格-威廉姆斯近似以及集群变分法）这些参数。经典的成核理论是一致的动力学蒙特卡罗模拟，只有当使用CVM：它设法再现在亚稳固溶体中的簇的尺寸分布和它的演变，以及稳态的成核速率。我们还发现，毛细管近似中使用的经典成核理论的作品令人惊讶的是，相比之下，直接计算的自由能的形成小L12集群。
2004-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
An efficient and quantitative phase-field model for elastically heterogeneous two-phase solids based on a partial rank-one homogenization scheme
本文提出了一个有效的和定量的相场模型的弹性非均匀合金，确保两个力学相容性$\unicode{x2014}$静态和动态，结合界面区域内的化学平衡。我们的模型与现有的相场模型，要么违反静态相容性或界面化学平衡或计算成本高。为了提高计算效率，部分秩一均匀化（PRH）计划，以执行静态和运动学的界面相容性。此外，界面化学平衡是通过取代组成场与扩散势场作为模型的独立变量。通过模拟Ni-Al $γ^{\prime}/γ$和UO $_2$ /void两种二元双相合金的四种单粒子和一种多粒子情况，验证了该方法的性能。其准确性，然后调查对分析解决方案。对于单粒子$γ^{\prime}/γ$合金，我们发现，相场结果的准确性保持不受影响的平面和非平面的几何形状时，PRH计划。幸运的是，在UO $_2$ /void模拟中，尽管有很强的弹性异质性$\unicode{x2014}$，但空位相的杨氏模量与UO $_2$相的杨氏模量之比为$10^{-4}\unicode{x2014}$，我们发现PRH方案对于平面和非平面几何形状都比Voigt-Taylor方案（VTS）显示出更好的收敛性。然而，对于与$γ^{'}/γ$情况相同的界面宽度范围，这些模拟中的界面迁移显示出对界面宽度的依赖性。相反的$γ^{\prime}/γ$模拟，我们还发现，模拟的弹性场显示偏离的非平面UO $_2$ /空隙的情况下，使用PRH方案的解…
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Super-Hydrophobic Stearic Acid Layer Formed on Anodized High Purified Magnesium for Improving Corrosion Resistance of Biodegradable Implants
镁及其合金是生物可降解植入物的理想候选物。然而，对于大多数应用来说，它们在人体中溶解得太快。采用硬脂酸对高纯镁进行表面包覆，以减缓高纯镁在37°C模拟体液中的腐蚀速率。将HP-Mg阳极氧化形成氧化物/氢氧化物层，然后将其浸入硬脂酸溶液中。采用电化学阻抗谱和动电位极化法研究了HP-Mg试样的腐蚀速率。结果表明，疏水涂层可以暂时降低HP-Mg的腐蚀速率1000倍。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin Gapless Semiconducting Nature in Co-rich Co1+xFe1-xCrGa: Insight and Advancements
在这份报告中，我们提出的结构，电子，磁性和输运性质的富钴自旋无隙半导体CoFeCrGa使用理论和实验技术。富钴样品$\mathrm{Co_{1+x}Fe_{1-x}CrGa}$的主要优点是高居里温度（T $\mathrm{_C}$）和磁化强度，而不损害SGS性质（高达x = 0.4），因此我们选择了它。发现四元Heusler合金$\mathrm{Co_{1+x}Fe_{1-x}CrGa}$（x = 0.1 ~ 0.5）以空间群为$F\bar{4}3m$（\# 216）的LiMgPdSn型结构结晶。测量的居里温度从690 K（x = 0）增加到870 K（x = 0.5）。观察到的磁化强度值遵循斯莱特-鲍林规则。在5-350 K的温度范围内测量的电阻率表明，合金在x = 0.4之前保持SGS行为，超过x = 0.4，它反映了金属特性。与常规半导体不同，在300 K下的电导率值（$\mathrm{σ_{xx}}$）在2289 S $\mathrm{cm^{-1}}$至3294 S $\mathrm{cm^{-1}}$的范围内，这接近于其它报道的SGS材料的电导率值。反常霍尔效应相对较低。本征效应对反常霍尔电导率的贡献随x的增加而增加，这可能与化学序的增强有关。发现反常霍尔系数从x = 0.1时的38 S/cm增加到0.3时的43 S/cm。塞贝克系数在低于300 K时变得非常小，这是S…
2018-11-30 cond-mat.mtrl-sci
The nanostructure evolution in Fe-C systems under irradiation at 560 K
这项工作扩展了我们的对象动力学蒙特卡罗模型中子辐照诱导的Fe-C合金纳米结构的演变，考虑更高的辐照温度。以前的研究集中在辐照温度< 370 K。在这里，我们研究的空位和自填隙原子（SIA）团簇人口的演变在轻水反应堆的工作温度，通过模拟特定的参考辐照实验。根据我们以前的研究，碳对辐射缺陷演化的影响可以描述在与空位形成不动的复合物，这反过来又作为陷阱SIA集群。这种动力学模拟使用通用陷阱SIA和空位簇。陷阱的结合能取决于簇的大小和类型，并且也是根据先前进行的原子研究来选择的。该模型必须适应帐户的存在下，两种SIA集群，<111>并<100>在电子显微镜检查中观察到的Fe合金中子照射的温度下的技术利益。该模型，这是完全基于物理的考虑，只使用了几个参数进行校准，被发现是能够再现的实验趋势，从而提供洞察的物理机制的重要性，以确定在辐照过程中所经历的材料的纳米结构演变的类型。
2014-07-27 cond-mat.mtrl-sci
