Screened Coulomb interactions in metallic alloys: I. Universal screening in the atomic sphere approximation
我们已经使用的局部自洽格林函数(LSGF)方法在超原胞计算中建立分配给原子球的合金成分在金属合金中具有不同的组成和程度的顺序的净电荷的分布。这使我们能够确定的马德隆势能的随机合金在单位点平均场近似,这使得传统的单位点密度泛函理论相干势近似(SS-DFT-CPA)方法实际上相同的超晶胞LSGF方法与单位点局部相互作用区,产生的DFT问题的精确解。我们表明,支配的电荷分布的基本机制是屏蔽的合金成分,使直接库仑相互作用短程的净电荷。在原子球近似中,这种屏蔽似乎几乎与合金成分、晶格间距和晶体结构无关。一个形式主义,它允许一个一致的治疗屏蔽库仑相互作用内的单站点平均场近似的概述。我们还导出了屏蔽库仑相互作用对S2形式和广义微扰方法的贡献。
2002-02-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Machine learning assisted screening of metal binary alloys for anode materials
Zhejiang University(浙江大学)
针对传统合金负极材料筛选效率低的问题,本研究利用CGCNN基于MP、AFLOW数据集预测负极性能,筛选出约120种适用于多体系电池的优质负极,加速了电池材料研发。
2024-09-15 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
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
Screening of magnetic moments in PuAm alloy : LDA+DMFT study
探索了令人困惑的缺乏钚磁矩在PuAm环境中使用自洽的动态平均场论(DMFT)的计算结合本地密度近似。我们认为,delta-Pu -Am合金提供了一个理想的测试床,调查筛选的时刻从单一的杂质限制到密集的限制。几个重要的影响可以研究:体积膨胀,裸钚现场f能级的移动,并减少的混合云所产生的集体性质的近藤效应在安德森晶格。这些效应相互补偿并导致相干尺度,其与合金成分无关,并且在800 K左右。我们强调的DMFT自洽条件的作用,和多重分裂的钚和Am原子,为了捕捉正确的值的合金中的相干尺度。
2008-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Screened Coulomb interactions in metallic alloys: II Screening beyond the single-site and atomic sphere approximations
在原子球近似下,不能定量描述具有较大原子尺寸差异的金属合金的总能量的构型部分:至少需要对单电子势和能量的马德隆部分中的多极矩相互作用进行校正。在随机合金的情况下,这种相互作用只能通过提升原子球和单点近似来解释,以便包括由于局部环境效应引起的极化。然而,一个简单的参数化的屏蔽库仑相互作用的普通单网站的方法,包括广义微扰法,仍然是可能的。我们获得了这样的参数化的散装和表面的NiPt合金,这使得人们能够获得定量准确的有效相互作用,在这个系统中。
2002-02-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ab initio core-level shifts in metallic alloys
用约束密度泛函总能量计算方法研究了合金形成过程中的芯能级位移和芯-孔屏蔽效应。对于我们的案例研究,有序的金属间化合物合金MgAu,最终状态的影响是必不可少的占实验Mg 1 s的位移,而它们是可以忽略的Au 4f。我们解释的差异,通过分析计算的电荷密度响应的核心孔扰动的筛选。
1996-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Computational screening of magnetocaloric alloys
在过去的几十年里,一个令人兴奋的发展一直是使用高通量计算筛选作为一种手段,确定有前途的候选材料的各种结构或功能特性。实验上,经常发现性能最高的材料含有大量的原子位置无序。然而,这些在高通量计算搜索中经常被忽视,因为难以处理不具有简单,明确定义的晶体学晶胞的材料。在这里,我们表明,磁热材料的筛选与密度泛函理论的磁变形代理的帮助下,可以扩展到系统的原子位置无序。这是通过对固溶体中有序超晶胞的磁变形进行热力学平均来实现的。我们发现,高度非单调磁热性能的无序固溶体Mn(Co $_{1-x}$ Fe $_x$)Ge和(Mn $_{1-x}$ Ni $_x$)CoGe的成功捕获使用这种方法。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Rethinking the Role of Homogeneous Surface Models in High-Entropy Alloy Catalyst Screening
Department of Energy Engineering, Korea Institute of Energy Technology(韩国能源技术研究院能源工程系)
研究揭示高熵合金催化性能受表面有序性影响,通过热力学模拟发现表面重构能更准确预测组成活性分布,提升催化活性位点识别能力。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput calculations combining machine learning to investigate the corrosion properties of binary Mg alloys
镁合金作为结构材料和生物医用材料具有广阔的应用前景,但其耐蚀性差限制了其进一步的应用。为了避免费时费力的实验验证,本文设计了一种基于第一性原理计算的高通量计算策略,从热力学和动力学两个角度对含金属间化合物的二元镁合金进行耐腐蚀性能的筛选。首次发现了相对于镁基体具有低平衡电势差的稳定二元金属间化合物。然后,这些Mg金属间化合物的表面上的氢吸附能的计算,和腐蚀交换电流密度进一步计算的析氢反应(HER)动力学模型。在此基础上,利用功函数(W_f)和加权第一电离能(WFIE)建立了具有合适氢吸附能的Mg金属间化合物的机器学习模型。的ML模型的泛化测试五个新的二元Mg金属间化合物的平均均方根误差(RMSE)为0.11 eV。本研究不仅预测了一些有前途的二元Mg金属间化合物,可以抑制电偶腐蚀,但也提供了一个高通量的筛选策略和ML模型的耐腐蚀合金的设计,这可以扩展到三元Mg合金或其他合金系统。
2022-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-throughput thermodynamic screening of oxide-scale adhesion across the CoCrFeMnNiAl high-entropy alloys
University of Manitoba(曼尼托巴大学)
本研究利用宏观原子模型结合McLean和Guttmann模型,高通量筛选CoCrFeMnNiAl高熵合金中五种反应性元素对氧化皮附着力的影响,发现氧化物依赖的排序反转,并确定Co16Cr16Fe16Ni16Al35为最佳抗硫成分。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Lowering the Exponential Wall: Accelerating High-Entropy Alloy Catalysts Screening using Local Surface Energy Descriptors from Neural Network Potentials
针对高熵合金催化筛选的指数级计算瓶颈,提出基于局域表面能描述符的线性回归与机器学习方法,实现快速高精度预测,大幅加速催化剂设计。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hydrogen permeability prediction in palladium alloys and virtual screening of B2-phase stabilized Pd(100-x-y)CuxMy ternary alloys using machine learning
Institute of Science Tokyo(东京科学大学);Dongguk University(东国大学)
提出正向预测材料筛选框架,通过训练CatBoost模型预测Pd合金氢渗透性,经特征优化后筛选B2相稳定的Pd-Cu-M三元合金,推荐4种候选合金,其渗透性比B2 Pd60Cu40高1.7-1.9倍,为Pd合金膜设计提供实验目标。
2025-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Screening of Functional Materials with Machine-Learning Potential and Transfer-Learned Regressions: Heusler Alloy Benchmark
Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science(磁性及自旋材料研究中心,物质材料研究机构);Digital Transformation Initiative Center for Magnetic Materials (DXMag), National Institute for Materials Science(磁性材料数字化转型倡议中心(DXMag),物质材料研究机构)
本文提出利用机器学习和迁移学习方法筛选具有高磁晶各向异性能的Heusler合金,通过高通量工作流程和密度泛函理论验证,提升材料预测精度。
2026-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial Development of Amorphous/nanocrystalline Biphase Soft Magnetic Alloys with Silicon-steel like Saturated Magnetic Induction
针对高Bs软磁合金筛选依赖高实验强度熔铸法、磁性能高通量表征难的问题,开发基于高通量MOKE的组合筛选法,发现高Bs低Hc合金多为非晶-纳米晶双相结构,还得到Bs达2.02T、电阻率为硅钢17倍的Fe基合金薄膜,为软磁材料研发提供新范式。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Giant Magnetostriction by Design: A First-Principles Screening of Co-based Heusler Alloys
Tiangong University(天津工业大学)
本文通过首原理计算筛选出10种具有大预测磁致伸缩的Co基Heusler合金,揭示了Y位过渡金属选择与磁致伸缩的线性关系,并提出通过调节费米能级和增强自旋轨道耦合来工程化磁致伸缩的方法。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci
AI-accelerated Materials Informatics Method for the Discovery of Ductile Alloys
在计算材料科学中,预测宏观(例如,机械)特性的方法是使用依赖于某些材料特性(弹性常数、失配体积等)的描述符的组合来定义模型,代表宏观行为。材料性质通常使用特殊的准随机结构(SQS)与密度泛函理论(DFT)一起计算。然而,DFT与原子数成立方比例,因此对于许多合金组合物的筛选是不切实际的。在这里,我们提出了一种新的方法,结合建模方法和机器学习原子间的潜力。机器学习原子间势比DFT快几个数量级,同时达到类似的精度,允许在整个合金空间进行预测性和易处理的高通量筛选。通过预测中熵合金Mo-Nb-Ta的室温塑性说明了所提出的方法。
2022-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling potential candidates for rare-earth-free permanent magnet and magnetocaloric effect applications: a high throughput screening in Fe-N alloys
该研究通过高通量密度泛函理论计算,在Fe-N合金中筛选出49个铁磁案例,其中15种为潜在永磁体(含1种硬磁、14种半硬磁)、40种为潜在巨磁热效应材料,填补了应用空白,为无稀土永磁和磁热应用提供候选。
2025-01-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of Heusler alloys for thermoelectrics combining machine-learned densities of states and first-principles transport
Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology, Surat(印度苏拉特萨达尔·瓦拉巴伊国立理工学院);Indian Institute of Technology Madras(印度马德拉斯理工学院)
本研究结合机器学习态密度与第一性原理输运,对DXMag数据库中10万余种Heusler合金进行高通量筛选,确认80种候选热电材料,验证了DOS衍生指标的筛选有效性。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Rapid screening of molecular beam epitaxy conditions for monoclinic (InxGa1-x)2O3 alloys
本文提出一种基于循环生长与原位刻蚀的高通量分子束外延方法,用于快速筛选单斜(InxGa1-x)2O3合金的生长条件,并结合机器学习图像识别区分生长区域,显著提高实验通量和衬底利用率。
2024-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Mechanistic origin of high retained strength in refractory BCC high entropy alloys up to 1900K
体心立方(BCC)高熵合金MoNbTaW和MoNbTaVW在高达1900 K的温度下具有优异的强度保持性。保留强度的机械起源是未知的,但对于在BCC HEA组合物的巨大空间中找到最佳合金是至关重要的。对Nb-Mo、Fe-Si和Ti-Zr-Nb合金的实验表明,刃位错的迁移率降低,从而激发了BCC合金刃位错强化的理论。与在低温下由螺旋位错运动控制的纯BCC金属和稀合金不同,BCC HEAs的强度可以由刃位错控制,并且特别是在高温下,这是由于为通过溶质的随机场的边缘滑移而产生的屏障。BCC合金中的边缘运动的无参数理论定性和定量地捕获MoNbTaW和MoNbTaVW合金的强度与温度。然后,该理论的简化分析版本能够筛选Mo-Nb-Ta-V-W族中超过600,000种成分,识别具有高保留强度和/或降低的质量密度的有希望的新成分。总的来说,该理论揭示了一种意想不到的机制,负责BCC合金的高温强度和铺平了道路,更强的高熵合金的理论指导设计。
2019-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Adlayer core-level shifts of random metal overlayers on transition-metal substrates
我们计算了表面合金的芯电子的电离能之差,即,用密度泛函理论计算了fcc-B(001)衬底上A_(1-x)B_x覆盖层中的B原子和清洁fcc-B(001)表面的核电子。我们分析了初始态贡献和屏蔽效应引起的核心空穴,并研究了一些贵金属-过渡金属系统的合金成分的影响。本文给出了Cu_(1-x)Pd_x/Pd(001),Ag_(1-x)Pd_x/Pd(001),Pd_(1-x)Cu_x/Cu(001),Pd_(1-x)Ag_x/Ag(001),x从0变化到100%的数据。我们的分析清楚地表明了最终状态屏蔽效应对解释测量的核心能级位移的重要性。从初始状态的趋势计算的偏差解释的变化的原子间和原子内屏蔽合金化。合金化对金属表面化学反应性的可能作用进行了讨论。
1997-02-05 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
Decoding Complex Compositions in Topologically Close-Packed Nano-plates of Magnesium Alloys: A High-Throughput Route to Stable Precipitates
针对镁合金中亚稳态TCP纳米板形成机制不明及试错法效率低的问题,本研究开发两步高通量筛选策略,识别出43种新型TCP纳米板,为抗蠕变镁合金设计建立理论框架。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Approaches to High Entropy Alloys: A Comparison of CPA, SQS, and Supercell Methods
我们提出了不同的建模方法的$\textrm{Hf}_{0.05}\textrm{Nb}_{0.05}\textrm{Ta}_{0.8}\textrm{Ti}_{0.05}\textrm{Zr}_{0.05}$高熵合金的电子性质的比较研究。我们的建模共同的方法是计算单粒子格林函数的密度泛函理论的框架。我们表明,特殊的准随机结构建模和超胞,即局部自洽多重散射方法提供了非常相似的结果的基态属性,如光谱函数(态密度)和平衡晶格参数。为了使多重散射单格点相干势近似与实空间超原胞方法相一致,我们考虑了合金组分净电荷屏蔽的影响。基于对密度泛函理论计算的总能量和谱函数的分析,我们没有发现$\textrm{Hf}_{0.05}\textrm{Nb}_{0.05}\textrm{Ta}_{0.8}\textrm{Ti}_{0.05}\textrm{Zr}_{0.05}$高熵合金中长程或局域磁矩形成的特征,相反,我们发现了低于$\sim 9$ K的可能的超导性。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exchange Interaction in Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$Alloys: XPS Study
本文采用高分辨X射线光电子能谱学(XPS)研究了高Fe含量的Fe $_{1-x}$ Ni $_{x}$合金在10 K温度下的热行为。Fe 2s芯能级具有三个特征,其中两个低束缚特征对应于电离的2s芯能级与未配对的3d电子之间的交换作用。高结合能特征对应于4s传导电子对2s核心空穴的屏蔽。我们的研究表明,高的本地磁矩的Fe网站。
2019-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phonons in random alloys: the itinerant coherent-potential approximation
我们提出了巡回相干势近似(ICPA),一个分析的,不变性和易于处理的形式的增广空间为基础的,多散射理论在一个单一的网站近似的谐波声子在现实的随机二元合金的质量和力常数的混乱。我们提供的表达式与实验结构因素,如部分和平均光谱函数进行比较所需的数量,并推导出与之相关的总和规则。数值结果为Ni_{55} Pd_{45}和Ni_{50} Pt_{50}合金作为测试用例,前者为弱力常数无序和后者为强。我们目前的色散曲线和无序引起的宽度的结果。直接比较与单点相干势近似(CPA)和实验提供洞察力常数的变化在随机合金的物理。CPA很好地解释了弱力常数无序的情况,但在ICPA成功的情况下,却不能解释强力常数无序。
2002-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Investigating representation schemes for surrogate modeling of High Entropy Alloys
设计新型的高熵合金以获得优异的机械性能是目前材料科学界的一大兴趣。然而,由于使用传统方法设计这些合金的困难,机器学习最近成为一种必不可少的工具。特别是近年来,使用替代模型筛选候选合金成分已成为材料设计的主流。这些模型中的许多使用合金元素的原子分数作为输入。然而,有许多可能的表示方案用于编码合金成分,包括非结构化和结构化变体。由于输入特征在确定代理模型性能方面起着关键作用,因此我们系统地比较了这些表示方案在单任务深度学习模型和迁移学习场景中的性能。这些测试的结果表明,相比于非结构化和随机排序的方案,空间表示方案中的元素的化学上有意义的安排通常会导致更好的模型。然而,我们还观察到,仅使用原子分数作为输入的基于树的模型在迁移学习中能够胜过这些模型。
2022-12-31 cond-mat.mtrl-sci
A Transferable Machine-learning Scheme from Pure Metals to Alloys in Predicting Adsorption Energies
合金由于其组成、结构和元素分布的可调性,在催化领域具有巨大的应用潜力,但同时也限制了潜在合金催化剂的快速筛选。机器学习方法能够解决多变量问题,但由于缺乏通用描述符,仍然无法从纯金属的性质预测复杂合金催化剂。在此,我们提出了一个可转移的机器学习模型的基础上的基板和吸附物的固有属性,它可以预测单原子合金(SAA),AB金属间化合物(ABs)和高熵合金(HEAs)的吸附能,简单地通过训练过渡金属(TM)的属性。此外,该模型还从机器学习的角度建立了合金表面吸附能的构效关系,揭示了表面原子的价态、电负性和配位性以及吸附物的价态对吸附能的影响。这种可转移的方案促进了对合金吸附机理的理解和合金催化剂的快速设计。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-throughput exploration of alloying as design strategy for thermoelectrics
我们探索一种材料设计策略,以优化热电功率因数。该方法是基于筛选的能带结构的变化后,一个控制的体积变化。该方法适用于二元硅化物和锗化物。我们首先确认在反萤石Mg2Si和Mg2Ge中的效果,其中通过与Mg2Sn合金化来增加功率因数是实验建立的。在一个高吞吐量的形式主义,我们确定了六个以前未报告的二进制文件,表现出改善其运输性能与体积。其中,六方MoSi_2和正交Ca_2Si和Ca_2Ge的zT随体积的增加最大。然后,我们进行超细胞计算的特殊准随机结构,以调查获得的可能性,稳定的合金系统,将产生必要的体积变化。我们发现,对于Ca_2Si和Ca_2Ge,即使在低温下也容易形成具有同构Ca_2Sn的固溶体。
2015-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Efficient machine-learning model for fast assessment of elastic properties of high-entropy alloys
我们将基于磁流变仪的刚度矩阵和弹性模量分析模型与平均场方法相结合,以加速评估高熵合金的技术有用特性,如强度和延展性。弹性性质的模型训练使用确定独立筛选(SIS)和稀疏化算子(SO)方法,产生最佳分析模型,该模型由有意义的原子特征构建,以预测目标性质。计算上便宜的分析描述符进行了训练,使用数据库的弹性性能确定从密度泛函理论的二元和三元子集的Nb-Mo-Ta-W-V耐火合金。从指数级大的特征空间中提取的最佳Elastic-SISSO模型对目标属性进行了非常准确的预测,与其他模型相似或更好,其中一些已从现有实验中得到验证。我们还表明,电负性方差和弹性模量可以直接预测耐火HEAs的延展性和屈服强度的趋势,并揭示了有前途的合金浓度区域。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Coercivity-Aware Machine Learning Discovery of Rare-Earth-Free Soft Magnetic Alloys with First-Principles Magnetic Benchmarks
Merrimack College(梅里马克学院);The University of Chicago(芝加哥大学)
本研究提出矫顽力感知的机器学习框架,结合成分分组评估与不确定性筛选,并辅以第一性原理验证,高效筛选无稀土软磁合金,识别出Fe-Co富集候选成分。
2026-10-05 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
Predicting Coherent B2 Stability in Ru-Containing Refractory Alloys Through Thermodynamic Elastic Design Maps
Merrimack College(梅里马克学院)
本研究提出一种物理引导的机器学习框架,通过热力学弹性设计图预测含钌难熔合金中B2稳定性,揭示多组分合金化对消除弹性惩罚的重要性。
2026-01-04 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Rapid Experimental Alloy Development (HT-READ)
当前的散装材料发现周期从最初的计算预测到制造和分析都存在一些效率低下的问题。材料通常以单一的方式进行评估,主要依赖于人为驱动的成分选择和对生成数据量的分析,因此也减缓了计算模型的验证。为了克服这些限制,我们开发了一种高通量快速实验合金开发(HT-READ)方法,该方法包括一个集成的闭环材料筛选过程,该过程受到广泛的化学分析和现代自动化创新的启发。我们的方法是一个通用的框架,统一的计算识别理想的候选材料,制造的样品库的配置服从多个测试和处理路线,和分析的候选材料在一个高通量的方式。人工智能代理用于找到成分和材料属性之间的联系。新的实验数据可以在后续迭代或新的设计目标中利用。样本库被分配了唯一的标识符并被存储,以使数据和样本持久化,从而防止机构知识的流失。
2021-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of the impact of carrier density screening on Urbach tail energies and optical polarization in (Al,Ga)N quantum well systems
本研究利用原子尺度多能带模型探讨(Al,Ga)N量子阱在UV-C波段的光偏振特性,发现载流子密度与阱宽通过影响Urbach尾能和内建场调控光偏振,加宽阱宽可提升深紫外发光器的光提取效率。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating the prediction of stacking fault energy by combining ab initio calculations and machine learning
研究结合ab initio计算与基于Friedel模型的机器学习算法,将广义层错能预测速度提升约80倍,预测结果与实验数据一致,为基于层错能的快速材料筛选与合金设计提供了高效方法。
2024-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Local Charge Excesses in Metallic Alloys: a Local Field Coherent Potential Approximation Theory
对超大型超晶胞进行的电子结构计算表明,金属合金中的局部电荷过剩通过简单的线性关系与整个晶体中电荷分布引起的局部静电场有关。通过在单格点相干势近似理论中引入局域外场,我们发展了一种新的理论方案,在该方案中,随机合金的局域电荷过剩可以作为对局域外场的响应而得到。我们的模型保持了所有的计算优势,一个单一的网站理论,但允许在杂质网站的全电荷弛豫。通过应用到CuPd和CuZn合金,我们发现,作为一般规则,非线性电荷重排发生在杂质网站的结果与外部电位的电子屏蔽的复杂现象。尽管如此,我们观察到,电荷过剩和外部电位之间的线性关系,在定量协议与上述的超晶胞计算,远远超出了任何其他网站属性的线性极限。
2002-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Surface segregation in multicomponent high entropy alloys: Atomistic simulations versus a multilayer analytical model
本文比较了两种方法,用于调查近表面的成分分布,结果在所谓的康托合金,CoCrFeMnNi等摩尔合金的表面偏析。一种方法包括原子的计算机模拟的Monte Carlo,分子动力学和分子静力学技术相结合,另一种是最近邻分析计算进行的正规溶液近似与多层模型,这里首次开发的N-组分系统和测试的5-组分康托合金。这种类型的比较是有用的,因为典型的计算机模拟需要使用~100个并行处理器2至3小时,而通过分析模型的类似计算可以在几秒钟内在笔记本电脑上执行。所获得的结果表明,这两种方法之间的定性良好的协议。因此,虽然计算机模拟的结果可能更可靠,并且提供了原子尺度的图片,但是如果需要大量的计算,例如为了优化多组分合金的组成,则通过分析模型对组成空间的初始筛选可以提供缩小感兴趣区域的非常有用的手段,以同样的方式,CALPHAD方法允许在复杂的多元体系中快速研究相图。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Convolutional neural networks enable high-fidelity prediction of path-dependent diffusion barrier spectra in multi-principal element alloys
新兴的多主元素合金(MPEAs)提供了一个广阔的成分空间,以寻找新的材料的技术进步。然而,如何从如此大的设计空间中有效地确定目标性能的最佳组合物是材料科学中的一个巨大挑战。在这里,我们开发了一个卷积神经网络(CNN)模型,可以准确,有效地预测路径依赖的空位迁移能垒,这是至关重要的扩散行为和许多高温性能,MPEAs在任何组成和不同的化学短程秩序在给定的合金系统。CNN模型的成功使其有希望为不同的MPEA系统,这将加速合金筛选发现新的组合物与所需的性能,开发一个数据库的扩散障碍。此外,还揭示了与迁移能垒相关的局域组态的长度尺度,并讨论了这一成功对材料科学其他方面的意义。
2022-03-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Accelerating the Design of Resorbable Magnesium Alloys: A Machine Learning Approach to Property Prediction
FZU - Institute of Physics, Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所);Department of Materials, Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague(布拉格捷克技术大学核科学与物理工程学院材料系)
本文提出了一种基于机器学习的框架,用于快速筛选和设计新型可降解镁合金,通过预测力学性能优化材料设计。
2026-04-21 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening for spin-gapless semiconductors in quaternary Heusler compounds
基于高通量的密度泛函理论计算,对四元Heusler合金XX 0 YZ(X,X 0,Y为不含Tc的过渡金属元素,Z为B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Pb,P,As,Sb,Bi中的一种)中的自旋无带隙半导体进行了系统的筛选.根据经验法则,我们把重点放在21、26或28个价电子的化合物上,得出了12000种可能的化学组成。在系统地评估了热力学、力学和动力学稳定性之后,我们成功地鉴定了70个稳定的SGS,并通过具有适当磁性基态的显式电子结构计算证实。结果表明,所有四种类型的SGS可以实现,定义的基础上的费米能周围的带的自旋特性,和类型II SGS显示出有前途的自旋电子学应用的输运性质。研究了自旋-轨道耦合效应导致的大的各向异性磁电阻和反常能斯特效应。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Short-range order and its impacts on the BCC NbMoTaW multi-principal element alloy by the machine-learning potential
本文利用神经网络机器学习势研究短程有序对BCC NbMoTaW多主元合金力学性能的影响,揭示Mo-Ta局部B2有序结构及其对弹性、声子和位错摩擦的强化作用,为计算指导MPEA设计提供新途径。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating Amorphous Alloy Discovery: Data-Driven Property Prediction via General-Purpose Machine Learning Interatomic Potential
本文开发了首个面向非晶合金的通用机器学习原子间势,基于20400个构型训练,在能量和力预测上达到近DFT精度,可准确预测密度、杨氏模量和玻璃化转变温度等宏观性质,为数据驱动设计和高通量成分筛选奠定基础。
2025-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Alloying on Intrinsic Ductility in WTaCrV High Entropy Alloys
本文通过线弹性断裂力学与密度泛函理论计算研究了WTaCrV基高熵合金的本征延性,发现提高V并降低W浓度可显著改善延性,并验证了经验延性模型作为成分优化筛选工具的潜力。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning accelerated discovery of corrosion-resistant high-entropy alloys
本文提出物理信息机器学习框架,结合随机森林模型和机器学习原子间势,通过单相可成形性、表面能和Pilling-Bedworth比三个指标预测高熵合金耐腐蚀性,并在AlCrFeCoNi体系中验证了其有效性。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Rapid modeling of segregation-driven metal-oxide adhesion in high-entropy alloys using macroscopic atom model
University of Manitoba(曼尼托巴大学)
本研究通过扩展宏观原子模型,快速预测高熵合金中金属氧化物粘附性,揭示了Hf和Zr增强粘附、S削弱粘附的机制。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Charting the thermodynamic stability of hybrid perovskite alloys with machine learning
Aalto University(阿尔托大学);Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Munich Data Science Institute, Technical University of Munich(慕尼黑工业大学慕尼黑数据科学研究所);Munich Center for Machine Learning (MCML)(慕尼黑机器学习中心)
本研究采用机器学习加速的原子建模方法,通过两级ML策略计算(Cs/FA)Pb(Br/I)3和(Cs/FA)Sn(Br/I)3钙钛矿的自由能景观,揭示了Sn基体系较窄的稳定组成区域,为设计稳定钙钛矿提供指导。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Ductility Design Rules for Tungsten based Refractory High Entropy Alloys from Sparse Experimental Datasets
Merrimack College(梅里马克学院)
针对钨基难熔高熵合金室温脆性问题,通过编译实验数据集并构建基于成分的物理信息描述符,采用支持向量分类器预测延展性趋势,发现Ti、Ni、Co的适量添加可提高室温延展性,而高Cr含量则促进脆性。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning formation enthalpies of intermetallics
开发快速准确的方法来发现金属间化合物与合金设计有关。虽然基于密度泛函理论(DFT)的方法通过提供对稳定金属间化合物的能量和性质的快速访问来加速二元和三元合金的设计,但是它们不适合于快速筛选多主元素合金(MPEAs)的巨大组合空间。在这里,提出了一种机器学习模型,用于预测二元金属间化合物的形成焓,并用于识别新的。该模型使用易于访问的元素属性作为描述符,并具有平均绝对误差(MAE)为0.025 eV/原子在预测稳定的二元金属间化合物的形成焓在材料项目数据库中报告。该模型进一步预测稳定的金属间化合物形成在112二元合金系统,没有任何稳定的金属间化合物在材料项目数据库中报告。DFT计算证实了一个这样的稳定的金属间化合物的模型,NbV 2的凸壳上。用二元金属间化合物训练的模型也可以预测三元金属间化合物,其精度与DFT相似,这表明它可以扩展到识别可能在MPEAs中形成的组成复杂的金属间化合物。
2020-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Physically Consistent Machine Learning for Melting Temperature Prediction of Refractory High-Entropy Alloys
National Institute of Technology Patna(巴特那国立理工学院)
本研究提出基于XGBoost的机器学习模型,利用物理驱动的元素特征预测高熵合金熔点,通过验证集验证模型在BCC-FCC相变点的准确性,展示数据驱动模型在冶金原理应用中的有效性。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Transition States Energies from Machine Learning: An Application to Reverse Water-Gas Shift on Single-Atom Alloys
Center for Interstellar Catalysis, Department of Physics and Astronomy, Aarhus University(星际催化中心,物理天文系,奥胡斯大学);Aarhus Institute of Advanced Studies, Aarhus University(奥胡斯先进研究所,奥胡斯大学)
本文提出基于高斯过程回归与Wasserstein Weisfeiler-Lehman图核的机器学习模型,用于预测单原子合金上逆水煤气变换反应的过渡态能量,显著提高了传统方法的准确性,并通过构建微动力学模型展示了模型不确定性对催化活性预测的影响。
2025-05-01 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Ground-State Structure Search of Defective High-Entropy Alloys Using Machine-Learning Potentials and Monte Carlo Sampling
Texas A&M University(德克萨斯农工大学)
PAIPAI通过结合机器学习势和蒙特卡洛采样,高效预测高熵合金中缺陷和间隙物种的基态结构。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Guided CALPHAD Design of Ru-Stabilized BCC B2 Refractory Alloys
California Polytechnic State University(加州州立理工大学);Merrimack College(梅里马克学院)
本研究将CALPHAD计算与随机森林主动学习相结合,系统探索了Ru稳定的Nb基BCC+B2难熔合金成分空间,建立了高温稳定性设计规则,并识别出晶格失配作为关键优化目标。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Composition design of refractory compositionally complex alloys using machine learning models
本文提出一种集成框架,通过机器学习模型高效探索耐火成分复杂合金的组成与相稳定性和机械性能的关系,提升材料发现效率。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph