Modeling the Equilibrium Vacancy Concentration in Multi-Principal Element Alloys from First-Principles
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所）；Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料与模拟实验室）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院新材料计算设计与发现国家中心）
研究通过嵌入簇展开和统计力学方法，高效计算多主元合金中空位浓度，分析合金化学组成、短程有序与空位浓度的关系。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy diffusion in multi-principal element alloys: the role of chemical disorder in the ordered lattice
多主元素合金（MPEAs）的许多所谓的优点，如腐蚀，高温氧化和耐辐照性，是高度敏感的空位扩散系数。类似地，溶质互扩散由空位扩散控制-通常不清楚MPEAs是否真正稳定，或通过缓慢互扩散有效稳定。为这些合金提供的相当大的成分空间使得优化所需的性能成为一项艰巨的任务;理论和计算工具是指导合金开发所必需的。对于扩散，这些工具依赖于给定合金内的空位迁移势垒的知识和对这些势垒如何影响空位扩散率的理解。我们提出了一个广义的空缺扩散理论在崎岖的能源景观，与动力学蒙特卡罗模拟的MPEA空缺扩散配对。的势垒能统计信息的推动弹性带计算中的等原子CoNiCrFeMn合金。理论和模拟表明，空位扩散在固溶体MPEAs不一定是缓慢的，但可以潜在地调整，陷阱模型是一个不充分的解释缓慢扩散的CoNiCrFeMn HEA。这些结果还表明，任何试图忠实地表示扩散相关现象的模型都必须考虑能量景观的全部性质，而不仅仅是迁移障碍。
2020-03-17 cond-mat.mtrl-sci
A simple model for short-range ordering kinetics in multi-principal element alloys
本文提出一个简化的等温浓度波模型来估计多主元合金中短程有序形成的弛豫时间，该模型仅需迁移率和热力学参数，且与动力学蒙特卡洛模拟结果在五倍误差内一致，可用于指导加工条件设计。
2024-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Itinerant magnetism vis-à-vis structural phases in AlCuFeMn multi-principal-component medium entropy alloy
本研究通过实验观察与从头算DFT计算，探究了AlCuFeMn多主元中熵合金的微观结构演变、相形成及软磁行为，验证了理论预测，为非等摩尔合金的相预测与磁性特性研究提供了参考。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-controlled Alloying of Single-phase Multi-principal Covalent Transition Metal Carbides with Enhanced Damage tolerance and Exceptional Thermal Properties
多元合金化在生产特殊的结构和功能材料方面显示出非凡的潜力。然而，单相、多主共价化合物的合成仍然是一个挑战。在这里，我们提出了一种扩散控制的合金化策略，成功地实现了共价多主过渡金属碳化物（MPTMCs）与一个单一的面心立方（FCC）相。通过添加非化学计量比的化合物促进的增加的界面扩散导致在低得多的烧结温度下快速形成新的单相。通过扫描透射电子显微镜的直接原子级观察表明，MPTMCs是由一个单一的阶段与随机分布的所有阳离子，这是关键的独特组合，提高断裂韧性，优越的维氏硬度，并实现极低的热扩散率在MPTMCs。目前的发现为下一代高性能材料的设计和合成提供了一种有前途的方法。
2018-09-02 cond-mat.mtrl-sci
A survey of energies from pure metals to multi-principal element alloys
该综述受Frans Spaepen博士工作启发，分析了不同晶体结构纯金属及与等原子比二元、三元、多主元合金的能量，编制能量表揭示结构和合金化对能量的影响，强调组成元素作用及机械能差异并探讨相关意义。
2024-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Accelerated Phase Prediction of Refractory Multi-Principal Element Alloys
本文提出基于CALPHAD数据库训练的深度学习框架，可在Ti、Fe、Al、V、Ni、Nb、Zr元素空间内以约90%准确率预测难熔多主元合金的相，并分析了域外性能下降原因及改进策略。
2024-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Complex Strengthening Mechanisms in the NbMoTaW Multi-Principal Element Alloy
难熔多主元素合金（MPEAs）在高温下具有优异的机械性能，包括高强度重量比和断裂韧性。在这里，我们阐明了隔离，短程秩序和加强NbMoTaW MPEA通过原子模拟与高度准确的机器学习原子间的潜力之间的复杂相互作用。在单晶MPEA，我们发现大大降低了各向异性的临界解决之间的剪切应力螺旋和刃位错相比，元素金属。在多晶MPEA中，我们证明了结晶驱动的Nb偏析到晶界（GBs）和晶粒内的W富集加剧了所观察到的短程有序（SRO）。由于Nb富集而增加的GB稳定性降低了von Mises应变，导致比随机固溶体MPEA更高的强度。这些结果突出了同时调整GB组成和本体SRO以定制MPEAs的机械性能的需要。
2020-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Ductility from Shear Amorphization: From Pure Metals to Multi-Principal-Element Alloys
Center for Computing Research, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室计算研究中心）；Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；The Scientific Review（科学评论）
提出基于剪切非晶化激活能密度的本征延展性预测框架，统一解释纯金属和固溶体合金的延性行为，并通过Nb-Ta-V-Ti体系验证其快速设计多主元合金的实用性。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent discovery of BCC refractory multi-principal element alloys: Integrating deep learning and CALPHAD calculations
本文提出用深度学习代理模型加速CALPHAD相分数预测，在Ti-Fe-Al-V-Ni-Nb-Zr空间中筛选单相BCC难熔多主元合金，并开发解析模型实现快速可解释识别。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Efficient small-cell sampling for machine-learning potentials of multi-principal element alloys
针对多主元合金机器学习势训练数据构建难题，提出仅用一元和二元小晶胞结构的SCS方法，实现一次性高效生成代表性数据集，并在多个合金体系中验证其准确性。
2025-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Strengthening in multi-principal element alloys with local-chemical-order roughened dislocation pathways
高熵合金（HEAs）被认为具有与多种元素以近乎相等的比例理想混合的固溶体（SS）一样高的构型熵。然而，除了在非常高的温度下，双晶相互作用不可避免地使这种化学无序的SS罕见和亚稳态。在这里，我们强调了一个结构特征，这些集中的SS除了传统的溶剂-溶质的：HEAs具有各种各样的（本地）化学排序（LCO）。我们的原子模拟采用经验的原子间势NiCoCr显示，LCO的多主元素SS的合金加工条件的变化显着，产生了广泛的广义平面故障能量的样品平均值和空间变化。我们进一步表明，LCO提高了能源景观的坚固性，并提出了激活障碍位错活动。这不仅影响了在滑移、断层、孪晶和马氏体相变中位错路径的选择，而且通过纳米级段脱陷的新机制增加了位错运动的晶格摩擦，从而提高了机械强度。所有这些都为基态SS或金属间化合物开辟了一个广阔的运动场，提供了丰富的调整性能的机会。
2019-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy formation energies and migration barriers in multi-principal element alloys
多主元素合金（MPEAs）由于其结构稳定性和抗辐射损伤能力的提高，作为结构和面向等离子体的材料继续受到关注。尽管机械行为对辐照和点缺陷形成的敏感性，但对基于耐火材料的MPEAs中空位稳定性和扩散的理解很少关注。利用密度泛函理论研究了体心立方（Mo 0.95 W 0.05）0.85 Ta 0.10（TiZr）0.05中空位的稳定性和扩散势垒.在这个MPEA中的结果显示出强烈的环境依赖性，源自与相邻原子之间的电荷转移相关的局部晶格畸变，该电荷转移随不同的化学环境而变化。我们发现晶格畸变程度和迁移势垒之间的相关性：（Ti，Zr）具有较小的畸变具有较低的势垒，而（Mo，W）具有较大的畸变具有较高的势垒，这取决于局部环境。在辐照下，我们的研究结果表明，（Ti，Zr）是显着更容易扩散比（Mo，W），而Ta显示中间效果。因此，由空位扩散引起的材料退化可以通过调整合金元素的组成来控制，以提高在极端操作温度和苛刻条件下的蠕变强度。
2022-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Pseudoelastic deformation in Mo-based refractory multi-principal element alloys
由密度泛函理论方法支持的相图对于设计作为多主元素$-$合金的子集的高熵合金是至关重要的。我们提出了五元（MoW）$_{x}$ Zr $_{y}$（TaTi）$_{1-x-y}$耐火高熵合金的相和性能分析相结合的计算相图（CALPHAD）和密度泛函理论的结果，辅以分子动力学模拟。通过计算和密度泛函理论相稳定性分析表明，该五元体的富钼钨区具有稳定的单相体心立方结构。我们报道了具有伪弹性行为的Mo $-$ W $-$ Ta $-$ Ti $-$ Zr合金族的第一个五元组成，即，应力滞后$-$应变。我们的分析表明，只有Mo $-$ W $-$富含Mo $-$ W $-$ Ta $-$ Ti $-$ Zr的成分，即，Mo $+$ W $\ge$ 85原子%，显示出在应力-应变中可再现的滞后现象，这是伪弹性行为的原因。基于温度依赖性相图分析和分子动力学模拟预测的弹性行为（其揭示了孪生辅助的伪弹性行为），对（MoW）$_{85}$ Zr $_{7.5}$（TaTi）$_{7.5}$进行下选择。虽然在体心立方晶体中大多未被探索，但孪生是晶体固体中与位错滑移竞争的基本变形机制。该合金在单轴$\lt$ 100 $\gt$加载期间显示出相同的循环变形特征，即，伪弹性在加载方向上是各向同性的。此外，从77到1500 K的温度升高增强了加载-卸载循环中的弹性应变恢复，提供了可能的控制来调整伪弹性行为。
2021-09-05 cond-mat.mtrl-sci
A ductility metric for refractory-based multi-principal-element alloys
提出量子力学局部晶格畸变（LLD）度量，结合电负性差异与价电子计数，准确预测难熔多主元合金延性，揭示电子结构起源。
2023-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Tuning chemical short-range order for stainless behavior at reduced chromium concentrations in multi-principal element alloys
本研究提出通过调控多主元合金的化学短程有序参数，在低Cr含量下借助少量Al实现与304L不锈钢相当的钝化行为。
2024-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion coefficients of multi-principal element alloys from first principles
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文提出eLCE方法，通过第一性原理计算与动能蒙特卡洛模拟计算多组分扩散系数，发现局部动能障碍主导扩散行为，通过筛选六元体系确定反迟滞扩散组成。
2026-10-08 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
An Interpretable Boosting-based Predictive Model for Transformation Temperatures of Shape Memory Alloys
本文提出一种结合特征工程与梯度提升的形状记忆合金相变温度预测模型，平均准确率超过95%，并利用 Shapley 值解释关键工艺与合金特征的影响。
2023-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the phase stability in multi-principal-component AlCuFeMn alloy
本文结合DFT计算与AIMD模拟，通过吉布斯自由能及多种熵贡献预测等摩尔AlCuFeMn多主元合金的相稳定性，结果与室温实验吻合，可为其他复杂多主元合金体系提供相预测方法。
2024-05-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Bond-informed search for ordered configurations in multi-principal element alloys
Villanova University（维拉诺瓦大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出MECx框架，用键合计数空间训练的代理能量模型引导蒙特卡洛搜索，在多主元合金中识别出更低能的有序构型，模型可迁移至二元子系统，结果与DFT计算一致。
2026-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Uncertainty-aware phase fraction prediction and active-learning-guided out-of-domain discovery of refractory multi-principal element alloys
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯应用物理实验室）
本文提出基于MDN的深度学习框架，用于预测难熔多主元合金的相分数并量化不确定性，通过主动学习发现新合金，提升发现高绩效合金的可靠性和效率。
2026-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Annealing Enhanced Machine Learning for Interpretable Phase Classification of High-Entropy Alloys
提出量子增强机器学习框架，结合QBoost和QSVM模型并转化为QUBO问题，利用量子退火实现高熵合金六种相的快速、可解释且高精度分类。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Multi-principal element grain boundaries: Stabilizing nanocrystalline grains with thick amorphous complexions
非晶配合物最近被证明可以同时提高某些纳米晶合金的延展性和稳定性。在这项研究中，三个五元合金（Cu-Zr-Hf-Mo-Nb，Cu-Zr-Hf-Nb-Ti和Cu-Zr-Hf-Mo-W）进行了研究，以测试的假设，增加晶界的化学复杂性将导致更厚的非晶络合物，并进一步稳定的纳米晶显微组织。在Cu-Zr-Hf-Nb-Ti合金中观察到Zr、Nb和Ti的显著边界偏析，这产生了四元界面组成，即使在约97%的熔化温度下1周后，也将平均晶粒尺寸限制在63 nm。这种高水平的热稳定性归因于复杂的晶界化学和多组分偏析导致的非晶结构。高分辨率透射电子显微镜显示，在Cu-Zr-Hf-Nb-Ti合金的晶界区域的化学复杂性的增加，结果在一个平均的非晶络合物厚度为2.44 nm，约44%和32%厚比以前观察到的Cu-Zr和Cu-Zr-Hf合金的非晶络合物。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Interpretable Machine Learning for High-Strength High-Entropy Alloy Design
提出结合RELM与生成模型的框架预测优化FCC高熵合金屈服强度，引入加工参数使R²达0.915，并利用SHAP增强可解释性，成功发现两种屈服强度最高达937 MPa的新型合金。
2024-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Multi-scale Investigation of Chemical Short-Range Order and Dislocation Glide in the MoNbTi and TaNbTi Refractory Multi-Principal Element Alloys
本文结合机器学习原子间势与相场位错动力学，揭示MoNbTi和TaNbTi中化学短程有序通过改变非稳定层错能及其离散程度影响位错滑移应力与硬化行为。
2022-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Effects of the local chemical environment on vacancy diffusion in multi-principal element alloys
多主元素合金（MPEAs）是一种具有极大组成空间和空间变化的化学环境的新型材料，与传统材料相比，具有优异的性能。然而，由于问题的大规模，从局部化学环境预测基本性质是具有挑战性的。为了研究这个基本问题，我们采用原子模拟（从头算和分子动力学）和卷积神经网络（CNN）的组合，以评估点缺陷和迁移能量在等摩尔CoFeCrNi MPEA。我们展示了如何使用一个小的局部化学环境的子集，可以合理的精度预测点缺陷的能量。使用CNN，我们开发了一个晶格蒙特卡罗模拟，计算迁移路径和扩散率的空缺。值得注意的是，我们的工作说明了如何当地的化学环境导致上升的点缺陷能量，这是负责空位的宏观扩散的分布函数。特别是，我们观察到，空位被困在超级盆地包围的大迁移和低迁移能态。因此，空位扩散率高度依赖于环境，并且对于给定的温度可以改变几个数量级。我们的工作说明了理解MPEAs中的性质的重要性，这取决于局部化学环境和CNN提供计算高维空间中能量的模型的能力，该模型可用于将事物扩展到高阶模型。
2022-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Decoding the hidden dynamics of super-Arrhenius hydrogen diffusion in multi-principal element alloys via machine learning
提出融合机器学习力场、神经网络动力学蒙特卡洛与符号回归的框架，揭示BCC MoNbTaW中氢扩散的超阿伦尼乌斯规律及SRO影响。
2024-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Maximum strength and dislocation patterning in multi-principal element alloys
多主元素合金（MPEAs），通常被称为中熵或高熵合金，含有三种或三种以上的组分在高浓度下，呈现出可调的化学短程有序（SRO）。利用大规模的原子模拟，我们探讨了在模型CrCoNi合金的Hall-Petch强化和变形机制的限制，并解开化学短程有序效应。研究发现，在SRO的存在下，最大强度略有增加，最强晶粒尺寸向一个小的值漂移。此外，断层和变形转换的倾向降低，并伴随着平面滑动和应变局部化的加剧。我们揭示了显着不同的变形显微组织和位错模式，显着依赖于晶粒取向和变形过程中激活的滑移面的数量。单滑移面晶粒的形变诱导组织转变体积分数最高，双滑移面晶粒形成致密位错网络。这些结果推进的变形机制和位错图案的MPEAs的基本理解提出了一种机械策略，通过同时调整晶粒织构和局部化学秩序的机械行为。
2022-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A Computational Approach for Mapping Electrochemical Activity of Multi-Principal Element Alloys
本研究提出结合蒙特卡洛、密度泛函理论和机器学习的计算方法，以AlCrTiV合金为模型预测多主元合金的表面活性与电化学腐蚀性能，为探索其他MPEAs提供虚拟模拟器。
2023-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exploring the impact of Ti/Al on L12 nanoprecipitation and deformation behavior in CoNiFeAlTi multi-principal element alloys through atomistic simulations
通过混合MD/MC模拟研究CoNiFeAlTi多主元合金中Ti/Al对L12纳米析出的影响，发现析出提高层错能和屈服强度，位错剪切4-8nm析出物增强强度并保持延展性。
2025-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Current progress in corrosion of multi principal element alloys
本文综述多主元合金腐蚀的电化学特征与机理研究方向，并建立含成分、电解液和腐蚀参数的综合数据库，以支持机器学习和数据分析。
2024-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Phase-Field Modelling of Transformation Pathways and Microstructural Evolution in Multi-Principal Element Alloys
最近开发的难熔多主元素合金（MPEA），AlMo $_{0.5}$ NbTa $_{0.5}$ TiZr，显示出有趣的微观结构，具有无序相的立方沉淀物（$β$，bcc）相干嵌入有序相（$β'$，B2）基质，不像常规的Ni基超合金，其中有序相（$γ'$，L12）是沉淀相，无序相（$γ$，fcc）是基质相。了解导致这种微结构的相变途径（PTP），以便为特定的工程应用定制微结构，这变得至关重要。在这项研究中，我们首先提出了一个可能的PTP导致的微结构，并采用相场法模拟沿PTP的微结构演变。然后，我们探讨可能的PTP和材料参数，导致一个倒置的微观结构与有序相的沉淀相和无序相的基体相，微观结构类似于在镍基高温合金中观察到的。我们发现，为了保持沉淀物作为高度离散的颗粒沿这些PTP，沉淀相的体积分数需要小于基体相的体积分数，并且沉淀相的弹性刚度应高于基体相的弹性刚度。
2021-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of the High Entropy Alloy Space as a Constraint Satisfaction Problem
高熵合金（HEAs）、多主成分合金（MCA）或成分复杂合金（CCA）是含有多种主要合金元素的合金。虽然许多HEAs已被证明具有独特的性质，但它们的发现主要是通过昂贵且耗时的试错方法完成的，只有整个可能的组成空间的极小部分被探索。在这项工作中，HEA组成空间的探索被框定为一个连续的约束满足问题（CCSP），并解决了使用一种新的约束满足算法（CSA）的快速和强大的探索合金热力学空间。该算法用于发现满足所需相组成要求的HEA组成-温度空间中的区域。该算法是针对一个新的（TCHEA 1）CALPHAD HEA热力学数据库。该数据库首先通过比较相稳定性预测与实验进行验证，然后CSA部署和测试的设计任务，包括识别不仅在三元，四元和五元组成空间的单相固溶体区域，但也识别的区域，可能会产生沉淀强化HEAs。
2018-02-25 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
A primitive machine learning tool for the mechanical property prediction of multiple principal element alloys
针对多主元合金成分依赖的力学性能预测问题，本文基于专门数据集训练多种机器学习模型，开发成分解析器并用Gradio构建交互界面，提供基础预测工具与可复用工作流程。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Accelerated intermetallic phase amorphization in a Mg-based high-entropy alloy powder
本研究提出通过高能机械研磨结合多主元引入熵无序的方法，加速富Mg-Ti不混溶金属混合物向稳定非晶高熵合金粉末的转变，揭示了相变机制并验证了非晶相的退火稳定性。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural engineering by heat treatments of multi-principal element alloys via spinodal mediated phase transformation pathways
本研究利用高通量相场模拟系统探究了单步等温时效、两步等温时效和连续冷却等热处理方案对多主元合金调幅介导相变路径及微观结构的影响，发现连续冷却可反转微观结构拓扑，两步时效能设计出新型分层结构，为微观结构工程提供启示。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Body Diagonal Diffusion Couple Method for Estimation of Tracer Diffusion Coefficients in a Multi-Principal Element Alloy
体对角扩散偶法估计n个组分体系中的（n-1）2个互扩散系数要求（n-1）个扩散路径在（n-1）维空间中相交或紧密通过。这些相互扩散系数与n（n-1）个内禀（或n个示踪剂扩散系数）有关，尽管它们对于理解扩散的原子机制和材料的物理机械性质很重要，但在多组分系统中的Kirkendall标记实验之后，不能容易地估计它们。在这项研究中，示踪剂的扩散系数的估计，从只有两个扩散配置文件以下的概念，身体对角扩散偶方法在多组分系统的演示。随后，可以估计内禀系数和互扩散系数。这在很大程度上减少了总体工作量，因为它只需要两个而不是（n-1）个扩散分布，而不管组分的数量，具有能够估计所有类型的扩散系数的额外益处。可用的示踪剂扩散系数估计放射性示踪剂的方法进行比较，在这项研究中估计的数据，按照这种方法。该方法也可推广到放射性示踪剂法不适用的体系。
2022-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Ubiquitous short-range order in multi-principal element alloys
该研究通过增材制造与定量电镜表征发现CoCrNi基多主元合金中的短程有序在凝固过程中普遍形成，且对冷却速率和退火不敏感，为SRO工程调控提供了新思路。
2024-02-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles concentration-wave approach to predict incipient order in high-entropy alloys: case of Ti$_{0.25}$CrFeNiAl$_{x}$
多主元素合金，包括高熵合金，在冷却到较低温度时经历偏析或部分有序化。对于Ti $_{0.25}$ CrFeNiAl $_{x}$，实验表明部分有序的B2相，而相图计算（CALPHAD）预测L2 $_{1}$ +B2共存的区域。我们采用基于第一性原理密度泛函理论（DFT）的电子结构方法来评估具有任意组成和Bravais晶格（A1/A2/A3）的合金相的稳定性。此外，DFT为基础的线性响应理论已被用来预测Warren-Cowley短程有序（SRO）在这些合金，揭示了潜在的竞争长程有序相。使用浓度波分析法对部分有序态的占据概率进行了唯一分析，然后通过直接DFT计算评估了相稳定性。计算结果与实验结果以及贫铝区的计算结果（$x \le 0.75$）和富铝区的计算结果（$0.75 \le {x} \le 1$）吻合较好，表明在富铝区还需要进行更细致的实验。我们的DFT为基础的电子结构和SRO预测支持的浓度波分析被证明是一个强大的方法，快速评估竞争相及其在多主元素合金的稳定性。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of Spinodal Decomposition in Multi-Principal Element Alloys (MPEAs) using CALPHAD Modeling
本文提出基于自由能Hessian矩阵的CALPHAD框架，结合高维Gibbs单纯形几何分析多主元合金中调幅分解的浓度调制，并应用于多种多相MPEAs，揭示其仅对特定浓度调制不稳定，为微观结构工程合金设计提供依据。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic and data-driven insights into the local slip resistances in random refractory multi-principal element alloys
South China University of Technology（华南理工大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Stanford University（斯坦福大学）；University of California, Santa Barbara（加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校）
本文通过原子模拟和机器学习研究了随机难熔多主元合金中局部滑移阻力的机制，揭示了成分和晶格畸变对位错行为的影响，并开发了预测屈服应力的模型。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Grain Boundary Segregation Models for High-Entropy Alloys: Theoretical Formulation and Derived Analytical Expressions to Elucidate High-Entropy Grain Boundaries
该研究以块体成分为参考推导MPEAs/HEAs的理想与正则溶液晶界偏析解析模型，并用于解释高熵晶界概念。
2024-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Experimentally validated and empirically compared machine learning approach for predicting yield strength of additively manufactured multi-principal element alloys from Co-Cr-Fe-Mn-Ni system
针对增材制造多主元合金屈服强度传统预测方法的局限，本研究提出关联成分、打印参数与测试条件的机器学习方法，R²达0.84，经实验验证有效，可指导增材制造工艺、加速性能探索。
2024-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Machine learning-enabled high-entropy alloy discovery
高熵合金是多个主要元素的固溶体，能够达到稀释材料无法达到的成分和特征区域。然而，发现那些具有有价值特性的合金依赖于偶然发现，因为热力学合金设计规则本身在高维组成空间中往往失败。在这里，我们提出了一种主动学习策略，以加速设计新的高熵因瓦合金在一个几乎无限的组成空间，基于非常稀疏的数据。我们的方法作为一个闭环工作，将机器学习与密度泛函理论、热力学计算和实验相结合。在处理和表征了17种新合金（从数百万种可能的成分中）之后，我们确定了2种高熵因瓦合金，其在300 K时具有极低的热膨胀系数，约为2*10-6 K-1。因此，我们的研究为快速自动发现具有最佳热，磁和电性能的高熵合金开辟了一条新途径。
2022-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical and numerical investigation of diffusive instabilities in multi-component alloys
工程合金的力学性能与其显微组织长度尺度密切相关。Mullins-Sekerka型扩散不稳定性是决定凝固过程中微观结构特征尺度的主要机制之一。与二元系统相反，在具有任意互扩散系数的多组分合金中，生长速率以及表征这些不稳定性的最大生长波长取决于动态选择的平衡联络线和稳态生长速度。在这项研究中，我们推导出解析表达式来表征在等温凝固的多组分（四元）合金的相互扩散系数矩阵的不同选择的分散行为，并确认我们的计算使用相场模拟。此后，我们进行对照研究，以捕获和隔离的依赖性不稳定的长度尺度上的溶质扩散系数和稳态平面前的速度，这导致了长度尺度的选择过程中的不稳定性的发病过程中的理解与任意扩散系数的任何合金组合物，包括独立和耦合的溶质扩散。
2016-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing High Entropy Alloy Spaces: Methods and Best Practices
针对多主元合金化学复杂性导致的高维成分-性能关系可视化难题，研究提出含UMAP投影的可视化工具箱，经多场景验证可适配不同研究需求，助力新型定制化合金性能发现。
2024-08-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Machine-learned accelerated discovery of oxidation-resistant NiCoCrAl high-entropy alloys
本研究通过机器学习发现NiCoCrAl高熵合金在不同温度下的氧化行为，揭示了不同成分在不同温度下的最佳性能，提出了新的高性能HEA bond-coat家族。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Interpretable machine learning-guided design of Fe-based soft magnetic alloys
Ames National Laboratory（埃姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
该研究提出一种可解释的机器学习框架，用于预测Fe基软磁合金的饱和磁化强度和矫顽力，揭示了成分与工艺的影响，并成功加速设计出无Co和Ni的高性能软磁材料。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cs.LG
Investigating the real-time dissolution of a compositionally complex alloy using inline ICP and correlation with XPS
采用在线电感耦合等离子体法研究了单相复合合金Al 1.5TiVCr的实时溶解过程。成分复杂合金（CCA）是一个涵盖高熵合金（HEAs）或多主元素合金（MPEAs）的术语，通常以其固有的高耐腐蚀性而闻名。为了深入了解Al 1.5TiVCr合金的溶解，原子发射光谱电化学被用来测量在阳极极化过程中的合金的离子溶解。结果表明，发生不一致的溶解，与优先溶解的Al，和基本上没有溶解的Ti，直到合金击穿点。结果与X-射线光电子能谱学，揭示了一个复杂的表面氧化物包括未氧化的金属，和金属氧化物的不成比例的本体合金化元素的比例。
2019-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
