Continuous melting and thermal-history-dependent freezing in the confined Na-K eutectic alloy
23 Na NMR研究的Na-K共晶合金嵌入到多孔玻璃与7 nm的孔表明,熔化的Na 2K限制的纳米粒子是一个连续的过程中,平稳变化的奈特位移的窄共振线和核自旋弛豫之间的结晶和液体状态。在熔化时出现的中间状态是稳定的并且比液态更有利。根据冷却的初始温度,逆凝固转变可以是急剧的,如在一级转变或连续的。结果表明,修正的理论预测的熔化和冻结转变在受限的几何形状。
2013-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultra strong and ductile eutectic high entropy alloy fabricated by selective laser melting
共晶高熵合金因其在大温度范围内具有优异的强度和塑性而受到广泛关注,具有重要的应用前景。共晶高熵合金优良的铸造特性使选择性激光熔化获得良好的工艺性成为可能。我们首次实现了通过选择性激光熔化制备的无裂纹共晶高熵合金,由于具有150 ~ 200 nm的超细共晶片层间距和2 ~ 6 μm的片层团,在-196 ℃ ~760 ℃的宽温度范围内具有优异的力学性能。具体地,室温抗拉强度超过1400 MPa,延伸率大于20%,与通过具有较低冷却速率的其他技术制造的那些相比显著提高。
2021-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Melting of alloys along the inter-phase boundaries in eutectic and peritectic systems
本文讨论了共晶和包晶系统中沿固-固界面熔化动力学的一个简单模型。该过程是由液相内的扩散控制的,并且三重连接点的存在对于速度选择问题至关重要。使用润滑近似在液相中的扩散场,我们得到缩放结果的稳态速度的移动模式取决于过热以上的平衡温度和系统的材料参数,包括依赖于在三重连接点的角度。
2006-08-25 cond-mat.mtrl-sci
A high entropy alloy as very low melting point solder for advanced electronic packaging
研究了熔点在80 oC左右的SnBiInZn基高熵合金(HEA)作为低回流焊温度钎料。在100 oC回流10 min后,润湿角约为52 o。界面金属间化合物(IMC)生长动力学被测量为成熟控制,具有约18.0 kJ/mol的低活化能,然而,界面反应速率非常慢,导致形成非常薄的IMC层。低熔点的HEA焊料在先进的电子封装技术中具有潜在的应用前景,特别是在生物医学器件中。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Accelerating ab initio melting property calculations with machine learning: Application to the high entropy alloy TaVCrW
针对高熔点难熔材料熔化性质实验测量难、传统DFT方法计算成本高的问题,提出一种结合专用机器学习势的高效DFT方法,用自由能微扰替代热力学积分,节省80%计算资源,成功应用于高熵合金TaVCrW的熔化性质计算且结果与CALPHAD外推值吻合。
2024-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Shear Melting and High Temperature Embrittlement: Theory and Application to Machining Titanium
我们表明,与稀土金属(REM)合金化可以显着提高一系列钛合金的可加工性,即使REM是不纳入合金基体。其机制是在切削下,形成剪切带,在剪切带内REM的纳米沉淀物被剪切混合。这降低了熔点,使得变形机制从位错机制变为局部非晶化和剪切软化。然后材料沿着薄的非晶剪切带断裂。在剪切带外,REM以沉淀物形式存在。新合金具有与传统材料相似的机械性能和生物相容性。
2016-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct nanoscale observation of melting and solute redistribution in a hypoeutectic Al-Cu alloy with $\it{in\ situ}$ STEM
Montanuniversität Leoben(莱奥本矿业大学)
利用原位STEM加热技术,纳米尺度观察亚共晶Al-Cu合金的熔化过程,发现晶界优先形成共晶液相,Al2Cu相先熔化,液态Cu长距离再分布导致富Al边缘和Cu富集。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Fractal Dendrites by Laser induced melting of Aluminum Alloys
本文报道了用激光诱导熔化铝合金制备分形枝晶的方法。我们的目标是碳化硼(B4 C),它是最有效的辐射吸收材料之一,其特点是热膨胀系数低。由于B4C晶体的高度脆性,我们能够将其纳米颗粒引入到AA385.0的稳定铝基质中。高强度激光场作用下,在局部表面熔化的作用下,形成了复合枝晶结构。枝晶簇生长的建模证实了其分形性质,并揭示了所产生的准晶结构的图案行为。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.atom-ph
MeltNet: Predicting alloy melting temperature by machine learning
热力学是理解和合成多组分材料的基础,而对其进行有效和准确的预测仍然是迫切和具有挑战性的。作为“分而治之”的策略分解成不同的学习功能的演示,二元合金的熔化温度的定量预测,在本工作中,通过构建机器学习(ML)模型“MeltNet”。系统地研究了模型超参数对预测精度的影响,并通过贝叶斯优化得到了最优超参数。从训练时间、化学成分和输入特征等方面对错误进行了全面的分析。结果发现,除了少数差异主要是由于不满意的处理的非金属/半金属元素和大熔点差异与液体混合能力差的组成元素之间,MeltNet实现了整体的成功预测,特别是捕捉微妙的成分依赖的功能,在看不见的化学系统的第一次。通过引入具有不确定性量化的集合方法,MeltNet的可靠性、鲁棒性和准确性得到了进一步的提高。基于最先进的底层技术,MeltNet以最小的计算成本实现了低至约120 K的预测平均误差(MAE)。我们相信,目前的工作有一个普遍的价值,显着加快预测复杂的多组分系统的热力学。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Sustainable low-cost method for production of High entropy alloys from alloy scraps
在这篇文章中,我们提出了一种可持续的方法,从合金废料中生产高熵合金,称为合金混合。我们使用近等摩尔的CrCuFeMnNi HEA成功地演示了这种方法。合金废料将从不同来源获得的304L不锈钢、镍铬合金80和电线级铜(electrical wire grade Copper)与少量添加的Mn和Cr一起使用真空电弧熔炼熔化以实现等原子组成。这证实了通过合金混合生产的合金表现出与通过纯元素的常规熔融生产的具有相同组成的合金相似的显微组织
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Icosahedral quasicrystal-enhanced nucleation in Al alloys fabricated by selective laser melting
选择性激光熔化(SLM)正在迅速发展成为主流技术。然而,这种增材制造方法的非平衡条件所固有的固化和微结构发展的基本机制仍然是未知的,这与传统加工技术的典型机制有很大不同。在这项工作中,在深入表征的微观结构的Al 7075 SLM处理的样品,从粉末混合物含有ZrH 2微粒,证明了发生二十面体准晶增强成核激光制造过程中。迄今为止,仅在含有微量Cr添加物的铸造Al-Zn和黄金合金中观察到这种凝固机制(Kurtuldu等人,2013)或Ti(Chen等人,2018)和Ir(Kurtuldu等人,2014),通过存在异常高比例的孪晶边界和位于等轴、随机织构化的超细晶粒基质内的孪晶最近邻之间的五重取向对称性来证明。这项研究证明了增材制造方法为研究新的物理冶金现象以及先进金属的设计提供了广泛的可能性。
2021-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of strain-relaxed Ge-Sn alloys using ion implantation and pulsed laser melting
具有足够高的Sn浓度的Ge-Sn合金是直接带隙IV族材料。最近,离子注入后的脉冲激光熔化已被证明是一种很有前途的方法,以实现这种材料,由于其高再现性和无干扰的过程。一种含~9原子%的锗锡合金,Sn被证明是可行的,通过这种技术。然而,压缩应变,固有地发生在异质外延的膜,明显地延迟材料的直接带隙转变。在这份报告中,试图合成一个高度弛豫的锗锡合金将提出。这个想法是用更高的注入能量和剂量产生明显更厚的膜。X射线倒易空间映射证实材料是大弛豫的。最高剂量样品的峰值Sn浓度为6at.%通过卢瑟福背散射光谱法测定。横截面透射电子显微镜显示非常规的缺陷在膜中的应变松弛的机制。最后,应变弛豫合金的光致发光(PL)研究显示在2045 nm的波长处的光子发射,表明Sn浓度为~6原子%的活性掺入。这项研究的结果铺平了道路,以生产高品质的松弛GeSn合金使用工业规模的方法。
2019-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Competitive B2 and B33 Nucleation during Solidification of Ni50Zr50 Alloy: Molecular Dynamics Simulation and Classical Nucleation Theory
采用持久胚胎法和经典形核理论研究了Ni 50 Zr 50合金中化学计量比B2和B33相的均匀形核。这两个阶段成为非常接近的竞争对手在大的过冷度,这是与实验观察。在B2相的情况下,外推到熔化温度的固-液界面(SLI)自由能的线性温度依赖性导致从毛细波动方法(CFM)获得的相同的值。在B33相的情况下,SLI自由能在大的过冷度下也是温度的线性函数,但是外推到熔化温度导致与CFM值相当不同的值。这与在名义上平坦的界面迁移的模拟中观察到的熔化温度附近的B33相的SLI性质的大的各向异性是一致的。
2019-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Liquid Phase 3D Printing for Quickly Manufacturing Metal Objects with Low Melting Point Alloy Ink
传统的3D打印通常很耗时,可打印的金属油墨也相当有限。从另一种方式出发,我们提出了一种快速制造金属物体的液相3D打印。通过引入熔点略高于室温的金属合金作为印刷油墨,展示了从一维、二维和三维到更复杂图案的几种代表性结构的快速制造。与传统3D打印中的空气冷却相比,液相制造提供了更高的冷却速率,从而显着提高了制造金属物体的速度。这种独特的策略还有效地防止了液态金属油墨的空气氧化,这在普通的3D打印中是难以避免的。几个关键的物理因素(如冷却液的性质,注射速度和针直径,印刷油墨的类型和性质等)这将明显影响印刷质量。此外,还提出了一个基本路线,使未来的液相3D打印机结合注射泵和针阵列。液相3D打印方法具有传统模式无法提供的潜在价值,为未来快速制造金属物体开辟了一条有效的途径。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.gen-ph
Effect of ZrH2 particles on the microstructure and mechanical properties of IN718 manufactured by selective laser melting
研究了Zr(以ZrH2颗粒形式)对激光选区熔化IN718镍基高温合金显微组织和力学性能的影响。通过仔细选择工艺参数可以获得完全致密的合金。ZrH2的添加没有改变合金的微观结构,但引入了直径约50 nm的富Zr球状颗粒的分散体,这增加了印刷材料在环境温度(23 ℃)和高温(550 ℃)下的强度。热处理的增溶,然后老化导致的γ”沉淀物,控制合金的强度,这是独立的添加Zr的精细分散。热处理后的材料在550 ℃变形时出现动态应变时效。最后,无论热处理和温度如何,垂直于成型方向变形的IN718的强度高于沿成型方向变形的强度。计算均匀化模拟表明,各向异性与强织构。
2021-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous alloying in binary metal microclusters - A molecular dynamics study -
用微正则分子动力学方法研究了纳米金属团簇中原子快速扩散的自发合金化过程. Yasuda和Mori观察到的重要特征在我们的模拟中得到了很好的再现。SA现象的温度依赖性和尺寸依赖性通过检查长时间动力学进行了广泛的探索。负的溶解热在完成SA的主导作用进行了讨论。我们指出,熔融表面的存在诱导扩散的核心原子,即使他们是固体状。换句话说,在相当低的温度下的{ \it表面熔化}在获得SA中起关键作用。
2001-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Shear melting and high temperature embrittlement: theory and application to machining titanium
我们描述了一个动态的相变发生在高温和极高的剪切速率下的剪切带。随着温度的升高,位错变形和晶界滑动被高度局部化的纳米带中的非晶化所取代,这允许大规模应变和断裂。其机理类似于剪切熔化,并导致高温下液态金属的脆化。模拟结果表明,无位错滑移系、低导热系数和接近熔点的温度是形成超导体的必要条件。前两个表现出体心立方钛合金,我们表明,最后一个可以通过实验来实现添加低熔点元素:特别是我们使用不溶性稀土金属(REM)。在高剪切下,REM与钛混合,降低剪切带内的熔点并触发剪切熔融转变。这又产生热量,由于不良的热传导,热量保持在剪切带中。材料沿剪切带断裂。我们展示了如何利用这种转变,在创建新的钛基合金,改善切削性能。
2015-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of the liquid pool for VT3-1 titanium alloy during vacuum arc remelting process
本文描述了一个简单的真空电弧重熔(VAR)过程的热模型,包括非线性导热方程的解与非线性边界条件,这是典型的VAR过程。通过有限体积法得到了模型方程的有限差分模拟。为了检验不包括液态金属熔池中的磁流体动力学现象的简化模型的效率,将熔化俄罗斯钛合金VT 3 -1时的金属熔池深度的数值计算与射线照相试验的结果进行了比较。结果表明,该模型能较好地描述不同熔炼方式(锭径和电流强度)下的试验数据。
2005-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Pattern formation during melting of lamellar eutectics
Access e.V.(Access协会);Sorbonne Université, CNRS, Institut des Nanosciences de Paris(索邦大学,法国国家科学研究中心,巴黎纳米科学研究所)
研究层状共晶在定向熔化过程中的图案形成,通过实验与模拟揭示熔速和预固态微结构间距对熔化模式的影响及物理机制。
2026-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Machining of Spherical Component Fabricated by Selected Laser Melting, Part II: Application of Ti in Biomedical
钛及钛基合金具有高强度、低密度和优良的耐腐蚀性能。这些特性对于制造用于生物医学应用的轻质和高强度部件至关重要。本文从钛的冶金、力学性能、表面改性、耐腐蚀性、生物相容性和骨结合等方面对钛在生物医学中的应用进行了综述。分析了铸造、粉末冶金、冷热加工、机械加工、激光工程净成形、超塑性成形、锻造和环轧等生物医用钛制造工艺的优缺点。这项研究的贡献是双重的,首先仔细研究了钛和钛基合金在生物医学应用中的体内和体外实验的行为,以确定导致失败的因素,其次是实现所需性能的策略,这些性能对接受外科植入物后改善患者结局的质量至关重要。未来的研究将通过改进生产工艺来制造用于医疗应用的钛,例如在增材制造中使用最佳设计方法,并研究含有其他材料的合金,以获得更好的医疗和机械特性。
2017-03-27 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
A Low-Cost, Strong, and Ductile Single-Phase Nb-Based Refractory Complex Concentrated Alloy
本文提出了一种低成本、高比强度且具有延展性的铌基耐火合金,通过非等原子比设计提升了性能和经济性。
2026-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Local Coordination Modulates the Reflectivity of Liquefied Si-Ge Alloys
本研究通过从头计算揭示液态硅锗合金反射率异常源于高配位低对称的局部结构,为激光掺杂工艺提供理论指导。
2024-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure Design of Low-Melting-Point Alloy (LMPA)/ Polymer Composites for Dynamic Dry Adhesion Tuning in Soft Gripping
可调干粘附是柔顺操作的关键机制。夹持力主要来源于粘合剂复合材料和待夹持物体之间的范德华力,可以通过可逆地改变物理性质(例如,通过外部刺激改变复合材料的刚度)。最大夹持力Fmax及其可调性取决于夹持界面上的应力分布及其断裂动力学(在分离期间)等因素,而这些因素又由复合材料的微观结构决定。在这里,我们提出了一个计算框架的建模和设计的一类二元智能复合材料包含一个多孔的低熔点合金(LMPA)相和聚合物相,以实现理想的动态可调干粘附。特别是,我们采用空间关联函数来量化,建模和表示复杂的双连续的复合材料的微观结构,从现实的虚拟三维复合材料微观结构可以使用随机优化产生广泛的频谱。一个最近开发的体积补偿格子粒子(VCLP)方法,然后模拟动态界面断裂过程计算Fmax为不同的复合材料微观结构。我们专注于界面缺陷调谐(IDT)机制的复合材料,其中的热膨胀的LMPA相,由于焦耳加热的粘附界面上的小裂纹,随后导致脱离的夹具从对象由于界面断裂启用干粘附调谐。我们发现,在这里研究的最佳微观结构中,可以实现在LMPA相的热膨胀之前和之后的Fmax的10倍动态调谐。计算结果可为LMPA-聚合物复合材料的实验制备提供有价值的指导。
2020-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A single-phase bcc high-entropy alloy in the refractory Zr-Nb-Ti-V-Hf system
我们报告的生产和表征的高熵合金在耐火Zr-Nb-Ti-V-Hf系统。等原子的锭产生电弧和悬浮熔化,并随后通过高温退火均匀化。我们得到了一个粗晶粒,单相高熵合金,具有均匀分布的组成元素。该相是化学无序的固溶体,基于具有0.336(5)nm的晶格参数的bcc晶格。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Two-stage Hydrogen Compression Using Zr-based Metal Hydrides
采用高频感应悬浮炉,在氩气保护下,由纯元素经熔炼和再熔炼制备了含有相同类型A、B金属的Zr基AB_2-Laves相型合金。通过粉末X射线衍射(XRD)测量和SEM/EDX分析对合金进行了表征。使用高压Sievert型仪器,在20和90 ℃下记录了系统的PCI(压力-组成-等温线)测量。本研究的目的是寻找一系列具有合适性能的快速形成金属间化合物(MH)的合金,以建造MH基氢压缩机,在20 ~100 ℃之间以相同的方式工作。
2012-07-15 cond-mat.mtrl-sci
In Situ Characterisation of Graphene Growth on Liquid Copper-Gallium Alloys: Paving the Path for Cost-Effective Synthesis
本研究通过辐射模式显微镜和同步辐射X射线反射率技术原位表征了液态铜镓合金上的石墨烯生长,发现镓的加入降低了熔点并减弱了石墨烯粘附力,证实了在层质量与成本降低间权衡的可行性,为低成本合成和直接转移石墨烯提供了新途径。
2024-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Resolving thermal gradients and solidification velocities during laser melting of a refractory alloy
本研究利用高速红外成像技术,解析难熔合金C103激光熔化过程中的热梯度和凝固速度,揭示柱状晶向等轴晶转变机制,为增材制造微观结构控制提供指导。
2024-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Predicting interstitial elements in Refractory Complex Concentrated Alloys
Texas A&M University(德克萨斯农工大学);University of California, Irvine(加州大学尔湾分校)
本研究通过实验与计算方法,预测了耐火复杂浓缩合金中氧间隙元素的溶解极限,为改进合金设计提供了新思路。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
The surface-tension-driven Benard conventions and unique sub-grain cellular microstructures in 316L steel selective laser melting
在某些特殊合金(316 L、Al-Si、Co-Cr-Mo)的选择性激光熔化(SLM)过程中发现了独特的亚晶结构,亚微米尺度的胞状、拉长胞状甚至能带结构总是共存于单个宏观凝固晶粒内部。此外,蜂窝结构是对称的,具有六边形、五边形和正方形蜂窝图案,其中蜂窝尺寸仅在1μm左右。单层和散装316 L SLM实验,揭示了这些亚晶胞状组织的形成机制。在复杂的温度梯度和表面张力梯度的作用下,固/液界面(所谓的糊状区)前的局部对流和Bénard不稳定性形成了复杂的亚微米蜂窝状图案。换句话说,在S/L界面处发生的这种非线性自组织现象(Bénard不稳定性)叠加在宏观晶粒凝固过程上,以形成亚晶粒图案/结构和元素微观偏析。这种简单而统一的解释可以扩展到由SLM形成的其他共晶合金,如Al-Si系统。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The influence of beam focus during laser powder bed fusion of a high reflectivity aluminium alloy -- AlSi$_{10}$Mg
与其他常用合金相比,铝合金的LPBF与许多挑战相关,因为它们具有更高的反射率和热导率。在这项工作中,工艺图,温度预测模型,XCT,和金相用于建立在AlSi $_{10}$ Mg响应的基础上的高反射率铝合金的工艺参数优化标准,使用57个不同的工艺参数组合- 21个使用聚焦高斯激光束和36个使用发散光束。对于聚焦光束直径<100 μm的LPBF系统,通过散焦到LPBF构建板上方的位置获得的发散光束主要导致传导模式熔池,而聚焦光束导致过渡和小孔模式熔池。传导模式熔化有助于避免小孔模式缺陷,从而产生密度> 99.98%的部件。此外,聚焦光束的激光功率和速度设置的分析模型引导选择有助于稳定过渡熔化模式中的熔池和飞溅动态,从而能够获得接近传导模式密度(~99.98%)的密度值。在这项工作中,导出了无量纲的锁眼数(Ke),以确定不同的区域的传导(Ke 0-12),过渡(Ke 12-20),和锁眼(Ke > 20)模式熔化在LPBF的AlSi $_{10}$。观察到约0.4的熔池纵横比(熔池深度与宽度的比率)是AlSi $_{10}$的传导和过渡/小孔模式熔池之间的阈值,不同于常规假设的0.5。最后,与传导模式熔池相比,观察到过渡/小孔模式熔池的推断的激光吸收率值(从实验熔池)高出>40%。这项工作展示了一个无量纲的过程图方法,以获得近全致密的部分,可以推广为LPBF的高反射率合金。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Monte Carlo Study of the Crystalline and Amorphous NaK Alloy
Metropolis蒙特卡罗模拟的共晶钠钾合金进行使用二阶矩近似(SMA)模型势在很宽的温度范围内,在恒定的压力。合金的结构和热力学分析以及原子水平的结构,使用各种结构鉴定方法。焓和密度都是沿着退火过程进行的,退火过程揭示了大约250 K的明确的熔点。在较低的温度下,两个热力学分支被确定为结晶和非晶态固体。
2017-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating material melting temperature predictions by implementing machine learning potentials in the SLUSCHI package
本研究将SLUSCHI软件包与LAMMPS代码及LASP机器学习势接口,将材料熔化温度预测速度提升至少一个数量级,在大幅降低计算成本的同时保持了合理的准确性,从而高效筛选材料候选者。
2024-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Active Learning for Rapid Targeted Synthesis of Compositionally Complex Alloys
针对成分复杂合金合成优化耗时长的难题,提出基于高斯过程和随机森林的主动学习方法,仅14次迭代即可找到五元合金合成参数,且支持低维体系迁移预训练,可显著加速复杂材料探索。
2024-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Microstructure and elevated-temperature mechanical properties of refractory AlMo0.5NbTa0.5TiZr High Entropy Alloy fabricated by powder metallurgy
多主元合金系设计是近年来耐火材料领域研究的新方法。然而,大多数研究针对电弧熔炼过程中晶粒粗化的弱点和冷却过程中元素偏析的不均匀组织。本研究旨在利用粉末冶金技术设计并制备高熵合金。采用粉末冶金方法制备了一种成分接近AlMo 0.5NbTa 0.5TiZr的高熵耐热合金。该合金由两个体心立方(BCC)相组成。一个相是无序的体心立方相,富含Mo、Nb和Ta;另一个相是有序的体心立方相,富含Al和Zr。AlMo0.5NbTa0.5TiZr合金的密度为7.46g/cm ~ 3,显微硬度为678 HV。在298 K和1273 K下的压缩屈服强度分别为2466 MPa和964 MPa。概述了该合金的性能以及粉末冶金对合金组织和性能的有益影响。
2017-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Melting properties of Ag$_x$Pt$_{1-x}$ nanoparticles
在纳米级,材料表现出独特的性质,大大不同于那些散装状态。在Ag $_x$ Pt $_{1-x}$纳米合金的情况下,我们旨在研究不同尺寸和组成的纳米颗粒的固-液转变。该系统是特别令人感兴趣的,因为Pt具有高熔点(2041 K,相比之下Ag为1035 K),这可以在相对高的温度下在不同的催化反应期间保持纳米颗粒固体,例如我们在纳米管的生长中所需要的。我们进行了原子尺度的模拟,使用半经验势在蒙特卡罗代码中实现在恒定的温度和化学成分的正则系综。我们观察到,熔化温度随尺寸(纯系统和合金)和组成而降低。我们表明,熔化系统地通过一个中间阶段的结晶核心(纯铂或混合PtAg取决于组合物)和纯银液体皮肤,这强烈质疑的想法有一个多面的固体颗粒在催化反应碳纳米管合成。
2022-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating high-throughput searches for new alloys with active learning of interatomic potentials
我们提出了一种材料预测的方法,该方法使用机器学习原子间势来近似量子机械能和主动学习算法来自动选择最佳训练数据集。我们的方法显着减少了DFT计算所需的量,仅采用DFT来产生训练数据,而结构优化是使用原子间势进行的。我们的方法不限于一种(或少量)晶格类型(例如,聚类扩展的情况),并且可以预测训练数据集中不存在的晶格类型的结构。我们证明了我们的算法的有效性,通过预测以下三个系统的凸包:Cu-Pd,Co-Nb-V,和Al-Ni-Ti。我们的方法比传统的高通量DFT计算快三到四个数量级,并探索了更广泛的材料空间。在所有三个系统中,我们发现了未报告的稳定结构相比,AFLOW数据库。因为我们的方法比高通量方法或团簇扩展便宜得多,并且探索了更多的材料空间,并且因为我们的原子间相互作用势与经验势如EAM等相比具有系统可改进的精度,它将对发现新的合金相,特别是具有三种或更多种组分的合金相产生重大影响。
2018-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A general-purpose neural network potential for Ti-Al-Nb alloys towards large-scale molecular dynamics with ab initio accuracy
针对高Nb TiAl合金缺乏精确原子间势的问题,开发了结合主动学习的Ti-Al-Nb通用机器学习势,以从头算精度实现数千万原子的大规模分子动力学模拟,并准确描述Nb掺杂效应,为高温TiAl合金研究奠定基础。
2024-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Influence of composition and heating schedules on compatibility of FeCrAl alloys with high-temperature steam
FeCrAl合金作为核裂变用事故容限燃料包壳材料已被提出并得到了广泛的研究。本文研究了主要合金元素(Cr和Al)、活性元素效应和加热制度对FeCrAl合金在1500°C蒸汽中氧化行为的影响。在瞬态升温测试的情况下,对于特定合金,在温度升温至1200°C以上期间发生灾难性氧化,即合金的快速和完全消耗。FeCrAl合金在水蒸气中的最高相容温度随Cr和Al含量的增加、升温速率的降低和钇的掺杂而升高。等温氧化导致所有受检合金在1400°C下的灾难性氧化。然而,尽管部分熔融,但确定在1500°C下形成保护性氧化铝氧化皮。灾难性氧化的发生似乎是由Al从基板的质量转移和运输的氧化气体通过规模都朝向金属/氧化物规模界面之间的动态竞争机制控制。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Ti$_{1-x}$Au$_x$ Alloys: Hard Biocompatible Metals and Their Possible Applications
从理论和实验的角度来看,寻找新的硬质材料往往具有挑战性。此外,将材料用于生物医学应用需要具有高生物相容性的合金,其甚至更稀疏。Ti $_{1-x}$ Au $_x$($0.22 \leq x \leq 0.8$)具有极高的硬度和强度值、较高的熔化温度(与组成元素相比)、较低的密度(与Au相比)、较高的延展性、大量金属性、较高的生物相容性、较低的磨损、较低的摩擦、潜在的较高的射线不透性以及骨整合。所有这些特性使得Ti $_{1-x}$ Au $_x$合金特别适用于骨科、牙科和假体应用,在这些应用中,它们可用作永久性和临时性组件。此外,Ti $_{1-x}$ Au $_x$合金粘附到陶瓷部件上的能力可以降低这些部件的重量和成本。
2014-10-27 cond-mat.mtrl-sci
High spin polarization in CoFeMnGe quaternary Heusler alloy
报道了CoFeMnGe等原子四元Heusler合金的结构、磁性和自旋极化。发现该合金以L21结构存在,具有相当数量的DO 3无序。热分析结果表明,在熔化温度以下,居里温度约为711 K,没有发生其它相变。磁化强度值与Slater-Pauling曲线预测值接近。使用点接触Andreev反射(PCAR)测量推导出P = 0.70 {加/减}0.1的电流自旋极化。在5 ~ 300 K的温度范围内,观察到了半金属化的趋势。考虑到高的自旋极化和居里温度,这种材料似乎是有前途的自旋电子学应用。
2014-08-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of high-entropy-alloy stability
高熵合金(HEAs)是多组分化合物,其高构型熵允许它们凝固成具有简单晶格结构的单相。一些HEA表现出理想的性能,如高比强度,延展性和耐腐蚀性,同时挑战科学家在面对多个竞争阶段时做出自信的预测。我们证明了多元合金系Cr-Mo-Nb-V的相稳定性,其中一些二元子系统发生相分离和复杂的金属间相形成。我们的自由能的第一性原理计算预测,从T = 1,700 K到熔化,构型熵稳定单个体心立方(BCC)相,而在较低温度下有利于复杂金属间化合物的沉淀。我们形成的化合物实验和确认,它作为一个单一的BCC相从熔体形成,但它在较低的温度下可逆地转变。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
General-Purpose Machine-Learned Potential for CrCoNi Alloys Enabling Large-Scale Atomistic Simulations with First-Principles Accuracy
Aalto University(阿尔托大学);NOMATEN Centre of Excellence, National Center for Nuclear Research(国家核研究中心卓越中心)
本文提出一种通用机器学习势能模型,用于CrCoNi合金,实现高精度大尺度原子模拟,准确预测相变和力学性能。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exploring the Correlation between Solvent Diffusion and Creep Resistance of Mg-Ga HCP Alloys from High Throughput Liquid-Solid Diffusion Couple
基于Mg的低熔点特性,提出了基于唯象分析和纳米压痕实验的液-固扩散偶技术来研究Mg的扩散迁移率和蠕变变形。在Mg-Ga hcp合金中,Ga溶质(即杂质)和Mg溶剂在hcp Mg-Ga合金中的扩散都被揭示出来。随后通过纳米压痕沿着相同Mg-Ga对样品内的组合物阵列绘制压缩蠕变行为。Mg-Ga hcp合金的压缩蠕变抗力随着Ga含量的增加而增加,这种增强与Mg-Zn合金中发现的相似,而优于Mg-Al合金中报道的,尽管Al在hcp-Mg中的杂质扩散比Zn和Ga慢。因此,溶剂扩散及其随组成的变化,而不是溶质扩散,建议在高温和低应力下控制蠕变性能。
2021-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Surface Crystallization in a Liquid AuSi Alloy
X射线测量揭示了在高于合金的熔点的温度下,在共晶液体Au_{82} Si_{18}的表面处的结晶单层。表面诱导的原子分层,液态金属的标志,也被发现低于结晶单层。然而,分层深度是迄今为止研究的所有液态金属的三倍。表面单层的结晶度是值得注意的,考虑到AuSi在任何浓度和温度下都不会形成稳定的块状结晶相,并且迄今为止在任何纯液体金属或非稀释合金中都没有检测到结晶表面相。这些结果进行了讨论,最近提出的模型的非晶合金。
2006-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In silico design and prediction of metastable quaternary phases in Cu-Ni-Si-Cr alloys
本文结合量子力学计算、经典模拟与主动机器学习,在Cu-Ni-Si-Cr合金中预测了两种新型亚稳四元相,并开发高精度机器学习原子势阐明其结构、动力学和弹性行为,显著提升新型合金设计效率。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Incorporating density jumps and species-conserving dynamics in XPFC binary alloys
这项工作提出了一个一致的配方的结构相场晶体模型的替代二元合金,允许的描述阶段的密度不等,凝固的一个关键特征。我们进一步发展的动力学模型是一致的保守Langevine动力学在真正的管理物种密度。此外,这项工作扩展了控制压力的能力,到目前为止,只有在纯材料中实现,通过改进控制系统,从以前的工作控制压力的二元合金。我们研究了新模型的平衡特性,并证明了压力的控制可以驱动材料中的各种运动学微观过程,如晶界预熔化,相不稳定性,晶粒或相间边界运动。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High thermoelectric power factor in Ni-Fe alloy for active cooling applications
本研究通过机器学习筛选出Ni-Fe合金,其热电功率因数在200K时高达120 μW/{cm.K^2},且有效热导率在250K以上超过纯铜,适用于主动冷却。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic properties of CrMnFeCoNi high entropy alloy at elevated electronic temperatures
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所);Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences(捷克科学院等离子体物理研究所)
本研究通过紧束缚分子动力学与玻尔兹曼方程结合的方法,计算了Cantor合金在高温电子温度下的热力学参数,发现电子激发导致非热熔化,对超快激光烧蚀建模至关重要。
2025-08-01 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
Lattice Dynamics, Mechanical Properties, Electronic Structure and Magnetic Properties of Equiatomic Quaternary Heusler Alloys CrTiCoZ (Z =Al,Si) using first principles calculations
采用第一性原理计算研究了CrTiCoZ(Z= Al/Si)新型四元Heusler合金的结晶稳定性、动力学、力学、电学和磁学性质。Y型III原子构型被认为是这两种化合物的最稳定的结构。这两种化合物的熔化温度分别高达2142 K和2420 K的CrTiCoAl和CrTiCoSi,分别。用GGA-PBE方法计算了CrTiCoAl的电子结构,结果表明CrTiCoAl具有半金属性质。自旋下降通道表现出0.15 eV的直接带隙,而自旋上升通道是金属的,使得CrTiCoAl成为具有100%自旋极化和-2玻尔磁子的可观磁矩的半金属铁磁体。CrTiCoAl的居里温度远高于室温(385 K),而CrTiCoSi的居里温度低于室温(203 K)。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical Control of Ordering Kinetics and Vacancy Behavior in Fe-Al Thin Films Quenched by Laser
本文利用纳秒激光退火近等原子比Fe-Al薄膜,通过磁光监测烧蚀边缘有序化动力学并拟合模拟数据,定量估算淬火空位过饱和度。
2024-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio simulation and experimental validation of beta-titanium alloys
在这份进展报告中,我们提出了一种新的方法,从头开始指导自下而上的设计β-钛合金的生物医学应用,结合实验,使用量子力学模拟方法。无参数的密度泛函理论计算被用来提供理论指导,在选择和优化钛基合金方面的三个约束:(i)使用无毒的合金元素;(ii)体心立方β相在室温下的稳定性;(iii)减少的弹性刚度相比,现有的钛基合金。根据理论预测,铸造感兴趣的合金,并对其晶体结构、微观结构、织构和弹性刚度进行表征。由于从头计算的复杂性,模拟一直集中在一组二元系统的Ti与两个不同的高熔点bcc金属,即Nb和Mo。各种级别的模型近似来描述机械和热力学性能进行测试和严格的评估。实验在一些二元合金和两种更复杂的工程合金变体,即Ti-35 wt.% Nb-7wt.% Zr-5wt.% Ta和Ti-20重量% Mo-7wt.% Zr-5wt.% Ta.
2008-11-02 cond-mat.mtrl-sci