Water-Induced Bimetallic Alloy Surface Segregation: A First Principle Study
双金属合金在电子、工程、催化等领域有着广泛的应用，在材料科学中引起了广泛的关注。合金的一个非常基本的问题是其表面偏析现象。许多最近的观察表明，反应性气体或支持可能对合金偏析有很大的影响。然而，在水这一最常见的溶剂和环境中的分离尚未得到足够的重视。本文采用密度泛函理论（DFT）计算方法，定量描述了23种过渡金属杂质在水吸附条件下在Cu基质中的表面分凝能。建立了由水吸附引起的分凝能变化的一般趋势。研究结果表明，水的吸附会导致Cu合金中前、中过渡金属元素强烈的表面偏聚倾向。这一发现不仅促使我们重新审视水对铝合金表面的潜在影响，而且也将非常有助于指导该领域的进一步理论和实验研究。
2016-01-11 cond-mat.mtrl-sci
A new Wang-Landau approach to obtain phase diagrams for multicomponent alloys
本文发展了一种将Wang-Landau算法应用于多元合金半巨正则系综的方法。虽然Wang-Landau算法比传统的采样方法有很大的优势，但对合金的应用很少。这是因为使用Wang-Landau算法计算半巨正则系综中的成分需要在总能量和成分方面的多维态密度。然而，构造多维态密度是困难的。在这项研究中，我们开发了一个简单的方法来计算合金相图使用Wang-Landau算法，并表明，组成的半巨正则系综只需要一些一维的态密度。最后，我们将该方法应用于Cu-Au和Pd-Rh合金，证实了该方法成功地描述了相图的有效性和准确性。
2016-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Why is EXAFS analysis for multicomponent metals so hard? Challenges and opportunities for measuring ordering in complex concentrated alloys using x-ray absorption spectroscopy
本文分析了复杂浓缩合金特征导致EXAFS数据分析困难的原因，并提出了实现稳健可扩展的定量短程有序分析的新途径，以加速CCAs的科学理解与发展。
2023-03-22 cond-mat.mtrl-sci
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
Atomistic study of grain-boundary segregation and grain-boundary diffusion in Al-Mg alloys
Mg晶界偏聚和扩散对Al-Mg合金的加工性能有很大影响。然而，Mg GB在Al中的扩散还没有实验测量或模拟预测。我们应用原子计算机模拟来预测Mg GB偏析的量和自由能，以及偏析对两种合金成分的GB扩散的影响。在低温下，Mg原子分离到一个倾斜GB形成具有高度各向异性形状的集群。Mg在Al GB中的扩散比Al本身慢，并且与Al GB自扩散相比，这两种组分的扩散缓慢。因此，Mg偏析显著降低了Al-Mg合金中沿晶界的质量传输速率。降低的原子迁移率可以负责提高的温度下的微结构的稳定性。
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale Modeling of Vacancy-Cluster Interactions and Solute Clustering Kinetics in Multicomponent Alloys
University of Michigan（密歇根大学）；GM Global Technical Center, General Motors Company（通用汽车公司全球技术中心）；Department of Materials Science and Engineering, University of Michigan（密歇根大学材料科学与工程系）；Department of Mechanical Engineering, University of Michigan（密歇根大学机械工程系）
本研究通过多尺度建模方法，揭示了多组分合金中空位-簇相互作用与溶质聚集动力学的定量关系，为控制合金时效过程提供理论指导。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Interface Response Functions for multicomponent alloy solidification- An application to additive manufacturing
增材制造过程中的近快速凝固条件可能导致非平衡相的选择。通过界面响应函数的尖锐界面模型已被用来解释在这种凝固条件下的微观结构选择。然而，大多数锐界面模型假设合金元素的贡献的线性叠加，而不考虑与相图相关的非线性。在这份报告中，平面和树枝状的Calphad耦合尖锐的界面模型已经实施，并用于解释在与增材制造相关的高凝固速度下观察到的生长控制相选择。该模型预测了多元合金中的生长控制相选择，这是其他线性相图模型所不能预测的。这些模型计算钢和镍基高温合金，并与实验观察结果进行比较。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing Solute Segregation and Grain Boundary Energy in a Binary Alloy Phase Field Crystal Model
本文研究了如何溶质偏析和它的关系，在二元合金的晶界能被捕获的相场晶体（PFC）的形式主义，一个连续的方法，采用原子尺度的弹塑性扩散时间尺度的影响。使用两种二元合金PFC模型模拟晶界-Elder等人（2007）的原始二元模型和Greenwood等人（2011）的XPFC模型。在这两种情况下，Read-Shockley理论很好地描述了晶界能与取向差数据的关系。吉布斯吸附定理，然后用来推导出一个半解析函数描述溶质偏析晶界。这是用来表征晶粒边界能量与平均合金浓度和过冷低于固相线。我们还研究了不同物种之间的尺寸失配及其相互作用强度如何影响晶界偏析。最后，我们解释了我们的模拟界面偏析相关的材料性能的影响。
2013-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Mapping Thermoelectric Transport in a Multicomponent Alloy Space
对高熵合金热电材料的兴趣基于通过大的组成无序实现超低晶格热导率$κ\sub{L}$。然而，在这里，我们表明，对于一个给定的机制，如质量对比声子散射，$κ\sub{L}$将最小化沿二元合金具有最高的质量对比度，这样，添加一个中等质量的原子，以增加原子无序可以增加热导率。只有当每个组件都添加了一个独立的散射机制（如将应变波动添加到现有的质量波动）时，才有好处。此外，已知载流子和载热声子由于合金效应而经历散射，导致热电性能的折衷。我们应用解析传输模型，微扰和有效介质理论的基础上，预测合金散射将如何影响整个组成范围内的几个伪三元和伪四元合金系统的热和电子输运。要做到这一点，我们证明了一个多组分的扩展到热和电子的二元合金散射模型的基础上的虚晶近似。最后，我们表明，在计算热力学中使用的常见的功能形式可以应用到这个问题，以进一步概括的散射行为建模。
2022-05-03 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
Alloy surface segregation in reactive environments: A first-principles atomistic thermodynamics study of Ag3Pd(111) in oxygen atmospheres
我们提出了一个第一性原理的原子热力学框架来描述的结构，成分和偏析的合金表面接触（反应）的环境。该方法是说明与应用程序的Ag 3 Pd（111）表面在氧气气氛中，我们分析的偏析，吸附和表面自由能的趋势。我们观察到的各种合金表面配置上的氧吸附能的范围很广，包括结合，是强于Pd（111）表面和弱于Ag（111）表面。这和考虑，即使是少量的非化学计量在有序的大块合金被发现是至关重要的，以准确地模拟Pd的表面偏析发生在越来越多的O-丰富的气相。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary segregation in UFG alloys processed by severe plastic deformation
用原子探针层析技术研究了剧烈塑性形变（SPD）处理的铝镁合金、碳钢和Armco \trademark Fe的晶界偏聚。在未变形状态下，铝合金的GB是贫Mg的，但在SPD之后，一些局部富集高达20 at.%被发现了在铁基合金中，SPD后沿GB也表现出大的碳浓度。这些实验观察结果归因于特定的结构的GB通常被描述为“非平衡”的超细晶粒材料加工的SPD。讨论并比较了置换型溶质原子（Mg在面心立方Al中）和间隙型溶质原子（C在体心立方Fe中）的晶界偏聚机制。
2012-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modeling of interfacial segregation and structural transitions in ternary alloys
通过掺杂剂偏析的晶界工程可以显著改变材料的性质。对于金属系统，目前大多数关于晶界结构的界面偏析和随后的转变的研究仅限于二元合金，然而许多重要的合金系统包含一种以上类型的掺杂剂。本文采用MonteCarlo/分子动力学模拟方法研究了Cu-Zr-Ag和Al-Zr-Cu两种模型三元合金体系中杂质在界面上的行为。边界偏析的趋势进行了研究，以及在高温和掺杂浓度的晶界结构变得无序的倾向。对于Al-Zr-Cu，我们发现这两种溶质倾向于占据晶界的不同位置，导致协同掺杂效应。或者，对于Cu-Zr-Ag，存在位置竞争，因为优选的偏析位置相同。最后，我们发现通过控制不同溶质元素的浓度比，可以在三元体系中形成较厚的非晶间膜。
2018-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Relationship between grain boundary segregation and grain boundary diffusion in Cu-Ag alloys
虽然已知合金组分可以偏析到晶界（GB），并且GB中的原子迁移率大大超过晶格中的原子迁移率，但是关于GB偏析对GB扩散的影响知之甚少。原子计算机模拟提供了一种手段，通过计算GB扩散系数的合金成分作为其偏析量的函数，获得洞察偏析扩散关系。在这样的模拟中，通过半巨正则蒙特卡罗方法，然后通过分子动力学的所有合金成分的扩散系数的计算，制备了热平衡GB偏析。作为示范，所提出的方法被应用到GB是Cu-Ag系统。GB的扩散系数表现出非平凡的组合物的依赖关系，可以解释为网站阻塞，网站竞争，和发病的GB无序由于预熔效应。
2020-07-07 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
Grain boundary interstitial segregation in substitutional binary alloys
本研究通过原子模拟发现Al-Ni替代型二元合金中Ni原子在晶界风筝状结构间隙位点发生显著偏析，并开发了结合位点检测与结构过滤的方法及机器学习模型，以预测间隙偏析能，为合金设计提供新见解。
2025-03-01 cond-mat.mtrl-sci
X-ray Reflectivity Studies of Atomic-level Surface-segregation in a Liquid Eutectic Alloy of AuSn
X射线反射率的研究揭示了在共晶Au 71 Sn 29液态合金的自由表面原子级的表面偏析。的表面偏析延伸到三层，其中顶层几乎是一个纯的单层的锡，第二层几乎是一个纯的单层的金和第三层似乎略有增强的金。尽管Defay-Prigogine和Strohl-King的理论可以定性地解释表面偏析浓度分布，但它们不能令人满意地解释测量的表面张力。PACS编号：61.20。p，61.10。i，68.03。G
2007-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Grain Boundary Segregation in Magnesium Alloys: An Atomistically Informed Machine Learning Approach
本研究结合原子模拟与机器学习，预测镁合金晶界偏析，发现Nd偏析显著，为轻质镁合金设计提供新途径。
2025-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Semi-Empirical Kinetic Model for Phase Selection in Rapidly Solidified Multicomponent Concentrated Alloys
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）
研究快速凝固多组分浓合金相选择，建立半经验动力学框架，结合临界冷却速率、拓扑依赖性排序及玻璃形成能力校正，能捕捉晶格变化、描述相分离抑制、识别多相结晶，区分合金玻璃形成能力，为相竞争评估提供实用方法。
2026-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Construction and analysis of surface phase diagrams to describe segregation and dissolution behavior of Al and Ca in Mg alloys
Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH（马克斯·普朗克钢铁研究所）
通过密度泛函理论计算研究镁合金中Al和Ca的偏析与溶解行为，构建表面相图以分析不同环境下的化学趋势。
2023-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Direct observations of nucleation in a nondilute multicomponent alloy
非稀释Ni-5.2 Al-14.2 Cr合金中γ ′（L1_2）形核的化学途径，γ（f.c.c.），在873 K的径向分布函数和等浓度面分析的直接空间原子探针断层图像。虽然Cr原子最初是随机分布的，全等Ni 3Al短程有序域（SRO）的分布，<R>=0.6 nm，结果从Al扩散在淬火过程中。域网站占用发展，因为它们的数量密度增加，导致富铝相分离的γ-素数成核，<R>=0.75 nm，发生SRO后。
2006-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Temporally resolved LEIS measurements of Cr segregation after preferential sputtering of WCrY alloy
用低能离子散射（LEIS）研究了Cr在WCrY智能合金表面的热致偏聚动力学行为。在室温下用500 eV D $_2^+$离子溅射WCrY样品导致较轻合金成分的优先去除，并导致几乎纯的W表面层。在高于700 K的高温下，Cr原子向表面的偏析开始并阻止纯W层的形成。同时加热和溅射的样品导致的表面状态，这反映了溅射去除和偏析通量之间的平衡，并偏离平衡，由于热驱动的偏析。停止溅射离子束允许系统松弛并向偏析平衡发展。从一系列LEIS测量的时间常数的W和Cr的表面覆盖度的时间变化。从不同样品温度下获得的时间常数确定偏析焓。
2020-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Predicting co-segregation in alloys with solute-solute interactions
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本文提出扩展双溶质模型，通过机器学习预测溶质-溶质相互作用，用于多组分合金中溶质共富集行为的定量预测，结合分子动力学和蒙特卡罗模拟验证了方法的有效性。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Element-Specific Solute Trapping and Grain Structure Evolution during Laser Powder Bed Fusion of Multicomponent Alloys
University of Michigan, Dearborn（密歇根大学迪尔伯恩分校）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；AlphaSTAR Technology Solutions（AlphaSTAR技术解决方案）；University of Michigan, Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
本研究通过CALPHAD辅助高斯过程回归相场方法，揭示了多组分合金在激光粉末床熔融快速凝固中元素特异性溶质捕获对形核和晶粒演化的调控机制，并得到EBSD验证。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Achieving highly strengthened Al-Cu-Mg alloy by grain refinement and grain boundary segregation
采用高压扭转工艺对时效硬化Al-Cu-Mg合金（A2024）进行了超细晶组织的制备。合金进一步时效以获得额外的强化。然后拉伸强度达到高达约1 GPa的值。用透射电子显微镜和原子探针层析成像分析了其微观结构。从固溶强化、簇状强化、加工强化、弥散强化和晶界强化等方面阐明了高强度的形成机理。结果表明，溶质原子在晶界（包括亚晶界）的偏聚对合金抗拉强度的提高起着重要作用。
2020-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio based analysis of grain boundary segregation in Al-Mg and Al-Zn binary alloys
基于从头算模拟，我们报告的性质主要不同的机制，镁和锌原子与晶界的Al合金中导致不同形态的偏析的相互作用。Mg原子偏聚在相对较宽的晶界区域内，并由于溶质-晶界相互作用的变形机制而形成非均匀的团聚体。与此相反，在Zn原子的情况下，与形成的定向键合的电子机制是占主导地位的溶质-GB相互作用。因此，对于Zn原子，占据GB处的间隙位置并沿着GB排列成薄层在能量上是有益的。结果表明元素化学在偏析形成中的重要作用，并解释了超细晶Al-Mg和Al-Zn合金中GB偏析形态的定性特征。
2017-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary segregation spectrum in basal-textured Mg alloys: From solute decoration to structural transition
本研究通过原子模拟揭示基面织构镁合金晶界偏析能谱呈双峰分布，并发现晶界结构转变，为改善成形性提供新见解。
2024-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of element segregation and oxygen adsorption on PtPd and CoCr binary alloy surfaces
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理模拟方法，研究了PtPd和CoCr合金在裸表面和有氧吸附层存在下的偏析行为.对于这两个系统，由于合金成分之间的电荷转移的d-带填充的变化，导致的d-带中心的表面原子相比，纯成分的移位，驱动表面偏析和管理的双金属的化学反应性。与先前的发现相反，但与类似的PtNi合金系统一致，在富Pt的PtPd合金中发现Pt原子在表面层中富集和Pd原子在第一次表面层中富集，尽管与纯Pt相比，纯Pd的表面能较低。类似地，Co表面和Cr亚表面偏析发生在富Co的CoCr合金中。然而，在吸附氧的存在下，Pd和Cr占据优先的表面位点，由于它们的电负性较低，从而更强的氧亲和力相比，Pt和Co，分别。在任何一种情况下，计算的合金表面上的氧吸附能大于纯组分时，更高贵的组件是存在于次表层。
2008-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Fragmenting Diffusion Pathways Confers Extraordinary Radiation Resistance in Refractory Multicomponent Alloys
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Stony Brook University（石溪大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Los Alamos National Lab（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
通过碎裂扩散路径，研究发现多组分合金能显著提高辐射抗性，为设计抗辐射材料提供了新思路。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Composition-based phase stability model for multicomponent metal alloys
本文提出一种基于DFT数据和成分信息的多组分金属合金相稳定性快速评估模型，通过二元焓与理想构型熵计算吉布斯自由能，在保持低成本的同时将单相高熵合金预测准确率提升至70–75%。
2023-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Gas-induced segregation in Pt-Rh alloy nanoparticles observed by in-situ Bragg coherent diffraction imaging
双金属催化剂可以经历由氧化和还原环境驱动的金属的分离或再分布。布拉格相干衍射成像（BCDI）被用来与位移场的组成分布在结晶Pt-Rh合金纳米粒子。内部组成的3D图像显示，当气体流量在O2和H2之间变化时，表面壳和核之间的组成的径向分布部分反转。我们的观察表明，纳米颗粒催化剂的元素偏析应该是高活性的多相催化过程中，可以在合成的电催化剂的控制因素。此外，我们的研究证实了BCDI的应用程序在其他纳米颗粒的内部平衡成分的原位3D成像。
2019-05-15 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
AB5 type multicomponent TiVCoNiMn2 high-entropy alloy
研究TiVCoNiMn2高熵合金的微观结构与力学性能，利用Meidma模型计算热力学参数，发现其混合焓为-15.6 kJ/mol，原子半径失配约10.03%，展现出作为储氢材料的良好前景。
2024-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Segregation, ordering, and precipitation in WTaV-based concentrated refractory alloys
本研究开发了W-Ta-Cr-V体系的机器学习势，通过混合蒙特卡洛分子动力学模拟和原子探针实验，揭示了WTaCrV中CrV析出物形成半共格界面的机制，为难熔合金设计提供指导。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Multicomponent multisublattice alloys, nonconfigurational entropy and other additions to the Alloy Theoretic Automated Toolkit
本文介绍 ATAT 在多组元多亚点阵合金、非组态熵、SQS、张量团簇展开及计算接口方面的新增功能，并形式化说明相应的团簇展开扩展。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
BraWl: Simulating the thermodynamics and phase stability of multicomponent alloys using conventional and enhanced sampling techniques
University of Warwick（华威大学）；University of Bristol（布里斯托大学）
BraWl通过传统和增强采样技术模拟多组分合金的热力学和相稳定性，适用于二元和多组分合金的扩散固-固转变研究。
2025-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Radiation-induced segregation in dilute Re-W solid solutions
在高稀释度合金中，辐照时发生的偏析现象是一种不寻常的现象，至今仍无法从理论上加以解释。利用从头计算，我们能够解释的起源辐射诱导的钨-铍合金中的偏析。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of Radiation Induced Segregation of Cr on Sink Dimensionality and Morphology in Fe-Cr Alloys
Clemson University（克莱姆森大学）；Purdue University（普渡大学）
研究通过KMC模型分析Fe-3Cr合金中Cr偏聚行为，探讨sink维度对偏聚和浓度分布的影响，发现平面sink的偏聚依赖性线性，而球形sink则更复杂。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic origin of the anomalous segregation behavior of Cr in Fe-rich Fe-Cr alloys
在稀相Fe-Cr合金中，Cr从体相到最表层的偏聚能是吸热的，但很小。另一方面，从本体到次表层的偏析能不仅是吸热的，而且相对较大。因此，次表面层呈现出巨大的屏障，不仅用于Cr从本体到表面的偏析，而且用于其从表面扩散到本体中。这意味着最顶层不能单独用于确定Cr偏析的势垒（偏析能），其在这些合金中由次表面层确定。我们提出了我们的从头算电子结构计算的结果上的偏析的Cr作为一种杂质在Fe中，这揭示了一些光的起源，这种反常行为。我们发现，位于次表层的Cr原子的相互作用，与其他层中的那些相反，是相当复杂的，由于Fe和Cr的磁性，导致一个非常不利的电子结构与其最近的邻居Fe原子。这又导致在次表层中Cr的溶解的大的吸热能量。这些结果对于正确理解具有重要技术意义的低铬Fe-Cr钢的性能具有重要意义。
2013-07-29 cond-mat.mtrl-sci
The role of radiation-induced segregation in defect-phase formation in Ni-Ge and Ni-Si alloys
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；BARC, Mumbai, India（孟买 BARC）
该研究通过比较Ni-Si和Ni-Ge合金在不同辐照下的微观结构演变，揭示了辐射诱导分离对缺陷和相形成的影响，指出溶质拖拽机制的差异导致了不同的微观结构特征。
2026-02-13 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
On the equivalence of two spinodal decomposition criteria with a case study of Fe${}_{15}$Co${}_{15}$Ni${}_{35}$Cu${}_{35}$ multicomponent alloy
本研究数学证明了预测多元合金旋节分解的参考单元法与投影矩阵法等价，并以此设计Fe₁₅Co₁₅Ni₃₅Cu₃₅合金，实验证实热处理后该合金发生旋节分解且强塑性同步提升，为相关研究奠定基础。
2024-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Decoding Grain Boundary Thermodynamics in High-Entropy Alloys in a 5D Space: Coupled Segregation and Disordering
晶界对材料的微观组织演变和各种性能有着重要的影响。然而，由于高熵合金（HEAs）中多种元素的偏析和界面无序的复杂耦合，对GBs的基本认识还很缺乏，这可能会产生新的现象，并对经典理论提出挑战。在这里，通过结合大规模的原子模拟和机器学习，我们证明了预测GB属性作为四个独立的组成自由度和温度在5D空间中的函数的可行性。随后，第一次为五元HEAs构建了体相图的GB对应物。数据驱动的发现进一步揭示了HEAs中新的耦合隔离和无序效应。值得注意的是，对大型数据集的分析发现了一个临界补偿温度，在该温度下，所有元素的偏析几乎同时消失。虽然机器学习模型可以通过黑盒方法预测GB属性，但构建了基于数据的替代分析模型（DBAM），以提供更多的物理见解和更好的可移植性，具有良好的准确性。这项研究不仅提供了一个新的范式，使预测的GB性能在一个5D空间，但也发现了新的GB偏析现象，在HEAs超越了经典的GB偏析模型。
2021-04-11 cond-mat.mtrl-sci
A Rule of Solute Segregation at Grain Boundaries
控制溶质在晶界的偏聚对合金的工程性能至关重要，但其关键参数--偏聚能的构效关系至今仍不清楚。在这里，我们提出了电子和几何描述的GB偏析的基础上的价，电负性和大小的溶质和非本地的配位数的自由表面，我们建立了一个预测框架，以确定跨不同的溶质，矩阵，GB结构和偏析网站的偏析能量。该框架不仅揭示了GB偏析中溶质和基质的耦合规律，而且揭示了溶质偏析决定因素的来源。溶质的贡献基本上源于他们的d-和s-状态耦合合金化，而基体GB接口是由基体自由表面。我们的方案建立了一个新的图片在晶界的溶质偏析，并提供了一个有用的工具，先进合金的设计。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Benchmarking Chemically Scalable Machine-Learning Interatomic Potentials for Large-Scale Simulations of Multicomponent Alloys
State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室）；Department of Materials Science and Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学机械工程学院材料科学与工程系）；Faculty of Engineering Technology, University of Twente（特温特大学工程技术学院）；Laboratory for multiscale mechanics and medical science, SV LAB, School of Aerospace, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学航天学院SV多尺度力学与医学科学实验室）；College of Physical Science and Technology, Bohai University（渤海大学物理科学与技术学院）
本研究基准测试了两种化学可扩展的机器学习原子间势（NEP和GRACE）在16种元素金属及其多组分合金中的表现，发现GRACE-FS在训练效率、精度和鲁棒性上更优，而UNEP-v1推理速度更快，并通过三百万原子冲击模拟展示了不确定性感知模拟的能力。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Bulk nanocrystalline Al alloys with hierarchical reinforcement structures via grain boundary segregation and complexion formation
晶粒尺寸工程，特别是将晶粒尺寸减小到纳米晶范围，为进一步提高铝合金的强度-重量比提供了一条有前途的途径。不幸的是，纳米晶金属的制造通常需要非平衡处理路线，这通常限制了试样尺寸并需要大量的能量预算。在这项研究中，多个掺杂原子在三元铝合金故意选择，使偏析的晶界区域，并促进形成非晶络合物。采用简单的粉末冶金方法成功地制备了三种不同的完全致密的小晶粒尺寸块体纳米晶Al合金（Al-Mg-Y，Al-Fe-Y和Al-Ni-Y），完全致密化直接与非晶复合物的形成有关。所有组合物在585 ℃下通过热压固结后均表现出高于99%的密度和<60 nm的晶粒尺寸。非常细的晶粒结构导致优异的机械性能，纳米压痕硬度值在2.2-2.8 GPa的范围内。详细的微观结构表征验证了所有掺杂剂物种的晶界偏析，以及形成无定形络合物，这表明它们在帮助有效的固结和赋予合金的热稳定性的影响作用。此外，在晶界处还观察到具有核-壳结构的纳米棒，这可能有助于晶粒结构的稳定和高强度。最后，形成尺寸为数百纳米的金属间化合物颗粒。作为一个整体，这里提出的结果表明，一般的合金设计策略的偏析和边界演变途径，使制造多个纳米晶铝合金的分级显微组织和改善的性能。
2021-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Geometry Rules Ordering Tendency for Multicomponent Disordered Alloys
无序合金的短程有序（SRO）倾向被认为是化学有序和几何效应（主要是组分原子半径的差异）之间的竞争。尤其是多组分（包括近等原子组成的高熵合金（HEAs）），仅用几何效应很难系统地表征SRO趋势，主要原因是：（i）化学效应通常起重要作用，（ii）近等原子组成，我们不能区分哪些元素属于溶质或溶剂，和（iii）纯元素的基础晶格通常可以彼此不同。尽管存在这些事实，我们在这里表明，七种fcc基合金（包括Ni基HEAs子系统）的SRO趋势可以通过几何效应很好地表征，其中相应的原子半径是基于具有特殊波动的原子配置定义的，从理想的随机结构测量。目前的研究结果强烈表明，在SRO的多组分合金的基础晶格的几何形状的重要作用。
2018-12-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
High-throughput assessment of the microstructural stability of segregation-engineered nanocrystalline Al-Ni-Y alloys
本研究结合组合合成与高通量表征，评估偏析工程纳米晶Al-Ni-Y合金的微观结构稳定性，发现共偏析能增强硬度并延缓失稳。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insights into Cu segregation effects on irradiation-induced defect dynamics in medium-entropy alloys
Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学）
本研究通过混合分子动力学和蒙特卡洛模拟，揭示了Cu偏析对FeNiCu中辐射诱导缺陷演化的影响，发现CSS结构能有效抑制缺陷簇生长并提升抗辐照肿胀能力。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Modelling Surface Segregation in Compositionally Complex Alloys with Ab-Initio Accuracy
组成复杂的合金或浓缩的固溶体是催化剂设计的最新前沿，但在一种催化剂中混合不同的元素可能会导致表面偏析。原子模拟可以预测偏析模式，但基于平均场模型，团簇膨胀，或经典的原子间势的标准方法往往是有限的多组分合金的描述。我们提出了机器学习的潜力，可以描述表面偏析与近DFT精度。用该方法研究了一种复杂的Co-Cu-Fe-Mo-Ni五元合金。对于该合金，观察到具有相对高的表面能的Co的意外偏析。我们用简单的过渡金属化学来解释这个令人惊讶的机制。
2022-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Segregation-Controlled Diffusion-Induced Grain Boundary Migration in Alloy 690
Hunan University（湖南大学）；Institute of Solid State Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院固体物理研究所）；McGill University（麦吉尔大学）
本研究通过混合分子动力学和半大正则蒙特卡罗模拟，揭示了合金 690 中晶界迁移受溶质扩散和偏析耦合作用控制的机理。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
The phase composition and physical properties of melt-quenched multicomponent alloy FeCoNiB0.7Si0.3Be
Oles Honchar Dnipro National University（阿列斯·洪恰尔第聂伯国立大学）；Dniprovsky State Technical University（第聂伯罗夫斯克国立技术大学）
研究了高熵多组元合金FeCoNiB0.7Si0.3Be在铸态和熔淬态的结构与物理性质，发现熔淬态中B2相分数增加，微硬度降低，矫顽力显著增大。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Segregation Predicted by Quantum-Accurate Segregation Spectra but not by Classical Models
本研究利用量子精确偏聚谱预测并经实验验证金在铝晶界中强烈偏聚，表明经典标量偏聚能模型无法解释此类由电子效应主导的现象。
2024-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Phonon dynamics of Zn(Mg,Cd)O alloy nanostructures and their phase segregation
在本文中，我们报告的声子动力学在化学合成的Zn 1- xMgxO（0 \leqx \leq 0.07）和Zn 1-yCdyO（0 \leqy \leq 0.03）合金纳米结构的尺寸约10 nm的非共振拉曼光谱和傅立叶变换红外光谱（FTIR）。Mg的取代使晶胞致密，而Cd的取代导致晶胞膨胀。在合金化过程中，由于杂质原子引起的质量缺陷和体积变化，纤锌矿结构ZnO的A1（LO）和E1（LO）模在Zn 1-xMgxO和Zn 1-yCdyO合金纳米结构中分别发生了蓝移和红移。在Zn 1-xMgxO（x = 0.07时为73 cm-1）和Zn 1-yCdyO（y = 0.03时为17 cm-1）纳米结构中观察到了E1（LO）模的显著位移。Zn（Mg，Cd）-O键长的变化与Mg（Cd）合金化的IR谱带的蓝（红）移是一致的，与它们各自的离子尺寸和结构的变化预测的X-射线衍射研究。然而，在渐进合金化中，可以检测到相分离（由于存在间隙Mg和Cd离子）在合金纳米结构中相对较高的Mg和Cd浓度。这是证实了纤锌矿ZnO的特征红外和拉曼光谱带附近400-600 cm-1以及通过X射线和TEM研究逐渐缺乏。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci
