Mechanism of Re precipitation in irradiated W-Re alloys from kinetic Monte Carlo simulations
高温，高剂量，中子照射W的结果在形成的稀土丰富的集群在浓度低于一个数量级的热力学溶解度极限。这些团簇可能最终转化为脆性的W-Re金属间相，这可能导致高水平的硬化和热导率损失。辐射增强扩散和沉淀的标准理论不能解释这些沉淀物的形成，因此了解非平衡簇在辐射下形成的机制对于预测材料降解和制定缓解策略至关重要。在这里，我们进行了W-Re合金的热力学研究和进行动力学蒙特卡罗模拟的Re团簇形成在辐照的W-2 Re合金使用的晶体中含有点缺陷的广义哈密顿参数完全与电子结构计算。我们的模型结合了最近获得的混合间隙溶质输运的机制信息，这被认为是控制形成准球形核后，在1800 K的平均孵育时间为20 s的簇成核和生长。这些核被认为是通过吸引更多的混合溶质原子，这反过来又吸引空位，导致重组和溶质团聚增长。团簇生长到大约4纳米半径的最大尺寸，并且不完全致密的Re，在中心附近含有50%或更少。我们的模拟与最近的原子探针检查离子辐照的W-2 Re系统在773 K的合理协议。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Phase nucleation, coarsening and evolution pathways of a sputtered nanostructured Inconel 725 alloy during heat treatment
Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学极端材料研究所）；University of Southern California（南加州大学）
研究纳米结构Inconel 725合金热处理中相形核与演化路径，通过固溶和时效处理，利用缺陷结构控制相选择和析出路径，实现同时析出强化和晶粒稳定，为定制微观结构和协同强化提供策略。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured antimony tin oxide synthesized via chemical precipitation method: its characterization and application in humidity sensing
本文报道了用化学沉淀法合成锑锡氧化物纳米颗粒的研究。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱对合成材料进行了表征。XRD显示了合成材料的结晶性质，并且通过使用Debye-Scherer方程估计微晶尺寸，其最小值为3 nm。合成材料的造粒使用液压机在616 MPa的均匀压力下进行。然后将粒料在200、400和600°C下退火。此外，将每个颗粒置于湿度感测室中，并测量电阻随相对湿度（%RH）的相应变化。通过取10 - 90%RH范围内所有灵敏度的平均值计算平均灵敏度。在所有的敏感颗粒中，在600°C退火的颗粒的平均灵敏度最好，为2.18 KΩ/%RH。2个月后，结果重现性为{ \pm }84%。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Near-atomic investigation on the elemental redistribution during co-precipitation of nano-sized kappa phase and B2 phase in an Al-alloyed lightweight steel
University of Kassel（卡塞尔大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
研究揭示了铝合金轻质钢中FCC基体中纳米级kappa和B2相共沉淀期间的元素再分布，通过多种技术揭示了两种相的形成机制及相互作用，为设计纳米级金属间化合物强化微结构提供新思路。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Gold Nanoparticles supported on MoS2 Nanoribbons matrix as a biocompatible and water dispersible platform for enhanced photothermal ablation of cancerous cells using harmless near infrared irradiation
由于光热效率高于传统使用的还原氧化石墨烯，同时是水分散性的，我们提出了生物相容性钼纳米带-金纳米颗粒（MoS 2 NR-Au NP）系统，用于使用NIR辐射（808 nm）协同增强癌细胞的光热消融（100%死亡率），这是由于值得称赞的温度以快得多的速率上升到70 ℃以上。
2014-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic and experimental study of microstructural evolution in nanocrystalline iron subjected to irradiation
本研究通过分子动力学模拟和X射线衍射实验，探究纳米晶铁在辐照下的微观结构演化，发现晶粒粗化、位错密度降低及辐照诱导退火现象，并揭示晶粒生长符合随机生长机制。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Studies of homogeneous precipitation in very dilute iron-coper alloys using kinetic Monte Carlo simulations and statistical theory of nucleation
电子辐照下Fe_{1-x} Cu_x合金中Cu沉淀的均匀形核和生长动力学至0.4原子%温度T从290 ℃到450 ℃，采用动力学Monte Carlo（KMC）模拟和成核统计理论（STT）进行了研究。采用了电子辐照和热时效析出机制相似的传统假设。早期开发的从头计算模型在Fe-Cu合金的相互作用被用于两个KMC模拟和TMF计算。计算了不同浓度和温度下Zeldovich-Volmer成核速率关系式中的成核势垒F_c和前因子J_0的值。对于x小于0.2%的稀合金，KMC和KMC计算的形核势垒F_c值基本一致，这表明KMC计算的可靠性很高。的计算也被用来估计温度的依赖关系的浓度对应的均匀或非均匀的沉淀限制和两个依赖关系被发现是相当尖锐的。
2013-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Inoculating solid-state homogeneous precipitation by impurity atoms through a spinodal decomposition like pathway
本研究提出利用杂质原子通过类旋节分解路径接种金属合金固态均匀沉淀的策略，以稀Al-Zr合金为例验证其可加快沉淀动力学、提升析出相数密度和Zr硬化效率，且策略可推广至更多材料。
2024-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Metastable Phase Diagram and Precipitation Kinetics of Magnetic Nanocrystals in FINEMET Alloys
多年来的研究表明，在FINEMET（Fe-Si-Nb-B-Cu）合金中形成Fe $_3$ Si相导致优异的软磁性能。在这项工作中，我们使用的CALPHAD方法来获得Fe-Si相图，以确定组成-温度域的Fe $_3$ Si相可以稳定。此后，我们已经开发了一个沉淀模型，能够模拟通过Langer-Schwartz理论的Fe $_3$ Si纳米晶的成核和生长。为了获得最佳的磁性能，先前的工作表明，需要沉淀直径为10-15 nm且结晶体积分数为约70%的Fe $_3$ Si纳米晶体。基于我们的参数化模型，我们模拟了Fe $_{72.89}$ Si $_{16.21}$ B $_{6.90}$ Nb $_{3}$ Cu $_{1}$（以原子\%计的组成）等温退火的Fe $_3$ Si纳米晶的成核和生长。在数值实验中，合金在490至550 \degree C的一系列温度下退火两小时，以研究保温时间对Fe $_3$ Si纳米晶体的平均半径、体积分数、尺寸分布、成核速率、数密度和生长驱动力的影响。随着退火温度的升高，Fe $_3$ Si纳米晶的平均半径增大，体积分数减小。我们还研究了组成变化对Fe $_3$ Si纳米晶成核和生长的影响。随着Fe含量的降低，可以在一小时的保持时间内实现所需的平均半径和体积分数。这里提出的CALPHAD方法可以为大多数FINEMET系统提供纳米晶形态的有效探索，对于需要…
2018-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial Discovery of Irradiation Damage Tolerant Nano-structured W-based alloys
聚变反应堆中的挑战之一是发现能够承受极端条件（例如辐射损伤和高热通量）的面向等离子体的材料。聚变材料的开发可能是一项艰巨的任务，因为需要探索微观结构和成分的大量组合，其中每一种都需要基于试错的辐照实验和材料表征。在这里，我们利用组合实验，允许快速和系统的表征成分-微观结构依赖的纳米结构的钨合金的辐照损伤行为。合成了W-Re-Ta合金的组合材料库，随后进行了高通量实验，以探测合金的机械、热和结构性能的辐照损伤。这种高效的技术可以快速识别具有优异损伤容限的成分范围。我们发现，注入的He团簇的分布可以显着改变的Ta和Re，这在确定辐照后的性质变化中起着至关重要的作用。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Gamma-irradiation influence on the initial magnetic conductivity of based on the system Fe-Si-B amorphous and nanocrystalline alloys
采用电感因子测定法研究了Fe-Si-B非晶和纳米晶合金的初始磁导率μi与γ辐照剂量的关系。结果表明，非晶态Fe-Si-B合金经Ni和Mo合金化后，μi的辐射灵敏度提高。与合金化金属玻璃相比，纳米晶磁性合金的初始磁导率对γ辐照的敏感性较低。研究表明，辐照对初始磁导率的影响是由于在金属玻璃的结构中以及纳米晶合金的非晶基体中产生了非磁性结合。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Ion irradiation of Fe-Fe oxide core-shell nanocluster films: Effect of interface on stability of magnetic properties
采用团簇沉积法制备了Fe核-Fe 3 O 4壳或完全氧化的Fe 3 O 4的松散聚集纳米团簇（NC）薄膜。使用离子加速器在室温附近将这些NC在Si（100）或MgO（100）/Fe 3 O 4（100）上的膜辐照至10^16 Si 2 +/cm 2。离子辐照在NC膜中产生结构变化，并产生相应的化学和磁性变化，这些变化取决于团簇的初始氧化态。薄膜进行了表征，使用磁力计（磁滞，一阶反转曲线），显微镜（透射电子，氦离子），和X-射线衍射。在所有情况下，由于离子辐照，颗粒尺寸增加，并且当存在Fe核时，辐照将氧化物壳还原为较低价的Fe物质。这些结果表明，离子辐照行为的纳米团簇膜强烈依赖于初始的纳米结构和化学，但在一般情况下，饱和磁化强度略有下降。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of InP nano pillars by ECR Ar ion irradiation
利用低能电子回旋共振（ECR）Ar+离子辐照InP（111）表面，制备了规则排列的InP纳米柱。几个扫描电子显微镜（SEM）图像已被用来investsigate的宽度，高度和取向的InP（111）表面上的这些纳米柱。这些纳米柱的平均宽度和长度分别约为50 nm和500 nm。相对于纳米柱表面的站立角取决于在制造过程中Ar离子照射的入射角。有趣的是，纳米柱的生长方向是沿着离子束的反射方向，并且与表面法线的站立角几乎与离子入射角相同。这种纳米药丸很容易从InP表面转移到双面碳带上，而不会造成任何损坏。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）研究表明，该纳米柱几乎是晶体的性质，除了2-4 nm的非晶层的外表面上。这些纳米柱的透射电子显微镜结合能量色散X射线光谱（TEM-EDS）分析表明，在和P的比例是略高于体InP。
2011-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Development of a Model for Irradiation-Assisted Grain Growth for Nanocrystalline UO2
本研究开发了用于纳米氧化铀中辐照辅助晶粒生长的模型，发现热尖峰是晶粒生长的主要原因，且当晶粒尺寸小于35nm时该效应显著。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of High Pressure Torsion on Irradiation Hardening of Eurofer-97
本研究探讨高压扭转纳米结构化对Eurofer-97辐照硬化的影响，发现严重变形材料在辐照下硬化减少，尤其在应变60-160范围，为降低辐照硬化提供新途径。
2023-06-21 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
Effects of Irradiation Temperature and Dose Rate on the Mechanical Properties of Self-Ion Implanted Fe and Fe-Cr Alloys
在300 ℃、400 ℃和500 ℃温度下，用Fe ~+离子以2 MeV的最大能量和0.6dpa的剂量，以6 × 10 ~（-4）dpa/s和3 × 10 ~（-5）dpa/s的剂量率辐照纯Fe和含5，10和14%Cr的Fe-Cr模型合金。所有材料在300 ℃下辐照后硬度都有所增加.在400 ℃辐照后，仅Fe-Cr合金发生硬化，而纯铁没有发生硬化。在500 ℃下辐照后，在任何测试的材料中都没有观察到硬化。对于在300 C和400 C下的辐照，在较低剂量率下辐照的Fe-Cr合金中发现更大的硬化。透射电子显微镜和原子探针断层扫描的Fe 5%Cr合金中发现较大的位错环密度和尺寸的高剂量率和低剂量率辐照合金中的Cr沉淀。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Role of Ni, Si and P on the formation of solute-rich clusters under irradiation in Fe-Cr alloys
低纯度的Fe-Cr合金（F-M钢的模型合金）经辐照后，少量溶质元素如P、Ni和Si已被证明能产生溶质团簇，这些溶质团簇对硬化有显著贡献，并可能与小位错环有关。为了理解每种杂质对在辐照下形成的纳米特征的形成的作用以及不同物质之间的最终协同作用，将Fe-15 at.%对不同成分的Cr-X（X=Si，Ni，P，NiSiP）合金进行了离子辐照处理，并用原子探针层析成像技术进行了表征。在300 { \textdegree }C至2.5 dpa下对四种合金：Fe 15 CrNi、Fe 15 CrSi、Fe 15 CrP和Fe 15 CrNiSiP进行辐照。讨论了辐照过程中注入碳原子对纳米结构演化的影响。的辐射下形成的nanofeatures的剂量作为组合物的函数的演变的研究突出了P和C的纳米簇的形成上的作用，并确认辐射诱导的性质的溶质丰富的集群。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
The role of interstitial binding in radiation induced segregation in W-Re alloys
钨基合金由于其高强度和优越的高温性能，被认为是聚变装置中面向等离子体的候选材料。在中子辐照下，已发现由核嬗变产生的γ-Al 2 O3以远低于溶解度极限的浓度沉淀在细长的沉淀物中形成热力学金属间相。最近的测量表明，Re沉淀可导致实质性硬化，这可能对W合金的断裂韧性具有不利影响。亚溶解度沉淀的这一难题指出了辐照诱导的缺陷所起的作用，特别是混合溶质-W物质。在这里，使用基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们研究了W-Re，W-V和W-Ti合金中混合间隙缺陷的能量，以及每种替代溶质的混合热。我们发现，在所有系统中的混合质子强烈吸引到彼此的结合能为-2.4至-3.2 eV，并形成沿平行的第一近邻弦排列的间隙对<111>。缺陷平移和旋转的低势垒即使在中等温度下也能使缺陷聚集和对齐。我们建议，这些细长的团聚体的混合的金属间化合物可以作为前体的针状金属间化合物沉淀物的形成。这一机制不仅适用于W-Re合金中的辐射诱导偏析和沉淀，也适用于其它体心立方合金。
2016-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary metastability controls irradiation resistance in nanocrystalline metals
本研究针对纳米晶金属抗辐照机制，提出辐照损伤演化模型，揭示晶界亚稳态动态调控其缺陷吸收能力的规律，解释了无缺陷区坍塌及缺陷网络形成的机制。
2024-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale study on core-shell Cu precipitation in steels: atom probe tomography and ab initio calculations
本研究结合APT、DFT和MD模拟，揭示了中锰钢中纳米级核壳Cu析出物的形成机制，发现Ni和Al在析出物外壳形成稳定共偏析以抑制Cu析出物生长，为开发Cu污染循环钢提供了理论方法。
2024-11-12 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
Studies of self-organized Nanostructures on InP(111) surfaces after low energy Ar+ ion irradiation
本文报道了用3 keV Ar+离子溅射在InP（111）表面上形成自组织的InP纳米点。通过扫描探针显微镜和拉曼散射技术研究了溅射表面的形态和光学性质与溅射时间的关系。对于不同的溅射持续时间，观察到纳米点的均匀图案。这些纳米点的尺寸和高度分别在10至100 nm和20至40 nm之间变化。随着溅射时间t的增加，这些纳米点的尺寸和高度增加到一定的溅射时间$t_c$。然而，超过$t_c$，点分解成更小的纳米结构，并且因此，这些纳米结构的尺寸和高度减小。对于超过$t_c$的溅射，这些结构的均匀性和规则性也丧失。在均方根表面粗糙度中也观察到交叉行为。InP纳米点的拉曼光谱研究揭示了由于声子限制在表面纳米点的光学声子软化。
2007-08-21 cond-mat.mtrl-sci
On the Melting Thresholds of Semiconductors under Nanosecond Pulse Laser Irradiation
本文通过统一数值模型和熔化分数方法，确定了五种半导体在纳秒激光辐照下的熔化阈值，并建立了基于材料性质和辐照条件评估熔化阈值的推广方法。
2023-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of the nanostructure evolution under irradiation in Fe-C alloys
中子辐照引起钢的纳米结构变化，这是这些材料在核电厂运行期间经历的机械降解的起源。这些影响中的一些可以通过使用铁-碳系统作为模型合金来研究。目标动力学蒙特卡罗技术已被证明能够以一种现实和定量可靠的方式模拟整个辐照过程。我们已经开发了一个模型，用于模拟Fe-C系统使用的物理描述的性质的空缺和自填隙原子（SIA）集群，基于选择的最新数据从原子的研究和其他可用的实验和理论工作从文献。基于这些数据，碳对辐射缺陷演化的影响已在很大程度上被理解为形成不动的复合物与空位，反过来作为陷阱SIA集群。据发现，这种效果可以引入使用通用陷阱SIA和空位簇，结合能取决于集群的大小，也选择在以前进行的原子研究的基础上。该模型被证明是合适的再现低温（<350 K）中子辐照实验的结果，以及相应的辐照后退火高达700 K，在缺陷团簇密度和尺寸分布方面，从文献中的实验数据相比。陷阱的使用证明有助于我们的模型。
2013-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Modelling of the Early Stages of Precipitation in Al-6000 Alloys
由（半）共格析出相的形成引起的时效硬化对广泛使用的Al-6000合金的加工和最终性能至关重要。降水的早期阶段从基础和技术方面来说特别重要，但仍然远远没有得到充分的理解。在这里，进行的亚稳$β''$相的纳米沉淀物的能量学分析，确定有助于成核簇的稳定性的体积，弹性应变和界面能。结果表明，即使在最小尺寸的$β''$分子式单元下，针状沉淀物也不稳定生长，即不存在生长的能垒。不同组合物之间的小差异指向可能的沉淀物/基质界面重构的研究的需要。一个经典的半定量成核理论的方法，包括弹性应变能捕获的趋势，沉淀能量与大小和组成。这验证了使用中尺度模型来评估沉淀物的稳定性和相互作用。较小的三维集群的研究也表明相对于固溶体状态的稳定性，表明沉淀的早期阶段可能是扩散限制。总体而言，这些结果表明，在确定纳米级沉淀物的稳定性和生长的组合物依赖的体积，界面和弹性应变能之间的重要相互作用。
2017-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced radiation tolerance of YSZ at high temperature against swift heavy ions: key role of interplay between material microstructure and irradiation temperature
在室温和1000 K下，用80 MeV的Ag $^{6+}$离子辐照不同晶粒尺寸的YSZ颗粒，研究了晶粒尺寸/材料微观结构和辐照温度对高电子能量损失（S $_e$）辐照耐受性的影响。X射线衍射和拉曼光谱测量表明，无论照射温度，纳米晶体样品遭受更多的损害相比，散装样的样品。在1000 K下辐照的所有样品都观察到辐照损伤的减少，即辐射耐受性的改善。然而，减少的损害，是显着更高的两个纳米晶体样品相比，散装样的样品，因此，散装样和纳米晶体样品之间的损害的差异也显着低于在1000 K比在室温下。因此，发现对S $_e$的辐照损伤严重依赖于辐照温度和微晶尺寸之间的相互作用。这些结果的解释与详细的理论计算/模拟的基础上的“非弹性热尖峰”模型的帮助下，通过考虑到电子-声子耦合因子和晶格热导率（因此对所得的热尖峰）的微晶尺寸和环境（照射）温度的综合影响。我们的研究结果是至关重要的，从根本上理解的大小和温度依赖的辐射损伤对S $_e$的角度来看，也为一些应用程序，在各种辐射环境中，纳米材料正在设想使用。
2018-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Atom probe characterisation of segregation driven Cu and Mn-Ni-Si co-precipitation in neutron irradiated T91 tempered-martensitic steel
T91级和类似的9 Cr回火马氏体钢（也称为铁素体-马氏体）是用于快裂变核反应堆和聚变动力反应堆的主要候选结构合金。在低温（300至400 $^\circ$ C）中子辐照硬化和脆化这些钢，因此，重要的是调查这种模式的寿命限制性能退化的起源。T91钢试样分别在爱达荷国家实验室先进试验反应堆中在327 $^\circ$ C和377 $^\circ$ C下进行2.14 dpa和8.82 dpa的中子辐照。采用原子探针层析成像技术研究了富Mn-Ni-Si（MNSP）和富Cu（CRP）共沉淀物的偏析驱动形成。在较高的辐照温度和剂量下，析出物的尺寸和体积分数略有增加，而它们相应的成分非常相似，落在Fe基四元相图的Mn-Ni-Si投影中的Si（Mn，Ni）相场附近。虽然沉淀物的结构尚未被表征，但该组成范围明显不同于典型引用的G相。沉淀物由CRP和MNSP组成。这些特征经常在中子辐照反应堆压力容器（RPV）钢中观察到。然而，Si，Ni，Mn，P和Cu溶质浓度在T91中低于典型的RPV钢。因此，在T91沉淀主要发生在线和环位错的溶质偏析区域。这些结果与Ke等人提出的MNSP的辐射诱导偏析驱动沉淀的模型一致。未观察到富Cr α '（$α$ '）相的形成。
2020-07-21 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
The impact of alloying elements on the precipitation stability and kinetics in iron based alloys: An atomistic study
本研究通过DFT计算与动力学蒙特卡罗模拟，探究合金元素对铁基合金析出相的影响，发现Mn、Ni及微量P、Si可显著延缓析出动力学，Si对混合团簇形成至关重要。
2025-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Plasticity in irradiated FeCrAl nanopillars investigated using discrete dislocation dynamics
在本文中，我们研究了塑性辐照FeCrAl纳米柱使用离散位错动力学模拟（DDD），与离子和中子辐照的商业FeCrAl合金C35 M的透射电子显微镜（TEM）原位拉伸试验的比较。辐照引起的缺陷，如a/2 111和100型环和成分波动的相分离的辐照FeCrAl合金的代表的影响，分别进行了研究，以及叠加在一起的模拟。我们探讨了缺陷对FeCrAl纳米柱的应力-应变行为，特别是屈服强度和硬化响应的影响。我们的模拟证实了被广泛接受的事实，即辐照合金表现出更高的屈服强度和硬化的应力应变响应相比，均匀的合金。然而，我们的DDD计算揭示了一个非典型的叠加硬化的贡献，由于组合物的不均匀性和辐射回路，其中硬化由于组合物的不均匀性抵消硬化由于辐射回路在小尺度。因此，我们观察到，在辐照合金的屈服强度，考虑到成分不均匀性和辐照回路的影响后，小于只有辐照回路的合金的屈服强度，并且对于单独的成分不均匀性的合金是大致相同的。我们确定这种相消干涉的叠加在我们的平行TEM原位拉伸试验未辐照，离子辐照，中子辐照C35 M FeCrAl合金以及。硬化贡献中的这种相消干涉与实验团体广泛使用的分散势垒硬化（DBH）模型形成对比，以模拟由于不同辐照引起的缺陷的硬化贡献。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
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
Atomistic Mechanisms of Temperature-Dependent Ion Track Formation in Gallium Nitride under Swift Heavy Ion Irradiation
School of Nuclear Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学核科学与技术学院）；Academy of Chips Technology, China Electronics Technology Group Corporation（中国电子科技集团公司芯片技术研究院）；National Key Laboratory of Integrated Circuits and Microsystems（集成电路与微系统国家重点实验室）
研究通过双温度模型与分子动力学模拟揭示了氮化镓在高温下快速重离子诱导损伤的微观机制，发现温度驱动离子束道形态转变，从不连续段到由孤立纳米气泡组成的连续束道，最终形成完全连续通道，且温度升高促进气泡形成和束道可见性。
2026-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Micro and nano-patterning of single-crystal diamond by swift heavy ion irradiation
本文介绍了快重离子辐照单晶金刚石引起结构损伤的实验数据和分析。图案化的掩埋结构损伤示出生成，通过膨胀，在样品表面上的镜像图案，这在很大程度上保持无损伤。虽然广泛的结果可用于轻离子极化，这种效果是在这里报道的第一次在重离子制度，其中一个完全不同的输入参数范围（在离子种类，能量，阻止功率等方面）。可用于定制辐照。所选离子种类为Au和Br，能量范围为10-40 MeV。所观察到的图案，其特征在于轮廓和原子力显微镜，报告在一系列的模型实验，其中示出的溶胀模式范围从几纳米到200纳米以上。此外，一个系统的唯象建模，其中表面溶胀测量相关的埋晶体损伤。与轻离子迁移的数据进行了比较，表明与所提出的模型具有良好的兼容性。在这项工作中提出的建模可以是有用的微图案化的表面在单晶金刚石的设计和实现，允许生成高度定制的结构，通过结合适当选择的照射参数和掩模。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Using ZnO-CdS composite nanofibers in the photolytic activity under sunlight irradiation
Mustansiriyah University（穆斯塔恩西里亚大学）
本研究通过电纺技术制备ZnO-CdS复合纳米纤维，探讨不同CdS掺杂浓度对光解活性的影响。
2023-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Amorphous intergranular films mitigate radiation damage in nanocrystalline Cu-Zr
纳米晶金属是有前途的耐辐射材料，由于其大的界面体积分数，但辐照诱导的晶粒生长最终会降低任何改善的耐辐射性。因此，需要限制晶粒生长并同时提高纳米晶金属的耐辐射性的方法。非晶晶界膜是独特的晶界结构，由于其增加的厚度和非晶结构，预计其具有改善的吸收效率，同时还改善了晶粒尺寸稳定性。在这项研究中，球磨纳米晶Cu-Zr合金进行热处理，要么只有有序的晶界或包含非晶晶界膜分布在晶界网络，然后进行原位透射电子显微镜照射和非原位照射。缺陷密度和晶粒生长的差异，由于晶界复合类型进行了研究。当非晶间膜结合在材料内时，观察到更少和更小的缺陷簇，同时晶粒生长也受到限制，从而导致具有改善的辐射耐受性的纳米晶合金。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Swift heavy ion irradiation of GaSb: from ion tracks to nano-porous networks
研究了185 MeV $^{197}$ Au快重离子辐照引起的GaSb晶体中离子径迹的形成、非晶化和孔隙的形成随能量密度和辐照角度的变化。RBS/C和SAXS显示离子轨道半径在3 nm和5 nm之间。所观察到的孔的形态和饱和膨胀的GaSb薄膜显示出很强的照射角度依赖性。拉曼光谱和扫描电子显微镜表明，离子轨道作为一个来源的应变在材料中，导致宏观塑性流动在高能量密度和正常的照射。结果与玻璃的离子锤击模型一致。此外，广角X-射线散射揭示了形成纳米微晶内，否则无定形GaSb后发病的孔隙率。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic precipitation during high-pressure torsion of a magnesium-manganese alloy
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung（联邦材料研究与测试研究所）；Department of Materials Science, Technical University of Leoben（格拉茨工业大学材料科学系）
研究镁锰合金在高压扭转过程中的动态析出行为，发现纳米级Mn粒子在变形中形成并填充晶界，作为钉扎位点使合金晶粒细化至140nm，进一步变形导致晶粒逐渐粗化但析出物尺寸不变，最终保持230nm晶粒尺寸，证明钉扎粒子的稳定性与有效性。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale pathway of early-stage precipitation in Al-Mg-Si alloys
时效硬化合金的强化主要通过纳米级沉淀物实现，其从原子级溶质富集实体的形成路径很少以可直接验证的方式进行分析和理解。在这里，我们发现了Al-Mg-Si合金早期沉淀的途径：溶质聚集导致FCC簇的三个连续变体，然后形成非FCC $GP$ - $zones$。最初呈现球形形态（$C1$）的簇演变成细长簇，并在$\{111\}_{Al}$（$C2$）上定向，随后在$\{100\}_{Al}$平面和$<$ $100$ $>_{Al}$方向（$C3$）上定向。我们还分析了淬火位错与聚集现象的关联。这项工作的结果可以打开一个新的前沿，在推进合金工艺性能设计的商业重要的时效硬化铝合金。
2014-07-24 cond-mat.mtrl-sci
CuCrZr heat-sink irradiation performance reveals new challenges for thermonuclear fusion reactors
Université Lorraine（洛林大学）；Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority)（英国原子能管理局）；SCK CEN（比利时核研究中心）；Universidade de São Paulo Escola Politécnica（圣保罗大学理工学院）
研究热核聚变反应堆中CuCrZr热沉材料在中子轰击下的性能，结合多种方法发现其强化析出物在不同温度下有不同溶解机制，还有氦气泡等形成及合金化学组成改变，挑战其性能策略，凸显新铜基热沉合金需求。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Morphology modifcation of Si nanopillars under ion irradiation at elevated temperatures: plastic deformation and controlled thinning to 10 nm
在氦离子显微镜下用聚焦Ne $^+$束辐照直径小于50 nm的Si纳米柱。用透射电子显微镜研究了室温和高温下离子束辐照引起的形貌变化。我们发现纳米柱的形状变化依赖于辐照诱导的非晶化和热驱动的动态退火。而在室温下，由于离子诱导的塑性形变和粘性流动的非晶化硅的纳米柱演变成圆锥形，同时动态退火在高温下照射期间防止非晶化，这是必要的粘性流动。在离子诱导非晶化的临界温度以上，观察到直径的稳定减小，这是由于通过纳米柱侧壁的主导正向溅射过程。在这些条件下，纳米柱可以以良好控制的方式减薄到10 nm的直径。通过将实验结果与基于二元碰撞近似的三维计算机模拟结果进行比较，对柱体减薄过程有了更深入的了解。
2019-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Approaches to modelling irradiation-induced processes in transmission electron microscopy
高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的最新进展，使原位观察电子辐照引起的纳米结构转变和化学反应成为可能。在这篇文章中，我们简要地总结了实验观察，并详细讨论了原子模型的辐射诱导过程中的HRTEM，以及这种过程的机制，承认由于建模。精确的分子动力学（MD）技术的基础上的第一性原理或紧束缚模型的单次辐照诱导的事件的分析，经典的MD模拟相结合的动力学蒙特卡罗算法来模拟纳米材料的连续辐照。已经表明，硫封端的石墨烯纳米带作为辐射选择性化学反应的结果在碳纳米管内部形成。在高分辨透射电子显微镜中模拟了电子连续辐照石墨烯薄片形成富勒烯的过程，并分析了这种转变的驱动机制。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the early stages of precipitation during direct ageing of Alloy 718
镍基高温合金718在航空发动机中用作高压涡轮盘，必须承受高温屈服强度、抗蠕变和抗氧化性的挑战性要求。通常在二重态和三重态共沉淀物形态中发现的纳米级$γ^{\prime}$ -和$γ^{\prime \prime}$ -沉淀物在这些苛刻的操作条件下提供高温强度。合金718的直接时效是一种有吸引力的替代制造路线，已知通过保持高位错密度和改变纳米级共沉淀物形态，将650 $^°$ C下的屈服强度增加至少+10 $\%$。然而，在直接老化过程中$γ^{\prime}$和$γ^{\prime \prime}$的二重态和三重态共沉淀物形态的详细成核和生长机制仍然未知。我们提供了一个相关的高分辨率显微镜的方法，使用透射电子显微镜，高角度环形暗场成像，和原子探针显微镜，以揭示在直接时效合金718沉淀的早期阶段。定量体视学分析的$γ^{\prime}$ -和$γ^{\prime \prime}$ -沉淀分散体，以及它们的化学成分，使我们能够提出一个定性模型的微观结构的演变。结果表明，细小的$γ^{\prime}$ -和$γ^{\prime \prime}$ -沉淀物均匀形核并相干生长。然而，$γ^{\prime \prime}$ -沉淀物也在位错上非均匀地成核，并且由于Nb管扩散而经历加速生长。此外，共沉淀反应在很大程度上受溶质可用性和富集Nb和排斥Al+Ti的潜力的影响。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Energy evolution in nanocrystalline iron driven by collision cascades
本研究通过分子动力学模拟纳米晶铁的碰撞级联，对比不同制备方法的纳米晶与单晶的辐照行为，发现辐照诱导退火效应及能量演化规律，并建立了相应的解释模型。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Radiation tolerance: Nano triumphs bulk
材料在许多辐射环境中受到高能粒子的影响，因此易于发生不期望的我们在这里报告的优越性，纳米晶相体的辐射耐受性下同时照射高能量（电子能量损失（Se）占主导地位）和低能量（核能损失（Sn）占主导地位）颗粒。发现纳米晶氧化钇稳定的氧化锆表现出较小的辐射损伤（即结晶度的降低），当与其块状对应物相比时，同时用高能27 MeV Fe和低能900 keV I离子辐照时，两个同时发生的离子束的损伤事件之间基本上没有空间和时间重叠的事实，以及（ii）晶粒尺寸对单独的Sn和Se的辐射损伤的影响。本工作除了对离子材料相互作用的基本理解感兴趣之外，也为纳米晶体材料在核工业中的潜在应用铺平了道路，在核工业中，会遇到这种同时辐照。
2019-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Shaping single walled nanotubes
我们表明，在一个专用的扫描透射显微镜中的电子辐照可以用作纳米电子光刻技术，允许控制重塑单壁碳和氮化硼纳米管。所需的照射条件已被优化的基础上的总撞击截面内计算的密度泛函为基础的方法。然后，通过以纳米空间分辨率去除几十个原子，可以诱导形态学修改，例如管手性的改变。这些辐射技术可以为纳米工程的各种纳米结构材料开辟新的机会。
2007-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Formation of nickel-carbon heterofullerenes under electron irradiation
提出了一种通过在电子辐照下将石墨烯薄片与附着的过渡金属簇转化来制备新的金属-碳纳米物体的方法。通过分子动力学模拟研究了镍团簇与石墨烯片的转化过程。镍碳势参数（I. V. Lebedeva et al.J.Phys.Chem.C，2012，116，6572）进行了修改，以改进对该过程中富勒烯弹性能和石墨烯边缘能之间的平衡的描述。发现形成的金属-碳纳米物体的范围从具有金属贴片的杂富勒烯到由通过化学键连接的封闭富勒烯和金属簇组成的颗粒。局域结构分析揭示了原子尺度的相变机制。在高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的实验条件下，估计了纳米粒子的平均形成时间和在电子辐照下的寿命。还模拟了高分辨透射电镜观察过程中纳米结构随时间演化的图像序列。此外，批量生产研究的金属-碳纳米物体和固体的基础上，这些纳米物体的可能性进行了讨论。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Luminescent and Scintillating Properties of Lanthanum Fluoride Nanocrystals in Response to Gamma/Neutron Irradiation: Codoping with Ce Activator, Yb Wavelength Shifter, and Gd Neutron Captor
提出了一种基于含钆共掺氟化镧纳米晶的γ射线探测、光谱学和热中子探测的新概念，报道了以Ce为激活剂、Yb为波长移动剂、Gd为中子俘获剂的LaF 3共掺氟化镧纳米晶的胶体合成研究进展。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱（EDS）、光吸收和光致发光光谱对所述材料的纳米晶进行了表征。γ探测及其潜在的光谱学特征已得到证实。中子探测能力已通过使用252 Cf中子源进行的实验得到证实。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Photoelectrochemical and photocatalytic properties of N + S co-doped TiO2 nanotube array films under visible light irradiation
本文报道了用硫脲处理TiO 2纳米管阵列薄膜，并在500 °C下真空煅烧3 h，实现了氮和硫的共掺杂。采用扫描电子显微镜、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱学（XPS）和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征。XPS分析表明，N以NTO和NOTi的形式共存，S以取代氧原子的方式进入TiO 2的晶格中。XRD分析表明，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列的结晶度比未掺杂的TiO 2纳米管阵列的结晶度有所提高。在光电化学测试中，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜在可见光照射下的光电流比未掺杂的样品有很大的提高。在可见光照射下，以亚亚甲蓝为目标染料，考察了样品的光催化活性。由于N、S的掺杂，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜比未掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜具有更好的光催化活性。关键词：纳米结构;氧化物;薄膜;电化学性能
2011-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic emission of radio-sensitizing gold nanoparticles under X-ray irradiation : experiment and simulations
利用X射线光电子能谱学（XPS）研究了金纳米颗粒（GNP）的电子发射，并与金体电子发射进行了比较。这一主题在使用GNP作为放射治疗增强剂的角度内经历了新的兴趣。实验结果使用Geant 4模拟工具包的各种模型（Livermore和PENDIX PE）进行模拟，该工具包专用于计算粒子通过物质的传输。结果表明，GNP涂层是正确模拟X射线辐照后GNP电子发射的关键参数，并指出了PEN-PE模型的局限性。利用XPS谱和Geant 4 Livermore模拟，我们提出了一种方法来精确地确定GNP的涂层表面密度。我们还表明，预期的内在纳米尺度的电子发射增强效应-怀疑有助于GNP的辐射增敏性能-参与最多的百分之几的GNP相比，金散装的全球电子发射光谱。
2014-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Healing of a hole in a carbon nanotube under electron irradiation in HRTEM
利用分子动力学模拟和CompuTEM算法，在室温下，在高分辨透射电子显微镜中，碳纳米管中的空穴在电子辐照下愈合。在所有模拟运行中观察到无定形贴片的形成。无定形补丁形成的外部碳吸附原子的情况下，只有通过重建的碳键网络。它主要由5-、6-和7-元环组成，并引起小瓶颈。此外，在电子辐照下，初始无定形补丁的进一步生长发生。双配位原子被发现在后一个过程中起着至关重要的作用，类似于富勒烯中环重排的自催化作用。在双配位原子存在下的主要重排可以被描述为广义的sp-缺陷迁移：两个三配位原子之间的键断裂，其中一个与附近的双配位原子形成新的键。如果新的和以前的两个配位原子没有键合，则反应导致sp缺陷的位移和sp $^2$碳结构的环的变化。通过双配位原子的跳跃和涉及两个键同时断裂的其他反应的迁移也被检测到，但非常罕见。长寿命的两个协调原子的补丁结构和相关的快速增长的补丁中观察到超过一半的模拟运行。由于纳米管的无定形补丁和瓶颈影响其电子性质，因此这种纳米管在纳米电子应用中具有很好的前景。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Irradiation driven molecular dynamics simulation of the FEBID process for Pt(PF$_3$)$_4$
本研究提出基于辐照驱动分子动力学（IDMD）的通用计算方案，模拟FEBID中Pt(PF3)4在SiO2表面的分解与纳米结构生长，揭示成核、团簇形成及树枝状结构演化，为实验提供参考数据。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Deep-learning interatomic potential for irradiation damage simulations in MoS2 with ab initial accuracy
为了研究各种新材料在辐照环境下的原子级响应，迫切需要能准确描述辐照损伤过程的势函数。在这项工作中，我们通过结合全电子计算，主动学习采样方法和混合深度学习模型，引入了单层MoS2的深度学习原子间势。该势不仅能较好地预测材料的晶格常数、弹性系数、能量应力曲线、声子谱、缺陷形成能和位移阈值等近平衡性质，而且能高质量地再现ab初始辐照损伤过程。进一步的辐照模拟表明，一个单一的高能离子可以产生一个大的纳米孔，直径超过2 nm，或一系列的多个纳米孔，这是定性验证了随后的500 keV金+离子辐照实验。这项工作提供了一个有前途的和可行的方法来模拟在巨大的新发现的材料的辐照效应与前所未有的精度。
2020-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A scalable parallel Monte Carlo algorithm for atomistic simulations of precipitation in alloys
我们提出了一个扩展的半巨正则（SGC）系综，我们称之为方差约束的半巨正则（VC-SGC）系综。它允许嬗变蒙特卡罗模拟的多组分系统中的多相区域的相图，并借给自己的大规模并行平台上的可扩展的模拟。通过将嬗变运动与分子动力学步骤相结合，可以考虑实际合金中的结构弛豫和热振动。通过这种方式，我们构建了一个强大的和高效的模拟技术，非常适合于大规模模拟的沉淀在多组分系统中存在的结构紊乱。为了说明在这项工作中引入的算法，我们研究了纳米晶Fe中Cu的沉淀。
2012-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Imprinting nanoporous alumina patterns into the magneto-transport of oxide superconductors
我们使用氧离子辐照将多孔氧化铝掩模的纳米级图案转移到高超导薄膜中。这导致超导性的纳米级空间调制，并强烈影响下面的磁输运，这显示了一系列周期性振荡，让人想起超导导线网络中的Little-Parks效应。这种辐照技术可以扩展到其他氧化物材料，以诱导有序的纳米级相分离。
2011-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
