First-principles prediction of high Curie temperature for ferromagnetic bcc-Co and bcc-FeCo alloys and its relevance to tunneling magnetoresistance
我们确定从第一性原理的居里温度Tc为散装钴的hcp，面心立方，体心立方，四方化的bct相，FeCo合金，体心立方和bct铁。对于bcc-Co，Tc=1420 K。这将是Co相中的最高居里温度，表明bcc-Co/MgO/bcc-Co隧道结即使在室温下也提供高的磁阻比。居里温度的计算是通过映射从头计算结果的海森堡模型，这是通过蒙特卡罗方法求解。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
The Taming of the Screw: Dislocation Cores in BCC Metals and Alloys
体心立方（BCC）过渡金属在低温下往往是脆性的，这对加工和损伤容限提出了重大挑战。脆性主要由螺位错核心决定，其本质和控制在近一个世纪后仍然是一个谜。在这里，我们介绍了一个基于物理的材料指数\{chi}，BCC和面心立方结构之间的能量差，指导核心属性的操作。在BCC合金中，晶格摩擦力和形核势垒与chi具有近似线性的标度关系，当chi低于某一阈值时，核心从非简并转变为简并. chi与溶质价电子浓度有关，可以通过第一性原理计算定量预测，为韧性BCC合金的设计提供了一条可靠的途径。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
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
The energetic and structural properties of bcc NiCu, FeCu alloys: a first-principles study
利用特殊的准无规结构（SQS），对Fe-Cu-Ni合金钢中以析出第二相形式存在的亚稳bcc NiCu和FeCu合金进行了第一性原理计算。报道了这些合金的混合能谱、态密度和平衡晶格参数。结果表明，准化学方法和Vegard规则可以很好地预测FeCu合金的能量和结构性质，但不能预测NiCu合金的能量和结构性质。其原因在于铁磁态与顺磁态的竞争导致NiCu与FeCu合金的键能随成分变化的差异。此外，计算结果表明，这些合金的能量和结构性能可以很好地解释铁素体钢中相应析出相的局部成分。
2011-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-stabilized dual-BCC polymorphism in a rhenium-based high-entropy alloy
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）
研究通过高压合成了一种稳定的双体心立方结构，揭示了压力在复杂合金中调控多形结构的有效性，为高熵合金的多形工程提供了新途径。
2026-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Atomic Size and Valence Electron Concentration on the Formation of fcc or bcc Solid Solid Solutions in High Entropy Alloys
采用先前报道的规则，计算了高熵合金（HEAs）中四到七种元素的合金形成固溶体的可能性。包括30种元素：周期表第四、第五和第六周期的过渡元素和铝。共分析了2，799，486个系统。当元素的数量从四个增加到七个时，在HEAs中形成的固溶体的百分比从35.9%下降到26.4%。已经使用先前报道的观察结果预测了将形成的固溶体的结构，fcc，bcc或fcc和bcc的混合物。随着元素数目从4增加到7，具有fcc或bcc结构的系统的百分比降低。计算了具有fcc、bcc或fcc和bcc的混合物的固溶体的百分比，对于具有4至7个元素但保持一个恒定元素的合金。其中恒定元素具有价电子浓度的系统，VEC，从3到4，将在大约50%的系统中具有bcc结构。当系统中的常量元素具有10到12个VEC时，大约75%的系统将呈现fcc结构。
2021-04-29 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
Role of Alloying-Atom Size Factor and System Shape Factor in Energetics of bcc Fe under Macroscopic Deformation
本文用\emph{ab initio}方法研究了在三种应变模式下宏观变形对体心立方铁中十二种合金元素能量的影响。通过引入体系形状因子（$f_{\scriptsize{ss}}$）和合金元素尺寸因子$M$（$Ω^{M}_{\scriptsize{sf}}$），发现合金元素置换能与体积的关系存在普适的线性关系：$E_{\scriptsize{sub}} \sim f_{\scriptsize{ss}}Ω^{M}_{\scriptsize{sf}}V$。$Ω^{M}_{\scriptsize{sf}}$较好地描述了合金原子尺寸的影响以及与基体原子的化学相互作用的影响，$f_{\scriptsize{ss}}$表征了形变条件下体系晶格畸变的程度。使用已发表的GaP染色调制掺杂数据进一步验证了这种关系
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Impact of lattice relaxations on phase transitions in a high-entropy alloy studied by machine-learning potentials
近年来，高熵合金因其优异的材料性能而受到广泛关注。识别新HEA的主要挑战是缺乏有效的方法来探索其巨大的组成空间。从头计算已经成为一个强大的方法，补充实验。然而，对于多组分合金，现有的方法受到所涉及的化学复杂性的影响。在这项工作中，我们提出了一种方法来研究HEAs计算。我们的方法是基于应用程序的机器学习潜力的基础上从头算数据结合蒙特卡罗模拟。该方法的高效率和性能的原型bcc NbMoTaW HEA上证明。该方法被用来研究相稳定性，相变，和化学短程有序。包括局部弛豫效应的重要性揭示：他们显着稳定的单相形成bcc NbMoTaW下降到室温。最后，一个迄今未知的机制，驱动化学秩序，由于在环境温度下原子弛豫被发现。
2019-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Interstitial Carbon in bcc HfNbTiVZr high entropy alloy from first principles
高熵合金具有优异的力学性能，通过间隙合金化可以进一步提高合金的力学性能。在这项工作中，我们采用密度泛函理论计算研究了稀碳间隙原子在bcc结构HfNbTiVZr中四面体和八面体位置的溶解能。我们的结果表明，在四面体位置的碳化合物是不稳定的，和优选的八面体位置呈现出一个大的分散的能量的解决方案。碳材料的加入引起了具有长程效应的大的结构弛豫。局部化学环境对溶液能量的影响进行了研究，通过执行一个本地集群扩展，包括研究其与碳原子Voronoi体积的相关性。然而，在溶液能量学的传播不能解释与局部环境分析，只指向一个复杂的，在这种合金中的间隙碳的长期影响。
2020-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Mixed structural face-centered cubic and body-centered cubic orders in near stoichiometric Fe2MnGa alloys
研究了近化学计量比亚稳FexMnyGaz合金（46<x<52，17 <y25，26 <z<30）的磁性和输运性质，合金具有面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和两相（FCC+BCC）结构.利用第一性原理计算，对具有L21、L12和四方畸变L21结构有序的化学计量比Fe2MnGa合金的实验结果进行了分析。结果表明，纯BCC和FCC相具有不同的磁性和输运性质。两相Fe2MnGa合金具有典型的BCC和FCC混合相的磁性和输运性质。在所研究的合金中，Fe46Mn24Ga30具有马氏体相变，伴随着其磁性和输运性质的显著变化。
2019-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability of ternary fcc and bcc Fe-Cr-Ni alloys
采用密度泛函理论（DFT）、集团展开（CE）和磁性集团展开（MCE）相结合的方法，研究了fcc和bcc磁性二元Fe-Cr、Fe-Ni、Cr-Ni合金和三元Fe-Cr-Ni合金的相稳定性。能量，磁矩，和超过500合金结构的体积使用DFT进行评估，最稳定的磁性配置与实验数据进行比较。观察到面心立方Fe-Cr-Ni合金偏离Vegard定律的现象，这种偏离与原子磁矩随合金成分的非线性变化有关。CE模型的准确性进行评估对DFT数据，其中对于三元合金的交叉验证误差小于12毫电子伏/原子。为每种合金定义了一组簇相互作用参数，用于预测新的有序合金结构。结果表明，Fe 2CrNi相为面心立方结构，具有类Cu 2NiZn结构，其整体基态最低化学有序温度为650 K。采用基于DFT的Monte Carlo（MC）模拟方法研究了Fe-Cr-Ni合金有限温度fcc-bcc相稳定性和有序-无序相变。在1600 K下由MC模拟计算的三元合金的生成焓结合MCE导出的磁校正与在1565 K下测量的实验值非常一致。化学顺序进行了分析，作为温度和成分的函数，在沃伦-考利短程有序（SRO）参数和有效的化学成对相互作用。
2015-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism in disordered bcc Fe alloys
本文采用增强空间递归方法结合紧束缚线性松饼锡轨道（TB-LMTO）方法研究了bcc结构Co $_{x}$ Fe $_{1-x}$，Cr $_{x}$ Fe $_{1-x}$和Mn $_{x}$ Fe $_{1-x}$的电子结构和磁性.本文系统地研究了磁矩和居里温度等磁性，并从电荷转移、交换分裂和杂化等效应出发，对3-{ \it d}过渡金属系列的磁矩和居里温度的变化规律进行了讨论。
2000-07-25 cond-mat.mtrl-sci
A bond counting model for accurate prediction of lattice parameter of bcc solid solution alloys
晶格参数是高熵合金设计中的一个重要材料特征。Vegards定律通常用于估计晶格参数，但由于无法考虑可能影响原子体积的电荷转移，因此对于金属合金通常不准确。本研究采用从头计算方法计算B2金属间化合物中不同元素原子之间的键长，然后结合键计数模型，产生一个模型来估计耐火BCC HEAS的晶格参数。该模型进行了测试，使用超胞方法，模拟各种随机固溶体HEAs。所提出的模型产生的晶格参数具有优越的精度Vegards定律，而不需要大量的DFT计算或拟合参数。该模型的均方根误差（RMSE）为0.006埃，是Vegards定律RMSE（0.012埃）的一半。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci
The wave model of martensite growth for the FCC-BCC transformation of iron-based alloys
这本书是科学文献中的第一本专著，致力于铁基合金中的FCC-BCC转变，其中动力学方法用于解释马氏体生长阶段。冷却马氏体晶体的快速生长被认为是一个由准纵向晶格位移波（DW）控制的自组织过程。DW初始激励的状态是刚性的。DW具有来自超声波带的频率~ $10^{10} sec^{-1}$和提供变形水平~ $10^{-3}$的振幅。分析了非平衡d电子产生DW的必要条件。广泛的问题（从电子光谱的特性宏观形态指标），与铁基合金的FCC-BCC马氏体相变的物理解释，进行了讨论。在专着的结论中给出了对建立描述马氏体形核过程的物理模型具有根本意义的结果的简短回顾。结果表明，非均匀形核和波动长大过程与FCC-BCC马氏体相变有着遗传联系。最后一位作者的结果揭示了FCC-BCC马氏体相变的所有替代品的马氏体晶体形成的物理机制控制过程的特点的简短回顾给出了专着的结语。
2010-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Elastic stability and lattice distortion of refractory high entropy alloys
含有来自周期表的Ti、V和Cr列的元素的难熔高熵合金形成体心立方（BCC）结构。来自Ti柱的元素是值得注意的，因为它们在高温下具有BCC结构，但在低温下经历剪切不稳定性并转变为六方（HCP）结构。我们表明，这些元素的不稳定性影响的HEAs，包含它们的属性。特别是，剪切模量大大降低，导致晶格畸变的动态贡献增加。与常规BCC柱相比，BCC/HCP柱的元件之间的相对大的尺寸差异产生对晶格畸变的额外静态贡献。这些研究结果支持的弹性常数和晶格畸变在四个代表HEAs的直接评估。HEAs与那些成分平均纯元素的模量比较验证了BCC/HCP元素的影响，并允许我们估计BCC相变得弹性不稳定的组合物，预测可能是有用的材料设计。
2017-03-10 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
Ab-initio based models for temperature-dependent magneto-chemical interplay in bcc Fe-Mn alloys
体心立方（bcc）Fe-Mn系统具有复杂的非典型磁性，这是由于Mn的3d半充满带引起的。我们提出了有效的相互作用模型，这些合金，其中包含原子自旋和化学变量。它们的参数化的一组关键的密度泛函理论（DFT）的数据，包括非共线的磁性配置是必不可少的。两种不同的方法，即知识驱动和机器学习方法已被用于拟合。在原子蒙特卡罗模拟中采用这些模型能够预测Fe-Mn合金的磁性和热力学性质，以及它们的耦合，作为温度的函数。这包括居里温度随Mn浓度的增加而降低，混合焓的温度演化及其与合金磁化强度的相关性。此外，超越无缺陷系统，我们确定了空位和Mn原子之间的结合自由能，这是控制Fe-Mn合金中原子输运的关键参数。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Coherent Elastic Strain on Phase Separation in BCC Nb-V Alloys
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究通过整合相干弹性兼容性，揭示其对BCC铌-钒合金相分离的抑制作用，改变相平衡解释，提供通用相图建模框架。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous local distortion in BCC refractory high-entropy alloys
虽然特殊的机械和辐射性能已被发现在新兴的中熵和高熵合金（MEA和HEAs），其复杂的原子环境的重要性，反映了原子大小和化学的多样性，缺陷传输已在很大程度上未被探索在原子水平。本文采用基于原子对分布函数测量的局域结构方法，结合密度泛函理论计算，研究了一系列体心立方（BCC）膜电极和高分子膜电极.我们的研究结果表明，所有的合金表现出局部晶格畸变（LLD）在一定程度上，但异常的LLD，合并的第一和第二原子壳层，只发生在Zr和/或Hf-含MEA和HEAs。此外，通过从头算模拟，我们表明，元素之间的电荷转移大大降低了尺寸失配效应。LLD和电荷转移之间的竞争共存不仅证明了电子效应对MEA和HEAs中局部环境的重要性，而且为深入理解这些合金中复杂的缺陷输运提供了新的视角。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculations for structural properties of Zr-Nb alloys
在零温条件下，对不同铌浓度下Zr-Nb合金的结构性质进行了从头算计算。不同的情况下，Zr-Nb合金与具有BCC和HCP结构的晶胞被认为是。得到了晶格常数的最佳值。确定了零温下结构转变HCP \rightarrow BCC对应的铌浓度临界值。分别研究了铌浓度为12.5%和25%的HCP和BCC两种结构的电子态密度。
2013-03-22 cond-mat.mtrl-sci
An Improved CVM Entropy Functional for BCC Alloys
我们探讨了修改的可能性的熵功能中使用的集群变分方法，使截断误差由于有限大小的基本集群的多重性可以得到纠正。该多重性的数值通过要求体心立方结构的四面体近似中的修改的CVM熵泛函（M-CVM）来得到用于有序化和相分离的精确的临界温度。通过与蒙特卡罗模拟结果的比较，我们证明了用M-CVM方法可以得到任意组成和温度下有序相和无序相的序参量、关联函数和Gibbs函数的精确值.
2011-05-03 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
Evaluation of microstructure and mechanical property variations in AlxCoCrFeNi high entropy alloys produced by a high-throughput laser deposition method
21个不同的AlxCoCrFeNi合金快速制备激光合金化等原子CoCrFeNi基板Al粉末，以创建一个合金库，范围为x=0.15-1.32。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、扫描透射电子显微镜和纳米压痕技术研究了晶体结构、微观结构和力学性能的变化。随着Al含量的增加，晶体结构从无序的FCC转变为无序的BCC和有序的B2结构的混合物。虽然BCC/B2形成的开始与先前报道的铸造合金一致，但在激光处理的材料中在较大的Al含量下观察到FCC结构，从而导致更宽的两相区。在这些高Al含量下，FCC相主要局限于BCC/B2晶界。FCC相的纳米压痕模量和硬度随着Al含量的增加而增加，而BCC/B2结构的性能对组成不敏感。激光处理的合金的结构和机械性能与铸造合金的报告结果惊人地一致，证明了将这种高通量方法应用于多组分合金设计的可行性。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Lattice distortions and non-sluggish diffusion in BCC refractory high entropy alloys
本研究通过放射性示踪和中子全散射技术结合第一性原理计算，系统研究了Co、Mn、Zn在两种BCC难熔高熵合金中的杂质扩散，揭示了局域晶格畸变与短程有序对扩散机制的影响，发现Co以间隙机制快速扩散，为高温合金设计提供了关键依据。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Emergent spin Hall conductivity in Tantalum-Rhenium alloys
本文研究Ta-Re合金的自旋霍尔电导率，发现约60 at.% Ta时因费米能级调控而显著增强，并用太赫兹发射实验和刚性能带模型验证了该增强效应。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural features and hydrogen diffusion in bcc FeCr alloys: a comparison between the Kelvin probe- and nanohardness based- methods
本文结合开尔文探针电位氢电极法、热脱附谱和原位纳米压痕，研究FeCr合金中位错、晶界和Cr原子形成的可逆氢陷阱对氢扩散的抑制作用，并验证了基于纳米硬度的扩散系数新方法。
2024-09-04 cond-mat.mtrl-sci
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
Ab-initio tensile tests applied to BCC refractory alloys
本文采用 ab-initio 拉伸变形模拟研究多种 Nb/Mo 基二元及四元 BCC 难熔合金，揭示峰值应力与价电子数的关系，并比较其与 Pugh 比等延性指标的关联。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio modeling of the energy landscape for screw dislocations in body-centered cubic high-entropy alloys
在传统的体心立方（bcc）金属中，螺旋位错的核心性质在低温下的塑性形变中起着关键作用。近年来，具有体心立方晶体结构的难熔高熵合金（RHEAs）受到了广泛关注。然而，与面心立方高熵合金（HEAs），有少得多的调查bcc HEAs，特别是在这些多主元素合金中的化学短程有序（SRO）对位错迁移率的可能影响。本文利用密度泛函理论研究了MoNbTaW RHEAs合金中位错核的分布特性，以及SRO对位错核特性的影响。发现RHEA的芯能平均值大于相应的纯组分bcc金属的芯能平均值，并且对SRO的程度相对不敏感。然而，SRO的存在被证明有很大的影响，缩小的位错芯能量的分布和减少的空间异质性的位错芯能量在RHEA。有人认为，HEAs的机械行为的后果是在能量景观的位错，这可能会不均匀地抑制他们的运动的变化。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Rate- and Line-Length-Dependent Screw Dislocation Glide Mechanisms in BCC Refractory Metals and Alloys
Department of Materials Science and Engineering, University of Michigan（密歇根大学材料科学与工程系）
本研究通过分子动力学和应变增强超动力学方法，揭示了BCC难熔金属和合金中位错滑移机制受应变率、位错线长度和化学成分的联合影响。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Experimental validation of density functional theory calculations on the Zr/Al oxide nanocluster formation in bcc Fe
在含Zr和Al的bcc Fe基体中，不同原子团簇构型的从头算模拟结果表明，Y-Zr-O相的形核具有能量可容性，最好是三角形结构的Y 4 Zr 3 O 12。随后，HRTEM研究所制备的Fe - 14 Cr-0.3 Y2 O3 - 0.6 Zr - 4Al氧化物弥散强化（ODS）合金显示78%的沉淀物与Y 4 Zr 3 O 12结构，从而证实了从头计算模拟的预测能力的二次形成在多组分合金。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
EXAFS and XRD studies of an amorphous Co$_{57}$Ti$_{43}$ alloy produced by mechanical alloying
本文用X射线衍射和X射线能谱（EXAFS）方法研究了机械合金化法制备的非晶态Co $_{57}$ Ti $_{43}$合金的局部原子结构。发现配位数和原子间距离，并与使用与RDF $(r)$去卷积相关的加性硬球（AHS）模型以及来自bcc-Co $_2$ Ti化合物的数据确定的那些进行比较。EXAFS结果表明，与AHS-RDF方法相比，Co-Ti和Ti-Ti距离缩短，与bcc-Co $_2$ Ti化合物相比，Co-Co和Ti-Ti距离增加，Co-Ti距离大幅缩短。尽管存在这些差异，但从EXAFS和AHS-RDF获得的配位数彼此相似，并且也与bcc-Co $_2$ Ti中发现的配位数相似。
2004-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic density of states as the descriptor of elastic bond strength, ductility, and local lattice distortion in BCC refractory alloys
本文利用DFT计算发现，费米能级电子占据数N(Ef)是BCC难熔高熵合金弹性键合强度、延展性和局部晶格畸变的关键描述符，为设计高强度高延展性RHEAs提供了新机遇。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Modeling solute-grain boundary interactions in a bcc Ti-Mo alloy using density functional theory
本研究利用密度泛函理论计算了Y、Zr和Nb在bcc Ti-25 at% Mo合金中向S5晶界的偏聚能，发现溶质更倾向于偏聚至Mo位点，且偏聚能趋势主要由弹性相互作用决定，与溶质尺寸成正比。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear deformation and elasticity of BCC refractory metals and alloys
各向同性压力或单轴应变的应用改变了材料的弹性性质;足够大的应变可以驱动结构转变。线性弹性描述了抵抗无穷小应变的稳定性，而非线性弹性描述了对有限变形的响应。先前表明，沿[100]的单轴应变驱动难熔金属和合金朝向机械不稳定性。这些包括拉伸不稳定性，以及由Jahn-Teller-Peierls不稳定性引起的斜方晶系扭曲，该不稳定性使立方晶格矢量发生分裂。在这里，我们深入分析这些转变。华莱士张量的本征值和本征向量识别和分类存在应变的线性不稳定性。我们发现，这两种不稳定性是不连续的，导致离散的晶格参数的跳跃。我们通过分析第一原理能量、应力、键长和键角在施加应变时的变化，为不稳定性提供了物理直观。电子能带结构计算表明，键长的变化导致了成键轨道和反键轨道的不同占据，从而导致了结构的转变。这些不稳定性的应变阈值取决于价电子数。
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Chromium-vacancy clusters in dilute bcc Fe-Cr alloys: an ab initio study
利用从头计算方法，研究了稀体心立方Fe-Cr合金中小空位和空位-铬团簇的稳定性。为了解释C.D. Hardie等人，核材料杂志439，33（2013）中描述的，并且显示了在低Cr合金中Cr偏析的发生，我们研究了铬是否可以在铬浓度低于10-11 at. %.我们发现，一个单一的空缺可以吸引多达四个铬原子在最积极有利的集群配置。含一个空位和1 ~ 8个Cr原子的团簇的结合能可以很好地用第二、第三和第五近邻配位的Cr原子数的线性函数来描述。结合能趋势的磁性起源由Cr原子的磁矩的平均值与结合能之间的相关性确认。类似的趋势也发现双空位铬集群，确认他们也可能是更大的系统尚未访问从头计算。在双空位的情况下，与单空位的情况相比，结合能与Cr原子的数目的比率增加了两倍以上。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Nature of Cr Segregation in FCC to BCC quenched Fe-12Cr Alloy, with Post-Quenching Heat Treatment: A Positron Annihilation Study
UGC-DAE CSR（UGC-DAE 综合科学研究学院）；University Campus, Khandwa Road, Indore-452017, India（印度印多尔坎德瓦路大学校区）；Materials Science Group, Indira Gandhi Center for Atomic Research（印度拉·甘地原子研究中心材料科学组）；Department of Physics, Vishnu Women’s Univeristy（维什努女子大学物理系）
研究利用多种光谱和显微镜方法，探究 Fe-12Cr 合金中 Cr 析出本质，与 Fe-9Cr 合金对比，发现 Cr 析出动力学、尺寸及密度差异，还首次报道了 Fe-(9, 12)Cr 合金无缺陷晶格的正电子寿命。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the role of anharmonic phonons in diffusion of bcc metal
本文通过第一性原理和随机采样温度相关声子分析，揭示强非谐振动通过提高空位浓度和跳跃速率导致bcc IVB族金属扩散显著快于VIB族金属，并提出无需分子动力学的高效TST计算方法。
2021-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Physical nature of fcc-bcc martensitic transformation in iron based alloys
总结了作者提出的揭示马氏体晶体形成物理机制特征的模型。冷却马氏体晶体的快速生长被认为是一个由准纵向晶格位移波（DW）控制的自组织过程。结果表明，在自发的fcc-bcc马氏体相变中，非均匀形核和波动生长过程具有遗传联系。应变马氏体形成的博览会被认为是在一个晶体模型的背景下。
2005-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A computationally efficient approach for predicting the transport properties of transition-metal alloys at elevated temperatures
Clemson University（克莱姆森大学）；University of Louisville（路易斯维尔大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文提出一种高效方法，用于预测高温下BCC过渡金属合金的热电性质，通过实验验证其准确性。
2026-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Overcoming the Efficiency-Stability Trade-off in Spin-Orbit Torque Devices with Thermally Robust BCC NiW Alloys
National Tsing Hua University（国立清华大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）
该研究针对SOT磁存储器的效率-稳定性权衡问题，开发BCC NiW合金作为自旋电流源，实现超低临界电流密度，兼具高热稳定性，为SOT-MRAM提供了可扩展的材料平台。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Debye temperature of disordered bcc-Fe-Cr alloys
本文根据80- 300 K温度范围内~（57）Fe穆斯堡尔谱中心位移的温度依赖关系，确定了Fe_（100-x）Cr_x（0<x<99.9）无序合金的德拜温度TD。它的成分依赖性表现出一种有趣的非单调行为。对于0<x<~45以及~75<x<~95，德拜温度相对于金属铁的德拜温度值有所提高，并且在x=~3处存在局部最大值，其相对高度为纯铁的~12%。对于~45<x<~75和x>~95，德拜温度小于金属铁的德拜温度，在x=~55处有一个局部最小值，此时TD的相对降低量为~ 12%。第一个最大值与自旋波刚度系数D 0的最大值非常吻合，而在x>~95时观察到的相当陡峭的下降，这表明探针Fe原子与底层铬基体去耦，这可能与构成该组成区间内铬磁结构的自旋密度波有关。根据铁浓度最低的合金（x>99.9）的德拜温度计算的谐波力常数仅为纯铬的23%。
2009-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Contraction and expansion effects on the substitution-defect properties of thirteen alloying elements in bcc Fe
低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢作为聚变堆的包层结构材料，在服役环境下会发生体积膨胀和收缩的循环。特别地，经受显著通量的聚变中子RAFM钢在涉及辐射损伤的区域中遭受相当大的局部体积变化。研究合金元素在收缩和膨胀状态下的结构特性是十分必要的。本文研究了Al，Co，Cr，Cu，Mn，Mo，Nb，Ni，Si，Ta，Ti，V，W等13种合金元素在体心立方Fe中的局部替代结构，并计算了它们在体积变化范围为-1.0%~1.0%时的替代能。从取代原子周围前5个相邻壳层的结构弛豫结果可以看出，除Mn外，在-1.0%~1.0%的体积变化范围内，各相邻壳层的弛豫基本保持一致，且第5个相邻壳层的弛豫强度大于第3、4个相邻壳层，表明取代原子引起的晶格畸变更容易沿方向扩展<111>。弛豫模式和弛豫强度与取代原子的大小和电子结构有关。对于Mo、Nb、Ni、Ta、Ti和W等合金元素，随着体积的增加，置换能显著降低。进一步的分析表明，替代能包括由局部结构弛豫引起的能量变化和替代原子在其元素晶态与bcc Fe固溶体相之间的化学电势差。我们认为，随着体积的增加，取代原子周围的每个相邻壳层的近似均匀弛豫导致了取代能的线性减小。
2010-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of cold rolling strain on the microstructural evolution in equimolar MoNbTaTiZr refractory complex concentrated alloy: Comprehensive characterization
FZU – Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Graduate School of Science and Technology, Kumamoto University（熊本大学理工学院材料科学与工程系）；Department of Materials, Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague（捷克布拉格理工大学核科学与物理工程学院材料系）
研究通过冷轧应变分析MoNbTaTiZr合金微结构演变，发现轧制后形成FCC相并识别织构关系，同时观察到孪生现象对延展性有益。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Enabling microstructural changes of FCC/BCC alloys in 2D dislocation dynamics
降维过程是根据不同条件（如辐射、高温或压力）引发的缺陷几何性质的变化来表示二维位错动力学中的缺陷的配方。在本研究中，这一过程被扩展到包括进一步的功能，特别关注面心立方/体心立方合金用于不同的工程目的的缺陷的存在。为了在二维位错动力学计算单元上反映合金的微观组织状态，对每种缺陷采用相应的强度和线间距，实现了多类型缺陷在滑移线上的分布。此外，设置简单的递归增量关系来计算沉淀物上的循环累积。在滑移线上刃位错运动受到连续阻力的情况下，引入了摩擦力的表达式，考察了摩擦力对屈服强度的贡献。通过使用关于平面应变变形条件下的缺陷性质和晶粒尺寸的实验信息，将每个新性质独立地应用于不同的材料：对于预时效和热处理的铜-铬-锆中的沉淀物粗化，钽-2.5钨中的内摩擦，和混合硬化，由于存在的沉淀物和棱柱形环在辐照氧化物弥散强化EUROFER与0.3%氧化钇。
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci
High-entropy alloy TiV2ZrCrMnFeNi for hydrogen storage at room temperature with full reversibility and good activation
本研究设计了一种 AB 型高熵合金 TiV2ZrCrMnFeNi，通过 C14 Laves 和 BCC 双相结构实现室温下无需活化的快速吸氢与完全可逆，为安全紧凑储氢提供了新方案。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Tuning phase-stability and short-range order through Al-doping in (CoCrFeMn)100-xAlx high entropy alloys
对于（CoCrFeMn）$_{100-x}$ Al $_{x}$高熵合金，我们研究了随着Al含量的增加（0 $\le$ x $\le$ 20 at.%）的相演变。根据第一性原理理论，Al掺杂使合金的结构从FCC转变为BCC，并被一个狭窄的两相区（FCC+BCC）隔开，这一点得到了我们实验的很好支持。重点研究了Al掺杂对（CoCrFeMn）$_{100-x}$ Al $_{x}$合金的形成焓和电子结构的影响。由于多元合金中的化学短程有序（SRO）表明了初生的局部有序（和熵变），以及预期的低温有序行为，我们使用密度泛函理论中的热力学线性响应来预测（CoCrFeMn）$_{100-x}$ Al $_{x}$中的SRO和有序转变以及固有温度。这些预测与我们目前的实验结果和其他报道的结果一致。
2019-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between alloying and tramp element effects on temper embrittlement in bcc iron: DFT and thermodynamic insights
本文利用DFT和热力学模型研究bcc铁中合金元素与杂质对回火脆化的作用，发现As、Sb、Sn偏析显著削弱晶界结合力，而Mo主要通过增强结合力和排斥杂质来缓解脆化。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Cracking the case: fluctuations enhance ductility in refractory alloys
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院材料研究所材料设计与模拟实验室）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院新型材料计算设计与发现国家中心）；EMPA - Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究院）；Laboratory for Multiscale Modeling in Mechanics (LAMMM), Institute of Mechanical Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院机械工程学院多尺度力学建模实验室）；School of Engineering, Brown University, Providence, RI 02906 USA（布朗大学工程学院）
本研究提出原子尺度应力波动增强难熔BCC合金延展性的机制，建立局部延展性准则，并通过实验验证了HfMoNbTi合金的室温延展性，为设计延展性多组分合金提供定量基础。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Effective structural unit analysis in hexagonal close packed alloys -- reconstruction of parent beta microstructures & crystal orientation post processing analysis
具有同素异形相变的材料可以导致形成微观结构，其中晶粒具有由相变历史确定的取向关系（OR）。这些微观结构影响最终材料的性能。在锆合金中，存在固态体心立方（BCC）到六方密堆积（HCP）相变，其中HCP相的晶体取向可以通过Burgers取向关系（BOR）与母体BCC结构相关。在目前的工作中，我们适应的重建代码开发的钢，使用马尔可夫链聚类算法分析电子背散射衍射（EBSD）的地图，并将其应用到HCP和BCC BOR。该算法作为开源代码发布（通过github，作为ParentBOR）。该算法能够对原始和重建数据集进行新的后处理，以分析存在的HCP α相的变体，并了解每个母体β晶粒内的共享晶面和共享晶格方向，我们预计这有助于了解最终微观结构的变形相关特性。最后，我们比较了ParentBOR代码与最近发布的MTEX实现的重建代码，以揭示微观结构如何描述的差异和相似之处。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Entropy and diffuse scattering: comparison of NbTiVZr and CrMoNbV
高熵合金固有的化学无序不可避免地在其X射线或中子衍射图案中产生漫散射。通过第一性原理混合Monte Carlo/分子动力学模拟的两个BCC高熵合金形成化合物，CrMoNbV和NbTiVZr，我们确定的漫散射的化学无序，原子尺寸和热涨落的贡献。作为一个附带的好处，我们评估的熵减少，由于对相关性的框架内的集群变分方法。最后，我们注意到，在低温下的HCP结构的Ti和Zr的偏好导致的机械不稳定性，减少局部BCC字符的NbTiVZr，同时保持全球BCC对称性。
2015-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Alloying effect on the ideal tensile strength of ferromagnetic and paramagnetic bcc iron
利用\emph{ab initio}合金理论，结合精确的muffin-tin轨道理论和相干势近似，我们研究了bcc铁磁/亚铁磁（FFM）和顺磁（PM）Fe $_{1-x}M_{x}$（$M=$ Al，V，Cr，Mn，Co，或Ni）随机合金在$[001]$方向上的理想拉伸强度（ITS）。铁磁（FM）Fe的ITS值为$12.6$，GPa，与现有数据一致，而PM相的ITS值明显较低，为$0.7\,$ GPa。合金化的FM矩阵，我们预测，V，Cr，和Co增加铁的ITS，而Al和Ni降低它。锰产生一个弱的非单调合金化行为。在FM Fe相比，Al和Co的合金化效果PM Fe是颠倒的，ITS的相对大小可以改变更强烈的任何溶质。所有被认为是二进制本质上是脆的和失败的单轴拉伸载荷下的$(001)$平面的分裂在两个磁相。我们表明，以前建立的ITS模型的基础上，结构能量差证明是成功的PM铁合金，但在FFM铁基合金的情况下，使用有限。不同的性能归因于响应于单轴拉伸的磁性和体积变化之间的特定相互作用。我们建立了一个很强的相关性之间的成分效应的ITS和一个上的剪切弹性常数$C'$的粉末冶金合金，并简要讨论了硬化性和ITS之间的关系。
2016-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
