Phase Boundary Segregation in Multicomponent Alloys: A Diffuse-Interface Thermodynamic Model
微合金化元素倾向于偏聚到基体-沉淀相边界以降低界面能。偏析机制正在成为一种新的设计策略，用于开发具有显着改善的抗高温应用粗化性的沉淀硬化合金。在本文中，我们报告了一个纳米级的扩散界面热力学模型，描述在两相置换合金中的多元偏析行为。遵循晶界的经典方法，我们采用正规溶液热力学建立偏析等温线。我们发现，该模型恢复古特曼多组分等温线描述当地的界面浓度，和广义吉布斯吸附等温线，管理的总溶质过剩和界面能。一个模型的两相四元合金的多元偏析行为的各种表现。界面参数的性质和由此产生的解析解使模型适合参数化和比较与原子计算和实验表征。
2022-01-10 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
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
Precipitate dissolution during deformation induced twin thickening in a CoNi-base superalloy subject to creep
本文研究了一种γ ′多峰分布的多晶Co/Ni基高温合金在800 ℃和300 MPa下的拉伸蠕变性能。该合金的持久寿命与在类似条件下测试的RR 1000相当。测试后的合金的显微组织检查揭示了沿晶界存在连续的γ '沉淀物和M23 C6碳化物。在晶粒内，二次γ '沉淀物的粗化发生在罚款三级γ'的费用。长的平面变形带，免费的γ '，也观察到穿越个别晶粒结束在晶界的步骤。对变形带的检查证实它们是微孪晶。长节的microtwins检查耗尽的γ '稳定元素在其整个宽度，这表明某些合金组合物容易沉淀溶解过程中的双增厚。基于Kolbe重排机制，提出了沉淀物溶解的机制。
2021-11-24 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
Designing for Cooperative Grain Boundary Segregation in Multicomponent Alloys
本文提出晶界溶质协同偏析理论，开发谱方法预测多组分合金晶界协同合金化，提供700余种铝基合金数据并实验验证。
2024-11-08 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Numerical modeling of microstructure evolution in nanocrystalline alloys - grain boundary segregation, solute drag and mechanics
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文提出一种三维有限应变相场有限元框架，统一模拟纳米晶合金的晶界偏聚、溶质析出及力学相互作用，为稳定晶粒尺寸提供数值工具，验证了框架适用性并解释相关效应。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of near-boundary segregation zones in face-centered cubic multi-principal element alloys
晶界已经被证明对相对简单的材料如单原子金属和二元合金的行为有显著的影响。与多主元素合金相关的化学复杂性增加被假设为导致新的晶界现象。为了探索晶界结构和化学之间的关系，在这些材料中，混合分子动力学/蒙特卡罗模拟的一个多面的11<110>倾斜边界，选择样本高，低能量的边界配置，进行面心立方CrFeCoNiCu和CrFeCoNi等原子合金。意外的富集铁被发现在面心立方区域附近的接口，并发现与结构不同的区域减少原子体积。与单原子Cu中相同类型的边界比较表明，在更简单的系统中也存在改变的近边界区域，多主元素合金的化学复杂性突出了它的存在和重要性。
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Solute Co-Segregation Mechanisms at Low-Angle Grain Boundaries in Magnesium: A Combined Atomic-Scale Experimental and Modeling Study
本研究结合原子尺度实验与建模，揭示镁合金低角度晶界处Ca、Zn、Al的共偏析机制，发现Ca-Ca协同偏析能量上更优，为合金设计提供指导。
2025-03-30 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
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
Grain Boundary Segregation and Embrittlement of Aluminum Binary Alloys from First Principles
本研究基于全电子第一性原理重新评估了69种铝二元合金在Σ5[001](210)晶界的偏析与脆化，发现忽略低能量断裂路径会显著影响脆化势估算，并验证了全电子与赝势方法及Hubbard U效应的影响。
2025-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Laser-generated CuPdAgPtAu High-Entropy Alloy Nanoparticles -- Thermal Segregation Threshold and Elemental Segregation
Kiel University（基尔大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过激光烧蚀液相合成CuPdAgPtAu高熵合金纳米颗粒，发现其在热稳定性和元素分离方面的特性，揭示快速淬火抑制热驱动分离，稳定非平衡固溶体，后续缓慢加热可实现平衡相形成。
2026-04-01 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
Exploring Solute Behavior and Texture Selection in Magnesium Alloys at the Atomistic Level
本研究通过原子尺度实验和从头算预测，探讨了溶质结合行为对镁合金晶界偏析和退火织构的影响，揭示了Ca与Gd及Zn的协同作用机制，为合金设计提供了新见解。
2023-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Silver segregation to θ' (Al2Cu)-Al interfaces in Al-Cu-Ag alloys
用高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）观察了Al-Cu-Ag合金中θ'（Al 2Cu）析出相。沉淀物在位错环上形核，位错环上存在γ'（AlAg 2）沉淀物聚集体。这些位错环在θ'沉淀之前富集银。铝基体和θ'沉淀物之间的共格平面界面被两个原子层厚的银层装饰。这一层降低了Al-θ'界面能的化学成分。θ'相的横向生长伴随着银双层的扩展，导致相邻γ'相的银损失，并导致γ'相聚集体的劣化。
2012-07-04 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
Surface segregation in high-entropy alloys from alchemical machine learning
本研究使用可建模25种过渡金属的机器学习势，通过加入少量缺陷构型使其能描述表面现象，研究了高熵合金的表面偏析趋势，为非均相催化合金的建模与设计提供了见解。
2024-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Multicomponent Grain Boundary Segregation Dilute-Limit Model and Its Effect on Nanocrystalline Stability
Ioffe Institute（Ioffe研究所）
本文推导了稀极限下任意数量溶质的光谱偏析模型，证明多组分偏析可显著扩展热力学稳定的纳米晶合金范围，抑制晶粒长大和相分离。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Segregation-induced changes in grain boundary cohesion and embrittlement in binary alloys
当溶质在晶界富集并降低其内聚能时，发生晶界脆化。虽然晶界富集通常归因于平衡偏析效应，但大多数脆化模型考虑边界处的脱粘或平衡吸附的能量学，而不是同时考虑两种现象。我们开发了一个模型，在断裂前的平衡偏析的条件下引入溶质后，纯金属的晶界的结合能的变化。一个启发式的晶界凝聚力地图描绘是否一个给定的溶质-溶剂对将表现出削弱或加强晶界。分析有助于澄清，晶界脆化需要一种溶质，既降低了边界的内聚能，并在第一位偏析。该图合理地捕获了已知的金属-金属脆化对。
2015-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Segregation and Preferential Sputtering of Cr in WCrY Smart Alloy
本文用低能He ~+离子散射方法研究了Cr在钨基WCrY合金表面的温度偏聚。由于高表面灵敏度，这些测量仅探测最外层单层的组成。Cr的表面浓度略有增加时，样品的温度增加到700 K，并表现出更强的增加时，样品温度进一步升高。从Langmuir-McLean关系式获得Cr的偏析焓，其值为0.7 eV。Y的表面浓度显示出与Cr浓度类似的行为。对于Cr和Y，表面密度缓慢增加和加速增加之间的温度阈值几乎相同。在1000 K的温度下，低能离子散射检测到几乎没有W的表面上。由于分离的物质，即混合的Cr/Y层，改性的表面组成在样品冷却期间保持稳定。使用250 eV的D原子的离子轰击，导致在室温下的W的表面密度的增加的优先溅射进行了研究。这种效应在高温下被抵消，在高温下，偏析使表面上较轻的元素消失，并防止形成全W表面层。从溅射侵蚀和偏析之间的平衡来评估向表面偏析的Cr原子的通量。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Cr Segregation on Grain Growth in Nanocrystalline α-Fe Alloy: A Multiscale Modelling Approach
本文耦合DFT与PFM建立多尺度模型，研究Cr偏析下纳米晶α-Fe合金的晶粒长大动力学，并用Cahn溶质拖曳理论解释温度相关的非线性行为。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Chemical order transitions within extended interfacial segregation zones in NbMoTaW
界面偏析和化学短程有序影响复杂高浓度合金的晶界行为。在这项研究中，我们使用NbMoTaW难熔复杂的浓缩合金的原子模型，以提供洞察这两种现象之间的相互作用。采用蒙特卡罗和分子动力学模拟相结合的方法对柱状晶模型进行模拟，以确定平衡晶界结构。我们的研究结果揭示了扩展的近边界偏析区，远大于传统的偏析区域，这也表现出化学图案，桥接界面和晶粒内部区域。此外，在这些扩展的偏析区内观察到与A2到B2转化有关的结构转变。晶粒尺寸和温度被发现显着改变这些区域的宽度。化学短程有序的分析表明，并非所有成对元素的相互作用都受到晶界存在的影响，因为只有一个子集的元素簇类型更有可能居住在某些边界附近。结果强调了增加的化学复杂性，这是与近边界偏析区，并证明了复杂的集中合金的界面偏析的独特性质。
2022-11-20 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Investigation of Grain Boundary Effects on Fluorine-Induced Initial Corrosion of NiCr Alloys
本研究采用密度泛函理论探究NiCr合金晶界在氟致初始腐蚀中的作用，发现晶界与Cr掺杂显著增强氟吸附，且CrF3形成大幅降低Cr溶解能垒，加速铬耗尽。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci
A review of the effects of chemical and phase segregation on the mechanical behaviour of multi-phase steels
在向更高强度合金发展的过程中，采用各种合金元素来提高其强度和延展性。这些元素在钢中有限的固溶度导致铸造过程中的偏析，这会影响整个下游加工，并最终影响成品的机械性能。虽然人们认为连续条带的存在会导致过早失效，但还无法验证这种联系。这对更高合金化、更高强度的钢造成了越来越大的风险，这些钢容易发生中心线偏析：因此，能够预测负载下多相钢（MP）的机械行为至关重要。本文综述了镀锌高强度钢的微观结构和性能，特别强调了其在汽车应用中的应用。为了了解带状的起源，在铸造和分配在固态的合金元素的偏析的起源将讨论随着（拉伸）载荷下的机械行为和损伤演变的影响。还将注意应用微观结构模型调整生产工艺，以抑制偏析对条带的影响。最后，在这项工作中使用的实验技术，以阐明结构和性能的理论和应用将被检查。
2016-04-21 cond-mat.mtrl-sci
