Diffusion behavior in Nickel-Aluminium and Aluminium-Uranium diluted alloys
杂质扩散系数完全由低成本的经典分子静力学技术（CMST）获得。特别是，我们显示CMST是适当的，以描述介导的空位机制的杂质扩散行为。在五频模型的背景下，CMST允许计算所有的微观参数，即：空位形成的自由能，空位-溶质结合能和所涉及的跳跃频率，从它们，我们得到的宏观输运幅度，如：相关因子，溶剂增强因子，Onsager和扩散系数。具体来说，我们在f.c.c.中执行计算。稀释的Ni-Al和Al-U合金。溶剂和溶质物种的示踪剂扩散系数的结果与现有的两个系统的实验数据一致。我们的结论是，在Ni-Al和Al-U系统溶质原子迁移的直接交换与空位在所有的温度范围内，有可用的实验数据。在Al-U的情况下，在低于550 K的温度下可以发生空位拖曳机制。
2014-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Incorporating precipitation-related effects on plastic anisotropy of age-hardenable aluminium alloys into crystal plasticity constitutive models
提出一种通过修改硬化法则将沉淀效应纳入晶体塑性本构模型的新方法，显著提升了AA6014-T4铝合金塑性各向异性的预测精度。
2024-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen delaying the formation of Guinier-Preston zones in aluminium alloys
氢对Al-5Cu合金在自然时效过程中GP区形成和生长的影响进行了原子尺度的实验研究和从头算数值计算。如通过扫描/透射电子显微镜观察到的，硬化动力学被延迟，由于在自然老化过程中，当氢被并入时GP区的生长较慢。根据从头计算，延迟硬化的结果从氢捕获在空位中，显着降低铜的扩散系数和铝的自扩散。扩散系数的这种降低是由于氢处于与空位交换的原子的路径中（并且增加能垒）或者由于氢从空位解离（并且导致较不稳定的状态）。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci
The Effects of Rolling Deformation and Annealing Treatment on Damping Capacity of 1200 Aluminium Alloy
退火处理是轧制变形过程中的重要步骤，它有助于组织演变，并导致阻尼性能的显著变化。在平行于轧制方向分别在1和10 Hz的阻尼能力进行了分析。结果表明，与30%和20%的变形量相比，40%变形量下的剧烈塑性形变具有较低的阻尼能力。显微组织分析结果表明，经40%压下量的轧制变形后，合金的晶粒转变为近等轴组织。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Crack arrest markings in stress corrosion cracking of 7xxx aluminium alloys: insights into active hydrogen embrittlement mechanisms
本研究结合4D-STEM与原子探针断层扫描揭示7xxx铝合金SCC止裂痕的氧化形成机制及氢致解聚合裂纹扩展证据。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Isoelectronic Substitutions and Aluminium Alloying in the Ta-Nb-Hf-Zr-Ti High-Entropy Alloy Superconductor
高熵合金（HEAs）是由多个主元素在简单晶格上统计排列而成的一类新材料。由于存在大量的无序，它们是研究介于晶态和非晶态之间的材料性质的极好模型系统。本文报道了用Mo-Y、Mo-Sc和Cr-Sc混合物对体心立方Ta-Nb-Zr-Hf-Ti高熵合金（HEA）超导体中价电子数为4和5的元素进行系统的等电子置换的效应。我们发现，超导转变温度Tc强烈依赖于合金的元素构成，而不仅仅是它的电子计数。用等电子混合物取代铌或钽使转变温度降低60%以上，而铪、锆或钛的等电子取代对Tc的影响有限。我们进一步探索铝合金化成接近最佳的电子数[TaNb]0.67（ZrHfTi）0.33 HEA超导体。发现（HEA）Alx的超导Tc的电子数依赖性比[TaNb]1-x（ZrHfTi）xHEA固溶体更像晶体。当铝含量x = 0.4时，简单体心立方晶格的高熵稳定性被破坏。该材料以四铀β-铀结构类型结晶，并且在1.8K以上没有观察到超导性。
2017-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Unlocking nanoscale microstructural detail in aluminium alloys through differential phase contrast segmentation in STEM
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）
利用STEM差分相位对比成像技术，实现铝合金中纳米级微结构的快速分割与分析，包括纳米簇、GP区、沉淀相等特征的识别与量化。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Underlying burning resistant mechanisms for titanium alloy
在高压和摩擦过程中产生的“钛火”是航空发动机的主要失效形式。为了缓解这一问题，人们开发了Ti-V-Cr和Ti-Cu-Al系阻燃钛合金。然而，哪种阻燃合金具有更好的性能和合理的成本需要评估。本文揭示了这些合金的燃烧机理，并讨论了Cu是否可以替代Cr和V的抗燃烧性，这方面还缺乏深入的探索。两种典型的阻燃合金被认为是，包括Ti 14（Ti-13 Cu-1Al-0.2Si）和Ti 40（Ti-25 V-15 Cr-0.2Si）合金。与市售非阻燃钛合金相比，TC 4（Ti-6Al-4V）合金，已经发现，Ti 14和Ti 40合金在燃烧过程中形成“保护性”屏蔽。对于Ti 14合金，在燃烧产物区与热影响区的界面处形成了一层清晰的富Cu层，该层通过生成Cu-O化合物消耗氧，阻碍了与Ti基体的反应。这项工作建立了一个基本的认识，阻燃机制的钛合金。更重要的是，发现Cu可以赋予钛合金与V或Cr类似的阻燃能力，这为设计阻燃钛合金开辟了一条具有成本效益的途径。
2018-08-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-strength and ductile lightweight cast aluminium alloys with superlattice nano-layered fibres (SNL) and core-shell nano-particles
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）
通过在Al-Gd近共晶合金中添加Zr，形成超晶格纳米层状纤维（SNL）和核壳纳米颗粒，显著提升轻质合金的拉伸韧性，实现400%的韧性提升，克服共晶合金的延展性限制。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Empirical Constitutive Models for Age-Hardenable Aluminium Alloy and High-Chromium Martensitic Steel Using Symbolic Regression
University of Bremen（不莱梅大学）；Leibniz Institute for Materials Engineering – IWT（莱比锡材料工程研究所）；University of Applied Sciences Upper Austria（上奥地利应用技术大学）
本研究针对材料科学中过程-结构-性能关系的建模需求，提出使用符号回归推导时效硬化铝合金和高铬马氏体钢的塑性变形本构模型，通过两种测试方法获取数据，验证了该方法的优势并讨论了挑战。
2025-11-11 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
PGNAA Spectral Classification of Aluminium and Copper Alloys with Machine Learning
OWL University of Applied Sciences and Arts（OWL应用科学与艺术大学）；FH Aachen - University of Applied Sciences（亚琛应用科学大学）；inIT - Institute Industrial IT（工业信息技术研究所（inIT））
本文利用PGNAA光谱数据，通过对比CeBr3和HPGe探测器并结合MLC与CVAE等机器学习方法，实现了铜铝合金的实时分类，为金属回收优化提供了探测器与方法选择的指导。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Towards automated design of corrosion resistant alloy coatings with an autonomous scanning droplet cell
我们提出了一种自主扫描液滴池平台，设计用于按需合金电沉积和实时电化学表征，用于研究多组分合金的耐腐蚀性能。自动化和机器学习目前正在推动高通量和自主材料设计和发现的快速创新。我们提出了两个合金设计案例研究：一个侧重于多目标耐腐蚀合金优化，一个案例研究强调了多峰表征的复杂性，这些表征需要深入了解驱动所观察到的材料行为的潜在结构和化学因素。这激发了自主研究平台与科学机器学习方法之间的紧密耦合，该方法融合了机械物理模型和黑箱机器学习模型。这一新兴的研究领域提供了新的机会，以加速材料的合成，评估，从而发现和设计。
2022-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Discovery of Molten Salt Corrosion-resistant Alloy by High-throughput Experimental and Modeling Methods Coupled to Data Analytics
熔盐耐腐蚀合金的可用性不足严重限制了各种有前途的熔盐技术的实现，否则这些技术可能会产生重大的社会影响。为了加速熔盐应用的合金开发并对这些环境中的腐蚀进行基本了解，我们在这里提出了一种集成方法，该方法使用一组高通量合金合成，腐蚀测试和建模，再加上自动化表征和机器学习。通过使用这种方法，广泛的Cr-Fe-Mn-Ni合金在熔融盐中的耐腐蚀性进行了评估，同时表明耐腐蚀合金的开发可以加快数千倍。基于上述结果，揭示了Cr-Fe-Mn-Ni合金在熔盐中腐蚀的牺牲机制，该机制可用于保护合金中不稳定元素不被耗尽，为高温熔盐耐腐蚀合金的设计提供了新的思路。
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A First-Principles-Based Approach to The High-Throughput Screening of Corrosion-Resistant High Entropy Alloys
耐腐蚀高熵合金（CR-HEAs）的设计是具有挑战性的，由于合金的几乎占星术的组成空间。为了促进这一点，需要有效和可靠的高通量探索性方法。为此，目前的工作报告了一种基于第一原理的方法，该方法利用功函数、表面能和耐腐蚀性（即，根据定义，功函数和表面能分别与合金的固有耐腐蚀性成正比和反比）。利用密度泛函理论（DFT）计算得到的离散表面能和功函数，对FCC Co-Cr-Fe-Mn-Mo-Ni体系的两个Bayesian CALPHAD模型（或数据库）进行了评估。然后使用模型对不同的Co-Cr-Fe-Mn-Mo-Ni合金成分进行排序。据观察，排名合金具有类似于以前研究的耐腐蚀合金的化学特性，这表明所提出的方法可以用来可靠地筛选HEAs具有潜在的良好的固有耐腐蚀性。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Investigation on the Mechanical Properties of Functionally Graded Nickel and Aluminium Alloy by Molecular Dynamics Study
功能梯度材料（FGMs）由于其独特的力学、热学和电学性能而引起了世界范围内研究人员和科学界的广泛关注。这使得FGM多功能材料（性能在一定方向上连续变化）用于特定目的而不产生任何相界面，从而使其优于其复合材料。本文应用分子动力学方法，通过单轴拉伸研究了带有Ni涂层的功能梯度Ni-Al合金的力学性能。镍铝合金具有优异的力学性能和热性能，在工业上得到了广泛的应用。我们的目标是找到当我们改变梯度函数（线性，椭圆和抛物线），温度和结晶方向时材料行为的差异。我们还观察到不同的梯度函数在不同温度下的不同类型的失效机制。近距离观察发现，椭圆梯度Ni-Al合金在低温下具有较高的抗拉强度，而在高温下，抛物线梯度Ni-Al合金的抗拉强度最高。此外，在任何温度下，抛物线梯度的Ni-Al合金都比椭圆和线性梯度的Ni-Al合金表现出更好的弹性。此外，还观察到该合金的[111]晶向比任何其他晶向表现出更大的抗失效性。研究发现，晶格无序对功能梯度材料的力学性能有重要影响。本文详细介绍了一种途径，调整力学性能，如杨氏模量，塑性和屈服强度在分子水平上，通过改变材料的组成沿不同的梯度函数。
2020-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation-induced superconducting aluminium-silicon alloy rings
本研究开发了SOI平台上的铝硅合金超导材料，通过铝硅互扩散形成层状纳米线结构，其介观环展现出磁通量子化的低温磁电阻振荡，为量子技术提供了兼具超导与半导体特性的材料平台。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Recrystallisation phenomena in an ultrafine-grained Al-Mg-Si alloy revealed by correlative in situ EBSD and TEM heating
Graz University of Technology（格拉茨工业大学）；Graz Centre for Electron Microscopy (FELMI-ZFE)（格拉茨电子显微镜中心）；Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；Institute of Aeronautics and Space, Brazilian Air Force（巴西空军航空与航天研究所）
研究超细晶粒Al-Mg-Si合金热稳定性，通过原位EBSD和TEM加热对比及多种方法辅助，确定再结晶起始温度，揭示晶粒细化对析出的影响，表明再结晶中晶界汇强度下降，建立原位EBSD加热为确定微观结构不稳定性的原位方法。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.space-ph
Impact of gamma' particle coarsening on the critical resolved shear stress of nickel-base superalloys with low aluminium and/or titanium content
在具有低Al和/或Ti含量的Ni基高温合金中，在中间温度下γ '颗粒的沉淀和随后的粗化有助于合金的机械性能的劣化。本文通过对单个滑移刃型位错脱钉过程的统计分析，模拟了粗化过程，并计算了γ '粒子粗化引起的合金临界分辨剪应力的变化。发现γ硬化对973 K临界分解剪应力的贡献在不到一年的时间内减少到原来的一半以上。
2010-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning accelerated discovery of corrosion-resistant high-entropy alloys
本文提出物理信息机器学习框架，结合随机森林模型和机器学习原子间势，通过单相可成形性、表面能和Pilling-Bedworth比三个指标预测高熵合金耐腐蚀性，并在AlCrFeCoNi体系中验证了其有效性。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Characterisation of Li in the surface film of a corrosion resistant Mg-Li(-Al-Y-Zr) alloy
本文研究了Mg-Li（-Al-Y-Zr）表面经水溶液浸泡和空气暴露后形成的表面膜。该合金（其含有30.3at. %的Li）具有bcc晶体结构，并已报道为耐腐蚀的。据确定，表面膜的主要成分是Li 2CO 3和Mg（OH）2，其特征在于通过掠入射X射线衍射（GIXRD）。用GIXRD和选区电子衍射（SAED）观察到合金表面附近有六方晶系的晶粒。Li和Mg在表面膜中的空间分布的特征在于通过电子能量损失谱（EELS）和合金中的其他主要元素的分布的特征在于通过扫描透射电子显微镜（STEM）和能量色散X射线光谱（EDXS）。据观察，Li分布在整个合金表面膜中，并且在所谓的外层中具有升高的浓度。
2019-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Machine-learned accelerated discovery of oxidation-resistant NiCoCrAl high-entropy alloys
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本研究通过机器学习发现NiCoCrAl高熵合金在不同温度下的氧化行为，揭示了不同成分在不同温度下的最佳性能，提出了新的高性能HEA bond-coat家族。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Designing Corrosion-Resistant CoCrNi Medium Entropy Alloys via Short-Range Order Modification
本研究结合多尺度表征与模拟，揭示时效诱导的 Cr-Cr 化学短程有序可增强 CoCrNi 中熵合金在酸化 NaCl 溶液中的钝化与耐蚀性。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Identification and characterization of three-dimensional crack propagation mechanism in the Aluminium alloy AA2024-T3 using high-resolution Digital Image Correlation
本研究利用高分辨率DIC和断口三维表征，结合有限元模拟，揭示了AA2024-T3铝合金中三维裂纹扩展机制，建立了由表面塑性区推断断裂类型和裂纹尖端载荷的映射关系，并发现断裂类型转变会引起裂纹扩展速率短期延迟。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci
An experimental high-throughput to high-fidelity study towards discovering Al-Cr containing corrosion-resistant compositionally complex alloys
本研究通过高通量实验筛选结合电化学测试，在Al-Co-Cr-Fe-Ni基合金中快速识别出含Al-Cr的耐腐蚀成分复杂合金，并揭示Ni-Al短程有序与耐腐蚀性的关联。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Corrosion-resistant aluminum alloy design through machine learning combined with high-throughput calculations
本研究通过机器学习与从头计算结合，开发强化自学习算法（R2>0.92）优化铝合金，制备出伸长率约30%的耐腐蚀合金，并验证Cu修饰增强晶界抗裂性。
2023-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Active Learning Discovery of High Temperature Oxidation Resistant Refractory Complex Concentrated Alloys
School of Materials Engineering, Purdue University（普渡大学材料工程学院）；School of Mechanical Engineering, Purdue University（普渡大学机械工程学院）
本研究通过主动学习框架发现两种高温度氧化抗性合金，兼具高硬度和热膨胀兼容性，为极端环境材料开发提供新策略。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
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
DFT-informed Design of Radiation-Resistant Dilute Ternary Cu Alloys
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本研究利用DFT方法设计抗辐射的稀释三元铜合金，通过添加结合空位的溶质减少空位迁移，抑制溶质拖拽效应。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Co-deformation Between the Metallic Matrix and Intermetallic Phases in a Creep-Resistant Mg-3.68Al-3.8Ca Alloy
Mg-Al-Ca合金的显微组织由硬的晶内和晶间共晶Laves相网络嵌入软的$α$ -Mg基体中组成。对于这样的非均匀微观结构，在外部载荷下的两个阶段的机械响应和共同变形尚未完全理解。因此，我们使用纳米和微米压痕结合电子显微镜研究Mg-3.68Al-3.8Ca合金的变形行为。我们发现Mg $_2$ Ca相的硬度显著大于$α$ -Mg相，并且在测量的温度范围内保持恒定。较软的$α$ -Mg相和界面的应变速率敏感性增加，而激活体积随温度降低。在170 $^{\circ}$ ℃下，Mg-$_2$-Ca-Laves相的蠕变变形显著低于$α$ -Mg相.此外，周围和下面的微压痕的变形区取决于基体取向，并通过Laves相的存在下的影响。最重要的是，发生了从$α$相到（Mg，Al）$_2$ CaLaves相的滑移转移，并由基面携带.基于所观察到的取向关系和主动滑移系统，提出了从软$α$ -Mg相到硬Laves相的滑移传递机制。此外，我们提出了未来的合金设计策略的影响。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Low driving-force stable bending cooling via fatigue-resistant hierarchical NiTi shape memory alloy
该研究提出一种基于NiTi梁弯曲的低驱动力弹热制冷方法，通过预应变温激光冲击强化技术实现超过500万次循环的抗疲劳性能，展示了弯曲诱导弹热制冷的巨大潜力。
2024-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale investigation of the irradiation-resistant effect of symmetric tilt grain boundaries of Fe-Ni-Cr alloy
本文采用分子动力学模拟对具有不同晶界的燃料包壳或压力容器用Fe-20 Ni-25 Cr合金进行了模拟研究。研究了由113（111）、113（112）、119（114）、111（113）、119（116）和117（223）型GB组成的双晶材料的辐照缺陷、应力作用下的辐照微结构演化和辐照力学性能与辐照强度、重合点晶格参数、倾斜角和GB厚度之间的相互作用。结果表明，辐照后的空位和杂质通过竞争性的GB吸收和复合而湮灭。在15 keV入射能量下，除Al_2O_3（111）和Al_2O_3（113）外，大多数双晶都出现了偏置吸收，导致晶粒内部存在大量的残余空位团簇。此外，不同的GB表现出不同的辐照缺陷吸收能力，并且残留空位数与GB厚度成反比，其中窄GB厚度的B13（111）和B11（113）GB的缺陷吸收能力较弱，而其它GB的缺陷吸收能力较强。此外，垂直于GB的单轴拉伸模拟表明，所有的双晶体的机械性能恶化后，辐照，这源于辐照缺陷团促进位错传播。特别是，无论是否施加辐照，最大拉伸应变，韧性和杨氏模量与GB倾斜角单调相关，而极限拉伸强度对于较大的GB CSL参数是稳定的。最后，根据辐照缺陷、显微组织和力学性能的演变规律，提出了合理设计抗辐照Fe-Ni-Cr合金的指导思想。
2021-02-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Investigation of Exceptional Coarsening-resistant V-Sc(Al2Cu)4 Nanoprecipitates in Al-Cu-Mg-Ag-Sc Alloys
该研究通过第一性原理计算揭示了Al-Cu-Mg-Ag-Sc合金中V-Sc(Al2Cu)4纳米析出物抗粗化的机制，即其形成改变Omega纳米片壳层Kagome晶格从而抑制增厚，并筛选了14种Sc替代元素，为开发耐热铝合金提供理论指导。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci
A novel wear-resistant magnetic thin film material based on a $Ti_{1-x}Fe_xC_{1-y}$ nanocomposite alloy
在这项研究中，我们报告的薄膜生长和表征薄（约50 nm厚）的Ti-Fe-C薄膜沉积在非晶石英。实验研究得到了第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的补充。退火后，亚稳态Ti-Fe-C薄膜的成分发生了变化。富铁相首先形成靠近膜表面，但随着退火时间的增加，该相逐渐向膜-基底界面位移，在该界面处其位置稳定。退火后，磁有序温度和饱和磁化强度都发生显著变化。DFT计算表明，随着Fe和C空位浓度的增加，临界温度和磁矩均增加。亚稳富铁Ti-Fe-C化合物的形成反映在磁有序温度的强烈升高。最终，在足够的退火时间（$\geq 10$分钟）之后，纳米晶体$α$ -Fe开始沉淀，并且这些沉淀物的量和尺寸可以通过退火程序来控制;在20分钟的退火之后，实验结果表明纳米晶体铁膜嵌入耐磨TiC化合物中。这一结论进一步支持的外延Ti-Fe-C薄膜沉积在单晶MgO基板上，退火后，铁膜嵌入TiC形成的透射电子显微镜研究。研究结果表明，亚稳态Ti-Fe-C薄膜的退火处理可以作为制备耐磨磁性薄膜材料的有效方法。
2009-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Wear-resistant thin films of MRI-230D-Mg alloy using plasma-driven electrolytic oxidation
采用硅酸盐电解液中的PEO、磷酸盐电解液中的PEO、硅酸盐PEO与Al和Al 2 O3激光表面合金化（LSA）的混合涂层和磷酸盐PEO与Al和Al 2 O3激光表面合金化（LSA）的混合涂层，在永久模铸的MRI 230 D镁合金上制备耐磨涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪对涂层的微观结构进行了表征。在干滑动条件下，采用直线往复球-平板磨损试验研究了涂层的摩擦学性能。两种PEO涂层都表现出约0.8的摩擦系数，混合涂层表现出约0.5的值，相对于作为摩擦伙伴的AISI 52100钢球，其随着施加的载荷的增加而略微降低。PEO涂层在2N载荷下持续测试而没有失效，但在5 N载荷下由于高接触应力引起的微断裂而失效。混合涂层在2N载荷下没有完全磨损，但在5 N载荷下完全去除，暴露基材。PEO涂层表现出更好的耐磨性比杂化涂层和硅酸盐PEO涂层表现出更好的耐磨性比磷酸盐PEO涂层。PEO涂层在激光照射下熔化/分解，并且所有混合涂层都表现出类似的微观结构和磨损行为，而与主要PEO涂层或激光能量的性质无关。磨损表面的SEM检查表明所有试样的磨粒磨损与粘着磨损相结合。在磨损试验后，球的表面显示出不连续的转移层。
2017-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
PGNAA Spectral Classification of Metal with Density Estimations
inIT - Institute Industrial IT, OWL University of Applied Sciences and Arts（OWL应用科学与艺术大学inIT工业信息技术研究所）；AiNT GmbH（AiNT有限公司）
出于环境、可持续的经济和政治原因，回收过程变得越来越重要，目的是更高地使用二次原材料。目前，对于铜和铝工业，没有用于非均质材料的非破坏性在线分析的方法可用。瞬发γ中子活化分析（PGNAA）有可能克服这一挑战。使用PGNAA进行在线分类时的一个困难是由于短期测量而产生的少量噪声数据。在这种情况下，使用详细的逐峰分析的经典评估方法失败。因此，我们建议将光谱数据视为概率分布。然后，我们可以使用核密度估计的最大对数似然对材料进行分类，并使用离散采样来优化超参数。对于纯铝合金的测量，我们在0.25秒内实现了近乎完美的铝合金分类。
2023-02-05 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Thermodynamic parameters of the eta' phase in an AlZnMgCu alloy synthesized by mechanical alloying
Núcleo de Sucre-Universidad de Oriente（东方大学苏克雷校区）
研究通过机械合金化合成AlZnMgCu合金，利用XRD和等转换理论确定eta'相在不同加热速率下的热力学行为差异。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Physical and Mechanical Properties of Cu-Fe System Functionally Graded and Multimaterial Structures after the DED
本文研究了激光沉积Cu-Fe系多层功能梯度结构和二元Cu-Fe合金的线性热膨胀系数（LTEC）和力学性能。铜和不锈钢（SS）AISI 316L，铜钢比为1：1和3：1。铝青铜-不锈钢1：1合金的拉伸机械强度最高，达到876.4MPa，弹性模量较低（11.2GPa），LTEC为1.684 1/K。由铬青铜和不锈钢制成的零件表现出最差的机械特性，在294.0-463.3 MPa的极限应力下失效，表现出最高的弹性模量（高达42.4 GPa）和相对较高的平均LTEC（高达1.878 1/K）。介绍了铝青铜-不锈钢二元合金和FG合金作为梯度材料的应用前景，通过梯度路径法和交替层技术，利用增材制造技术，将铝青铜-不锈钢二元合金和FG合金的减摩性、导热性、和不锈钢的高机械强度、耐腐蚀性和抗蠕变性。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Resistance of refractory high-entropy alloys to ultrafast laser irradiation
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）
研究通过建模揭示了难熔高熵合金在超快激光辐照下的抗性机制，发现其电子热容和耦合参数在高温下表现优异，且在高沉积剂量下未出现非热熔化，表明重元素高熵合金具有更强的辐射抗性。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Slip band interactions and GND latent hardening in a galling resistant stainless steel
在晶粒长度尺度上，采用高分辨率数字图像相关和高角分辨率电子背散射衍射的小规模力学测试，对铁基耐磨损合金Nitronic 60的滑移激活、滑移带相互作用和GND密度进行了表征。通过将这两种测量技术相关联，提供了对滑移带相互作用、晶格曲率的产生和几何必要位错（GNDs）的相应积累的新见解。多个离散的滑移带通常在单个晶粒内活动，导致显著的滑移带相互作用。交叉滑移带被发现产生累积的GNDs。滑移带阻挡其他滑移带的区域与最高的GND密度相关，超过交叉滑移带密度的三倍。有代表性的晶体塑性建模研究表明，离散的滑移阻塞事件是负责局部升高GND密度。这种行为是合理的晶格曲率与交叉或阻塞型行为提供的不同程度的约束。铁素体晶粒也被发现有助于GND的产生。总之，这两种效应提供了重要的加工硬化机制，可能是未来铁基硬面合金发展的关键。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of texture and microstructure during accumulative roll bonding of aluminum AA5086 alloy
采用累积叠轧复合技术成功地制备了铝镁基合金AA 5086强结合带材。为此目的，最多使用了八次通行证。使用电子背散射衍射（EBSD）技术的显微结构表征表明在层状显微结构内形成亚微米尺寸（~200-300 nm）的亚晶粒。该材料具有强烈的纹理，其中各个层具有典型的FCC轧制纹理成分。由于晶粒细化和加工硬化，经过8道次后，0.2%的屈服强度（PS）提高了3倍以上
2017-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fatigue-resistant high-performance elastocaloric materials via additive manufacturing
利用记忆合金中应力诱导相变可逆循环时释放和吸收的潜热的弹性热冷却，最近已成为非蒸汽压缩冷却技术的领跑者。弹性热材料固有的高热力学效率仅受功滞后的限制。在这里，我们报告通过钛镍（Ti-Ni）合金的增材制造来制造高性能低滞后弹性热冷却材料。与Ti-Ni合金的物理冶金学的既定知识相反，发现金属间相在纳米复合结构中与二元Ti-Ni化合物结合时对弹热性能有益。由此产生的微观结构引起的准线性的应力-应变行为具有极小的滞后，导致提高材料的效率的五倍。此外，尽管由超过50%的金属间相组成，但该材料的可逆的、可重复的弹性热性能被证明在一百万次循环中是稳定的。这一结果为直接将增材制造应用于弹性热冷却系统打开了大门，在弹性热冷却系统中，通用的设计策略既可以实现热交换器的拓扑优化，也可以实现金属制冷剂的独特微结构控制。
2019-08-21 cond-mat.mtrl-sci
The bi-layered precipitate phase zeta in the Al-Ag alloy system
Al-Ag系统被认为是用于研究合金中扩散相变的一个很好理解的模型系统。在这里，我们报告存在一个新的沉淀相，ζ，在这个经典的系统，使用扫描透射电子显微镜（STEM）。zeta相具有由富含Al或Ag的交替双层组成的调制结构。我们的原位退火实验表明，zeta相是GP区γ ′和γ ′之间的中间沉淀相。第一性原理计算表明，zeta是Ag在Al中团簇形成的局域能量最小态，zeta的层状结构类似于Ag在各种铝合金中微合金化时Ag在沉淀相-基体界面的偏聚。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Structure-Dynamics Relationship in Al-Mg-Si Liquid Alloys
本文以 Al-Mg-Si 液态合金为原型，通过第一性原理分子动力学模拟揭示 Mg 和 Si 影响局域结构与扩散的机制，为合金设计提供指导。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of the γ' (AlAg2) precipitate in Al-Ag(-Cu) alloys
用高分辨透射电镜和扫描透射电镜研究了Al-Ag（-Cu）合金中γ'（AlAg 2）相的析出。沉淀开始与偏析银堆垛层错，然后增厚的步骤对应的单个单元电池壁架。结合银和铝逐渐偏析成有序层，这产生了厚度为AlAg 2 c-晶格参数的2倍或3倍的γ'相片晶。厚度为2c的板（AlAg 2）不能实现形状应变的自适应变形。沉淀物的进一步增厚是缓慢的，尽管在沉淀物周围有相当大的银偏析。通过添加单个晶胞高度凸缘的生长预计会导致凸缘成核的额外剪切应变能垒，并且这可能有助于成核限制生长的过程。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Grain-boundary grooving and agglomeration of alloy thin films with a slow-diffusing species
本文提出了一个多晶合金薄膜晶界开槽和团聚的相场模型。特别地，我们研究了慢扩散物种对开槽率的影响。随着凹槽的生长，慢物种变得集中在凹槽尖端附近，使得进一步的开槽受到其远离尖端扩散的速率的限制。在早期，主要的扩散路径是沿着边界，而在后期，它是平行于基板。这种路径的变化强烈地影响了晶界开槽的时间依赖性，并增加了团聚的时间。该模型为抗团聚薄膜合金的设计提供了一种工具。关键词：相场，热开槽，扩散，动力学，金属硅化物
2006-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Application of high-spatial-resolution secondary ion mass spectrometry for nanoscale chemical mapping of lithium in an Al-Li alloy
高空间分辨率二次离子质谱提供了一种在纳米级横向分辨率映射锂的方法。这种技术的实际实施提供了显着的潜力，揭示了锂在许多材料中的分布具有特殊的横向分辨率和元素的灵敏度。在这里，两个国家的最先进的方法被证明对铝锂合金可视化纳米级富锂相映射的7 Li+二次离子。使用射频O-等离子体离子源的NanoSIMS 50 L分析能够可视化宽度小至75 nm的针状T1（Al 2CuLi）相。一个紧凑的飞行时间二次离子质谱检测器添加到一个聚焦离子束扫描电子显微镜促进映射的T1阶段下降到45 nm的宽度使用Ga+离子束。与高分辨率电子显微镜的相关性证实了T1沉淀物的鉴定，它们的尺寸和分布在SIMS映射过程中观察到。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of KCl and HCl on a Laser Clad FeCrAl Alloy: In-Situ SEM and Controlled Environment High Temperature Corrosion
电力行业减少碳排放的压力越来越大，导致对生物质原料使用的研究增加。本文研究了影响生物质锅炉腐蚀的关键物质HCl和KCl对FeCrAl合金Kanthal APMT激光熔覆层的影响。在450 ℃下对涂层进行了1 h的原位SEM暴露，以研究KCl对腐蚀过程的初始影响。将相同的涂层在空气环境和富HCl环境中暴露250 h。KCl的影响进行了研究。观察到缓慢生长的氧化铝的证据。据发现，HCl允许氯基腐蚀发生，表明它可以从气相相互作用。还观察到，与空气环境中的KCl相比，HCl和KCl的存在降低了质量增加。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological passivation makes high strength alloys insensitive to hydrogen embrittlement
通过拓扑钝化层提升合金抗氢致脆化能力，利用高密度位错和层状晶粒结构有效抑制氢扩散和裂纹扩展。
2025-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Machine-guided Design of Oxidation Resistant Superconductors for Quantum Information Applications
超导量子比特中的退相干一直被认为是由实际器件中存在的表面和界面产生的二能级系统。最近减少退相干的一个重要步骤是用超导钽取代超导铌，导致transmon量子位寿命（T1）增加了两倍。这些表面变量之一，身份，厚度和质量的天然表面氧化物，被认为是发挥了重要作用，因为钽只有一个氧化物，而铌有几个。在这里，我们报告了一个热力学度量的发展，排名材料的基础上，他们的潜力，形成一个明确的，薄的，表面氧化物。我们首先使用Materials Project提供的数据计算已知二元和三元金属合金的此度量，并通过8种已知金属合金的制备和受控氧化实验验证此度量的强度和限制。然后，我们训练一个卷积神经网络，从原子组成和原子性质来预测这个度量的值。这使我们能够计算材料项目中不存在的材料的度量，包括大量已知超导体的选择，并且当与Tc结合时，使我们能够识别用于量子信息科学（QISE）应用的新候选超导体。我们测试一对这些预测实验的抗氧化性。我们的研究结果有望为QISE定制和快速选择改进的超导体奠定基础。
2023-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Towards Superior High Temperature Properties in Low Density AlCrFeNiTi Compositionally Complex Alloys
采用感应铸造法制备了三种新型的体心立方相沉淀强化合金，它们具有随成分变化的平滑的组织梯度。所有三种合金都由无序的A2-（Fe，Cr）和L2-$_1$ -有序的（Ni，Fe）$_{2}$ AlTi型相的混合物组成，这两种相都是铸态的和在900 $^{\circ}$ ℃下长期退火后的.当Cr被Al和Ti取代时，无序相与有序相的比率、一次枝晶分数和总体显微结构粗糙度都降低。在相组成的差异进行量化，通过域平均主成分分析的能量色散光谱数据在扫描透射电子显微镜。体拉伸试验表明，保留强度近250 MPa高达900 $^{\circ}$ C的合金，其中包含纳米级的迷宫状排列的有序和无序相。一种合金，包含具有韧性树枝状区域和高抗蠕变树枝状区域的双相显微组织，显示出高温延展性和强度之间的有希望的平衡。对于这种合金，在700、750和800 $^{\circ}$ C下对宽范围的载荷条件进行拉伸蠕变试验，并揭示了上限蠕变速率，该上限蠕变速率超过类似的铁素体超耐热合金，并可与几种常规使用的高温结构合金（包括Inconel 617和718）的蠕变速率相媲美，且密度和原材料成本低得多。
2021-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Diffusion Across FeCrAl Alloy Composition Space for Accident-Tolerant Fuel Cladding
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Amentum Clean Energy（Amentum清洁能源）
研究FeCrAl合金中用于耐事故燃料包壳的空位扩散，用物种分辨的KMC模型结合线性替代模型，通过采样不同成分映射局部化学环境对空位跳跃及扩散率的影响，发现增加Cr含量降低扩散率，富Cr合金空位迁移受抑制。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Corrosion Resistance of Sulfur-Selenium Alloy Coatings
尽管经过数十年的研究，金属腐蚀仍然是许多工程应用中的一个长期挑战。具体来说，设计一种既能在非生物环境中又能在生物环境中耐腐蚀的材料仍然是难以捉摸的。在这里，我们设计了一种具有高刚度和延展性的轻质硫硒（S-Se）合金，可作为通用耐腐蚀涂层，在各种不同的环境中对钢材的保护效率约为99.9%。S-Se涂覆的低碳钢在非生物（模拟海水和硫酸钠溶液）和生物（硫酸盐还原细菌介质）环境中显示出比裸金属低6-7个数量级的腐蚀速率。该涂层具有很强的粘合性和机械强度。我们将该合金在不同环境中的高耐腐蚀性归因于其半结晶、无孔、抗微生物和粘弹性性质以及优异的机械性能，使其能够成功阻挡各种扩散物质。
2020-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Size focusing in core-shell precipitates: A phase-field study
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究核壳沉淀中尺寸聚焦现象，用扩展的理论框架和相场模型模拟，揭示其是生长现象，壳生长结束时终止，粗化开始，还为设计窄尺寸分布合金提供指导，壳体积分数和沉淀间距影响尺寸聚焦。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
In-situ neutron diffraction during reversible deuterium loading in Ti-rich and Mn-substituted Ti(Fe,Mn)0.90 alloys
氢是一种高效的能源载体，可以从可再生能源中生产，从而实现向无二氧化碳能源的过渡。氢可以用合适的合金以固态储存很长一段时间。富Ti的TiFe 0.90化合物在第一次加氢时表现出温和的活化过程，而Ti（Fe，Mn）0.90替代合金可以导致平衡压力作为最终应用的函数的微调。本文用原位中子衍射法测定了TiFe（0.90-x）Mnx（x = 0，0.05和0.10）合金及其氘化物的晶体结构，同时记录了室温下的压力-成分等温线。本文旨在分析富Ti Ti（Fe，Mn）0.90合金中Mn替代Fe对可逆充氘过程中组织性能的影响，这一问题至今尚未得到解决，也很少有人探索。激活后，样品已被转移到定制的不锈钢和铝合金电池用于在ILL和ISIS中子设施的氘加载过程中，分别在原位中子衍射实验。该研究通过确定氘化过程中的体积膨胀，使人们对储氢、基本结构知识有了深刻的理解，并为用于储能系统中集成储氢罐的TiFe型合金的工业应用提供了支持。此外，该研究表明，不同含量的Mn不会显著改变相变期间的体积膨胀，仅影响γ相的氘含量和\b{eta}相的晶胞演化。研究证实，吸氘后的γ相、解吸后的\b{eta}和α相的氘代结构与S. G. Cmmm、P2221和Pm-3 m。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci
