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
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
CALPHAD-informed phase-field modeling of grain boundary microchemistry and precipitation in Al-Zn-Mg-Cu alloys
高强度Al-Zn-Mg-Cu合金的晶界微化学和析出行为对其力学性能和电化学性能有重要影响。模拟GB偏析，沉淀和溶质在这些合金中的分布，需要准确描述这个多组分系统的热力学和动力学。CALPHAD数据库已经成功地开发用于复杂多组分体系的平衡热力学计算，近年来已经与扩散模拟相结合。在这项工作中，我们已经直接将一个CALPHAD数据库相场框架，模拟，高保真，复杂的动力学的非平衡GB微观结构，在这些重要的商业合金在热处理过程中发展。特别是，GB溶质偏析的影响，GB扩散，沉淀物的数量密度，和远场矩阵的组成，对GB沉淀物的人口的增长，系统地研究了在模型Al-Zn-Mg-Cu合金的AA 7050附近的组合物。模拟结果进行了比较，扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描表征的合金相似的组成，具有良好的协议。
2021-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Complex Precipitation Pathways in Multi-Component Alloys
强化金属的一种常用方法是添加合金元素并控制所获得沉淀物的尺寸和密度。然而，多组分合金中的沉淀可以采取复杂的途径，这取决于溶质原子的相对扩散率和所涉及的相对驱动力。在Al-Zr-Sc合金中，基于第一原理计算的原子模拟结合在不同尺度下工作的各种互补实验方法揭示了沉淀物的强烈不均匀结构：由于Sc在固溶体中的扩散率比Zr快得多，并且由于在沉淀物内部没有Zr和Sc的扩散，沉淀物核心主要是富Sc的，而外壳富Zr。这解释了先前观察到的Al-Zr-Sc合金与二元Al-Sc合金相比具有增强的成核速率，以及更高的奥斯特瓦尔德熟化抗性，这两个特征在轻质高强度材料领域中是最重要的。
2006-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation in Al-Zr-Sc alloys: a comparison between kinetic Monte Carlo, cluster dynamics and classical nucleation theory
Zr和Sc在铝合金中析出形成Al 3 ZrxSc 1-x化合物，在低过饱和度下，该化合物具有L12结构。本研究的目的是在原子尺度上模拟沉淀的动力学，并建立介观模型，以扩大范围的过饱和度和退火时间，可以模拟到实际感兴趣的值。为此，我们利用从头计算和实验数据拟合了描述Al-Zr-Sc体系热力学的Ising型模型。采用基于原子-空位交换机制的动力学Monte Carlo算法研究了沉淀动力学。集团动力学模型，然后在介观尺度上的所有不同阶段的均匀沉淀在两个二元Al-Zr和Al-Sc合金。这种技术正确地管理，以再现动力学蒙特卡罗模拟的降水动力学以及实验观察。对成核阶段的研究表明，只要考虑体系的短程有序趋势，经典理论就能很好地适用。这使我们能够提出一个扩展的三元Al-Zr-Sc合金的经典形核理论。
2005-07-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Solid solution and precipitation strengthening effects in basal slip, extension twinning and pyramidal slip in Mg-Zn alloys
提出了一种高通量的方法，基于扩散偶和先进的纳米力学测试方法的组合，直接测量合金化对镁合金中各个变形模式的临界分辨剪切应力（CRSS）的影响。该方法在Mg-Zn合金中进行了测试，通过评估合金化效果，直到Zn含量为2at.%，在两种冶金状态下，即淬火态和峰时效态，Zn溶质原子在固溶体中均匀分散，Zn原子形成棒状$MgZn_{2}$析出相。一个综合的方法，包括微观力学测试，透射菊池衍射，和高分辨率透射电子显微镜进行，以揭示相应的变形机制。结果表明，$MgZn_{2}$沉淀对基体滑移和拉伸孪晶的CRSS增强作用明显大于Zn固溶体的作用，而对锥体滑移的增强作用在两种情况下是相似的。结果表明，固溶强化Mg-Zn合金的各向异性比保持较高，与纯Mg相似。然而，它们在沉淀强化Mg-Zn合金中显著减少。
2021-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation during high temperature aging of Al-Cu alloys: a multiscale analysis based on first principles calculations
将经典形核理论和相场模拟方法结合起来，建立了基于热力学原理的多尺度模拟方法，分析了Al-Cu合金高温时效过程中的析出行为。特别地，$θ''$、$θ'$和$θ$沉淀物的热稳定性从亥姆霍兹自由能的第一性原理计算来评估，而$θ''$和$θ'$的均质和非均质成核使用经典成核理论来分析。最后用介观相场模型计算了晶体生长。通过第一性原理计算和计算热力学得到的模型参数，定量地确定每个转变的驱动力。模型的预测结果与实验结果吻合良好，并提供了一个全面的了解在Al-Cu合金的沉淀途径。据设想，在这项调查中提出的策略可以在未来使用的基础上，从第一性原理计算获得的不同的能量贡献的信息来设计最佳的微结构。
2019-01-17 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
Multiscale modelling of precipitation hardening in Al-Cu alloys: dislocation dynamics simulations and experimental validation
采用离散位错动力学模拟方法分析了含有均匀弥散分布$θ'$析出相的Al-Cu合金中位错/析出相相互作用的机制。模拟是在离散-连续方法的框架内进行的，并且沉淀物被假设为位错不可穿透。确定的位错/沉淀物的相互作用（弹性失配，无应力转变应变，位错迁移率和交叉滑移率）的主要参数，从原子模拟，而沉淀物的尺寸，形状，空间分布和体积分数从透射电子显微镜获得。预测的临界分解剪切应力（包括固溶体的贡献）是一致的实验结果，通过压缩试验获得的微柱的Al-Cu合金取向为单滑移。模拟结果表明，合金的沉淀硬化最重要的贡献是由无应力相变应变，其次是固溶硬化和Orowan机制，由于弓出周围的沉淀位错。
2020-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of crystal structure and precipitation crystallography of a new MgxAl2-xGd phase in Mg97Al1Gd2 alloy
一个新发现的沉淀物的组成，晶体结构和沉淀晶体学的特征在于由铯校正的扫描透射电子显微镜（STEM）。片状沉淀物的组成为MgxAl 2-xGd（x = 0.38），其晶体结构与面心立方结构的Mg 2 Gd和Al 2 Gd相同，晶格常数为7.92埃（空间群No.227，Fd-3 m）。基体与析出相之间的取向关系为（0001）m //（111）p和[10-10]m // [1-10]p，惯习面平行于（0001）m //（111）p面。此外，这种相变的择优晶体学很好地解释了基于界面中的原子匹配。
2016-06-07 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
Influence of thermomechanical loads on the energetics of precipitation in magnesium aluminum alloys
本文采用第一性原理计算研究了热机械载荷对镁铝合金析出过程的影响。利用密度泛函理论模拟，我们提出了镁铝二元固溶体的能量作为浓度，应变和温度的函数的表达式。此外，从这些计算中，我们观察到随着镁浓度的增加，平衡体积（以及因此平衡晶格常数）增加。我们还观察到随着浓度的增加，溶液的内聚能增加，也提出了它们对应变的依赖性。计算还表明，流体静压对$β$相溶液的生成焓有很大影响，而对$α$相溶液的生成焓没有影响。我们提出了一个表达式的自由能的任何镁铝固溶体，考虑到应变和温度的贡献。我们注意到，这些表达式可以作为输入到镁铝合金的工艺模型。我们使用这些表达式来报告应变和温度对Mg-Al合金的溶解极限和平衡化学势的影响。最后，我们报告的热机械载荷对沉淀物的生长的影响，我们观察到沿$c$轴的压缩应变促进生长，而沿$a$和$b$方向的应变不影响沉淀物的生长。
2020-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Segregation assisted grain boundary precipitation in a model Al-Zn-Mg-Cu alloy
了解铝合金中近原子尺度下晶界和晶界沉淀的成分演变对于定制机械性能并提高耐腐蚀性和应力腐蚀开裂性至关重要。在这里，我们阐明的顺序相比较，在模型Al-Zn-Mg-Cu合金的散装晶界上的沉淀。我们研究了从固溶热处理状态（475{ \textdegree }C），通过非常早期的老化阶段到120{ \textdegree }C的峰值老化状态，并进一步进入180{ \textdegree }C的过老化状态的材料。该过程开始于晶界上的溶质富集，由于平衡偏析伴随着在其附近的溶质耗尽，形成的Guinier-Preston（GP）区中的溶质富集的晶界区域，GP区的生长和转化。在老化过程中，溶质向晶界的平衡偏析与本体相比加速了该序列。对溶质富集晶界2附近~10 nm宽的无沉淀区（PFZ）的分析表明，耗尽区由（i）界面平衡偏析;（ii）晶界沉淀物的形成和粗化以及（iii）溶质在基体中的扩散范围决定。此外，我们量化晶界和散装沉淀之间的动力学差异。的沉淀动力学，观察到的体积分数，平均半径，和数密度，几乎是相同的耗尽区旁边的散装和远离任何晶界的影响散装晶粒内。这一观察结果表明，受晶界影响的区域不会延伸到PFZ之外。
2018-07-11 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
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
Precipitate assemblies formed on dislocation loops in aluminium-silver-copper alloys
研究了铝-银-铜合金中γ'（AlAg_2）金属间化合物相的析出组织。组织在Al-0.90at.% Ag-0.90at.% Cu合金与报道的二元Al-Ag合金相比有显著差异。基体和沉淀物之间的取向关系没有改变，但γ'相以二维开放聚集体的形式形成。每个这样的组件包含γ'相的两个变体，其交替排列以形成有小平面的椭圆单元。进一步时效后，在这些组件上形成了θ'（Al 2Cu）相。γ'沉淀物的刻面椭圆形组装形态此前尚未报道。沉淀行为的变化是由于铜修改的淬火缺陷结构的矩阵。这种沉淀形态澄清了早期对铝-银-铜合金的沉淀物数密度和机械性能的观察。
2012-03-02 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput in-situ characterization and modelling of precipitation kinetics in compositionally graded alloys
开发新的工程合金化学是一个耗时和迭代的过程。一个必要的步骤是表征纳米/微观结构，以提供所考虑的每种合金化学成分的加工和性能之间的联系。加速识别最佳化学成分的一种方法是使用含有成分梯度的样品，即。组合样品，并同时研究许多不同的化学物质。然而，对于工程合金，最终性能不仅取决于化学，而且取决于微观结构发展的路径，这需要表征每种化学的微观结构演变。在这方面的贡献，我们展示了一种方法，允许在原位，纳米级表征合金中的沉淀物结构，作为老化时间的函数，在组合样品中含有的组成梯度。该方法使用小角X射线散射（SAXS）在同步加速器光束线。Cu-Co系统用于概念验证，并且制备的组合样品含有0%至2%的Co梯度。将这些样品在450{ \textdegree } ℃和550{ \textdegree } ℃之间的温度下老化，并且同时监测作为时间函数的全部沿组成梯度的沉淀物结构（沉淀物尺寸、体积分数和数密度）。这个大的数据集是用来测试的适用性和鲁棒性的常规类模型的沉淀，考虑并发成核，生长和粗化和模型的能力来描述这样一个大的数据集。
2015-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Studies of concentration and temperature dependencies of precipitation kinetics in iron-copper alloys using kinetic monte carlo and stochastic statistical simulations
采用从头算模型和动力学蒙特卡罗方法（KMCM）模拟了不同铜浓度x和温度T下铁铜合金中的沉淀过程。同样的模拟也使用早期建议的随机统计方法（SSM）的改进版本。所得结果使我们能够对Fe-Cu合金的分解动力学对x和T的依赖性作出一些一般性的结论。我们还表明，SSM描述的沉淀动力学在一个公平的协议与KMCM，并采用SSM与KMCM使我们能够延长KMC模拟的演化时间较长。在模拟的统计误差和实验结果的分散性范围内，模拟结果似乎与Fe-Cu合金的实验数据一致。模拟结果与实验的比较，一些多组分Fe-Cu基合金，使我们能够在这些合金中的合金元素的影响，在不同阶段的演变沉淀动力学的某些结论。
2012-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
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
Segregation, precipitation, and α-α' phase separation in Fe-Cr alloys: a multi-scale modelling approach
研究了Fe-Cr系中的偏析、沉淀和相分离。使用半经验原子间势、第一性原理总能量计算和实验光谱学的蒙特卡罗模拟。为了获得Fe-Cr合金在块体、表面和界面区域中的原子相互作用和性质的关系的一般图像，必须使用几种互补的方法。用精确Muffin-Tin轨道法计算了有效化学势随Cr含量（0-15 at.%）的变化关系Cr）是针对表面、第二原子层和块体计算的。在~10 at.% Cr在合金中的驱动力的反转的Cr原子占据体或表面的网站。当Cr含量超过~10 at.%时，预期含Cr表面。第二原子层形成约0.3 eV的障碍之间的体原子和表面原子层的Cr原子的迁移。为了获得更大尺度上的Fe-Cr信息，我们使用半经验方法。采用基于半经验势的MonteCarlo分子动力学模拟方法，研究了Cr在Fe-Cr块体中的孤立沉淀过程以及Cr在Fe/Cr层状体系中Fe层中的溶解度上限.使用光谱测量的理论预测进行了测试。利用硬X射线光电子能谱学和俄歇电子能谱研究了Fe/Cr双层膜和Fe 0.95Cr 0.05、Fe 0.85Cr 0.15合金中Cr的偏析和沉淀。在10^-8乇的气压下，对Fe-Cr合金的初始氧化进行了实验研究，得到了强的Cr_2O_3信号。通过分析退火时间、Cr含量和激发电子的动能对实验光谱强度的影响，追踪了Cr偏析和富Cr沉淀的形成。
2015-04-28 cond-mat.mtrl-sci
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
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
First principles analysis of precipitation in Mg-Zn alloys
采用第一性原理计算分析了Mg-Zn合金中的析出相。确定了对称不同hcp Mg_（1-x）Zn_x（0 < x < 1）构型的形成能，并从凸包中确定了与矩阵相干的Guinier-Preston区的潜在候选者。最有可能的结构根据沿基面的界面能进行排序。此外，还计算了实验报道的几种相（Mg 4 Zn 7、MgZn 2立方相、MgZn 2六方相、Mg 21 Zn 25和Mg 2 Zn 11）的形成能和振动熵贡献。Mg 4 Zn 7、MgZn 2立方相和MgZn 2六方Laves相的形成能非常接近，因为它们是由菱面体和六方晶格单元的不同排列形成的。结果表明，β_1^'沉淀是由上述三种沉淀的混合物形成的。然而，几何排列的差异导致熵能贡献的变化，这决定了高温稳定性。结果表明，MgZn_2六方Laves相在高温下是最稳定的相，随着时效温度的升高或时效时间的延长，β_1^'相有向β_2^'（MgZn_2六方）相转变的趋势。最后，发现平衡β相（Mg_（21）Zn_（25））是一种长程序相，由于触发从短程序相β_2^'到β的转变所必需的动力学过程，该长程序相沉淀最后一个相。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Flux effects in precipitation under irradiation - Simulation of Fe-Cr alloys
Fe-Cr合金中富Cr α'相的辐射强化析出是导致硬化和脆化的主要原因，它取决于辐照粒子和每原子位移（dpa）速率。在这里，我们利用Cahn-Hilliard相场为基础的方法，其中包括简单的模型的成核，辐照粒子和速率依赖的辐射增强扩散和级联混合模拟α'的演变中子，重离子和电子辐照。不同的辐射粒子表现出非常不同的级联混合效率。该模型使用中子数据进行了校准。对于在300 °C下10^-^8 dpa/s和10^-^6 dpa/s之间的级联诱导中子/重离子dpa速率，模型预测数密度近似恒定，半径减小，α' Cr成分减小，α'体积分数降低。然后，该模型预测，在大约10^-^5 dpa/s以上的速率下，α'的形成会发生剧烈的转变，而在dpa速率高达10^-^3 dpa/s时，电子辐照（混合较弱）几乎没有影响。这些模型的预测与实验结果是一致的。我们解释的辐射增强扩散，级联混合，和它们的比例，这一切都显着变化的中子和级联诱导离子辐照的相关通量范围内的通量依赖性方面的结果。这些结果表明，级联混合和辐射增强扩散时，必须考虑到试图模拟中子辐照效应，使用加速离子辐照。
2019-04-21 cond-mat.mtrl-sci
The effect of precipitation on strength and ductility in a Mg-Zn-Y alloy
在Mg-3.0at.%的合金中，测定了预时效变形对β相尺寸和分布的影响，以及对强度和塑性的影响Zn-0.5at.% Y合金。将合金挤出，然后进行T8热处理，包括固溶处理、冷加工和人工时效。挤出用于引入织构，确保变形通过滑移而不是孪生发生。使样品经受受控的单轴变形，然后等温老化至峰值硬度。测量了晶粒长度、直径和数密度，并根据合金的强度和塑性进行了评价。在没有预时效变形（即T6处理）的峰值时效条件下，β '沉淀物的形核较差，只有0.5%的体积分数，而T6处理的二元Mg-3.0at.%锌合金。与Mg-3.0at.%的二元合金相比，Mg-Zn-Y合金的显微组织不太细化，具有较大直径的沉淀物和较低的β素数密度锌合金。变形至5%塑性应变将β '沉淀物的体积分数增加至约2.3%，并细化β'沉淀物的长度和直径。这些效应的组合使等温时效后的屈服强度从217 MPa（0%冷加工）增加到287 MPa（5%冷加工）。屈服应力随基面和棱柱面上颗粒间距的倒数线性增加，合金表现出与Mg-Zn相似的抗基面滑移强化。伸长率随颗粒间距线性增加。当颗粒间距相等时，Mg-Zn-Y合金的塑性与Mg-Zn合金的塑性相近。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the low precipitation hardening in magnesium alloys
本研究通过EBSD滑移迹线分析和透射电镜实验，揭示镁合金低沉淀硬化源于基面位错易剪切或断裂沉淀相，且高温下变形模式影响交互作用。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation in lean Mg-Zn-Ca alloys
虽然贫Mg-Zn-Ca合金是用于临时植入物的有前途的材料，但Zn和Ca的影响仍存在问题。在这种情况下，在Mg-1.5Zn-0.25Ca（ZX 20，以重量%计）中的沉淀物在从大约室温线性加热到400 ℃时，特别关注于有争议的三元沉淀相。差示扫描量热法（DSC）在125、250和320 ℃观察到三个放热峰.在这些峰（205，260和350 C）的末端的微观结构，探测在多尺度相关的方法，使用原子探针断层扫描（APT）和透射电子显微镜（TEM）。在205 C下，APT分析显示富Ca、富Zn和富Zn-Ca团簇的尺寸约为3 nm，数密度为5.7 x 10^23 m^-3。在260 ℃下，APT和TEM显示出尺寸约为8 nm、数密度为1.3 x 10^23 m^-3的单层富Zn-Ca Guinier-Preston（GP）区。在350 ℃下，存在尺寸约为50 nm的较大的、高度共格的细长沉淀物，数量密度较低，并且有两种类型：二元Mg 2Ca沉淀物或数量较少的三元Ca 2 Mg 6 Zn 3沉淀物，如从扫描TEM-基能量色散X射线光谱（EDS）和TEM中的纳米衍射推断的。通过维氏硬度测试探测的最高硬化与125 C DSC峰的末端相关，因此与GP区相关，其优于由纳米级簇和较大的金属间化合物颗粒诱导的硬化。将线性加热时ZX 20中的沉淀与在330 ℃下热挤压诱导的沉淀进行比较。在这里，三元沉淀物的数…
2021-10-10 cond-mat.mtrl-sci
The Benefits of Trace Cu in Wrought Al-Mg Alloys
研究了含3wt. %的Al-Mg-Cu合金在预变形和时效过程中的软化和强化作用。Mg和0.5wt. %通过显微镜、机械测试和建模的组合对Cu进行评估。一个精致的加工硬化响应的唯象模型，占回收和沉淀的单独影响，被证明是适合于在这些合金中的沉淀硬化贡献的明确的确定。值得注意的是，发现这些合金的机械响应不受Cu含量（在低Cu含量范围中）、预变形水平或时效温度的强烈影响，这意味着合金相对于组成的变化是稳健的。从合金设计概念的角度来看，这是有趣的，该合金设计概念基于在包括油漆烘烤在内的应用中的"回收友好"成分。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic aspects of artificial ageing in Al-Mg-Si alloys
总溶质含量为0.8 - 1.4重量%的Al-Mg-Si合金固溶，淬火，然后在180 °C下人工时效（AA），之后应用正电子湮没寿命谱以获得关于在先前时效期间沉淀和空位演变的信息。进行硬度和电阻率测量以补充这些测量。AA在四种不同的加热介质中进行，这允许从2.4 K/s到170 K/s的变化的加热速率。研究的主要结果是空位损失和沉淀之间存在竞争。在淬火期间或在加热到AA温度期间发生的任何沉淀有助于防止空位进入下沉，并允许它们帮助溶质聚集。发现较高的溶质含量、较慢的加热至180 °C和AA之前的自然预老化具有相当的效果。
2020-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Influence of severe plastic deformation on the precipitation hardening of a FeSiTi steel
晶粒细化和高析出相体积分数（~6at.%）的复合强化效应采用原子探针层析成像和扫描透射电镜研究了时效前SPD处理对FeSiTi合金力学性能的影响。结果表明，细化的显微组织影响的析出动力学和二次硬化金属间相，观察到成核的位错和亚晶界上的非均匀的空间分布。结果表明，连续进行这两种强化机制的合金表现出较低的机械强度的增加比一个简单的估计的基础上的两个单独的强化机制的总和。
2012-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate-Induced Dynamic Strain Aging and Its Effect on the Strain Rate Sensitivity of Precipitation Hardened Aluminum Alloys
Cornell University（康奈尔大学）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）
通过原子模拟、动能蒙特卡洛和分析速率理论研究析出诱导动态应变时效，揭示析出强化铝合金中低应变率敏感性的机理。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
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
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
Multi-Objective Bayesian Materials Discovery: Application on the Discovery of Precipitation Strengthened NiTi Shape Memory Alloys through Micromechanical Modeling
在这项研究中，多目标材料发现的贝叶斯方法的基础上开发的框架。该框架的能力被证明在一个与沉淀强化NiTi记忆合金的发现有关的示例性情况下，具有多达三个所需的属性。在所提出的情况下，该框架是用来进行一个有效的搜索的记忆合金与所需的性能，同时最大限度地减少所需的计算实验的数量。开发的计划具有贝叶斯最优实验设计过程，在一个闭环操作。在该框架中利用高斯过程回归模型来模拟物理/计算数据的响应和不确定性，同时通过使用基于预期超体积改进获取函数的最优策略来进行材料设计空间的顺序探索。该标量度量提供了在不同位置处查询材料设计空间的效用的度量，而不管所执行的任务中的目标的数量。该框架部署用于确定具有所需性能的沉淀强化NiTi记忆合金的成分和微观结构，而材料响应作为微观结构的函数是通过一个一致的微观力学模型确定的。
2018-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Characterization of precipitation in Al-Li alloy AA2195 by means of atom probe tomography and transmission electron microscopy
对商用合金AA 2195进行T8回火后的纳米尺度微观组织进行了研究。对试样的这种特殊的热机械处理导致在Al基质内形成片状$T_{1}$（$Al_{2}CuLi$）/ $θ^{'}$（$Al_{2}Cu$）。电化学制备的样品进行了分析，通过扫描透射电子显微镜和原子探针断层扫描化学映射。厚度小于2 nm的$θ^{'}$片晶具有与预期（$Al_{2}Cu$）平衡组成一致的化学计量组成。此外，发现$θ^{'}$片晶内的Li分布等于基质中的相同值。同样薄的$T_{1}$片晶在其化学计量上偏离式（$Al_{2}Li Cu$），并显示Mg在片晶内富集，而没有任何迹象表明在沉淀物/基质界面处存在更高的偏析水平。当测量$T_{1}$血小板内的Cu和Li浓度时，与（$Al_{2}Li Cu$）化学计量的偏差不能简单地解释为人为因素的结果。结果表明，而一个真正的低Li和Cu含量的强烈暗示，因此，合理地支持的假设，即在T8回火条件下的薄$T_{1}$片的实际化学组成不同于热力学稳定的体相的平衡组成。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Short-range order and precipitation in Fe-rich Fe-Cr alloys: Atomistic off-lattice Monte Carlo simulations
在半巨正则系综下，利用原子间相互作用势，采用原子离格蒙特卡罗模拟方法，研究了富铁Fe-Cr合金中的短程有序. Cowley [Phys.Rev.B77，669（1950）]定义的SRO参数用于量化有序度。与实验一致，在低Cr浓度（~< 5%）下观察到Cr分布中的强有序趋势，如SRO参数的负值所示。在中等Cr浓度（5% ~<cCr ~< 15%）时，α相的SRO参数经历一个极小值，但在溶解度极限时，α相仍表现出较强的SRO。因此，在两相区域内的浓度的热力学平衡中，在整个样品上测量的SRO参数包括来自α相和α ′相的贡献。如果考虑到这两个贡献，就有可能定量地再现实验结果并解释其物理含义。由此表明，实验观察到的SRO反转是由于形成稳定的（超临界）α-总理沉淀。这是不相关的损失的SRO在α-相或不稳定的（亚临界）Cr沉淀物在α-相的存在。
2010-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Primary Radiation Damage Resistance Assessment of Precipitation-Hardened Cu Alloys
Plasma Science and Fusion Center (PSFC)（等离子体科学与聚变中心）；Department of Materials Science & Engineering（材料科学与工程系）；Department of Nuclear Science & Engineering（核科学与工程系）
本研究通过原位监测技术快速评估沉淀硬化铜合金的辐射损伤抗性，利用TGS和TEM结合空位计算，实现几分钟内预测材料损伤，显著缩短传统方法所需时间。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Intragranular nucleation of tetrahedral precipitates and discontinuous precipitation in Cu-5wt%Ag
已知在CuAg合金中发生连续和不连续沉淀。用原子探针层析和透射电镜研究了Cu-5%wtAg合金在440 $^\circ$ C时效30 '后富Ag相的析出。观察到连续和不连续形成的沉淀物。位于晶粒内部的沉淀物呈现出两种不同的小平面形状：四面体和片状沉淀物。也证明了在两相之间的界面处存在容纳高失配的位错。基于这些实验观察，我们研究了这些位错对成核势垒的热力学效应，并表明这些奇特的形状是由于界面各向异性。适当数量的错配位错使弹性应力松弛并导致能量有利的沉淀。然而，由于母相和沉淀相之间的大的失配，对于CuAg合金经常报道的不连续沉淀可以是转化过饱和固溶体的较低能量路径。我们认为空位团的存在可能有助于晶内形核，
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Deformation assisted precipitation in binary alloys: A competition of time-scales
本文利用二维相场晶体合金模型研究机械形变对二元合金析出动力学的影响，发现临界应变后缺陷辅助析出加速并导致Avrami行为偏离及平台状拐点，且平台随形变速率增大发生不连续分岔。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Precipitate phase selection and grain boundary morphology in Cu-Ni-Si-Mn alloys: A machine-learning interatomic potential study
Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)（韩国电工技术研究所）；Korea Institute of Materials Science (KIMS)（韩国材料科学研究所）；Seoul National University（首尔大学）；University of Science and Technology (UST)（科学技术联合大学院大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
通过机器学习原子间势计算，揭示了Mn添加促进Cu-Ni-Si合金中G相而非Ni2Si的晶界析出，并解释了Ni2Si的不规则形貌与G相的薄膜状形貌的原子起源。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics and kinetics of core-shell versus appendage co-precipitation morphologies: An example in the Fe-Cu-Mn-Ni-Si system
是什么决定了共沉淀合金体系中沉淀物的形态？我们专注于合金的两个沉淀相，与沉淀物的快速沉淀相作为异质形核网站的第二相表现出较慢的动力学。我们使用原子探针层析成像和动力学蒙特卡罗模拟相结合的方法研究了FeCuMnNiSi合金。结果表明，界面和有序的能量之间的相互作用，加上积极的扩散路径，强烈影响核壳与附属物形态的选择。具体而言，在预先存在的富铜沉淀物上非均匀成核的MnNiSi相的有序能量降低超过主要是Fe/Cu界面的能量损失，导致初始附属物而不是核-壳形成。Mn、Ni和Si在Cu核周围和通过Cu核向有序相扩散导致随后的附属物生长。我们进一步表明，在较高的初级沉淀物界面能和/或抑制有序的情况下，核壳形态是有利的。
2018-07-27 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
Influence of kinetic effects on terminal solid solubility of hydrogen in zirconium alloys
辐照后锆基核燃料包壳的完整性与氢的溶解度密切相关。综述了氢在锆合金中的溶解度测量技术的发展，并结合已建立的氢在锆合金中的溶解度模型，给出了最终固溶度的计算方法。结果往往允许与已建立的模型不同的解释。另一种定性的方法，提出了一种基于热历史，总氢含量和冷却速率的动力学模型取代固定的TSSp的沉淀的锆氧化物。从一个固定的TSSp到一个动力学限制的TSSd的模型的修改的影响进行了讨论相对于在长期存储的氢化物脆化过程的理解。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci
High pressure induced precipitation in Al7075 alloy
沉淀强化铝基合金的力学行为主要受析出相-基体相互作用的控制。这些合金由于其低成本和高强度重量比而具有广泛的应用范围，从航空航天到汽车和海军工业。由铝基合金制成的结构经受复杂的载荷条件，例如涉及高压的高应变率冲击。本文利用金刚石压砧研究了Al基Al7075合金在高达~53 GPa的准静水压力和非静水压力下的行为。原位X射线衍射（XRD）和压缩前后的透射电子显微镜（TEM）成像用于分析微观结构的变化，并估计高压强度。我们发现使用准静水压力XRD测量的体积模量为75.2 +-1.9 GPa。XRD表明，非静水压力导致的缺陷密度显着增加，峰展宽与压力循环。非静水压力下的XRD图谱显示，具有最高局部压力的区域具有最大的缺陷成核增加，而具有最大局部压力梯度的区域经历织构化并且具有较大的晶粒。TEM分析表明，压力循环导致许多沉淀物的形核和生长。缺陷和析出物密度的显著增加导致Al 7075合金在高压下的强度增加。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Machine learning interatomic potentials for solid-state precipitation
Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（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（洛桑联邦理工学院国家新材料计算设计与发现中心）
本文提出了一种用于建模多组分合金共析反应的机器学习互原子势参数化方法，通过误差度量和数据生成方案提升了模型的准确性，并揭示了时效热处理中晶格结构的连续转变。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Modelling of Nano-oxide Precipitation and its Associated Stability under Neutron Irradiation for the Fe-Ti-Y-O system
本文开发了一种动力学蒙特卡罗模型，研究Fe-Ti-Y-O体系中纳米氧化物在晶界处的析出行为及其中子辐照稳定性，揭示了氧化物尺寸与剂量率的反比关系以及晶界附近氧化物更易溶解的规律。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Effect of Ni on Cu precipitation kinetics in α-Fe by AKMC study
采用原子动力学蒙特卡罗方法（AKMC）模拟了Fe-Cu和Fe-Cu-Ni合金热时效过程中共格富Cu析出的动力学。利用已有的ab-inito数据对AKMC进行参数化处理，以处理空位介导扩散对局域原子环境的依赖。提出了一种非线性半经验时间调整方法来调整MC时间。结合AKMC和时间调整方法给出了很好的协议与实验和其他模拟，包括推进因子和Cu团簇迁移率。三元合金的模拟表明，Ni对Cu沉淀有时间延迟效应。这种效应是由于Cu团簇的扩散系数降低引起的。随着Cu团簇尺寸的增大，扩散系数的降低作用减弱。模拟结果可以解释Fe-Cu-Ni三元合金在粗化阶段团簇数密度高于相应二元合金的实验现象，这与团簇迁移率有关。
2013-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
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
Stress orientation of second-phase in alloys: Hydrides in zirconium alloys
提出了板状第二相在外加应力作用下的析出模型。基体-沉淀物系统中的沉淀物由它们的局部体积分数和定义沉淀物小片在给定方向上的对准的取向参数表示。动力学方程，基于扩散理论和经典的成核理论，用来描述这两个参数的时间演变。根据实验结果，用该模型描述了锆合金中晶界的应力取向。
2009-07-01 cond-mat.mtrl-sci
