Thermodynamic and kinetic modeling of Mn-Ni-Si precipitates in low-Cu reactor pressure vessel steels
大体积分数Mn-Ni-Si沉淀物（MNSPs）的形成导致反应堆压力容器（RPV）钢在高、长寿命注量下的过度辐照脆化。因此，一个新的和独特的，半经验的集团动力学模型被开发来研究MNSPs在低铜RPV钢的演变。该模型基于CALPHAD热力学和辐射增强扩散动力学。热力学决定了驱动沉淀的自由能减少的成分和温度依赖性。该模型处理均质和非均质成核，后者发生在级联损伤，像位错环。该模型只有四个可调参数，适合原子探针断层扫描（APT）数据库。该模型的预测是在半定量协议与系统的Mn，Ni和Si的成分变化的合金中的APT表征，包括敏感性，即使在同一钢的局部尖端到尖端的变化。该模型预测，在较低的合金Ni含量的MNSP形成的异质形核起着关键作用。成分效应的单变量评估表明，镍起主导作用，而即使是小的变化，在辐照温度可以有一个大的影响theMNSP演变。在典型的RPV钢范围内，Mn和Si的影响较小。该模型很好地预测了MNSPs在高注量下延迟但随后快速增长到大体积分数。为了说明的目的，MNSPs的转变温度变化的影响，提出了良好的基础上建立的微观结构，属性和属性模型。
2017-07-25 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
Cluster dynamics modeling of Mn-Ni-Si precipitates in ferritic-martensitic steel under irradiation
Mn-Ni-Si沉淀物（MNSP）是核反应堆用结构合金辐照诱发硬化和脆化的主要原因。研究表明，在9-Cr铁素体-马氏体（F-M）合金，如T91中的MNSP的沉淀，是强烈相关的位错上的异质成核，与辐射诱导的溶质偏析这些汇。因此，重要的是要建立先进的预测模型，在F-M合金在辐照下的Mn-Ni-Si沉淀的基础上了解的潜在机制。在这里，我们使用一个集团动力学模型，其中包括位错的多重影响，研究MNSPs在商业F-M合金T91的演变。模型预测值由400 °C质子辐照实验数据校准。辐射诱导的溶质偏析位错的连续模型，集成到集群动力学模拟，包括作为异质形核网站的位错的影响进行评估。结果表明，MNSPs在T91主要是辐射诱导，特别是，异质形核和辐射诱导的位错偏析是必要的，以合理化的实验观察。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Interstitialcy-based reordering kinetics of Ni$_3$Al precipitates in irradiated Ni-based super alloys
中子辐照往往通过其产生的热尖峰的作用促进有序合金中的无序，同时引入点缺陷和缺陷簇。当它们迁移时，这些点缺陷将促进合金的重新排序，对抗辐射诱导的无序。本文采用经典分子动力学和高度并行加速取样方法研究了Ni $_3$ Al在自间隙原子（SIA）扩散作用下的重排动力学。通过原子模拟监测序参量和势能，我们发现SIA在Ni $_3$ Al中起着重排序剂的作用。引入了基于重排序动力学的平均场速率理论模型，该模型再现了模拟数据，并预测了在低至500 K的温度下的重排序。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Intergranular stress distributions in polycrystalline aggregates of irradiated stainless steel
为了预测辐照后奥氏体不锈钢在轻水堆（LWR）环境中的晶间应力腐蚀开裂（IGSCC），需要可靠地预测晶间应力。有限元模拟已经进行了现实的多晶聚集体与最近提出的物理为基础的晶体塑性本构方程验证中子辐照奥氏体不锈钢。晶间正应力概率密度函数相对于塑性应变和辐照水平，单轴加载条件下。此外，还提出了晶界处的塑性滑移活动跳跃。从统计学的角度来看，晶间正应力分布描述了由于颗粒-颗粒相互作用而导致的相对于宏观应力的晶间应力的潜在增加。的分布被证明是很好地描述的主曲线，一旦重新缩放的宏观应力，在本研究中考虑的辐照水平和应变的范围内。该主曲线的上尾对自由表面效应不敏感，这与IGSCC有关
2016-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Single-Layer Fe-Cu Interphase in Ferritic Steels Stabilized by Magnetic Friedel Oscillations
针对铜析出钢中Fe含量测定与体相溶解度矛盾的谜团，本研究通过第一性原理计算发现Cu析出相与Fe基体间存在由磁性Friedel振荡稳定的单层Fe-Cu界面相，揭示了量子效应对结构材料的影响，为高强钢设计提供了关键依据。
2024-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Defects and Impurity Properties of VN precipitates in ARAFM Steels: Modelling using a Universal Machine Learning Potential and Experimental Validation
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of Oxford（牛津大学）
本研究通过机器学习势和实验验证，探讨了VN沉淀在高辐照下的缺陷行为及溶解机制，揭示了空位有序对辐照损伤的抑制作用及溶质对溶解速率的影响。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Effect of isothermal holding temperature on the precipitation hardening in Vanadium-microalloyed steels with varying carbon and nitrogen levels
研究了碳、氮含量和等温温度对含0.05wt%钒的钒微合金化钢的显微组织、析出相和拉伸性能的综合影响。制备两种不同的钒钢，一种具有较高的碳和较低的氮含量，HCLN钢，另一种具有较低的碳和较高的氮含量，LCHN钢，并在热变形后在500至750摄氏度的温度范围内进行等温保持处理。在两种钢中，在中间等温保持温度即600至650摄氏度下发现来自细小的钒碳氮化物沉淀物的最大沉淀强化。尽管LCHN钢的珠光体和贝氏体含量明显减少，铁素体平均晶粒尺寸变粗，铁素体基体中析出相和位错的相互作用减弱，但其屈服强度仍接近HCLN钢。这可能是由于LCHN钢中细小的钒析出相比HCLN钢具有更高的沉淀强化（20 ~ 50 MPa）。
2016-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Convection-induced compositional patterning at grain boundaries in irradiated alloys
通过相场建模研究辐照稀合金晶界析出相稳定性，发现溶质平流主导可形成抗粗化的成分图案。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
A micromechanical analysis of intergranular stress corrosion cracking of an irradiated austenitic stainless steel
辐照辅助应力腐蚀开裂（IASCC）是一种影响核压水堆（PWR）中使用的奥氏体不锈钢的材料退化现象，导致晶间裂纹的萌生和扩展。这种现象属于更广泛的晶间应力腐蚀开裂（IGSCC）。在这项研究中进行的辐照奥氏体不锈钢IGSCC的微观力学分析，以评估局部开裂条件。本文研究了一个在压水堆环境中进行质子辐照试验并出现沿晶开裂的304 L样品。连续切片，电子背散射衍射（EBSD）和两步错位程序进行重建的3D微观结构在一个扩展的体积，以评估统计开裂标准。还开发了一种方法来计算晶界（GB）正常取向的EBSD测量的基础上。统计分析表明，开裂优先发生GB法线对齐的机械载荷轴，但也为低值的Luster-Morris滑动传输参数。基于重构的三维微观结构，基于FFT的求解器和晶体塑性本构方程修改，以考虑在晶界处的滑移传输的细观力学模拟最后进行。这些模拟合理化的相关性实验获得一个单一的压力为基础的标准。这种微机械方法的实际优点和缺点进行了讨论。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
A model of homogeneous semicoherent interphase boundary for heterophase precipitates in substitution alloys under irradiation
均匀半相干界面模型描述了辐照产生的非平衡点缺陷在异相沉淀物和替代固溶体之间的半相干界面处的吸收和热激活迁移过程。在这个模型中的动力学演化的恒定的化学成分的沉淀物的尺寸在辐照下进行了研究。所得结果与实验数据[I. Monnet等人，核材料杂志335（2004）311]在电子辐照下对铁素体ODS钢EM 10 +MgO进行了研究。
2010-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of bombarding steel with Xe$^+$ ions on the surface nanostructure and on pulsed plasma nitriding process
钢（AISI 316 L和AISI 4140）的表面形态和潜在的晶间晶粒应变的修改，由于脉冲$^+$离子轰击后，影响脉冲等离子体渗氮工艺的氮扩散。离子轰击诱导规则的纳米图案并增加材料表面的粗糙度。惰性气体轰击引起的应变在比射弹停止距离大几个数量级的深度处观察到。预轰击样品显示出在氮化层中形成的特殊显微组织，改变了深度硬度分布。与奥氏体不锈钢脉冲等离子体渗氮工艺中通常获得的双层渗氮层不同，脉冲$^+$预轰击处理导致单一的厚致密层。在氮化预轰击的AISI 4140钢中，扩散区显示长的氮化铁针状沉淀物，而在非预轰击的样品中，更细的沉淀物分布在材料中。
2014-11-26 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
Modified Z-Phase Formation in a 12% Cr Tempered Martensite Ferritic Steel during Long-Term Creep
研究了12Cr1MoV（德国牌号：X20）回火马氏体铁素体钢在550 $^{\circ}$ C和120 MPa下进行间断长期蠕变试验时变质Z相的形成。从薄箔和浸提复制品样品收集的定量体积测量结果表明，在139 kh后破裂的样品的均匀伸长规格（$f_v$：0.23 $\pm$ 0.02%）和螺纹区域（$f_v$：0.06 $\pm$ 0.01%）中沉淀出改性Z相。改性Z相的形成伴随着MX沉淀物的逐渐溶解，其从初始状态的（$f_v$：0.16 $\pm$ 0.02%）降低到测试样品的均匀伸长的规格部分中的（$f_v$：0.03 $\pm$ 0.01%）直至失效。蠕变强化MX颗粒的颗粒间间距从（$λ_{3D}$：0.55 $\pm$ 0.05 $μm$）在初始状态下，（$λ_{3D}$：1.01 $\pm$ 0.10 $μm$），用于破裂样品的均匀伸长的量规部分，而线区域具有的颗粒间间距为（$λ_{3D}$：0.60 $\pm$ 0.05 $μm$）。局部变形的断裂区域具有增加的改性Z相的相分数（$f_v$：0.40 $\pm$ 0.20%），这意味着局部蠕变应变强烈促进改性Z相的形成。改性后的Z相析出物不仅在原奥氏体晶界上形成，而且在整个回火马氏体铁素体晶粒结构中形成。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
MatSegNet: a New Boundary-aware Deep Learning Model for Accurate Carbide Precipitate Analysis in High-Strength Steels
Department of Mining and Materials Engineering, McGill University（麦吉尔大学采矿与材料工程系）；Department of Mechanical Engineering, McGill University（麦吉尔大学机械工程系）
MatSegNet通过深度学习模型实现高强钢中复杂轮廓碳化物的精确分割与定量分析，揭示LB和TM在碳化物特性上的相似性，挑战传统碳化物取向区分方法。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci cs.CV cs.LG
The mechanism of solute-enriched clusters formation in neutron-irradiated pressure vessel steels: the case of Fe-Cu model alloys
提出了中子辐照压力容器钢中溶质富集团簇形成的机理，并以Fe-Cu模型合金为例进行了研究。我们表明，所获得的结果是在一个很好的协议与现有的实验数据上的参数与合金元素富集的集群。所提出的溶质拖曳机制类似于众所周知的区域精炼过程。我们的模型解释了为什么在具有面心立方晶格结构的奥氏体不锈钢中不会形成溶质富集的团簇。它还允许量化的方法来评估中子辐照剂量的反应堆压力容器钢硬化过程。
2016-01-21 cond-mat.mtrl-sci nucl-th physics.atm-clus
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
Mechanical behavior of ion-irradiated ODS RAF steels strengthened with different types of refractory oxides
本文研究了Y2O3、Al2O3和ZrO2三种难熔氧化物强化的ODS钢在Ar离子辐照下的结构与力学行为，发现强化氧化物类型与辐照损伤响应密切相关，并提出了改性层中的主导机制。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Deformation Behaviour of Ion-Irradiated FeCr: A Nanoindentation Study
了解结构钢的塑性机制对于下一代聚变反应堆的运行至关重要。元素组成，特别是存在的Cr的量，和辐照可以对铁素体/马氏体钢的机械性能具有单独和协同作用。离子辐照FeCr合金的研究有助于从机理上理解钢的辐照损伤。之前对离子辐照FeCr的研究并未明确区分引发塑性的位错成核与随着塑性的发展它们在材料中的传播。在这项研究中，Fe 3 Cr，Fe 5 Cr，和Fe 10 Cr与20 MeV的Fe $^{3+}$离子在室温下照射到标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa。纳米压痕进行了与Berkovich和球形压头的提示，以研究位错的成核和随后的传播。辐照诱导缺陷的存在降低了位错形核的理论剪应力和势垒。Cr的存在进一步增强了这种效果，由于增加保留的辐照缺陷。然而，与来自预先存在的源（例如Frank-Read源和晶界）的位错成核相比，这种组合效应仍然很小。FeCr的屈服强度随辐照损伤和Cr含量的增加而增加，是位错活动性的一个指标。由于Cr的存在而增加的辐照缺陷的保留也进一步增加了屈服强度。辐照后还观察到加工硬化能力降低。Cr和辐照损伤的协同效应对FeCr中位错的传播比其形核更重要。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of homogenization on precipitation behavior and strengthening of 17-4PH stainless steel fabricated using laser powder bed fusion
有效的后热处理对于在增材制造（AM）部件中实现高性能所需的微观结构至关重要。本文研究了均匀化对17-4PH钢组织-性能关系的影响。在17-4PH钢中观察到NbC、氧化物和ε-Cu的析出。为了设计最佳的后热处理，在1050 ° C下进行不同时间的均质化，然后在482 ° C下老化1小时。结果表明，均质化1小时后再进行时效处理，由于马氏体和原奥氏体晶粒细化，导致强度和塑性的最佳组合。热处理后的合金的拉伸性能得到了改善，超过了传统制造的17-4PH钢。通过对合金微观组织的综合分析，推测合金中的非共格ε-Cu析出相在均匀化过程中溶解，随后在时效过程中以共格富Cu团簇的形式重新析出。本研究表明，使用后热处理改变沉淀行为是一个有效的途径，以显着提高AM合金的机械性能。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of Cr content on ion-irradiation hardening of FeCrAl ODS ferritic steels with 9 wt\% Al
本文研究三种含9 wt% Al、不同Cr含量的FeCrAl ODS铁素体钢，经Fe离子辐照和纳米压痕、TEM分析，发现Cr通过阻碍位错环生长降低辐照硬化。
2023-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Synergism between B and Nb improves fire resistance in microalloyed steels
新型耐火钢的开发是材料科学和工程领域的一个重大挑战。合金元素如Nb和Mo通常用于提高室温和高温下的强度，例如，由于沉淀物和更硬的微观成分的形成。在这项研究中，我们交替地表明，在铌微合金化钢中加入少量的硼可能在保持高温下的机械性能方面发挥至关重要的作用。在$\approx 574$ \，°C下，硼钢的耐火屈服强度标准达到66\，\%，而不含硼时，该值达到$\approx 460$ \，°C，这是一种显著的硼诱导机械强化增强。DFT计算表明，与纯铁素体相比，硼的添加可以降低空位形成能，并且对于Nb-B钢，还存在24%的降低，这表明硼-铌组合充当有效的基于钉扎的强化剂。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-controlled growth and microstructural evolution of aluminide coatings
综述了铝化物涂层与镍基高温合金和钢等不同基体界面的扩散控制生长和组织演变。定量扩散分析表明，随着Pt的加入，β-NiAl相中各组分的扩散速率增大。这直接反映在相互扩散区的生长速率上。随着Pt的添加，粘结层和高温合金之间的沉淀物的厚度和形成显著增加。钢热浸镀铝过程中主要生长Fe_2Al_5相，并伴有少量其它相，渗层很薄。为了更好地控制钢上铁铝化物涂层的成分，建立了化学气相沉积工艺。
2017-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Physics-informed neural network for predicting fatigue life of unirradiated and irradiated austenitic and ferritic/martensitic steels under reactor-relevant conditions
Extreme Environments Materials Group (EEMG), Department of Materials Engineering, Indian Institute of Science (IISc)（极端环境材料组（EEMG）、材料工程系、印度科学研究院（IISc））；Department of Materials, University of Oxford（材料系、牛津大学）；Robert Bosch Centre for Cyberphysical Systems, Indian Institute of Science (IISc)（罗伯特·博世网络物理系统中心、印度科学研究院（IISc））
本文提出了一种具有物理信息的神经网络框架，用于预测核反应堆中奥氏体和铁素体/马氏体钢的低周疲劳寿命。该框架通过嵌入疲劳寿命的物理约束到损失函数中，提高了预测的准确性、可靠性和通用性。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Examining the Effects of Irradiation Temperature on Defect Generation and the Nature of Dislocation Loops
与轻水堆不锈钢堆内构件的大量辐照材料数据不同，CANDU反应堆具有高快中子通量和~ 330 oC的辐照温度，其核心外围具有高热谱不锈钢部件。特别是，CANDU设计包含一个奥氏体不锈钢排管容器，其中包含60- 80 ℃的重水慢化剂。研究了304 L不锈钢在低辐照温度（60- 80 ℃）和中辐照温度（300- 360 ℃）下，经3 MeV质子辐照后，其显微组织和力学性能的变化规律。国家的最先进的显微镜已被应用到表征的辐照缺陷，和纳米压痕进行提供一个链接的机械性能。据推测，开发的间隙类型的循环是高度依赖于温度的，和形成的缺陷循环是强烈的辐射诱导的偏析量。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-ledge coupling governs semicoherent precipitate growth
Tsinghua University（清华大学）；The University of Osaka（大阪大学）；McGill University（麦吉尔大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
研究揭示半相干析出相生长的动能缺陷过程，通过位错-ledge耦合机制解释其各向异性动力学及形态选择。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Deformation Localisation in Ion-Irradiated FeCr
本文结合原子力显微镜与三维 X 射线 Laue 衍射研究 Fe 和 Fe10Cr 纳米压痕形变，发现离子辐照导致塑性高度局域化，而 Cr 含量对减轻辐照脆化作用有限。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized defect-phases along dislocations in irradiated alloys
Department of Materials Science and Engineering, The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 材料科学与工程系，格雷格纳工程学院）
研究离子辐照下位错线上析出物的非平衡偏析形成的图案化现象，通过晶格动力学蒙特卡洛模拟揭示了溶质在位错上的输运竞争对自组织纳米结构稳定性的贡献。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Study of helium irradiation induced hardening in MNHS steel
用200 keV氦离子辐照新近研制的低活化铁素体/马氏体钢MNHS，在450 ℃时的注量分别为1 E21 ions/m^2，在300 ℃和450 ℃时的注量分别为1 E20 ions/m^2。通过纳米压痕测量结合透射电子显微镜（TEM）分析研究了该钢的辐照硬化。基于TEM分析，采用弥散势垒硬化（DBH）模型预测硬度增量。预测的硬度增量与纳米压痕测试得到的值是一致的。结果表明，位错环和氦泡是阻碍位错运动的硬屏障，是氦辐照强化的主要原因。氦泡的阻碍强度大于位错环的阻碍强度。
2015-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Design of a V-Ti-Ni alloy with superelastic nano-precipitates
应力诱发的马氏体相变使亚稳合金能够表现出增强的应变硬化能力，从而改善可成形性和韧性。然而，正如从相变诱发塑性（TRIP）钢中所熟知的，由于其固有的脆性，所得的马氏体可以限制延展性和疲劳寿命。在这项工作中，我们探索了一种合金设计策略，利用应力诱导马氏体相变，但不保留马氏体相。这种策略是基于超弹性纳米析出物的引入，其在初始应力诱导的正向转变后表现出反向转变。为此，利用从头算模拟和热力学计算，我们设计并制备了V45 Ti 30 Ni 25（at%）合金。在该合金中，TiNi作为纳米沉淀物均匀分布在韧性富V基心立方（bcc）β基质内，以及作为较大的基质相存在。我们使用各种扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的方法，其特征在于所产生的合金的微观结构。通过拉伸试验证明了合金的体力学性能，并且通过原位TEM微柱压缩实验、原位高能衍射同步加速器循环拉伸试验、压痕实验和差示扫描量热法实验证实了TiNi形貌中的可逆转变。观察到的转变途径和变量的影响相稳定性进行了严格的讨论
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
The dominant mechanisms for the formation of solute-rich clusters in low-Cu steels under irradiation
针对低Cu RPV钢中NSRC形成机制不清的问题，构建基于OKMC的模型并结合APT、SANS实验验证，揭示固定SIA环主导NSRC形核。
2025-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic and mechanical properties of copper precipitates in alpha-iron from atomistic simulations
在过去的几十年里，Fe-Cu系统由于其作为Cu钢的模型合金的技术重要性而引起了人们的广泛关注。尽管这些努力，它的相图的几个方面仍然无法解释。在这里，我们使用原子模拟表征的多晶型相图的Cu沉淀物在体心立方（BCC）Fe和建立一个一致的联系，其热力学和机械性能的热稳定性，形状和强度。Cu沉淀物从BCC转变为紧密堆积的9 R结构的尺寸被发现强烈地依赖于温度，从200 K时的直径约4 nm（~ 2，700原子）到700 K时的直径约8 nm（~ 22，800原子）。这些数字与Monzen等人给出的实验数据的解释非常一致。A 80，711（2000）]。强烈的温度依赖性源于BCC Cu的熵稳定，其作为体相是机械不稳定的。在高温下，相变呈现一阶特性，而在温度低于约300 K时，滞后和成核势垒消失。这种行为解释的核心和壳（润湿层）区域的BCC和9 R纳米沉淀物之间的能量差的相互抵消，分别。所提出的机制并不特定于Fe-Cu系统，但通常可以在不混溶系统中观察到，只要少数组分在主体基质的晶格结构中不稳定即可。最后，我们还研究了作为结构和取向的函数的沉淀物与螺位错的相互作用。结果提供了一个连贯的图片沉淀强度，统一以前的计算和实验观察。
2013-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the lead factor of neutron irradiation on the magnetic properties of RPV steels
Comisión Nacional de Energía Atómica（国家原子能委员会）；Universidad Tecnológica Nacional（国立技术大学）；Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro（门多萨国立大学，巴尔塞罗研究所）
研究中子辐照的铅因子对RPV钢材磁性能的影响，采用三种磁学技术分析辐照诱导的微结构变化，揭示辐照率和铅因子对材料磁性参数的影响。
2025-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Study of the flux effect on nuclear pressure vessel steel by measurement of magnetic properties
由于反应堆压力容器钢是铁磁性的，因此通过测量其磁性能，可以方便地监测高能粒子辐照后材料机械性能的变化。在这里，我们讨论了这两个属性（即机械和磁性能）和微观结构之间的相关性，通过研究目前正在建设中的阿根廷反应堆中使用的核压力容器钢的磁通效应。该钢的夏比V缺口试样在275°C下在RA1实验反应堆中以两个导程因子（LF）93和183进行辐照。用直流磁法和铁磁共振法研究了样品的磁性能。结果表明，矫顽场和磁各向异性的空间分布是敏感的LF，并可以解释考虑与此参数的微观结构的演变。饱和磁化强度对累积损伤有显著的依赖性。因此，上述技术适用于评估反应堆容器钢的劣化。
2013-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Early stages of dissolution corrosion in 316L and DIN 1.4970 austenitic stainless steels with and without anticorrosion coatings in static liquid lead-bismuth eutectic (LBE) at 500$^\circ$C
研究了316 L和DIN 1.4970奥氏体不锈钢与贫氧（C $_O$ < 10 $^-$ $^8$质量%）静态液态铅铋共晶（LBE）在500°C下接触600-1000 h后的溶解腐蚀行为的早期阶段（$\le$ 1000 h）。本研究的目的是确定未涂层钢的相对早期耐溶解腐蚀性，并评估所选候选涂层（Cr $_2$ AlC、Al $_2$ O $_3$、V $_2$ Al $_x$ C $_y$）的保护性。钢的显微组织和热机械状态的预期差异的同时暴露显示钢的晶粒尺寸，退火/变形孪晶的密度，和二次析出物对钢的溶解腐蚀行为的影响。这项研究的结果提供了建议，钢铁制造的目的是使用钢建造第四代铅冷快堆。
2021-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The superite phase and phase transition inducing multiscale solidification microstructures and segregations in steels
Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所）；Department of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Liaoning（辽宁科技大学材料科学与工程学院）；Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF), Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高等研究院）
研究揭示了钢固相变过程中超铁相的形成机制及多尺度微结构和偏析的产生，改变了对合金固化的传统认知。
2026-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Study of Radiation-Induced Ductile-to-Brittle Transition in Austenitic Steel
本文通过分子动力学模拟研究辐照Fe-Ni-Cr合金的韧脆转变，揭示空洞促进裂纹扩展而位错环阻碍并偏转裂纹的机制，并将断裂能分解方法推广至辐照材料以量化表面能与塑性功的贡献。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of PM-HIP to Forged SA508 Pressure Vessel Steel Under High-Dose Neutron Irradiation
本研究对比了高剂量中子辐照下 PM-HIP 与锻造 SA508 压力容器钢的性能，发现 PM-HIP 虽硬化与脆化略高，但延展性相当且机制与成分相关，为其核规范认证提供了依据。
2023-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature increases and thermoplastic microstructural evolution in adiabatic shear bands in a high-strength and high-toughness 10 wt.% Ni steel
A 10重量%镍-钢由于其高强度、优异的韧性和低的韧脆转变温度（DBTT）而被开发用于高压和低温应用。然而，在动态载荷条件下，这种钢容易发生剪切局部化，表现为绝热剪切带（ASB）。采用相关电子背散射衍射（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）和原子探针层析成像（APT）从宏观尺度到原子尺度详细研究了ASB中的温度升高和热塑性微结构演变。从绝热条件下的温度增加的计算，基于塑性功到热生成的转换，讨论了ASB中的微观结构转变，具体为：（i）b.c.c.- F.C.C.相变和它们的元素分配;（ii）的热力学模型的组成变化的V（Nb）富碳氮化物沉淀物在温度升高;和（iii）晶粒细化和旋转的动态/机械再结晶过程。溶质偏析在亚晶界，测量使用Gibbsian界面过剩的方法，揭示了溶质偏析如何有助于局部剪切变形的不稳定性，通过促进溶质元素的脱钉和迁移的晶界。最后，ASB内晶粒细化/旋转的动力学模型通过动态再结晶行为来描述：（i）亚晶形成;（ii）通过变形进行旋转/细化;以及（iii）通过亚晶合并进行晶粒生长，并进一步旋转和温度升高。ASB动态变形下的温度升高促进晶界迁移和亚晶合并，以产生具有低缺陷密度的大程度的等轴晶粒。
2020-10-20 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
First principles model for voids decorated by transmutation solutes: Short-range order effects and application to neutron irradiated tungsten
了解材料的性质如何因核嬗变而变化是聚变发电厂结构部件设计的主要挑战。在这项研究中，通过结合第一性原理矩阵哈密顿方法与热力学积分，我们调查准稳态配置的多组分合金，含有缺陷，在很宽的温度和组成范围。该模型能够模拟材料中的嬗变引起的偏析效应，包括钨，其中该现象非常明显。等温分析表明，空洞被Re和Os装饰，但没有钽（Ta）的装饰。元素之间的差异与杂质和空位物种之间的短程有序（SRO）参数的符号相关，与原子探针断层扫描（APT）观察辐照W-Re，W-Os，W-Ta合金在固溶体极限一致。对富空位钨中Re和Os杂质的统计分析表明，这两种溶质的自还原效应对物种的背景浓度高度敏感。在含1.5%Re和0.1%Os的四元W-Re-Os-Vac合金中，在1200 K时，SRO Re-Os参数为负值，促使Re和Os的析出集中。与实验的透射电子显微镜（TEM）和APT数据在高通量反应堆（HFR）照射的W样品的比较表明，该模型解释了异常偏析的嬗变产物（Re，Os）的空位簇和空隙的起源在高温限制有关的聚变发电厂的操作条件。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Contiguous Hetero-structures & Co-existing Morphological Derivatives of Preferentially Grown Carbo-nitrides in Long Term Aged SS 316LN with Varying Nitrogen Concentration
为了评估核反应堆运行条件下的长期结构完整性，具有不同氮含量的SS 316LN在650°C下进行20000小时的热老化。虽然退火孪晶和异质晶粒演化的双峰分裂是独立的化学成分，类型，尺寸和形态的演变第二相的氮浓度的特征。在明场光学显微镜结合透射电子显微镜的颜色对比显示存在三个主要的沉淀相; M23（C，N）6，Fe 2 Mo金属间化合物和Cr 2N。对连续形成的Fe 2 Mo和Cr 2N异质结构进行了量化，并在高氮含量（0.14 wt. %和0.22wt. %).一个独特的出现形态衍生物的晶内M23（C，N）6沉淀物与立方体上的立方体取向关系，如（1）孤立的立方体，（2）主纵梁/串的立方体，（3）二次纵梁/集群的分支主串，和（4）集群的板条被确定。纵梁和板条优先在{111}/ γ中生长<110>，并且具有晶体学变体。本研究中从明场颜色对比光学显微照片得出的结论表明，光学显微镜可以作为一种重要的工具，<110>通过分析第二相的对称性和致密平面/方向，有效和准确地处理大量数据，包括M23（C，N）6沉淀物形态衍生物的优先生长平面/方向（{111}/）。由于过量氮含量所产生的沉淀强化效应，使整体机械性能得到改善。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Characterising Ion-Irradiated FeCr: Hardness, Thermal Diffusivity and Lattice Strain
离子辐照的FeCr合金对于理解和预测未来核反应堆结构钢的中子损伤是有用的。以前的研究主要集中在辐照引起的缺陷的结构，探测透射电子显微镜（TEM），以及机械性能的变化。在这些研究中，广泛的照射条件已被用于具有不同处理历史的样品，这使得缺陷结构和材料性能之间的关系的分析变得复杂。此外，关键的属性，如辐射引起的热输运和晶格应变的变化，很少探索。在这里，我们提出了一个系统的研究Fe3 Cr，Fe5 Cr和Fe10 Cr二元合金注入20 MeV的Fe $^{3+}$离子的标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa在室温下。纳米压痕，瞬态光栅光谱（TGS）和X射线微束劳厄衍射被用来研究硬度，热扩散率和应变的变化，在材料中作为损伤和Cr含量的函数。我们的研究结果表明，铬导致增加保留的辐照引起的缺陷，造成实质性的变化，硬度和晶格应变。然而，热扩散率随损伤的增加变化不大，而是随材料中Cr含量的增加而显著降低。我们发现显着的晶格应变，即使在样品中暴露于一个标称位移损伤为0.01 dpa。从晶格应变测量预测的缺陷密度是显着高于在以前的TEM研究中观察到的，这表明TEM可能无法完全捕获的辐射诱导的缺陷人口。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Integrated Modeling of Second Phase Precipitation in Cold-Worked 316 Stainless Steels under Irradiation
本文结合团簇动力学（CD）技术和基于CALPHAD的沉淀模型，研究了冷加工（CW）316不锈钢（SS）在300-400 ℃辐照下的第二相沉淀。CD提供了辐射增强扩散和位错演化作为沉淀模型的输入。基于CALPHAD的沉淀模型基于经典的形核理论和演化方程，对沉淀过程的形核、长大和粗化过程进行了处理，并模拟了沉淀相的组成、尺寸和尺寸分布。我们将该模型与快堆条件下（9.4 x 10^-7 dpa/s和390 C）的实验数据进行基准测试，然后使用该模型预测CW 316 SS在轻水堆（LWR）延长寿命条件下（7 x 10^-8 dpa/s和275 C）的相不稳定性。该模型准确地预测了快堆条件下的γ-Prime（Ni 3Si）沉淀演变，这一阶段的形成是由辐射增强偏析为主。该模型还预测了碳化物的体积分数，同意与现有的实验数据从PWR反应堆，但远远高于在快堆中观察到的体积分数。我们建议，辐射增强溶解和/或碳枯竭汇发生在高通量可能是这种不一致的主要来源。集成模型预测典型CW 316 SS（含0.054 wt.%）的碳化物体积分数约为1.2%，γ '体积分数约为3.0%碳）在LWR延长寿命条件下。这项工作提供了有价值的见解的幅度和机制的沉淀在辐照CW 316 SS的核应用。
2017-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature-Dependent In-Situ LEIS Measurement of W Surface Enrichment by 250 eV D Sputtering of EUROFER
利用低能He $^{+}$离子散射光谱原位测量了250 eV氘溅射EUROFER钢表面钨的富集。在300 K和800 K之间的不同温度下，用2e18 m $^{-2}$ s $^{-1}$的氘原子通量和高达1.1e23 m $^{-2}$的最大注量辐照样品。在室温下的测量显示钨表面密度的明显增加，但已经在520 K下观察到的富集只有一半大。在800 K的温度下，没有检测到钨表面富集。所获得的数据可以确定的上限为1.6 eV的钨在EUROFER的扩散激活能。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Absolute radiation tolerance of amorphous alumina coatings at room temperature
研究PLD制备的非晶Al2O3涂层经高能离子辐照后的结构与硬度变化，证明其在全剂量范围保持非晶且性能稳定，是LFR等下一代核反应堆的候选防护涂层。
2023-04-24 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
Influence of Inter-Pulse Delay and Geometric Constraints on Damage and Optical Characteristics in thin Metal Targets Irradiated by Double Ultrashort Laser Pulses
Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology (FORTH)（电子结构与激光研究所，研究与技术基金会）
本文研究双超短激光脉冲对薄金属靶损伤和光学特性的影响，通过理论分析探讨脉冲间隔和几何约束对激光诱导损伤阈值的影响，为激光微加工和纳米制造提供理论基础。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effect of Magneto-Mechanical Synergism in the Process-Structure Correlation in Fe-C Alloys: A Phase-Field Modeling Approach
University of Florida（佛罗里达大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；University of Illinois（伊利诺伊大学）
本研究通过相场建模方法，揭示了磁场、化学和弹性驱动力对铁碳合金微观结构演变的影响，建立了磁辅助热处理与微观结构控制的关联。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
我们提出了一个全面的研究空洞的形成，形核和生长的二元合金的原型模型进行辐照通过使用相场和速率理论的基础上的组合方法。结果表明，空洞的形成是由于辐照产生的空位通过晶格的弹性形变相互作用以及空位与合金成分场的耦合而引起的。相图说明有关的固溶体，相分解，和图案化的状态的形成。从过饱和的整体空位形成的空隙是伴随着合金成分的组合物重排。结果发现，弹性的不均匀性导致在初始制备的二元合金中形成各向异性沉淀物，导致在辐照下形成空隙超晶格。结果表明，根据扩散控制的沉淀过程中，空洞形核和长大剂量，空洞生长的普遍动力学揭示。利用与大多数合金和钢有关的材料参数，对空洞的主要定量和统计特征进行了估算，结果与实验观察结果吻合良好。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Phase-field modeling of radiation-induced composition redistribution: An application to additively manufactured austenitic Fe-Cr-Ni
本文建立耦合原子与点缺陷演化的相场中尺度模型，模拟增材制造 FCC Fe-Cr-Ni 合金在晶界和位错胞壁处的辐射诱导偏析，并解释非单调偏析机制。
2025-05-10 cond-mat.mtrl-sci
