Microstructure evolution and densification during spark plasma sintering of nanocrystalline W-5wt.%Ta alloy
研究了Ta对纳米晶W在非等温和放电等离子烧结过程中的致密化和组织演变的影响。纳米晶W-5 wt.%采用机械合金化法合成了钽合金粉末。使用X射线衍射线轮廓分析，其特征在于彻底的纳米晶粉末。此外，还利用透射电镜研究了纳米晶粉末在非等温烧结过程中的收缩行为。随后，使用高达1600 °C的放电等离子体烧结来固结合金粉末。利用电子背散射衍射技术研究了Ta在放电等离子烧结纳米晶W过程中对组织的稳定作用。放电等离子烧结W-5 wt.%的平均晶粒尺寸观察到Ta合金为1.73微米。
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci
The Influence of Ca and Y on the Microstructure and Corrosion Resistance of Vacuum Die Casting AZ91 Alloy
采用光学显微镜、扫描电镜、失重试验和电化学腐蚀试验研究了Ca和Y对真空压铸AZ 91镁合金显微组织和耐蚀性的影响。结果表明，Ca和Y的共同添加细化了AZ 91合金的组织，减少了Mg 17 Al 12相的数量，使Mg 17 Al 12相由带状向网状转变，形成了条状Al 2Ca相和块状Al 2 Y相。Ca和Y的复合添加可显著提高AZ 91镁合金的耐蚀性。AZ 91 -1.5Ca-1.0Y合金在3.5%NaCl水溶液中浸泡24 h后，腐蚀速率下降到AZ 91合金的16.2%。AZ 91 -1.5Ca-1.0Y合金的腐蚀电流密度下降了一个数量级。
2013-10-17 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
Machine Learning Enabled Graph Analysis of Particulate Composites: Application to Solid-state Battery Cathodes
Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系）；Walker Department of Mechanical Engineering, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校沃克机械工程系）
本文提出一种基于机器学习的框架，将多模态X射线图像转化为拓扑感知图，用于分析颗粒复合材料的微观结构与性能关系，以固态电池正极为例验证了三相交点和离子/电子传导通道的重要性。
2026-05-16 cond-mat.mtrl-sci cs.CV
Microstructure, mechanical properties and aging behaviour of nanocrystalline copper-beryllium alloy
本文报道了大塑性形变Cu -2wt%Be合金粗晶和纳米晶时效动力学的综合研究。结果表明，粗晶合金时效后，连续形成纳米级的体心立方（bcc，CsCl型）半共格颗粒，其晶体取向关系为{220} Cu // {200} CuBe。这些颗粒产生了显着的内部应力场，并成为位错滑移的障碍，导致硬度从95维氏硬度（HV）的溶解合金到400 HV的老化的变化。剧烈的塑性形变导致形成平均晶粒尺寸为20 nm和HV为390的单相纳米晶组织。结果发现，该晶粒尺寸轻微驱动晶界偏析。纳米晶合金的进一步时效导致沉淀物在原Cu晶界上的不连续形成和亚稳相的跳跃。观察到老化纳米结构合金的最大硬度为466 HV的显著的时效硬化。力学性能测试结果表明，对于粗晶和纳米晶合金，显微组织和进一步时效对合金的强度性能都有很大的影响。纳米结构合金具有良好的热稳定性。CuBe相的硬度值的理论计算。结果表明，Be作为一种轻合金元素，可以直接改变大变形铜合金的显微组织。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of irradiation induced microstructures in the AgCu model alloy using a multiscale method coupling atomistic and phase field modelling
本文发展了一种基于相场的多尺度方法，从原子尺度到微结构尺度，模拟了二元体系在辐照下的微结构演化。为此，开发了一种有效的数值方案。在氪离子辐照下的AgCu合金的情况下，使用原子的方法计算的唯象参数，作为温度和辐照通量的函数。预测了辐照通量和温度对图案化微结构形成的影响。在AgCu的情况下，我们的模型进行了定性和定量验证的衍射实验研究。
2016-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning for Accelerated Long-Horizon Forecasting of Multicomponent Multiphase Microstructure Evolution in High-Entropy Alloys
KU Leuven（鲁汶大学）
本研究提出AE-GCN-LSTM代理框架，实现高熵合金多组元多相微结构演化的长时序加速预测，可保留关键特征并获7200至62300倍计算加速，为高通量合金设计提供基础。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.CE
From MLIPs to Microstructure: A High-Throughput Computational Framework to Design Spinodal Alloys in High-Dimensional Composition Spaces via Analytic Derivatives of CALPHAD Model Predictions
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
该研究提出基于CALPHAD的开源工作流程，通过机器学习原子间势训练进行高通量微观结构稳定性分析与可视化，利用解析导数提高计算效率和准确性，以Hf-Nb-Ti-V四元系为例演示了此流程。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Revolutionizing Alloy Microstructure Segmentation through SAM and Domain Knowledge without Extra Training
针对合金显微组织分割依赖大量标注与优化的问题，提出结合 SAM 和领域知识的免训练、免标注通用算法，可跨合金体系批量处理并达到接近监督模型的精度。
2024-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure evolution and heterogeneous nucleation in ternary Al-Cu-Ni alloys
采用多相场模型对三元Al-Cu-Ni合金的凝固过程进行了模拟，结果表明，通过耦合各相的真实热力学参数和演化方程，可以得到真实的微观组织。对模型函数的各个界面的稳定性要求保证了在$n$维相场空间中不存在“鬼”相。特别构造的热噪声项干扰了稳定性，并可根据能量和浓度条件产生产物相的异相成核。特别感兴趣的是，在三相点中，第四相的成核发生而没有额外的噪声。另一个观察结果是在各种合金中的共晶状或包晶状结构的生长。
2013-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and phase stability within the AlMoNbTiZr system: design tools and compositional boundaries for a high-entropy alloy
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）
本研究通过实验与CALPHAD模拟，确定AlMoNbTiZr体系中单相高熵合金的Al含量阈值为10 at%，所得bcc/b2合金强度高、模量低，但无相变强化效应。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
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
A Nanomechanical Testing Framework Yielding Front&Rear-Sided, High-Resolution, Microstructure-Correlated SEM-DIC Strain Fields
具有改进的机械性能的新型多相合金的持续开发需要对纳米级变形机制进行定量的微观结构分辨观察，例如，多相界面这就需要一种超越先进测试方法的组合方法，如对散装材料进行微尺度应变测绘和对单个晶粒进行微米级变形测试。我们提出了一个纳米机械测试框架，该框架经过精心设计，集成了几种最先进的测试和表征方法：（i）对精心挑选和隔离的多相样品进行定义明确的纳米拉伸测试，（ii）通过最近开发的InSn纳米DIC散斑图案，结合前后侧原位SEM-DIC测试的前后侧SEM-EBSD微观结构表征，（iii）通过应用SEM扫描伪影校正和DIC去卷积来辅助优化DIC应变映射，以提高空间分辨率，（iv）新颖的微结构-应变对准框架，以提供前侧和后侧、纳米级、微结构分辨的应变场，以及（v）变形配置中的微结构、应变和SEM-BSE损伤图的直接比较。在一个微米级的双相钢试样上的演示，包含一个不相容的铁素体-马氏体界面，展示了如何解开纳米级的变形机制。离散的板条边界对齐的马氏体应变局部化过渡到扩散铁素体塑性的界面，揭示了纳米级的正面和背面的微观结构应变对齐和DIC相关性的优化。所提出的框架产生了前后对齐的微观结构和应变场，提供了变形的3D解释，并为先进的多相模拟的前所未有的验证提供了新的机会。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nine-element machine-learned interatomic potentials for multiphase refractory alloys
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Bohai University（渤海大学）；Aalto University（阿尔托大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）
本文提出两种高效机器学习势和耐火合金数据库，用于模拟多相耐火合金的多种相变和物理性质。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Microstructure and mechanical properties of constrained shape-memory alloy nanograins and nanowires
我们采用相场方法研究了纳米尺度下的马氏体相变。对于纳米系统，如嵌入刚性基质中的纳米线和纳米颗粒，几何约束和边界条件对马氏体形成有影响，导致新的微观结构-例如在正方形晶格上对齐的点，轴沿<01>-或完全阻止马氏体形成。我们还对纳米线进行了张力测试。应力-应变曲线与整体结果有很大不同。此外，它们受微结构的影响很小-具有不同微结构的纳米线的机械响应可能相似，而具有相同微结构的纳米线可能具有不同的机械行为。我们还观察到，在转变温度下，或略低于它，最宽的线表现为伪弹性，而较宽的线是在记忆形状制度。此外，屈服应力并不随宽度单调变化，它在中间宽度处有一个最小值。
2007-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic modeling of magnetization distribution caused by internal twin microstructure of NiMnGa ferromagnetic shape memory alloys
在我们目前的出版物中，我们将继续研究最近开始在我们的一些出版物中的静磁能对FMSMA磁化行为的影响。我们的方法是基于直接最小化我们的新的微磁自由能模型的FMSMAs考虑到磁各向异性能和静磁能的贡献与层压双变量孪晶微结构。在这里，我们特别感兴趣的是调查分布的两个孪生变体，它们的取向和它们的依赖于外部磁场和它们的体积分数，以及本地磁化。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure, mechanical properties and corrosion of friction stir welded 6061 Aluminum Alloy
研究了AA 6061铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织、力学性能和腐蚀行为。观察到动态再结晶组织，且熔核区（NZ）、热机械影响区（TMAZ）、热影响区（HAZ）和母材（BM）的晶粒尺寸不同。硬度测试表明，HAZ和BM的硬度值分别达到最小值和最大值。拉伸结果表明，断裂发生在TMAZ和HAZ之间相对薄弱的区域。极化曲线测试表明，搅拌摩擦焊提高了AA 6061-AA 6061的耐蚀性，热影响区的耐蚀性优于其它区域。拉曼光谱分析表明，浸泡实验后铝表面腐蚀产物主要为氢氧化铝。扫描电子显微镜观察到在新西兰和下行晶间攻击。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure-based fatigue life model of metallic alloys with bilinear Coffin-Manson behavior
提出了一种基于微观结构的多晶金属合金疲劳寿命预测模型，该模型具有双线性Coffin-Manson关系。该模型是基于在确定的最大值的疲劳指标参数获得的塑性能量消耗循环中的微观结构。疲劳指标参数通过使用晶体塑性有限元模型的微结构的代表性体积单元的计算均匀化而获得。基于微观结构的模型被应用于预测在400 $^\circ$ C下的IN 718的低周疲劳行为，其表现出双线性Coffin-Manson关系，假设该行为是由从低周应变幅下的高度局部化塑性到高周应变幅下的更均匀变形的转变触发的。模型预测与实验结果非常吻合的一个广泛的循环应变振幅和两个应变比（$R_ε$ = 0和-1），并证实了最初的假设。此外，他们提供了一个微观力学解释的影响，应变比的疲劳寿命在低循环应变幅。
2017-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of heavy ion irradiation on microstructure and electron density distribution of zirconium alloy characterised by X-ray diffraction technique
采用不同的X射线衍射线轮廓分析（XRDLPA）技术对Zr-1.0%Nb-1.0%Sn-0.1%Fe合金辐照后的显微组织进行了分析。用Williamson-Hall技术、修正Rietveld分析和双Voigt方法估算了辐照合金的畴尺寸、微应变、位错密度和层错几率随剂量的变化。位错密度随辐照剂量的增加有明显的变化。分析还估计了辐照后主要滑移面中位错的平均密度。首次用X射线衍射技术确定了辐照引起的电子密度分布的变化。我们可以估计的平均位移的原子和晶格应变所造成的辐射从电子密度分布的变化，如观察到的等高线图。
2006-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Mapping of Microstructure Transitions during Rapid Alloy Solidification Using Bayesian-Guided Phase-Field Simulations
本研究结合高保真相场模拟与贝叶斯主动学习方法，绘制Fe-Cr合金快速凝固中微观组织转变图谱，验证经典KGT模型的预测准确性并发现低G下的中间型微观组织，为合金工艺参数设计提供计算工具。
2025-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale prediction of microstructure length scales in metallic alloy casting
在这篇文章中，我们结合铸造实验和定量模拟，提出了一种新的多尺度建模方法来预测局部一次枝晶间距的金属合金凝固在相关的工业铸造工艺的条件。为此，在仪器化铸造实验中测量了含Cu量为1.wt%和4.wt%的Al-Cu合金的一次枝晶间距，并将其与用相场（PF）和枝晶针网络（DNN）模型模拟的枝晶阵列的间距稳定范围和平均间距进行了比较。首次表明，PF和DNN导致类似的结果为Al-1.wt.%Cu合金，使用在DNN模拟与PF计算的枝晶尖端选择常数。PF模拟不能实现定量预测的Al-4wt%Cu合金，因为它们是太计算要求，由于大的分离的规模之间的尖端半径和扩散长度，非稀合金的特征。然而，DNN模拟的结果为非稀Al-Cu合金是在整体上与我们的实验结果，以及与广泛的文献综述。模拟一致表明，随着温度梯度的降低，PDAS的稳定范围扩大，因为微观结构从细胞树突到发达的分级树突。
2021-01-19 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
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
Emergence of rapid solidification microstructure in additive manufacturing of a Magnesium alloy
本研究结合先进表征与相场建模，揭示了镁稀土合金激光粉末床熔融过程中由快速凝固引发的振荡带状微观结构，为定制兼具几何适配与局部性能优化的生物可降解骨科植入物开辟新途径。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning-Driven Microstructure Characterization and Vickers Hardness Prediction of Mg-Gd Alloys
School of Computer Engineering and Science（计算机工程与科学学院）；Shanghai University（上海大学）；School of Computing and Information（计算与信息学院）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
提出融合元素成分与显微组织图像特征的多模态深度学习框架，利用Transformer回归模型预测固溶态Mg-Gd合金维氏硬度，R^2达0.9，并通过SHAP揭示关键设计因素。
2024-10-27 cond-mat.mtrl-sci cs.CV cs.LG
Impact of microstructure, temperature and strain ratio on energy-based low- cycle fatigue life prediction models for TiAl alloys
本文利用单轴低周疲劳试验结果，对两种疲劳寿命预测模型进行了TiAl金属间化合物的试验研究。两种评估都是基于耗散能量，但其中一种考虑了静水压力校正。这项工作允许确认，在这种材料上，线性性质，已经注意到硅钼铸铁，TiNi记忆合金和304 L不锈钢，耗散能量，校正或不与静水压力，根据失效的循环次数。这项研究还强调，首先，耗散能模型在这里更适合于估计低周疲劳寿命，其次，内部参数，如微观结构以及外部参数，如温度或应变比有预测结果的影响。
2012-01-19 cond-mat.mtrl-sci
With no Color and Scent (part II): Metal and Alloy Microstructures-Handmade Replicas of Natural Objects
作为金属和合金“植物”合成多孔膜的工作的延续，通过脉冲电流电镀体积金属微观结构类似于自然物体，如贝壳，卷心菜叶，蘑菇生长，并在其适度的优雅。这种结构是由PdNi和PdCo合金以及Ag、Cu和Ni在由膜孔形状和脉冲电流参数限定的条件下形成的。结果表明，所获得的复杂结构形成的层的金属纳米线作为其自组装的结果，而在脉冲电流电镀过程中生长。根据膜的形状和脉冲电流电镀的状态，可以生长一种类型的壳状结构或各种结构。
2011-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of Si addition on the microstructure and tensile properties of casting Al-5.0Cu-0.6Mn-1.2Fe alloys
本文研究了Si对Al-5.0Cu-0.6Mn-1.2Fe合金铸态组织和拉伸性能的影响。结果表明，Si的加入对合金的显微组织和拉伸性能有显著影响。对于常压制备的合金，Si的加入促进了汉字α-Fe相的形成，抑制了片状Al 3（FeMn）和汉字Al 6（FeMn）相的析出，提高了孔隙率，导致抗拉强度和屈服强度显著下降。对于75 MPa压力下制备的合金，Si的加入还能促进细小汉字α-Fe相和数密度较高的Al 2Cu（θ）相的形成，使合金的抗拉强度和屈服强度略有提高。在相同Si含量下，合金的强度和延伸率随着压力的增加而增加，这主要是由于孔隙的消除、晶粒细化强化和固溶强化。当Si含量为1.1%时，在75 MPa的压力下制备的合金具有最好的拉伸性能，其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为237 MPa、140 MPa和9.8%。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of alloying on the microstructure, phase stability, hardness and partitioning behavior of a new dual-superlattice nickel-based superalloy
最近报道了一种新型的y-y ′-y”双超晶格高温合金，该合金具有良好的高温力学性能。目前的工作采用最先进的化学和空间表征技术来研究系统添加的Mo，W和Fe和Nb和Al含量的变化对相分数，热稳定性，元素分配和机械性能的影响。合金是通过电弧熔炼，然后进行热处理而制成的。采用多尺度表征技术和硬度测试对复合材料的微观结构、热稳定性和力学性能进行了表征。然后通过热力学模型解释了这些性质或元素分配行为的变化。适度增加1.8 at.% Mo对微观结构和热稳定性有很强的影响：它使热处理期间的微观结构粗化最小化，同时不显著降低γ '固溶线温度。Nb减少0.6原子%，强烈地降低了y”体积分数，而不影响y“体积分数。减少的沉淀分数导致合金硬度的显著降低。添加Fe以实现更好的可加工性和降低材料成本，降低了γ ′固溶线温度，并在热处理期间引起快速的显微组织粗化，而不影响合金硬度。Al减少0.4原子%，降低了y'体积分数和y'固溶线温度，也不影响合金硬度。添加0.9at.% W降低了γ ′固溶线温度，但增加了两种沉淀物的体积分数。这些数据对于优化当前的合金设计和为未来的合金设计工作提供信息将是非常宝贵的。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Phase field modelling of microstructure transformations in Zr-Sn alloy during irradiation
Institute of Applied Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院应用物理研究所）；Sumy State University（苏梅州国立大学）
本研究采用结合反应速率理论和CALPHAD方法的相场模型，三维模拟Zr-Sn合金在热处理和辐照下的微观结构演变，揭示第二相形成及其对辐照剂量的依赖性。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural engineering of medium entropy NiCo(CrAl) alloy for enhanced room and high-temperature mechanical properties
这项工作演示了一个强大的和韧性的中熵合金的发展，采用传统的合金化和热机械加工诱导部分再结晶（PR）和析出强化的显微组织。电子显微镜和原子探针层析成像的结合使用揭示了在此过程中的微观结构演变的顺序。首先，均匀化合金的冷加工导致高度变形的显微组织。在700°C下退火时，B2有序沉淀物在高度取向错误的位点上非均匀地成核。这些B2促进新的再结晶的无应变晶粒的粒子刺激成核（PSN）。再结晶晶界的迁移导致高密度层状组织中L12有序区的不连续析出。原子尺度的成分分析表明，显着量的Ni局限于GB区域之间的B2和L12沉淀，表明镍作为一个速率控制元素粗化的微观结构。在20小时的退火时，该合金包括软再结晶区和硬非再结晶区的复合微观结构、晶界（GB）处的B2颗粒和晶粒内的共格L12沉淀物。B2在再结晶期间固定GB运动，而后者提供高强度。该显微组织在环境温度下的0.2%屈服应力（YS）值为1030 MPa，伸长率为32%，并且在670°C下保持高达910 MPa。此外，它在700 °C下显示出出色的微观结构稳定性，并在高达770°C的高温下抗变形。变形显微组织的检查揭示了过度的孪晶、堆垛层错的形成、L12沉淀物的剪切以及归因于合金的高应变硬化的在B2沉淀物和GB周围的位错的积累。
2021-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Heat treatment - microstructure - hardness relationships of new nickel-rich nickel-titanium-hafnium alloys developed for tribological applications
研究了各种热处理对新型Ni 56 Ti41 Hf 3和Ni 56 Ti 36 Hf 8（原子%）合金的显微组织和硬度的影响，以评价这些材料在摩擦学应用中的适用性。对于固溶退火（SA）的Ni 56 Ti 36 Hf 8合金（716 HV），观察到由于Hf原子的固溶强化效应，导致与含有54体积% Hf的Ni 56 Ti 41 Hf 3合金相当的硬度。Ni_4Ti_3析出相的硬度为707 HV。在Ni 56 Ti41 Hf 3合金中，在300 ℃时效12 h后达到的最大硬度（752 HV）归因于致密的、半共格的Ni 4 Ti 3相的析出。不同于透镜状形态通常观察到的二元NiTi合金，块状Ni 4 Ti 3的形态内形成Ni 56 Ti 36 Hf 3由于在沉淀物/基体界面处的惯习平面的垂直方向上的较小的晶格失配。Ni 56 Ti 36 Hf 8合金在300 ℃时效12 h后再进行550 ℃时效4 h，硬度最高，达到769 HV。这种两步时效处理诱导两种散布的沉淀相（即H相和新的立方富Ni沉淀相）的密集纳米级沉淀，导致该家族合金表现出的最高硬度。使用原子探针层析术测量立方富Ni沉淀物的组成为约Ni61.5Ti31Hf7.5，而HAADF-STEM揭示了54个原子基序的立方结构（α = 8.87埃），并且电子衍射显示该结构属于pm-3 m（No.221）空间群。
2020-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Formation of bulk ferromagnetic nanostructured Fe40Ni40P14B6 alloys by metastable liquid spinodal decomposition
采用亚稳态液相调幅分解法可以制备出直径为3~5 mm的Fe 40 Ni 40 P14 B6合金纳米晶锭。采用助熔剂法对Fe 40 Ni 40 P 14 B6合金进行净化处理，获得了大的过冷度。当过冷度Δ T > 260 K时，过冷试样的组织在过冷液态下发生了液态调幅分解。显微组织可以描述为两个相互缠绕的网络，小颗粒分散在其中。对于过冷度Δ T > 290 K，试样的整体显微组织变为粒状形态。小晶粒和大晶粒的平均晶粒尺寸分别为~ 30 nm和~ 80 nm。所制备的样品为饱和磁化强度Bs ~ 0.744T的软磁材料。
2007-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Harmonizing Microstructures and Enhancing Mechanical Resilience: Novel Powder Metallurgy Approach for Zn-Mg Alloys
本研究提出融合机械合金化、放电等离子烧结与热挤压的粉末冶金路线，在Zn-Mg合金中构建软芯-三维超细晶硬壳结构，消除氧化物壳后使抗拉强度达333 MPa。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of microstructures during in-situ alloying in additive manufacturing for efficient material qualification processes
在这项工作中，提出了一个数值模拟框架相场法的基础上，能够捕捉凝固过程中的异质金属微观结构的演变。所涉及的物理学可以证明特别有用时，不仅研究系统经历热梯度，如在均匀系统，而且在条件下，表现出鲜明的空间梯度，即当这些不均匀性，甚至在介观尺度上存在。为了说明该模型的能力，研究了激光粉末床熔合期间高熵合金的原位合金化作为示例性用例。由此产生的数字孪生模型预计将缩短新材料的开发时间，并大大减少实验资源需求，从而有助于有效的材料鉴定过程。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Registration between DCT and EBSD datasets for multiphase microstructures
本研究针对多相材料三维微观结构表征需求，开发了基于晶粒平均取向的DCT与EBSD数据集配准技术，验证了实验室DCT可准确测定多相钢中大晶粒的关键特征，展现了其在多相材料表征领域的应用潜力。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure Thermal Stability and Superplastic Behavior of Al-6%Mg-0.12%Sc-0.10%Zr-0.10%(Yb, Er, Hf) Ultrafine-Grained Alloys
本文研究ECAP制备的含Yb、Er或Hf超细晶Al-6Mg-Sc-Zr合金，分析热稳定性、超塑性变形参数与晶粒演化，发现Hf合金性能更优且Yb合金可在400 °C实现910%伸长率。
2023-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Effects of temperature gradient on the interface microstructure and diffusion of diffusion couples: phase-field simulation
采用相场模拟方法，研究了不同成分的亚稳合金在初始时效过程中产生的扩散偶，在温度梯度、浓度差和初始时效时间的相互作用下，扩散偶中的时间界面微观结构和扩散行为。成分的时间演变和分离相的体积分数指示了在温度梯度下元素通过界面的扩散方向。增大的温度梯度在界面两侧诱导出较宽的单相区。无论扩散方向是向上还是向下，都是通过界面向上扩散。对于初始时效时间较短的合金，伴随着互扩散的相变导致平直界面两侧为单相区。与温度梯度相比，扩散偶的成分差异和合金的初始时效时间对扩散和界面组织的影响更大。
2015-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of dynamic mechanical properties of non-superheated and superheated A357 alloys
研究了时效处理对A357合金显微组织和动态力学性能的影响。用光学显微镜对显微结构进行了研究。动态力学性能（储能模量，损耗模量，和阻尼能力）的动态力学分析仪（DMA）进行了测量。非过热态A357合金的显微组织为粗大的角状共晶Si颗粒和粗大的α-Al枝晶。与此相反，在过热A357合金中，观察到更细、更圆的共晶Si颗粒以及更小且优选取向的α-Al枝晶。动态力学性能表明，在高温下，过热和未过热A357合金的损耗模量和阻尼能力均呈上升趋势，储能模量呈下降趋势。过热A357的高阻尼能力归因于高温下的晶界阻尼。
2017-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Crystal plasticity analysis of deformation anisotropy of lamellar TiAl alloy: 3D microstructure-based modelling and in-situ micro-compression
详细的微观结构表征和原位微柱压缩耦合晶体塑性有限元模拟（CP-FEM），研究在层状TiAl合金的塑性各向异性的微观机制。在模拟和原位实验中的微观结构的考虑，使微观机制负责的高度各向异性的变形响应的TiAl层内和层间尺度上的深入理解。本文研究了γ/α_2层片组织的两种特殊结构，即γ/α_2界面与加载方向成{25}^o和{55}^o。基于微结构的CP-FEM分析表明，{25}^o微柱中的塑性各向异性主要是由超级位错和普通位错的滑移引起的，而{55}^o微柱中的塑性各向异性主要是由纵向超级位错和纵向孪晶引起的。此外，横向超位错更加活跃，使得{25}^o微柱中的变形比{55}^o微柱中的变形更少局部化。此外，CP-FEM模型成功地预测了γ/α_2界面处大量的内应力，这被认为是对TiAl的塑性有害的。然而，正如所证明的模型，有害的内应力可以显着缓解激活的横向变形孪晶，这表明，TiAl的塑性可以提高通过促进横向孪晶。
2019-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Oxide-stabilized microstructure of severe plastically deformed CuCo alloys
纳米晶体材料因其有益的机械和物理性质而众所周知。然而，在高温下稳定微观结构以拓宽应用窗口是至关重要的，例如通过杂质或氧化物钉扎晶界。CuCo合金，严重的塑性变形，使用高压扭转，被用来研究退火后的氧化物的演变。这些调查进行了电子显微镜，同步辐射高能X射线散射和原子探针断层扫描。通过原位小角散射研究监测氧化物的演变表明，在高温下，初级氧化物的生长以及另一种氧化物的形成。在热处理样品中可以观察到略微不同的粗化，这可以追溯到不同氧化物量的影响。最初过饱和的CuCo基质的变化，分解过程以及钴和铜基氧化物的形成和生长。已经发现，退火后存在的主要数量的氧化物已经可以在起始材料中找到。
2022-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and phase transformation of nickel-titanium shape memory alloy fabricated by directed energy deposition with in-situ heat treatment
增材制造由于其灵活性而被广泛应用于制造镍钛（NiTi）记忆合金的各种结构，以产生具有最小缺陷的复杂结构。然而，组织不均匀性和第二相的形成是阻碍NiTi合金进一步应用的两个主要问题。虽然通常采用后热处理来改善或控制NiTi合金的性能，但它不能实现NiTi合金的热性能和/或机械性能的空间控制。为了克服均匀后热处理的局限性，本研究提出了一种原位热处理策略，该策略被集成到NiTi合金的定向能量沉积中。所提出的方法将可能导致新的制造能力，以实现位置相关的性能或属性操纵。研究了原位热处理对NiTi印刷结构的热性能和力学性能的影响。通过三维有限元模拟和实验表征，对热循环、组织演变和力学性能进行了研究。采用低功率激光束将原位热处理仅定位于当前印刷层，从而依次促进逆包封反应和瞬时高固溶处理。原位热处理后，试样的差示扫描量热曲线上出现明显的相变峰，Ti 2Ni相体积减少约50%~70%，显微硬度降低约35 HV。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microstructure evolution during rapid solidification of hypoeutectic Al-Ag alloys near absolute stability
Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）；Northeastern University（东北大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过动态透射电子显微镜和相场模拟探讨了亚共晶Al-Ag合金在接近绝对稳定性极限时的微观结构演变，揭示了生长速率与绝对稳定性极限的关系，并通过实验验证了预测结果。
2026-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Composition on Microstructural Evolution during Homogenization of 7XXX Alloys
本研究针对7XXX系铝合金均匀化过程的微观组织演变问题，采用多尺度综合模型结合Scheil凝固计算，分析了成分与初始组织的影响，提出了优化的合金成分范围。
2023-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and mechanical properties of mechanically-alloyed CoCrFeNi high-entropy alloys using low ball-to-powder ratio
针对高熵合金制备方法复杂且成本高的问题，本研究开发了一种基于低球料比（5:1）的机械合金化新方法，结合放电等离子烧结技术制备了CoCrFeNi高熵合金，并验证了其在不同球磨及热处理条件下具有优异的力学性能。
2023-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure of a spark-plasma-sintered Fe2VAl-type Heusler alloy for thermoelectric application
本文通过富氮雾化和火花等离子体烧结在Fe2VAl基Heusler合金中构建多层级缺陷结构，并结合微观表征与热电测量，证明缺陷工程可显著降低热导率并提升热电性能。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural and compositional design principles for Mo-V-Nb-Ti-Zr multi-principal element alloys: a high-throughput first-principles study
由于多主元素合金（MPEAs）的成分空间很大，合理设计MPEAs以优化其微观组织是困难的。因此，高通量的第一性原理研究的Mo-V-Nb-Ti-Zr，耐火MPEA，进行深入了解底层的微观结构。使用蒙特卡罗模拟供电的集群扩展，我们发现的原则，管理MPEA的微观结构在一个大的组成空间，包括非等原子的组合物，并包括组成的二元，三元和四元。在休谟-Rothery规则的精神完全固溶度，我们提出了一个定量的表达式预测固溶体形成的组合物。在一个一致的框架内，我们的研究结果再现微观结构的观察（固溶体与偏析）从许多实验，并提供微观结构的预测，在成分空间中的未探索的地区。我们的工作阐明了MPEA的微观结构中的元素的分离和聚类趋势，提出了一套简单但功能强大的设计原则，为未来的实验，合理设计MPEA与所需的微观结构，优越的机械性能。
2021-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Phase-Field Modelling of Transformation Pathways and Microstructural Evolution in Multi-Principal Element Alloys
最近开发的难熔多主元素合金（MPEA），AlMo $_{0.5}$ NbTa $_{0.5}$ TiZr，显示出有趣的微观结构，具有无序相的立方沉淀物（$β$，bcc）相干嵌入有序相（$β'$，B2）基质，不像常规的Ni基超合金，其中有序相（$γ'$，L12）是沉淀相，无序相（$γ$，fcc）是基质相。了解导致这种微结构的相变途径（PTP），以便为特定的工程应用定制微结构，这变得至关重要。在这项研究中，我们首先提出了一个可能的PTP导致的微结构，并采用相场法模拟沿PTP的微结构演变。然后，我们探讨可能的PTP和材料参数，导致一个倒置的微观结构与有序相的沉淀相和无序相的基体相，微观结构类似于在镍基高温合金中观察到的。我们发现，为了保持沉淀物作为高度离散的颗粒沿这些PTP，沉淀相的体积分数需要小于基体相的体积分数，并且沉淀相的弹性刚度应高于基体相的弹性刚度。
2021-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure of precipitates and magnetic domain structure in an annealed Co38Ni33Al29 shape memory alloy
的CoNiAl FSMA的显微结构确定由传统的透射电子显微镜，电子衍射研究与先进的显微镜技术和原位洛伦兹显微镜。通过HRTEM证实存在10至60 nm尺寸的hcp $ε$ -Co的棒状沉淀物。用Burgers取向关系描述了析出相与B2基体之间的取向关系。冷却后获得的马氏体的晶体结构为具有（1-11）孪晶面的四相L10。磁畴结构是在原位冷却实验过程中使用洛伦兹显微镜的菲涅耳模式确定的。虽然从B2奥氏体到L10马氏体的转变进行，但新的畴成核导致畴宽度减小，磁化主要沿着单一方向。尽管马氏体相的磁畴结构复杂，但奥氏体相的磁畴与晶向的关系仍有可能得到完整的描述。
2008-05-15 cond-mat.mtrl-sci
The high temperature mechanical properties and the correlated microstructure/texture evolutions of a TWIP high entropy alloy
本文研究了一种高熵钛合金在不同温度下的显微组织和织构演变。为此，拉伸试验进行的温度范围从298至873 K下的应变速率为0.001 s-1。实验材料表现出非凡的室温加工硬化行为，无论是瞬时应变硬化指数和加工硬化速率值。这导致了可接受的极限拉伸强度/延展性平衡，并且考虑到孪生和平面滑移的高活性是合理的。这样的加工硬化能力恶化，在较高的温度下，由于增加位错湮灭率和堆垛层错能值，抑制孪晶形成和位错积累。然而，与其他单相高熵合金相比，加工硬化区的幅度和范围的减少是微不足道的。这是由于该合金在不同变形温度下具有较高的位错储存能力。在773和873 K下观察到锯齿状流动，这是由于动态应变时效（DSA）机制。有趣的是，在这种情况下，DSA机制对整体延性具有有益的影响，这归因于应变硬化指数的增加导致颈缩的延迟。织构检验还揭示了由于孪晶和八面体滑移的同时贡献而形成的双纤维织构。
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Phase selection and microstructure of slowly solidified Al-Cu-Fe alloys
寻找制备大块单相准晶Al-Cu-Fe合金的有效方法是目前的一个重要课题。解决这一问题的关键是了解该系统中相形成的机制。本文研究了不同成分的Al-Cu-Fe合金在缓慢凝固过程中的晶化顺序以及固相形成的条件。用差热分析方法建立了过冷度的浓度依赖关系。这些实验结果进行了比较，从\textit{ab initio}分子动力学模拟确定的液体状态的化学短程顺序的数据。我们观察到Al-Cu-Fe合金中原子间相互作用的主要特征在液态和固态下是相似的，它们在i相成分附近发生变化。在i相从熔体形成的浓度区，过冷度和结晶特性都取决于冷却前熔体的温度。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanocrystalline equiatomic CoCrFeNi alloy thin films: Are they single phase fcc?
四元等原子CoCrFeNi大块合金在文献中被广泛研究。在实验条件下，该合金为单相fcc结构，其物理机械性能与五元等原子CoCrFeMnNi合金相似。大量的研究集中在块体纳米晶高熵合金或成分复杂合金的力学性能及其退火后的微观结构演变。薄膜加工路线为形成纳米晶合金提供了一种极好的替代方案。由于溅射法制备的薄膜具有成核率高、缺陷密度大等特点，其微结构演化的动力学过程往往比体材料中发生的过程要快。在这里，薄膜被用来研究在Si/SiO2和c-蓝宝石衬底上通过磁控共溅射从元素源沉积的纳米晶CoCrFeNi的相演变。与块体合金相比，薄膜的相和微观结构进行了讨论。主要结论是，只要有足够的形核位置，即使在室温下也可以形成第二相。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Multiphase imaging of freezing particle suspensions by confocal microscopy
冰模板法是制备多孔陶瓷的一种成熟工艺。由于结构/性能的关系，它是必要的，以更好地了解和控制凝固微观结构。冰模板是基于通过生长冰晶来分离和集中颗粒。到目前为止，我们对这一过程的理解是基于光学或X射线成像技术的观察，或者基于冰模板材料的表征。然而，在粒子尺度上的原位观测仍然缺失。在这里，我们表明，共聚焦显微镜可以提供多相成像的冰的生长和分离和组织的颗粒。我们说明了我们的方法的好处与观察颗粒和孔隙冰在冻结结构，冻结前形态的动态演变，以及PVA添加对凝固微观结构的影响。这些结果特别证明了在冰模板过程中控制温度梯度和生长速率的重要性。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Temperature Induced Cubic-to-Tetragonal Transformations in Shape Memory Alloys Using a Phase-Field Model
记忆合金（SMA）在应力和温度诱导载荷下表现出滞后行为。在这方面的贡献，我们专注于数值模拟的微观结构演变的ε-到-tetra-马氏体相变SMA在动态加载条件下的三维设置。已开发的相场（PF）模型捕捉耦合的动态热-机械行为的SMA结构和控制方程组已经解决了使用等几何分析的数值。温度诱导的反向和正向转变已被施加到一个立方形状记忆合金试样，开始与演变容纳马氏体显微组织。我们观察到，在正向相变过程中，马氏体变体突然形核。瞬态微结构沿[110]面排列，这与晶体学理论和实验结果相一致。
2014-03-24 cond-mat.mtrl-sci
