基于最速熵上升量子热力学框架的熵驱动微结构演化预测
材料科学
2023-03-22 v3 统计力学
摘要
利用 Potts 模型和 Replica Exchange Wang-Landau 算法构建含表面与晶界的晶体固体能量景观。将该能量景观应用于最速熵上升量子热力学（SEAQT）框架的运动方程，以探究三类不同微结构演化的动力学：多晶烧结、析出相粗化与晶粒长大。最速熵上升公设无需任何关于过程底层物理机制的详细信息，即可预测这些非平衡过程的独特动力学路径。我们还提出了一种将状态空间中的动力学路径与一组平滑演化的微结构描述符相关联的方法。SEAQT 预测的动力学与已有的 ZrO2 烧结、Al3Li 析出相粗化以及纳米晶 Pd 中晶粒长大的实验动力学吻合良好。该方法计算能量景观所需的计算成本与蒙特卡洛模拟相当。然而，随后由 SEAQT 运动方程进行的动力学计算开销相当小，并通过免去对多次动力学蒙特卡洛运行取平均的需要而节省了大量计算资源。
引用
@article{arxiv.2108.11924,
title = {Entropy-Driven Microstructure Evolution Predicted with the Steepest-Entropy-Ascent Quantum Thermodynamic Framework},
author = {Jared McDonald and Michael R. von Spakovsky and William T. Reynolds},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.11924},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 9 figures