Ni-X 二元及 Ni-Al-X（X = Cr, Mo, Ta, W, Re）三元体系中的实验与计算扩散分析
材料科学
2026-05-26 v1
摘要
本文提出了针对二元 Ni-X 及三元 Ni-Al-X（X = Cr, Mo, Ta, W, Re）体系的广泛扩散分析，这些体系在 Ni-Al 基超合金的微结构演化和相稳定性中发挥关键作用。具体而言，我们强调了 Al 存在下 X 的扩散系数的变化，并比较了不同体系之间的扩散相互作用。首次原理计算结合来自温度依赖实验得到的活化能，揭示了 Ni-X 体系中一致的趋势，活化能的差异主要归因于迁移能的不同。在三元体系中，由交叉扩散轮廓估计得到的扩散系数表明，X 的主要相互扩散系数与其二元体系相当，且具有相似的活化能。然而，横向扩散系数对扩散长度具有显著影响，无论是增强还是降低，取决于扩散元素之间的相对方向。在 Ni-Al-Re 体系中，采用单轮廓方法以克服在接近末端成员交叉组成处估计组成梯度不确定性的挑战。得到的扩散系数与在 Gibbs 三角形上表示的扩散路径性质良好相关。为延续这些发现，本文应用基于物理的神经网络（PINN）优化方法，从而在整个组成范围内提取组成依赖性的扩散系数。分析表明，不将实验估计的扩散系数作为等式约束，优化可靠性将受到影响。总体而言，结果建立了 Ni-Al-X 体系中扩散研究的稳健框架，突显了横向扩散效应和约束增强数值方法的关键作用。
引用
@article{arxiv.2605.25425,
title = {Experimental and computational diffusion analysis in Ni-X binary and Ni-Al-X (X = Cr, Mo, Ta, W, Re) ternary systems},
author = {Ankur Srivastava and Suman Sadhu and Satyam Kumar and Ujjval Bansal and Raju Ravi and Saswata Bhattacharyya and Gopalakrishnan Sai Gautam and Aloke Paul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25425},
year = {2026}
}