取向二元合金中的晶界夹杂分离

晶界（GB）分离是优化金属合金热力学和机械性能的强大方法。本研究通过原子尺度模拟报告了在代表性取向二元合金体系（Al-Ni）中显著的 GB 夹杂分离，挑战了文献中现有的假设。我们的发现表明，Ni 原子倾向于分离到 Al 双晶体中许多 kite-like GB 结构的夹杂位。还观察并分析了令人惊讶的层间夹杂分离模式。此外，夹杂分离可导致意外的 GB 转换，如 kite 转换和纳米棱柱化，由于存在小夹杂位。基于这些观察，我们开发了一种稳健的方法，系统性地识别在 GB 中容纳 solute 的夹杂候选位。该方法结合了位点检测和结构过滤，以产生与原子尺度模拟结果高度吻合的夹杂位分布。应用于纳米晶合金，该方法使我们能够计算夹杂分离能，从而显著改进了对 Al-Ni 体系的 GB 分离预测。此外，使用基于光滑原子位置描述符的机器学习模型成功预测了每个夹杂位的分离能。该研究凸显了 GB 夹杂分离在深化我们对 solute 行为理解方面的关键作用，并为设计下一代合金提供了宝贵的见解。