电子激发态不锈钢

在极端电子激发下理解不锈钢的非平衡行为，仍是激光加工和辐射科学中的关键挑战。我们采用一种混合框架，将密度分子束紧密结合、输运蒙特卡罗和玻尔兹曼方程，用于模型化受激发的 austenitic 不锈钢 ($\text{Fe}_{0.5875}\text{Cr}_{0.25}\text{Mn}_{0.09}\text{Ni}_{0.07}\text{C}_{0.0025}$)。该方法独特地桥接了原子尺度的电子动力学与中尺度材料响应，使我们能够在电子温度 Te~25,000 K 下定量映射电子温度依赖的属性（电子热容、热导率和电子-声子耦合）。识别出两种不同的晶格无序机制：在 Te~10,000 K（剂量 ~1.4 eV/原子）处的非热力学熔化，晶格在亚皮秒尺度内坍缩而不伴随原子加热，这是由电子激发改变的相互作用势导致的；以及在约 0.45 eV/原子处的热力学熔化，通过电子-声子耦合在皮秒尺度内诱导。推导出的参数使我们能够对极端条件下的不锈钢进行预测性建模，并对激光加工和辐射抗性材料设计具有启发意义。