(Fe0.75B0.15Si0.1)100-xTax (x=0-2) 熔体的结构与凝固：实验与机器学习
材料科学
2022-12-28 v1 化学物理
摘要
Fe-B-Si 体系是用于合成具有优异磁性与力学性能的新型功能材料的基体。该领域的进展与寻找最优掺杂条件相关。本理论与实验研究旨在探讨 Ta 合金化对过冷 (Fe0.75B0.15Si0.1)100-xTax（x=0-2）熔体结构、其过冷能力以及凝固过程中结构形成过程的影响。少量 Ta 浓度使标准第一性原理与机器学习研究复杂化。我们开发了在此情形下快速稳定训练机器学习原子间势（MLIP）的技术，并揭示了过冷熔体的结构。基于 MLIP 的分子动力学模拟表明，在 Ta 浓度为 1 at.% 时，熔体中的化学短程有序发生急剧变化，与 Ta 原子相互作用的改变相关。该效应导致系统中团簇形成的重构。同时，我们的实验研究表明，Ta 含量为 1 at.% 的熔体具有最大的过冷倾向。Ta 合金化促进 Fe2B 初晶的形成，且在 Ta 浓度超过 1.5 at.% 时还形成 FeTaB。其中，在 Ta 近 1 at.% 时，熔体结晶以非平凡方式进行：形成两种中间亚稳相 Fe3B 与 Fe2Ta Laves 相。此外，在快速淬火条件下，Ta 浓度为 1 at.% 的熔体表现出最高的非晶化倾向。结果不仅增进了对 Fe-B-Si 材料最优合金化的理解，也推广了一种用于小掺杂浓度金属合金数值设计的机器学习方法。
引用
@article{arxiv.2211.03500,
title = {Structure and solidification of the (Fe0.75B0.15Si0.1)100-xTax (x=0-2) melts: experiment and machine learning},
author = {I. V. Sterkhova and L. V. Kamaeva and V. I. Ladyanov and N. M. Chtchelkatchev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.03500},
year = {2022}
}
备注
26 pages, 10 figures