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《Scripta Materialia》太原理工大學(xué)喬珺威等工作：復(fù)雜合金系統(tǒng)相變過程中的合作博弈

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-11-11  瀏覽次數(shù)：3083
高熵合金（HEAs）因其獨特的成分設(shè)計和優(yōu)異的物理、化學(xué)性能而備受關(guān)注。在高熵合金系統(tǒng)中，相變行為的建模因系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)模而面臨雙重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的簡單合金相變理論基于還原論，在處理復(fù)雜系統(tǒng)時存在明顯局限性。基于此，太原理工大學(xué)的喬珺威教授團隊通過結(jié)合重整化群（RG）理論與機器學(xué)習(xí)方法，提出了一種實用的相變描述方法：基于信息論的重整化群。相關(guān)研究成果以“Cooperative Game During Phase Transformations in Complex Alloy Systems”為題在Scripta Materialia上發(fā)表。

研究團隊通過大量實驗數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個合金成分的數(shù)據(jù)庫，并基于此驗證了模型的有效性。通過機器學(xué)習(xí)模型，該團隊在測試集上實現(xiàn)了較高預(yù)測準(zhǔn)確率。此外，團隊還運用了合作博弈理論進一步解釋所建立的數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)該模型能夠包含前人提出的一些相變準(zhǔn)則，這為從新的角度理解合金中的有序-無序相變提供了重要見解。在特征構(gòu)建方面，團隊引入了70余種特征參量，包括振動熵、彈性熵及元素周期表中的拓撲特征。研究使用了 XGBoost 算法，并引入了 Shapley 值等特征重要性評估方法，以提高模型的可解釋性。研究結(jié)果顯示，相變中的合作現(xiàn)象在高熵合金中起著至關(guān)重要的作用，是系統(tǒng)中內(nèi)在有序性的一種反映。本研究不僅為復(fù)雜合金系統(tǒng)提供了高精度的相變預(yù)測模型，也為理解和設(shè)計復(fù)雜合金提供了新的理論基礎(chǔ)和研究思路。

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