Prediction of magnetocaloric properties of Fe-based amorphous alloys based on interpretable machine learning

机器学习 人工智能 无定形固体 试验装置 均方误差 非晶态金属 平均绝对百分比误差 等温过程 磁制冷 特征选择 计算机科学 材料科学 算法 数学 合金 人工神经网络 磁场 热力学 统计 冶金 物理 化学 有机化学 磁化 量子力学
作者
Chengcheng Liu,Xuandong Wang,Weidong Cai,Hang Su
出处
期刊:Journal of Non-crystalline Solids [Elsevier BV]
卷期号:625: 122749-122749 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2023.122749
摘要

This study developed a machine learning model to accurately predict the isothermal magnetic entropy change (-SM) in amorphous alloys, a key parameter for evaluating magnetocaloric performance. Four machine learning algorithms were compared, and the (Extremely Randomized Trees) ETR algorithm demonstrated exceptional performance with an (R-squared) R2 value of 0.90 and a (Mean Absolute Percentage Error) MAPE of 13.31 % on the test set. Feature selection techniques, including Pearson correlation coefficient (PCC) and Recursive feature elimination (RFE), identified a subset of 7 important features: (Applied Field) Mf, δr, ΔH, ΔTm, ΔS, Tm‾, and Ec‾. The Shapley Additive Explanations (SHAP) method provided insights into feature importance and critical values. Design strategies for new alloys, using the FeZrB system as an example, were proposed based on the predictive model. The model's generalization ability was validated on other amorphous alloy systems, showcasing its wide applicability. This research contributes to the field of amorphous alloys and suggests future directions for machine learning applications.
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