Composition optimization of cobalt-free Fe-Cr-Ni-Al/Ti multi-principal element alloys for strength-ductility trade-off based on machine learning

极限抗拉强度 材料科学 延展性(地球科学) 合金 延伸率 韧性 主成分分析 机器学习 人工智能 结构工程 复合材料 计算机科学 工程类 蠕动
作者
Kang Xu,Jin-hua An,Li Zhang,Chunyan Bai,Jian Tu,Jinru Luo
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier]
卷期号:36: 106498-106498 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2023.106498
摘要

Multi-principal element alloys (MPEAs) represent a novel class of advanced structural materials. However, due to the vast composition space, traditional experimental methods and first-principles calculation are not efficient for exploring this space. In recent years, machine learning (ML) has emerged as a promising tool for alloy design, offering an effective approach to develop high-strength and high-toughness MPEAs. In this work, we proposed a random-exhaustive feature selection (REFS) method to select an appropriate feature subset from a high-dimensional feature for model training. Moreover, we compared the metrics of models trained by various ML algorithms using either composition input or parameter input strategies. The results indicated that the models trained by using the Gradient Boosting Regression (GBR) algorithm with the parameter input strategy exhibited the high R2 values of yield strength (0.947), ultimate tensile strength (0.922), and fracture elongation (0.844). Finally, we conducted a two-step composition design for cobalt-free Fe-Cr-Ni-Al/Ti MPEAs. The optimized models designed Al5(Fe10Cr35Ni55)95 and Al2Ti1(Fe10Cr35Ni55)97 MPEAs, which demonstrated the significant improvements of 56.42%, 29.45%, and 5.82% in yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS), and fracture elongation (FE), respectively, compared to equiatomic FeCrNi MPEA. In addition, by using the association rule mining (ARM) on the model predictions, the compositional dependence of mechanical properties and the possibility of data-driven alloy design were revealed.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
cc发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
haoliu完成签到 ,获得积分10
3秒前
俭朴的碧玉完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
科研小白发布了新的文献求助10
4秒前
士多啤梨完成签到,获得积分10
5秒前
LiuRuizhe完成签到,获得积分10
5秒前
搜集达人应助碳酸氢钠采纳,获得10
5秒前
5秒前
风1发布了新的文献求助10
5秒前
Orange应助寒冷涵蕾采纳,获得10
6秒前
852应助王巧巧采纳,获得10
6秒前
酷酷夜阑发布了新的文献求助10
7秒前
自信的碧发布了新的文献求助10
7秒前
啦啦啦啦啦啦完成签到,获得积分0
8秒前
8秒前
9秒前
温言叮叮铛完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
wang发布了新的文献求助10
11秒前
Mr杜发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Lucas应助阿哈采纳,获得10
12秒前
土豆国王发布了新的文献求助20
12秒前
小蘑菇应助周冬利采纳,获得10
13秒前
完美世界应助小张采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
尚寻完成签到,获得积分10
15秒前
Dabaozi发布了新的文献求助10
15秒前
煜琪发布了新的文献求助10
16秒前
CXE完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
小白应助冷酷秋柳采纳,获得30
17秒前
zz完成签到,获得积分10
18秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
Injection and Compression Molding Fundamentals 1000
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
Mantids of the euro-mediterranean area 600
The Oxford Handbook of Educational Psychology 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
Insecta 2. Blattodea, Mantodea, Isoptera, Grylloblattodea, Phasmatodea, Dermaptera and Embioptera 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 内科学 物理 纳米技术 计算机科学 基因 遗传学 化学工程 复合材料 免疫学 物理化学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3422380
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3022679
关于积分的说明 8902215
捐赠科研通 2710096
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1486318
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 687010
邀请新用户注册赠送积分活动 682225