新型钴基高温合金蠕变机制与机器学习研究新范式
刘禧莉1,2,罗佳豪1,2,李会军3,白静1,2,马庆爽1,2,高秋志1,2(1.东北大学材料科学与工程学院;2.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院;3.伍伦贡大学工程与信息科学学部)
摘要:新型钴基高温合金因其高熔点与γ′相强化机制,有望成为替代镍基合金的新一代高温结构材料。本文系统综述了钴基高温合金蠕变行为的研究进展,探讨了γ′相的体积分数、尺寸、晶格错配度及筏化行为对蠕变抗力的影响机制,揭示了层错、反相畴界及Lomer-Cottrell 锁等蠕变亚结构在高温变形中的动态交互作用。此外,还详细介绍了机器学习在设计新型钴基高温合金中的应用,通过数据驱动与蠕变机制的深度融合,新型钴基高温合金有望实现多性能的协同优化,为航空发动机热端部件的长期服役提供关键材料支撑。
关键词:新型钴基高温合金;γ′析出相;蠕变行为;蠕变亚结构;机器学习
目录介绍
1 新型钴基高温合金的蠕变曲线特征
2 微观组织对新型钴基高温合金蠕变性能的影响
2.1 组织特征
2.1.1 基体相——γ 相
2.1.2 强化相——γ′相
2.1.3 二次相
2.2 γ′强化相尺寸与体积分数
2.3 γ′强化相稳定性
2.3.1 γ′相的溶解温度
2.3.2 γ′相的粗化行为
2.4 γ′强化相的筏化行为
2.5 γ/γ′相晶格错配度
3 蠕变亚结构变化与形成机制
3.1 反相畴界
3.2 层错
3.3 层错之间的交互作用
3.4 层错附近元素偏析对蠕变性能的影响
4 机器学习驱动蠕变研究新范式
4.1 机器学习基本框架
4.2 钴基高温合金数据集的建立
4.2.1 监督学习数据集
4.2.2 无监督学习数据集
4.2.3 半监督学习数据集
4.3.1 数据预处理
4.3.2 数据变换
4.3.3 数据降维
4.4 机器学习模型的选择
4.4.1 线性回归模型
4.4.3 随机森林回归模型
4.5 机器学习模型训练
4.5.1 数据集划分
4.5.2 超参数优化
4.6 模型评价指标
4.6.1 决定系数R2
4.6.2 均方误差MSE
4.7 模型可解释性
5 结语与展望
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