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专利号: 2022116392820
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于数据驱动的高强高韧难熔高熵合金的制备方法,其特征是:具体包括以下步骤:S1:收集难熔高熵合金样本,通过数据预处理后建立难熔高熵合金数据集;

S2:通过难熔高熵合金数据集,分别针对合金各目标性能训练多个机器学习模型,评估模型泛化预测性能,依次筛选确定适合于合金各性能预测的多个基础模型,构成基础模型集;

S3:确定难熔高熵合金优化设计的成分空间;

S4:设置待优化合金各目标性能的高值阈值,利用S2中得到的基础模型分别预测成分空间内合金的各目标性能,基于阈值设定进行合金成分的初步筛选,分别得到模型预测值高于各目标性能阈值的合金集合,然后合并合金集合得到优化难熔高熵合金集;

S5:利用难熔高熵合金初始数据集训练高斯回归模型;对S4所得的优化合金成分集内的候选合金进行各目标性能的预测,获得各性能预测值的分布;确定初始数据集合金性能帕累托前沿面上的合金,计算候选合金预测性能均值点与帕累托前沿面上所有合金性能点Y1、Y2的欧式距离,得到距离最小值L;然后计算出优化合金成分集内各合金的多目标性能期望提升值MOEI;

S6:根据MOEI值高低对优化合金成分集内的候选合金进行排序,筛选确定MOEI最高的难熔高熵合金成分,即为实验选择合金;

S7:制备对应MOEI值最高的难熔高熵合金;

S8:对制备获得的难熔高熵合金进行目标性能的表征测试,获得多目标性能协同优化的目标合金材料;

S2中训练多个机器学习模型,评估模型泛化预测性能具体方法为:利用高温强度数据集和室温韧性数据集,训练包含线性模型、树基模型、核基模型、网络基模型的不同机制基础的共十种机器学习算法,十种机器学习算法包括,线性回归、弹性网络回归、线性核支持向量机、核岭回归、径向基核支持向量机、高斯回归、随机森林、梯度提升树、k近邻和神经网络;

S3中成分空间包括Ti、V、Zr、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta八种元素,限定合金包含元素4‑5种,每种元素的摩尔含量小于等于35%,大于等于5%,含量变化步长为1%;

S4中高值阈值包括高温强度阈值和室温韧性阈值,高温强度阈值的取值范围是600‑

1000MPa,室温韧性阈值的取值范围是15%‑40%;

S5中计算公式为

其中,PI

表示候选合金各性能提升的联合概率,y1和y2分别为候选合金性能1和2的机器学习预测均值,Y1和Y2分别为初始数据集性能帕累托前沿面上合金性能1和2的值。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的高强高韧难熔高熵合金的制备方法,其特征是:S7中采用真空电弧炉熔炼方法制备难熔高熵合金,具体方法是:S7‑1:选用纯度高于99.9%的多种金属粒料为合金制备原料,打磨金属原料去除表面氧化皮,超声清洗后放入烘干箱烘干;

S7‑2:按照筛选合金成分,根据其组元摩尔含量分别计算所需各纯金属的质量,以此对步骤S7‑1中烘干后的金属原料进行称重,备用;

S7‑3:采用真空电弧炉熔炼合金,将金属原料按熔点由低至高依次放入炉内熔炼槽中,对样品室抽真空,通入高纯氩气保护;

S7‑4:开通电弧炉焊机电源,引弧后熔化预置于炉膛中的海绵钛进行炉内脱氧1‑2分钟;

S7‑5:反复熔炼合金6‑8次,熔炼时进行搅拌,每次熔炼完翻转合金。