系統(tǒng)使用機器學習來分析晶粒之間的邊界，從而可以在新金屬中選擇所需的特性。從汽車到人造衛(wèi)星，從建筑材料到電子產(chǎn)品，高級金屬合金在現(xiàn)代生活的關鍵部分都至關重要。但是，由于研究人員對構成大多數(shù)金屬的微小晶粒之間的邊界發(fā)生的模糊理解，限制了針對特定用途創(chuàng)建具有最佳強度，硬度，耐腐蝕性，導電性等性能的新合金的開發(fā)。

研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的方法，可以根據(jù)原始金屬晶粒之間的邊界反應來預測金屬合金的性能。在此圖像中，彩色圓點表示原子將沿著這些邊界聚集而不是穿透的可能性。圖片由研究人員/麻省理工學院提供

當兩種金屬混合在一起時，次金屬的原子可能沿著這些晶界聚集，或者它們可能會擴散穿過晶粒內的原子晶格。材料的整體性能很大程度上取決于這些原子的行為，但是到目前為止，還沒有系統(tǒng)的方法來預測它們的作用。

crs研究人員發(fā)現(xiàn)了一種基于原始金屬晶粒之間的邊界反應來預測金屬合金性能的新方法。在此圖像中，彩色圓點表示原子將沿著這些邊界聚集而不是穿透的可能性。麻省理工學院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種方法，結合了計算機模擬和機器學習過程，可以對這些性能進行各種詳細的預測，從而可以指導新合金在各種應用中的開發(fā)。這項研究結果今天在《自然通訊》雜志上 發(fā)表，該論文由研究生Malik Wagih，博士后Peter Larsen以及材料科學與工程學教授Christopher Schuh撰寫。

Schuh解釋說，了解占我們使用的絕大多數(shù)金屬的多晶金屬的原子級行為是一項艱巨的挑戰(zhàn)。盡管單晶中的原子以有序的方式排列，所以相鄰原子之間的關系是簡單且可預測的，大多數(shù)金屬物體中的多個微小晶體卻不是這種情況。“在我們稱為晶界的地方，晶體被粉碎在一起。在傳統(tǒng)的結構材料中，存在無數(shù)種這樣的邊界，”他說。

These boundaries help to determine the material’s properties. “You can think of them as the glue holding the crystals together,” he says. “But they are disordered, the atoms are jumbled up. They don’t match either of the crystals they’re joining.” That means they offer billions of possible atomic arrangements, he says, compared to just a few in a crystal. Creating new alloys involves “trying to design those regions inside a metal, and it’s literally billions of times more complicated than designing in a crystal.”

舒(Schuh)向周圍的人打個比喻。“這有點像在郊區(qū)，您周圍可能有12個鄰居。在大多數(shù)金屬中，您環(huán)顧四周，會看到12個人，并且他們都與您距離相同。這是完全同質的。在糧食邊界，您仍然有大約12個鄰居，但它們之間的距離不同，并且都是方向不同的大小不同的房屋。”

他說，傳統(tǒng)上，那些設計新合金的人只是跳過了這個問題，或者只是以相同的眼光看待晶界的平均特性，即使他們知道事實并非如此。

相反，該團隊決定通過檢查大量典型案例的配置和交互的實際分布，然后使用機器學習算法從這些特定案例中推斷并提供整個范圍內的預測值，來嚴格解決該問題。可能的合金變化。

在某些情況下，原子沿晶界聚集是一種理想的性能，可以增強金屬的硬度和耐腐蝕性，但有時也會導致脆化。根據(jù)合金的預期用途，工程師將嘗試優(yōu)化性能的組合。在這項研究中，研究小組根據(jù)文獻中基本水平上描述的組合，研究了200多種不同的賤金屬和合金金屬組合。然后，研究人員系統(tǒng)地模擬了其中一些化合物，以研究其晶界構型。這些用于通過機器學習生成預測，然后通過更集中的仿真進行了驗證。機器學習的預測與詳細的測量非常匹配。

瓦吉說，結果，研究人員能夠證明實際上被認為是不可行的許多合金組合是可行的。他說，這項研究匯編的新數(shù)據(jù)庫已在公共領域提供，它可以幫助任何正在設計新合金的人。

團隊正在推進分析。Schuh說：“在理想世界中，我們要做的是將元素周期表中的每種金屬都加入其中，然后將元素周期表中的所有其他元素添加到元素周期表中。” “因此，您選擇了元素周期表，并將其與之交叉，然后將檢查所有可能的組合。” 他說，對于大多數(shù)這些組合來說，尚無法獲得基本數(shù)據(jù)，但是隨著越來越多的仿真和收集的數(shù)據(jù)可以將其集成到新系統(tǒng)中。

喬治·梅森大學的物理學和天文學教授尤里·米辛(Yuri Mishin)并未參與這項工作。他說：“合金中固溶元素的晶界偏析是材料科學中最基本的現(xiàn)象之一。偏析會災難性地脆化晶界或改善其內聚力和滑動阻力。精確控制分離能是設計具有先進機械，熱或電子特性的新技術材料的有效工具。”

但是，他補充說：“現(xiàn)有隔離模型的主要限制是對平均隔離能量的依賴，這是非常粗略的近似值。” 他說，這就是該團隊成功應對的挑戰(zhàn)：“研究質量非常好，其核心思想通過為合金元素的分離能力提供快速篩選的框架，具有極大的潛力影響合金設計領域。到晶界。”

　　免責聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場無關。財經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構成投資建議。投資者據(jù)此操作，風險自擔。 如有侵權請聯(lián)系刪除！