金屬結(jié)構(gòu)材料因其在靜載荷下具有的優(yōu)異力學(xué)性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。工程部件在任何一種載荷條件下通常都需要高強(qiáng)度特性，因此，設(shè)計(jì)出具有高強(qiáng)度的先進(jìn)材料，比如高熵合金（HEAs），十分重要。盡管HEAs具有優(yōu)異的強(qiáng)度、硬度、韌性及良好的耐腐蝕性等，目前包含HEA成分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)量仍相對有限，還不足以用于設(shè)計(jì)出符合需求的材料。但要獲取高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通常既費(fèi)時又昂貴，同時，使用傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測方法也有一定的局限性。這邊產(chǎn)生了一個十分關(guān)鍵的問題：如何利用少量數(shù)據(jù)來精確預(yù)測HEAs極限強(qiáng)度？

中國北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張勇教授團(tuán)隊(duì)，根據(jù)現(xiàn)有的有限HEAs數(shù)據(jù)，采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法（多元線性回歸模型）作了預(yù)測。作者引入的雙線性對數(shù)模型來預(yù)測不同溫度下的極限強(qiáng)度。該模型由不同的指數(shù)組成，分別適用于低溫和高溫狀態(tài)，中間提出一個臨斷溫度Tbreak。他們的模型解釋了潛在的物理現(xiàn)象，特別是高溫環(huán)境下啟動相變所需的擴(kuò)散過程。此外，作者還展示了如何利用分段線性回歸將模型擴(kuò)展到兩個指數(shù)之外，并在數(shù)據(jù)中的駝峰所導(dǎo)致的非凸目標(biāo)函數(shù)中獲得精確擬合。之前的強(qiáng)度-溫度依賴模型只考慮了一個指數(shù)，現(xiàn)在作者們考慮了HEAs高溫性能優(yōu)化的臨斷溫度Tbreak，一旦超過Tbreak，材料會因快速擴(kuò)散而迅速失去強(qiáng)度，導(dǎo)致易位錯運(yùn)動和強(qiáng)化相溶解，證明Tbreak是設(shè)計(jì)具有優(yōu)異的高溫性能材料的重要參數(shù)。因此，準(zhǔn)確估計(jì)Tbreak無疑至為關(guān)鍵，而作者引入的雙線性對數(shù)模型便可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測。此外，作者還提出了一個能對合金性能作聯(lián)合優(yōu)化的通用框架，可優(yōu)化出具有極限強(qiáng)度的HEAs。 

該文近期發(fā)表于npj Computational Materials 7: 152 (2020)，英文標(biāo)題與摘要如下，點(diǎn)擊左下角“閱讀原文”可以自由獲取論文PDF。

Predicting temperature-dependent ultimate strengths of body-centered-cubic (BCC) high-entropy alloys

B. Steingrimsson, X.Fan, X. Yang, M. C. Gao, Y. Zhang& P. K. Liaw

This paper presents a bilinear log model, for predicting temperature-dependent ultimate strength of high-entropy alloys (HEAs) based on 21 HEA compositions. We consider the break temperature, Tbreak, introduced in the model, an important parameter for design of materials with attractive high-temperature properties, one warranting inclusion in alloy specifications. For reliable operation, the operating temperature of alloys may need to stay below Tbreak. We introduce a technique of global optimization, one enabling concurrent optimization of model parameters over low-temperature and high-temperature regimes. Furthermore, we suggest a general framework for joint optimization of alloy properties, capable of accounting for physics-based dependencies, and show how a special case can be formulated to address the identification of HEAs offering attractive ultimate strength. We advocate for the selection of an optimization technique suitable for the problem at hand and the data available, and for properly accounting for the underlying sources of variations.