单原子在铝合金中的扩散迁移行为:可解释机器学习加速第一原理计算方法

作     者：黄敬涛 薛景腾 李明伟 程源 来忠红 胡津 周飞 曲囡 刘勇 朱景川 Jingtao Huang;Jingteng Xue;Mingwei Li;Yuan Cheng;Zhonghong Lai;Jin Hu;Fei Zhou;Nan Qu;Yong Liu;Jingchuan Zhu

作者机构：School of Materials Science and EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001China National Key Laboratory for Precision Hot Processing of MetalsHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001China National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in SpecialEnvironmentsHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001 China Center for AnalysisMeasurement and ComputingHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001China State Key Laboratory for Environment-friendly Energy MaterialsSchool of Materials Science and EngineringSouthwest University of Science and TechnologyMianyang 621010China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学）（英文版）)

年 卷 期：2024年第67卷第4期

页      面：1140-1149页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 08[工学] 070203[理学-原子与分子物理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0806[工学-冶金工程] 081104[工学-模式识别与智能系统] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0835[工学-软件工程] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：supported by the Science Foundation of National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments 

主　　题：机器学习 扩散迁移 交叉验证 输出参数 单原子 第一原理计算 原子半径 小样本数据 

摘      要：本文采用机器学习加速第一原理计算的方法,研究了铝基体中单原子的扩散迁移行为.建立铝基体中三十多种单原子扩散迁移行为的小样本数据集,以原子半径、离子半径和第一电离能等固有参数作为输入特征值,合金原子与空位之间的相互作用能以及合金原子在铝基体中的扩散势垒作为输出参数.通过相关性分析初步确定描述符与预测目标之间的关系,并利用递归特征消除法确定不同目标的输入特征和描述符数量.通过交叉验证证明所选模型的先进性,并进行微调以优化其性能.为了验证其效率和准确性,CatBoost模型经过了传统算法的严格测试.利用训练有素的模型预测周期表中其他单原子在铝基体中的扩散迁移行为.机器学习加速第一原理计算的结果可为进一步开发新型铝合金提供理论依据.