Data-driven analysis and prediction of stable phases for high-entropy alloy design
Notice bibliographique
Résumé
High-entropy alloys (HEAs) represent a promising class of materials with exceptional structural and functional properties. However, their design and optimization pose challenges due to the large composition-phase space coupled with the complex and diverse nature of the phase formation dynamics. In this study, a data-driven approach that utilizes machine learning (ML) techniques to predict HEA phases and their composition-dependent phases is proposed. By employing a comprehensive dataset comprising 5692 experimental records encompassing 50 elements and 11 phase categories, we compare the performance of various ML models. Our analysis identifies the most influential features for accurate phase prediction. Furthermore, the class imbalance is addressed by employing data augmentation methods, raising the number of records to 1500 in each category, and ensuring a balanced representation of phase categories. The results show that XGBoost and Random Forest consistently outperform the other models, achieving 86% accuracy in predicting all phases. Additionally, this work provides an extensive analysis of HEA phase formers, showing the contributions of elements and features to the presence of specific phases. We also examine the impact of including different phases on ML model accuracy and feature significance. Notably, the findings underscore the need for ML model selection based on specific applications and desired predictions, as feature importance varies across models and phases. This study significantly advances the understanding of HEA phase formation, enabling targeted alloy design and fostering progress in the field of materials science.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».