近期，核能安全所科研人員在低活化高熵合金設計方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果作為封面文章發(fā)表于國際知名期刊 Applied Materials Today。 

　　低活化高熵合金（HEAs）因其優(yōu)異的力學(xué)性能和抗輻照性能而被認為是先進(jìn)核能系統的新一代候選結構材料。然而，潛在的巨大成分空間給低活化HEAs的設計帶來(lái)了極大挑戰。傳統試錯法難以滿(mǎn)足HEAs的成分設計需求，而經(jīng)驗參數法主要針對HEAs的相結構設計，缺乏對性能的預測。近年來(lái)發(fā)展的機器學(xué)習方法為優(yōu)化設計HEAs提供了一種新途徑。目前已有的機器學(xué)習模型一般集中于HEAs的相結構設計或是性能預測，對于合金設計的輔助效果有限。為了實(shí)現HEAs的高效設計，亟需發(fā)展相結構和性能的集成設計方法。 

　　針對上述問(wèn)題，科研人員提出了一種基于機器學(xué)習的集成設計策略，并設計制備出一種具有體心立方（BCC）結構的單相低活化Fe35Cr30V20Mn10Ti5HEA。在相結構設計方面，構建了兩個(gè)準確率>85%的機器學(xué)習分類(lèi)模型來(lái)分別篩選固溶強化（SS）和單相BCC的HEAs。在性能預測方面，建立了一個(gè)基于機器學(xué)習回歸算法的HEAs硬度預測模型，其相關(guān)系數（R）>0.9。通過(guò)相結構與性能的集成設計策略，設計出了具有所需相和性能的低活化HEAs，且效率大大提升。新設計制備的硬度為555.9 15.3 HV的BCC單相低活化HEA（Fe35Cr30V20Mn10Ti5）滿(mǎn)足設計要求，通過(guò)實(shí)驗驗證了這種集成設計策略的有效性。結合參數法分析，提出了兩種新的有效篩選SS和BCC的相分類(lèi)準則，準確率均超過(guò)95%。 

　　綜上，研究人員利用基于機器學(xué)習的集成設計策略實(shí)現了低活化高熵合金的高效設計，相關(guān)研究成果將促進(jìn)其他先進(jìn)材料的結構和性能的集成設計。 

　　核能安全所李孝晨博士后為論文第一作者，鄭明杰研究員為通訊作者。該項研究工作得到了國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金、中國科學(xué)院“全球共性挑戰專(zhuān)項”和特別交流計劃等項目的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2023.102000 

圖1. 《Applied Materials Today》文章當期封面

圖2. 基于機器學(xué)習的低活化高熵合金集成設計策略

圖3. 使用新的相分類(lèi)準則的統計分析結果