BRAVE合金设计活动(贝叶斯风险感知合金发现与探索)
材料科学
2026-06-25 v1
摘要
在受限合金优化中,具有最高性能潜力的成分往往位于相稳定性边界——此处实验失败的风险也最高。本工作通过在Al-V-Cr-Mn-Fe-Co-Ni-Cu体系中的单相FCC高熵合金上开展风险感知贝叶斯优化活动证明了这一原则。一个学习得到的可行性分类器被直接集成到多目标采集函数中,对已产生失败实验的候选成分进行概率性惩罚,同时保留对高性能边界成分的访问。从约27,000个经CALPHAD筛选的候选体中,在三个闭环迭代中合成了48种合金,瞄准五个目标(屈服强度、UTS/YS比、UTS处应变、动态与准静态硬度比、模拟穿透深度),探索了0.12%的可行空间。出现了两种成分区:富V、富Ni的高强度区(50%伸长率下UTS高达~MPa)和含Mn的高延展性区(>50%伸长率下UTS/YS高达4.20)。在可行合金中,钒同时驱动屈服强度()和σ相形成(与不可行性);在V = 24~at.%时,三种最强合金与三个σ相失败点共享同一成分点。此外,性能最强的合金聚集在成分空间的一个狭窄区域(V 20 at.%、Ni 36 at.%),代表个可行候选体中的个——随机采样下概率。这种双重作用——与约束最优位于 active 约束边界的KKT预测一致——需要可行性感知的采集才能触及;硬过滤会完全排除该区域。
引用
@article{arxiv.2606.27522,
title = {A BRAVE Alloy Design Campaign (Bayesian Risk-aware Alloy discoVery and Exploration)},
author = {Mrinalini Mulukutla and Danial Khatamsaz and Trevor Hastings and Wenle Xu and Daniel Salas and Joydeep Kundu and Vasanth C. Shunmugasamy and Daniel Lewis and Jacob Hempel and Clinton Strosser and Alexandra Salinas and Brent Vela and Nicolas Flores and Sina Hossein Zadeh and Ali Rachidi and David Elbert and Brady Butler and James Paramore and Dimitris Lagoudas and Justin Wilkerson and George Pharr and Douglas Allaire and Vahid Attari and Ibrahim Karaman and Ankit Srivastava and Raymundo Arróyave},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.27522},
year = {2026}
}
备注
Main article including appendix - 30 pages. Supplemental information - 24 pages. Link to github repository is included for code and data in the project