化学计量学方法在材料科学与工程若干问题中的应用

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1、中国科学院上海冶金研究所博士学位论文化学计量学方法在材料科学与工程若干问题中的应用姓名：张兆春申请学位级别：博士专业：冶金物理化学指导教师：彭瑞伍;陈念贻1998.6.1摘要本交癣用扩展的Miedema合金元胞模型研究了金属液相分层二元系固相能否生成金属间化合物的规律。(在由原子参数△由‘，△n。”，△z张成的多维空间中，上述两类二元系各自分布在特定的区域。据此结果，以△巾。，Anw．m，△z，Rn／RB作为人工神经网络的输入特征量，采用误差反向传递饵P)算法，利用经己知样本集训练的人工神经网络对上述二元系的会溶温度和偏晶温度进行预报，预报

2、结果与实测结果符合较好。)本文应用扩展的Miedema合金元胞模型还研究了非过渡金属二元系液相分层的规律d伍由△由’，△‰”，AZ张成的多维空间中，非过渡金属液相分层二元系与非液相分层二元系也各自分布在特定的区域。以△由’，△n。”。△z作为人工神经网络的输入特征量。采用BP算法，利用经已知样本集训练的人工神经网络对非过渡金属二元系液相是否分层进行预报，预报结果与新的实测结果相符合。、‘z／以平均原子序数(z)、Pauling电负性差(△x)、玻恩指数(疗)和晶格常数(a或u)组成一个四参数模型，作为人工神经网络的输入特征量，采用BP算法，

3、利用经已知样本集训练的人工神经网络对18种IⅡ一V族和II一Ⅵ族二元化合物以及31种I．III一Ⅵ2和II．Ⅳ．V2三元化合物半导体的禁带宽度和熔点进行了预报口f同<∈—～、时对21种迄今为止大多数未合成出的I—m．Ⅵ：或II-Ⅳ．V2三元化合物的禁带宽度进行了预报，所有预报结果与实验值或计算值符合较好。工t。稠环烃有机半导体的禁带宽度与其分子构型以及n电子数有关。将可袁征～)分子几何结构特征的拓扑指数一顶点复杂度信息论指数和n电子数作为人工神经网络的输入特征量，采用BP算法，利用经己知样本集训练的人工神经网络对13种稠环烃有机半导体的禁带

4、宽度进行预报，预报结桑与实测结果符合较好。(，将非随机双液体理论(NRll．方程)应用于金属液相分层二元系。假定有规参数(∞与温度无关，以及视能量参数(92。．g。，)，(g，z．92z)为温度的线性函数。根据液相分层二元合金系相图偏晶点和会溶点的温度与组成数据，应用遗传算法求解NRTL方程中的(92：一g“)，(gl：．922)和a之值，进而计算该类体系的热力学函数，如活度系数∽和活度(a)、混合热力学函数变化量(AG。，△王{m，Asm)、过剩热力学函数变化量((廿，}寸，smE)、组分的偏摩尔相对热力学函数变化量(aG。，AH。，△S

5、m)、组分的偏摩尔过剩热力学函数变化量(G。，H。，S。)，计算结果与实验值符合较好。＼一‘在H孳dy提出的亚规则溶液模型的基础上，将相互作用参数视为温度的线性一一)函数，得到改良的亚规则溶液模型。利用液相分层二元合金系会溶点及偏晶点的温度和组成数据，并选用遗传算法求解有关方程，确定h，，九。：，ht和k之值，进而计算其它热力学量，计算结果与实验值符合较好。“j■一利用偏最小二乘法并结合PRESS检验从影响汽车发动机缸体铸件力学性能、，．——二，的共11个变量中抽提出5个变量作为影响铸件抗拉强度和硬度的主要因素；运用逆映照方法确定了在现有生

6、产工艺基础上这5个主要变量的变化趋势以及优化范／围，从而提出了优化工艺方案／以这5个主要变量作为人工神经网络的输入特征，≤一——、量，采用BP算法，经已知样本集训练，对铸件抗拉强度和硬度进行双目标预报，预报结果与实测值符合较好。)一-关键i习：㈦≥计童；，革尊f参步}拱：。，：羹捆》爱一予·豸、、．磋式汉剐。入互穿呻经网多蚤，．为臣哎、矽旁Lj参2彳夸控力哆c7寺4己、ABSTRACTInthemulti—dimentionalspacespannedbyatomicparameters，鲫+，An。”andAZ，therepresenta

7、tivepointsofmonotecticbinaryalloysystemswithandwithoutcompound—formationdistributeindifferentregionsseparatelyByusingANNandfourparameters，△巾+，Anw。”，AZandRAfRBastheinputs，theconsolutetemperatureandmonotecticequilibriumtemperatureofthesemonotecticbinaryalloysystemsarepredict

8、edbythetrainedANNThepredictedresultsareingoodagreementwiththeexperimentalresultsTherepres