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从合金微结构反推配方:基础视觉表征的迁移不及领域统计

Which alloy composition,what process parameters? Inferring the recipe from optimized metallic microstructure and texture

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摘要

金属合金力学性质由微观结构和织构决定,即晶粒大小、形状与晶体取向;结构又由合金成分及加工参数决定。开发通常正向调整结构来满足性质目标,反向从优化结构找生产配方仍依赖专家。我们研究是否可学习反向步骤。在14种合金的107种镁合金挤压条件数据上,每种条件有显微图和X射线织构测量,比较传统晶粒与织构统计、预训练图像编码器嵌入以及晶粒网络GNN三类描述符,并分别预测给定加工条件的成分和给定成分的加工参数。五折交叉验证中,传统描述符在65%的留出条件识别正确合金,常见合金猜测基线为17%,学习嵌入低于30%。加工参数可恢复但更嘈杂,加入微观结构使温度误差相对仅用成分大致减半。所铸合金和压机设置数量较少,两个答案空间均离散;从已知选项选取并尊重顺序的预测头优于自由数值预测头。

从合金微结构反推配方:基础视觉表征的迁移不及领域统计:论文原图
图 1:前腿根据微观结构和纹理预测机械性能;逆向设计(设计腿)从目标属性回到结构。此处研究的缺失配方腿(红色箭头)可从该结构推断出配方。我们将其评估为两个条件任务:任务 A 预测给定结构和已知过程的组合,任务 B 预测给定结构和已知组合的过程。