Mn+ 1AXn（MAX）相屬于三元碳化物和氮化物結(jié)構(gòu)，其中M為前過(guò)渡金屬元素，A為13-16主族元素，X為C或N元素。和傳統(tǒng)陶瓷不同的是, 可加工的MAX 相具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，例如低密度，高強(qiáng)度，出色的抗熱沖擊和耐損傷性能。MAX相由于其高溫穩(wěn)定性，使其適用于極端環(huán)境溫度中的結(jié)構(gòu)應(yīng)用，譬如核電和航空航天推進(jìn)系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)整MAX晶體結(jié)構(gòu)的成分，可以進(jìn)一步控制這些化合物的化學(xué)、機(jī)械、磁性和熱學(xué)性質(zhì)。然而，在高溫和氧化條件下，大多數(shù)MAX相都會(huì)經(jīng)歷不利的自我維持氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致機(jī)械完整性的破壞。因此，評(píng)估MAX相的氧化行為對(duì)于將其進(jìn)一步發(fā)展為高溫結(jié)構(gòu)或涂層材料至關(guān)重要。由于氧化過(guò)程非常復(fù)雜且計(jì)算模型代價(jià)大，目前尚沒(méi)有一種能夠快速評(píng)估任意MAX相化合物的氧化物相穩(wěn)定性的計(jì)算方法。

來(lái)自美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)材料科學(xué)與工程系的P. Singh和R. Arroyave教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的高通量方法，用于快速評(píng)估M2AX相的穩(wěn)定性和氧反應(yīng)性。這個(gè)提出的高通量方案能夠快速評(píng)估大合金空間的氧化穩(wěn)定性，并減少設(shè)計(jì)時(shí)選擇合金的時(shí)間和成本，這種方法比使用DFT常規(guī)方法快了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

作者們用機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)高通量范式，快速評(píng)估了211種MAX相M2AX的穩(wěn)定性和氧反應(yīng)性。所提出的方案通過(guò)結(jié)合基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型的獨(dú)立篩選的稀疏算法和巨正則線性程序設(shè)計(jì)，用以評(píng)估MAX相在氧化過(guò)程中與溫度相關(guān)的吉布斯自由能、反應(yīng)產(chǎn)物以及元素的化學(xué)活性。通過(guò)充分評(píng)估Ti2AlC的組成元素對(duì)于氧氣的熱力學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)活性，以了解其高溫氧化行為。該預(yù)測(cè)與在Ti2AlC上進(jìn)行的氧化實(shí)驗(yàn)非常吻合。不僅如此，還揭示了在實(shí)驗(yàn)上無(wú)法合成Ti2SiC的亞穩(wěn)態(tài)是由于競(jìng)爭(zhēng)相具有更高的穩(wěn)定性。對(duì)于所提方法的一般性，作者們對(duì)Cr2AlC的氧化機(jī)理作了分析討論。對(duì)氧化行為的了解將有助于更有效地設(shè)計(jì)和加速發(fā)現(xiàn)具有在高溫氧化環(huán)境中保持性能的MAX相。

原文標(biāo)題：npj: 機(jī)器學(xué)習(xí)模型—快速評(píng)估MAX相氧化穩(wěn)定性

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