উচ্চ ফলন শক্তি এবং প্রসার্য প্লাস্টিকতা ধাতব পদার্থের প্রকৌশল প্রয়োগের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বর্তমানে, শুধুমাত্র কিছু অতি-উচ্চ-শক্তির ইস্পাত 2 GPa এর বাল্ক ইল্ড শক্তি (σy) অর্জন করে। যাইহোক, প্লাস্টিকের বিকৃতির সময় তাদের পর্যাপ্ত পরিশ্রম শক্ত করার ক্ষমতার অভাব রয়েছে, যার ফলে স্ট্যান্ডার্ড ইউনিঅ্যাক্সিয়াল টেনসিল পরীক্ষায় রিপোর্ট করা অভিন্ন বিকৃতি সত্য অভিন্ন প্রসারণ (ɛu) এর পরিবর্তে স্থানীয় বিকৃতি ব্যান্ড দ্বারা সৃষ্ট দানাদার প্লাস্টিক প্রবাহ দ্বারা গঠিত। এই অতি-উচ্চ-শক্তির ইস্পাতগুলি, যেমন ম্যারাজিং স্টিলের, সাধারণত খুব কম অভিন্ন প্রসারণ থাকে (যেমন, ɛu ~ 5%)। যদিও ক্লাসিক দ্বিতীয়-ফেজ শক্তিশালীকরণ প্রক্রিয়া উপাদানের ফলন শক্তিকে কার্যকরভাবে উন্নত করতে পারে, তবে শক্তিশালীকরণ স্তরটি খাদের দ্বিতীয় পর্যায়ের নিম্ন ভলিউম ভগ্নাংশের দ্বারা সীমিত (প্রায়ই <50 ভলিউম.%), যার ফলে প্রসার্য প্লাস্টিকতার তীব্র হ্রাস ঘটে। অতএব, σy ~ 2 GPa এবং একটি অভিন্ন প্রসারণ ɛu 10% এর থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি উভয়ের সাথে সংকর ধাতু ডিজাইন করা পদার্থ বিজ্ঞানে একটি বড় চ্যালেঞ্জ।
উপরের চ্যালেঞ্জগুলির প্রতিক্রিয়া হিসাবে, জিয়ান জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির মেটাল ম্যাটেরিয়াল স্ট্রেংথের ন্যাশনাল কী ল্যাবরেটরির অধ্যাপক ঝাং জিনিউ, প্রফেসর মা এন এবং শিক্ষাবিদ সান জুন অতি-উচ্চ ভলিউম ভগ্নাংশ আন্তঃধাতু যৌগ প্রিসিপিটেটস, যেমন প্লাস্টিক নন হার্ড ফেজ এবং নন-কোহেরেন্ট লো-মোডস L12-এর ব্যবহার প্রস্তাব করেছেন। ফেজ, তাদের পূর্ববর্তী অর্জনের উপর ভিত্তি করে FCC সমৃদ্ধ আয়রন কমপ্লেক্স অ্যালয় ম্যাট্রিক্সকে জোড়া এবং শক্তিশালী করতে (Acta Mater, 2022, 233: 117981; Scripta Mater, 2023, 222: 115058)। ঘরের তাপমাত্রায় অতি-উচ্চ শক্তি এবং বৃহৎ অভিন্ন প্রসার্য নমনীয়তা অর্জনের জন্য, এই সংকর ধাতুর নকশা ধারণা হল: i) উচ্চ ইনভার্সন ডোমেন বাউন্ডারি এনার্জি সহ সমন্বিত L12 ন্যানো ফেজের একটি উচ্চ ভলিউম ভগ্নাংশের সাথে এর শক্তি বৃদ্ধি করা এবং ii) নিম্ন মডুলাস বি 2 মাইক্রো ফেজ নন কোহারেন্ট ভগ্নাংশের একটি উচ্চ ভলিউম প্রবর্তন করা; একদিকে, অসঙ্গত ইন্টারফেসগুলি স্থানচ্যুতি গতি বাধাগ্রস্ত করতে এবং সুসংগত ইন্টারফেসের তুলনায় ফলন শক্তি উন্নত করতে আরও কার্যকর। অন্যদিকে, একাধিক অ্যালোয়িং এলিমেন্টের প্রবর্তন B2 এর অ্যান্টি-ফেজ ডোমেন সীমানাকে এর প্লাস্টিকতা বাড়াতে কমিয়ে দেয়, যা এই কণাগুলিকে স্থানচ্যুতি স্টোরেজ ইউনিট হিসাবে কাজ করতে দেয় এবং কাজ শক্ত করার ক্ষমতা উন্নত করে।
মাল্টি প্রিন্সিপাল এলিমেন্ট অ্যালয়গুলির ডিজাইন ধারণা জটিল অ্যালয়গুলির জন্য একটি বিশাল কম্পোজিশনাল সিলেকশন স্পেসে পরিণত করে, যা ঐতিহ্যগত "ট্রায়াল অ্যান্ড এরর" পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন অ্যালয় ডিজাইন করার ক্ষেত্রে অভূতপূর্ব অসুবিধা সৃষ্টি করে। এই লক্ষ্যে, টিমের সদস্যরা ডোমেইন জ্ঞান সহকারী মেশিন লার্নিং পদ্ধতি ব্যবহার করে উপাদান স্ক্রীনিং পরিচালনা করে। সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য উপাদান Ta (উপাদান Ti এর পরিবর্তে) সিনারজিস্টিক অ্যালোয়িং উচ্চ কঠিন দ্রবণীয় আলোর উপাদান Al এবং L12 বিপরীত ফেজ ডোমেন সীমানার মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছিল, যার ফলে L12+B2 দ্বৈত বৃষ্টিপাত ফেজ Fe35Ni29Co21Al12Ta3 (at.%) কমপ্লেক্স অ্যালয় (at.%) শক্তিশালী হয়েছে। L12 ন্যানো ফেজের ভলিউম ভগ্নাংশ (আল, Ta সমৃদ্ধ) এবং B2 মাইক্রো ফেজ (আল-এ সমৃদ্ধ, Ta-তে দরিদ্র) যথাক্রমে ~67 ভলিউম% এবং ~15 ভলিউম%-এর মতো উচ্চ ছিল। সুসঙ্গত L12/FCC ইন্টারফেস এবং অ-সঙ্গত B2/FCC ইন্টারফেস উভয়ই স্থানচ্যুতির সাথে দৃঢ়ভাবে যোগাযোগ করতে সক্ষম হয়েছিল (চিত্র 2)। এটি কেবল স্থানচ্যুতি তৈরি করতে পারে না, এটি স্থানচ্যুতিও সঞ্চয় করতে পারে, বিশেষ করে নিম্ন মডুলাস B2 মাইক্রন ফেজকে তুলনা করা যেতে পারে (FCC+L12) ম্যাট্রিক্সে সঞ্চিত স্থানচ্যুতিগুলির উচ্চ ঘনত্ব (চিত্র 3) উল্লেখযোগ্যভাবে খাদটির কাজ শক্ত করার কর্মক্ষমতা বাড়ায়, যার ফলে এর প্রসারিত শক্তি / প্রসারণ শক্তি বৃদ্ধি পায়। ঘরের তাপমাত্রায় একটি অভূতপূর্ব শক্তি প্লাস্টিকতার সমন্বয় অর্জন করুন, যা এখন পর্যন্ত উল্লিখিত সমস্ত ধাতুর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভাল (চিত্র 4)। টিম দ্বারা প্রস্তাবিত অ্যালয় ডিজাইনের কৌশলটি অন্যান্য উচ্চ কর্মক্ষমতাসম্পন্ন অ্যালয়গুলির ডিজাইনের জন্যও নতুন ধারণা প্রদান করে৷
চিত্র 1. (ক) একটি ডোমেন জ্ঞান ভিত্তিক মেশিন লার্নিং মডেল (ছয়টি সক্রিয় শেখার চক্র সমন্বিত) সুপার প্লাস্টিসিটি সহ FeNiCoAlTa জটিল খাদ ভবিষ্যদ্বাণী করে। (b) তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীকৃত ফলন শক্তি পরীক্ষামূলকভাবে পরিমাপকৃত ফলন শক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যা মেশিন লার্নিং মডেলের নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে। (c) পরীক্ষামূলকভাবে পরিমাপকৃত ফলন শক্তি এবং মডেলের পুনরাবৃত্তির সংখ্যার মধ্যে সম্পর্ক Fe35Ni29Co21Al12Ta3 জটিল খাদের সর্বোত্তম রচনা প্রকাশ করে।
চিত্র 2. (a-d) Fe35Ni29Co21Al12Ta3 এর ঘরের তাপমাত্রার বিকৃতি এবং ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্যগুলি তিন-ফেজ কাঠামো সহ জটিল খাদ, অর্থাৎ স্থানচ্যুতিগুলি L12 ন্যানো ফেজ দিয়ে কেটে কম মডুলাস B2 মাইক্রো ফেজে সংরক্ষণ করতে পারে। L12/FCC সুসংগত এবং B2/FCC নন-কোহেরেন্ট ইন্টারফেসে স্থানচ্যুতি বিদ্যমান; (ঙ) জটিল অ্যালয়গুলির রাসায়নিক গঠন এবং বন্টন বৈশিষ্ট্যের পারমাণবিক অনুসন্ধান বিশ্লেষণ, সেইসাথে মাল্টি প্রিন্সিপাল L12 ন্যানো ফেজ এবং B2 মাইক্রো ফেজের মৌলিক রচনা।
চিত্র 3. Fe35Ni29Co21Al12Ta3 স্ট্রেন (a1-d1) ε=0, (a2-d2) ε=8%, এবং (a3-d3) ε{{14}% কম মডিউলেটিং} ε=20% উচ্চতর ফেজে জমা করতে পারে (FCC+L12) ম্যাট্রিক্সের চেয়ে স্থানচ্যুতির ঘনত্ব।
চিত্র 4. (a-b) ইঞ্জিনিয়ারিং স্ট্রেস-স্ট্রেন এবং সত্যিকারের স্ট্রেস-বিভিন্ন কম্পোজিশন সহ জটিল অ্যালয়গুলির স্ট্রেন কার্ভ, (গ) অন্যান্য 2GPa গ্রেডের আল্ট্রা এবং স্টেন স্ট্রেন্থ মেটাল (পিপিএ স্ট্রেন) এর সাথে Fe35Ni29Co21Al12Ta3 কমপ্লেক্স অ্যালয় এর কাজ শক্ত করার কর্মক্ষমতার তুলনা ইস্পাত, মাঝারি উচ্চ এনট্রপি সংকর ধাতু, এবং (d, e) অন্যান্য ধাতব পদার্থের সাথে Fe35Ni29Co21Al12Ta3 জটিল সংকর ধাতুর ফলন শক্তি অভিন্ন প্রসার্য প্রসারণ ম্যাচিং এবং ফলন শক্তির শক্তিশালী প্লাস্টিক পণ্যের তুলনা। ঘরের তাপমাত্রায় যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের সংমিশ্রণ অন্যান্য রিপোর্ট করা ধাতব পদার্থের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর।
গবেষণার ফলাফলগুলি "উচ্চ শক্তির সাথে নমনীয় FeNiCoAlTa অ্যালয়গুলির মেশিন লার্নিং ডিজাইন" শিরোনামে নেচারে অনলাইনে প্রকাশিত হয়েছিল। জিয়ান জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির স্কুল অফ ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং-এর ডক্টরেট ছাত্র ইয়াসির সোহেল এবং ঝাং চোংলে, যথাক্রমে এই গবেষণাপত্রের প্রথম এবং দ্বিতীয় লেখক। অধ্যাপক ঝাং জিনিউ, মার্কস এবং শিক্ষাবিদ সান জুন এই গবেষণাপত্রের সহ-সংশ্লিষ্ট লেখক। প্রফেসর লিউ গ্যাং, জু ডেজেন, সহযোগী অধ্যাপক ইয়াং ইয়াং এবং ডক্টরাল ছাত্র ঝাং ডংডং, গাও শাওহুয়া, ফ্যান জিয়াওকুয়ান এবং ঝাং হ্যাংও এই কাজে অংশ নেন। জিয়ান জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির মেটাল ম্যাটেরিয়াল স্ট্রেন্থের জাতীয় কী ল্যাবরেটরি এই কাজের জন্য একমাত্র যোগাযোগ এবং সমাপ্তি ইউনিট। এই চাকরিটি প্রথমবারের মতো যখন জিয়ান জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির স্কুল অফ ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্সের বিদেশী শিক্ষার্থীরা প্রথম লেখক হিসাবে একটি প্রকৃতি নিবন্ধ প্রকাশ করেছে। এই কাজটি চীনের ন্যাশনাল ন্যাচারাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন, 111 ট্যালেন্ট ইন্ট্রোডাকশন বেস, শানসি প্রাদেশিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি উদ্ভাবন টিম প্রজেক্ট এবং সেন্ট্রাল ইউনিভার্সিটি বেসিক রিসার্চ বিজনেস ফান্ড থেকে অর্থায়ন পেয়েছে। চরিত্রায়ন এবং পরীক্ষার কাজটি জিয়ান জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির বিশ্লেষণ এবং পরীক্ষা ভাগ করা কেন্দ্র, স্কুল অফ ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্সের পরীক্ষামূলক প্রযুক্তি কেন্দ্র এবং সাংহাই আলোর উত্স থেকে শক্তিশালী সমর্থন পেয়েছে।