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New analytical parameters for B2 phase prediction as a complement to multiclass phase prediction using machine learning in multicomponent alloys: A computational approach with experimental validation
Indexado
WoS WOS:001457419500001
Scopus SCOPUS_ID:105000770967
DOI 10.1016/J.JALLCOM.2025.179950
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Accurate phase prediction in multicomponent alloys is challenging due to the complex interactions among different microstructural phases, especially in alloys with both face-centered cubic (FCC) and body-centered cubic (BCC) structures. This challenge is further intensified by the presence of secondary intermetallic phases, such as the ordered BCC (B2) phase, which improves the mechanical properties but is difficult to distinguish from the disordered BCC phase. Current predictive models rely primarily on the valence electron concentration (VEC), which is useful but fails to effectively distinguish the B2 phase in different alloy systems. This study introduces a novel machine learning-based predictive framework, which was validated through exploratory data analysis, CALPHAD simulations, and experimental results. It incorporates three analytical descriptors for SOHEI B2 phase prediction in the FCC, BCC, and FCC+BCC systems. By integrating the atomic radius difference (delta r), valence electron concentration (VEC), and shear modulus (G), this approach enhances the accuracy of B2 phase classification in high-entropy alloys. Furthermore, a combined machine learning model integrating random forest (RF) and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) achieved 77 % accuracy, significantly improving FCC+BCC+IM phase prediction from 25 % to 62.5 %. The most relevant findings suggest that the FCC+B2 system remains stable for delta r > 5.23 %, the BCC+B2 system is stable for VEC > 6.4, and the FCC+BCC+B2 system is stable for G > 68.22 GPa. This work represents a significant advancement in the design of multicomponent alloys that require the SOHEI B2 phase as a reinforcement mechanism, providing a data-driven and experimentally validated approach.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Physical
Metallurgy & Metallurgical Engineering
Materials Science, Multidisciplinary
Scopus
Materials Chemistry
Mechanics Of Materials
Mechanical Engineering
Metals And Alloys
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Onate Soto, Angelo Hombre Universidad de Concepción - Chile
2 Seidou, Herrim - Univ Liege - Bélgica
Universite de Liege - Bélgica
3 Tchoufang-Tchuindjang, Jerome - Univ Liege - Bélgica
Universite de Liege - Bélgica
4 Tuninetti, Victor Hombre Universidad de La Frontera - Chile
5 Miranda, Alejandra - Universidad de Concepción - Chile
6 SANHUEZA-ARAYA, JUAN PABLO Hombre Universidad de Concepción - Chile
7 Mertens, Anne Mujer Univ Liege - Bélgica
Universite de Liege - Bélgica

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Financiamiento



Fuente
Sin Información

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Agradecimientos



Agradecimiento
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