Машинне навчання як інструмент уточнення моделей дифузійного спікання кераміки Al2O3
DOI:
https://doi.org/10.32515/2664-262X.2026.14(45).185-193Ключові слова:
індустрія 4.0, спікання, кінетика дифузії, машинне навчання, модельАнотація
У статті досліджено адаптацію класичних моделей дифузійного спікання Al2O3 за допомогою машинного навчання. Шляхом оптимізації параметрів класичних рівнянь (n=2, Q=451 кДж/кг) вдалося суттєво знизити похибку розрахунків. Найкращі результати показав алгоритм Random Forest Regressor (R²=0,91), який враховує нелінійні ефекти та мінімізує відхилення до 1,74 мкм. Поєднання фізики дифузії з машинним навчанням дозволяє створювати надійні цифрові двійники для керування структурою кераміки.
Посилання
References
1. Kingery, W. D., Bowen, H. K., & Uhlmann, D. R. (1976). Introduction to Ceramics (2nd ed.). John Wiley & Sons.
2. Coble, R. L. (1961). Sintering crystalline solids. II. Experimental test of diffusion models in powder compacts. Journal of Applied Physics, 32(5), 793–799.
3. Rahaman, M. N. (2003). Ceramic Processing and Sintering (2nd ed.). Marcel Dekker.
4. Guo, J., Floyd, R., Lowum, S., Maria, J.-P., Herisson de Beauvoir, T., Seo, J.-H., & Randall, C. A. (2019). Cold sintering: Progress, challenges, and future opportunities. Annual Review of Materials Research, 49, 275–295.
5. Wang, C., Ping, W., Bai, Q., Cui, H., Hensley, R., Hitz, E., Han, X., Liu, Y., Li, T., Foster, P. R., Xu, J., Lin, L., Zhao, J., Xie, H., Fu, J., Baker, B. A., Mo, Y., Viswanathan, V., & Hu, L. (2020). A general method for synthesizing and sintering bulk ceramics in seconds. Science, 368(6490), 521–526.
6. Biesuz, M., & Sglavo, V. M. (2019). Flash sintering of ceramics: Issues and opportunities. International Journal of Applied Ceramic Technology, 16(2), 462–472.
7. Yang, Z., & Li, J. (2021). Machine learning and densification in sintering: A review. Acta Materialia, 217, Article 114138.
8. Ashby, M. F. (1974). A first report on sintering diagrams. Acta Metallurgica, 22(3), 275–289.
9. German, R. M. (1996). Sintering Theory and Practice. Wiley.
10. Rice, R. W. (1998). Porosity of Ceramics. Marcel Dekker.
11. Schiller, K. K. (1958). Strength of highly porous brittle materials. Nature, 181(4616), 1147–1148.
12. Bennison, S. J., & Harmer, M. P. (1985). Grain growth kinetics for alumina in the absence of a liquid phase. Journal of the American Ceramic Society, 68(1), C-22–C-24.
13. Hillert, M. (1965). On the theory of normal and abnormal grain growth. Acta Metallurgica, 13(3), 227–238.
14. Brook, R. J. (1969). Pore-grain boundary interactions and grain growth. Journal of the American Ceramic Society, 52(1), 54–55.
15. Aulin, V. V., Kovalov, S. H., Kovalov, Yu. H., & Hrinkiv, A. V. (2026). Optimization of reliability and efficiency parameters of production systems and automated lines using artificial intelligence methods: Monograph (V. V. Aulin, Ed.). Kropyvnytskyi: Lysenko V. F. [in Ukrainian]
16. Kovalov, Yu. H., Aulin, V. V., Kovalov, S. H., Kuzyk, O. V., & Hrynkiv, A. V. (2025). Artificial intelligence in materials science research: trends, tools and transformations. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences, 12(43), part II, 134–142. [in Ukrainian]
17. Kovalov, Yu. H., Aulin, V. V., Kovalov, S. H., Kuzyk, O. V., & Hrynkiv, A. V. (2025). Digitalization of materials science and directions of artificial intelligence use. Bulletin of Kharkiv National Highway University, (111), 67–74. [in Ukrainian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Ю. Г. Ковальов, С. Г. Ковальов, І. Р. Євменьєв
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
