針對魚雷用鎂海水電池陽極放電性能低以及傳統(tǒng)"試錯(cuò)法"在材料設(shè)計(jì)中導(dǎo)致開發(fā)周期過長的問題。通過數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法,采用線性回歸（Linear Regression,LR）,支持向量回歸（Support Vector Regression,SVR）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Multilayer Perceptron,MPL）算法對數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練建立模型,使用預(yù)測模型對鎂基陽極材料的放電性能進(jìn)行預(yù)測,根據(jù)預(yù)測結(jié)果制備了Mg-5.7Al-0.9Ge合金作為鎂海水電池用陽極材料。最后,通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)對Mg-5.7Al-0.9Ge合金在3.5 wt%NaCl溶液中的放電性能進(jìn)行驗(yàn)證研究,研究發(fā)現(xiàn)該合金分別在20 mA·cm-2、50 mA·cm-2電流密度下,放電電位分別為-1.641 V和-1.429 V,放電效率分別為69.5%和60.4%,其放電性能優(yōu)于商用鎂合金陽極材料AZ61。結(jié)果表明,SVR算法建立的模型預(yù)測能力最佳,具有較高的相關(guān)系數(shù)和較低的誤差,為鎂基陽極材料的成分設(shè)計(jì)和快速開發(fā)問題提供指導(dǎo)。 

【文章來源】：火力與指揮控制. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

驗(yàn)證數(shù)據(jù)集在SVR模型上的放電電位預(yù)測

（總第45-）火力與指揮控制2020年第9期圖1訓(xùn)練集放電電位預(yù)測模型的性能圖2訓(xùn)練集的3種放電電位預(yù)測模型曲線1.3模型測試及合金設(shè)計(jì)圖3為驗(yàn)證數(shù)據(jù)集在SVR模型上的放電電位預(yù)測圖。表1為SVR模型的驗(yàn)證數(shù)據(jù)集。為了驗(yàn)證SVR模型的預(yù)測功能，利用驗(yàn)證數(shù)據(jù)集來衡量模型性能。將驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測值進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值基本一致，放電電位最大差值僅為0.03V。根據(jù)SVR預(yù)測模型結(jié)果決定制備成分為Mg-5.7Al-0.9Ge的鎂合金作為鎂海水電池陽極。2實(shí)驗(yàn)2.1材料制備根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果，熔煉了成分為Mg-5.7Al-0.9Ge的鎂合金。使用高純度的鎂錠、鋁帶和鍺粒（純度99.999wt豫），在SF6+CO2氣氛保護(hù)下通過感應(yīng)式熔煉爐熔化。高純鎂以金屬板的形式包裹住鋁片和鍺粒，以減少其熔化過程中的燒損，合金熔化后的燒損質(zhì)量小于1wt豫。合金加熱升溫至720℃，保溫30min后澆鑄，隨空氣冷卻至室溫。合金隨后在200℃下保溫24h，做均勻化處理后得到試樣。最后使用電感耦合等離子光譜發(fā)生儀（InductiveCoupledPlasmaEmissionSpectrometer，ICP-AES）測定了合金的真實(shí)化學(xué)成分，Mg-5.7Al-0.9Ge合金成分如表2所示。表2Mg-5.7Al-0.9Ge合金化學(xué)成分（wt%）2.2顯微組織采用X射線衍射儀（X-rayPowderdiffractometer，XRD）對Mg-5.7Al-0.9Ge合金的相組成進(jìn)行了測定。采用掃描電子顯微鏡（ScanningElectronMi-croscope，SEM）和能譜儀（EnergyDispersiveSpec-trometer，EDS）檢測了其微觀結(jié)構(gòu)特征。采用CuKα靶進(jìn)行XRD測試，掃描范圍為20毅～80毅，掃描步長為0.02毅。采用MDI-Jade軟件（5.0）對X射線衍射圖進(jìn)行了分析。試樣AlGeSiMg-5.7Al-0.9Ge5.6750.9130.039Mn0.015FeMg0.023余量試樣

（總第45-）火力與指揮控制2020年第9期圖1訓(xùn)練集放電電位預(yù)測模型的性能圖2訓(xùn)練集的3種放電電位預(yù)測模型曲線1.3模型測試及合金設(shè)計(jì)圖3為驗(yàn)證數(shù)據(jù)集在SVR模型上的放電電位預(yù)測圖。表1為SVR模型的驗(yàn)證數(shù)據(jù)集。為了驗(yàn)證SVR模型的預(yù)測功能，利用驗(yàn)證數(shù)據(jù)集來衡量模型性能。將驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測值進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值基本一致，放電電位最大差值僅為0.03V。根據(jù)SVR預(yù)測模型結(jié)果決定制備成分為Mg-5.7Al-0.9Ge的鎂合金作為鎂海水電池陽極。2實(shí)驗(yàn)2.1材料制備根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果，熔煉了成分為Mg-5.7Al-0.9Ge的鎂合金。使用高純度的鎂錠、鋁帶和鍺粒（純度99.999wt豫），在SF6+CO2氣氛保護(hù)下通過感應(yīng)式熔煉爐熔化。高純鎂以金屬板的形式包裹住鋁片和鍺粒，以減少其熔化過程中的燒損，合金熔化后的燒損質(zhì)量小于1wt豫。合金加熱升溫至720℃，保溫30min后澆鑄，隨空氣冷卻至室溫。合金隨后在200℃下保溫24h，做均勻化處理后得到試樣。最后使用電感耦合等離子光譜發(fā)生儀（InductiveCoupledPlasmaEmissionSpectrometer，ICP-AES）測定了合金的真實(shí)化學(xué)成分，Mg-5.7Al-0.9Ge合金成分如表2所示。表2Mg-5.7Al-0.9Ge合金化學(xué)成分（wt%）2.2顯微組織采用X射線衍射儀（X-rayPowderdiffractometer，XRD）對Mg-5.7Al-0.9Ge合金的相組成進(jìn)行了測定。采用掃描電子顯微鏡（ScanningElectronMi-croscope，SEM）和能譜儀（EnergyDispersiveSpec-trometer，EDS）檢測了其微觀結(jié)構(gòu)特征。采用CuKα靶進(jìn)行XRD測試，掃描范圍為20毅～80毅，掃描步長為0.02毅。采用MDI-Jade軟件（5.0）對X射線衍射圖進(jìn)行了分析。試樣AlGeSiMg-5.7Al-0.9Ge5.6750.9130.039Mn0.015FeMg0.023余量試樣

【參考文獻(xiàn)】：
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[6]魚雷電池進(jìn)展[J]. 劉勇,陳洪鈞.  電源技術(shù). 2012(03)
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[8]海水電池研究及應(yīng)用[J]. 宋玉蘇,王樹宗.  魚雷技術(shù). 2004(02)
[9]金屬空氣電池的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 許艷芳,鄭克文.  艦船科學(xué)技術(shù). 2003(01)
[10]Mg合金的最新發(fā)展及應(yīng)用前景[J]. 曾榮昌,柯偉,徐永波,韓恩厚,朱自勇.  金屬學(xué)報(bào). 2001(07)

博士論文
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[2]AP65鎂合金在氯化鈉溶液中電化學(xué)行為研究[D]. 王乃光.中南大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3254820