介绍微观结构挖掘

在过去的十年里出现了材料信息学领域的潜力的识别系统在材料科学与工程的欧洲杯足球竞彩方法解决复杂的问题欧洲杯线上买球¹。如果必要的数据丰富的环境是最广泛的受众在材料科学与工程材料信息学需要数据采集和管理策略类似于以前开发的生物信息学等领域。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球数据库存在一些基本的材料信息在热力学和结晶学没有广泛使用集合组织等更复杂的欧洲杯足球竞彩数据集。微观结构挖掘,顾名思义,是数据挖掘概念的应用²,用于科学和工程的许多分支,分析材料的显微组织。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

这种方法的核心在于期望microstructure-property分析许多问题不易解决的使用实验涉及的描述只有一个简单的微观结构lengthscale,如平均晶粒尺寸。特别是材料多相材料微观结构或属性由相对罕见的微观结构裂纹欧洲杯足球竞彩的成核类事件。在这种情况下微观结构特征之间的关联(如结晶错位在晶界)可能是一样重要的平均lengthscale本身的特性。幸运的是持续成像技术的进步,数码影像和数据存储提供环境可搜索“组织银行”成为一个可行的前景,导致必要的数据丰富的环境中,数据挖掘技术可以广泛应用。

实现材料信息学在组织层面有必要建立标准程序和获取微观结构图像的格式存储在数据库中。微观结构挖掘方法是一种可能的方法,可以分为的步骤如图1所示。

图1。微观结构挖掘过程中的步骤。

的步骤并不意味着严格团但灵活的引导与价值只有通过每一步解决问题的实用性问题。因此,有用的,独立于任何正式的系统共享数据的存储。而下面的讨论将集中在分析二维部分没有理由不能应用于3 D图像。后准备部分的第二步微观结构挖掘方法包括定性调查微观结构的观察到增加放大从最低的可供使用的成像技术。这将导致所有重要的微观结构的识别lengthscales记住lengthscales可以定义通过微观结构之间的关系特性(例如,骨料粒度)以及特征尺寸本身。

决定成像条件的选择,比如放大,因此随之而来的微结构测量基于经验和重大的理解微观结构变量影响房地产的问题。一旦选择放大定量显微结构的测量必须定义和抽样程序必须决定,后者尤为重要,当考虑微观结构特性或关联发生的频率较低。标准的抽样方法已经开发出来stereological测量³。

一旦图像获取和倾斜的图像处理步骤必须准备组装图片进行分析。这是最好的完成一些熟悉关于常见的图像处理步骤中广泛使用的图像处理软件。具体程序在这一步取决于测量的性质。例如,简单的stereological参数可用于确定显微结构的平均水平。如果只有一个测量平均需要这样它可能更适合使用标准手册计算最小的图像处理方法。在其他情况下,如微观结构材料加工控制信息的使用,更复杂的例程将必要允许人口微观结构信息变化迅速分析。例如,一项研究表明,由我们组粉处理方法之间的关系和表面缺陷的大小在最后陶瓷需要使用一种新的人工智能技术被称为“自适应阈值”自动化处理的图像⁴。这允许缺陷大小的分布构造和随之而来的使用极值分析预测后最大的裂纹尺寸图像分析和数据挖掘的步骤⁵。未来的研究需要结合这些技术和自动化的样品制备技术来全面实施快速图像采集方法,允许“机器视觉”扩展到微观结构。

将使用一个例子来说明组织开采参数的设计在陶瓷处理解决问题。这个参数解决共同观察到纳米晶体陶瓷粉末经常导致烧结微观结构由致密杂粮骨料周围毛孔。这种微观结构的一个例子是图2所示(一个)。在这种情况下,interpore扩散距离不会与颗粒大小的假设在烧结的动力学模型。

(一) (b)

图2。(a)微观结构的部分烧结氧化锆密集聚集包围毛孔(b)说明了“致密化捷径”结构相比,一个孔分离拦截,穿过茂密的总长度。后者会高估了这个结构的扩散距离。

事实上,常见的幂律之间的依赖测量氧化锆陶瓷的致密化速率和晶粒尺寸如图2所示(一个)给一个指数12,远高于3的期望值的体积扩散阶段烧结模型相结合⁶实现主烧结曲线法⁷。因此烧结模型低估了平均扩散距离限制这些聚合的微观结构的烧结动力学。额外考虑扩散导致的结论是,在这些聚合结构将空间受限扩散捷径”毛孔之间聚合边界密度和不会发生聚合如图2所示(b)

此外,它还可以得出的结论是,使用stereological interpore间距测量技术,它假定随机测量,会高估真实的扩散距离,因为许多这样的拦截长度将平分密集的聚集。因此测量孔的间距不适合这个问题。我们组用微观结构挖掘涉及一个简单的图像处理技术,孔隙边界镶嵌⁸,设计一个有效的扩散距离参数,将独立的显微结构的聚合⁹。

功能边界镶嵌选择在大多数图像处理软件有效地扩张的边界隔离特性在一个二维的部分,直到边界影响。因此边界镶嵌导致组织成空间填充细胞的分割,每个单元格包含所有接近的像素在图像的边界特征它们包含比任何其他特性的边界。在这种情况下,孔隙部分烧结陶瓷的显微图的边界扩张,导致细胞,如图3所示,每个包含一个中心孔部分和周围的固相接近,孔隙比其他任何孔隙边界。因此镶嵌单元边界上的所有像素代表限制扩散距离中央孔周围固体部分。

图3。结果部分烧结陶瓷的孔隙边界镶嵌。每个细胞功能中心孔部分,颜色的黑色和橘色细胞边界。

偏见每个细胞的平均扩散距离向前面说明“扩散捷径”聚合边界,每个细胞的扩散距离流量加权平均,然后在成千上万的细胞来自几个随机分布图像。由此产生的有效扩散距离然后测试是通过使用预期的幂律的致密化速率扩散距离的依赖。这次的指数是3,同意预期的体积扩散烧结模型。因此,正确有效的扩散距离近似聚合的微观结构的扩散长度,可以用来替代烧结的粒度模型。这个新的参数将允许独立的聚集态的微观结构,烧结时间全密度的预测基于微观结构信息而非烧结收缩。参数的应用可能包括烧结时间的预测完全密度的情况下,包括光学透明纳米晶体陶瓷的烧结密度很高的应用程序是至关重要的。

引用

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