[发明专利]一种基于原子组合数据预测是否形成固溶体的方法

说明书

物质宏观性质的预报从根本上说是量子力学和统计力学求解问题。但由于问题过于复杂，而热力学方法无法预报未知固溶体是否形成。本专利尝试将原子数据进行组合，然后利用数据挖掘技术基于原子组合数据建立相图是否形成固溶体，特别是含氧酸盐二元相图是否形成固溶体。原子组合数据－数据挖掘方法跳过了繁琐的用原子参数求热力学函数这一中间步骤，而直接将原子参数集映射到某种相图特征，得到简单明了的半经验函数，较好地总结了一系列相图规律。

技术领域

本发明涉及二元相图的相图计算领域，特别是一种基于原子组合数据预测是否形成固溶体的方法。

背景技术

相图是有关物相的热力学性质的反映，热力学性质是粒子间相互作用和由此决定的运动及动态结构的统计结果。许多熔盐相图具有广泛的固熔体形成区。固溶体的形成对液相线（液相面）和相图形状影响甚大。一些含氧酸盐熔盐溶液在高温燃料电池、载热剂、热处理介质、晶体培育介质等方面有广泛应用，一些含氧酸盐系形成的固溶体则是有用的光、电、磁材料，自然界许多岩石矿物也是以固溶体形式存在。因此研究含氧酸盐形成固溶体的规律性具有理论和实际的意义。物质宏观性质的预报从根本上说是量子力学和统计力学求解问题。但由于问题过于复杂，而热力学方法无法预报未知固溶体是否形成，也无法预报与这些中间相平衡的液相线（面），共晶点（线）等。因此，固溶体的形成以及它对相图几何形状的影响是对未知熔盐相图的计算机预报的一大难题。鉴于此，本专利尝试将原子数据进行组合，然后利用数据挖掘技术基于原子组合数据建立相图是否形成固溶体，特别是含氧酸盐二元相图是否形成固溶体。这相当于基于简单物系的实验测量或理论计算，抽提出某种近似概念，以便用某种简单的参数表征或近似表征某种结构因子，联合描述物质宏观性质的规律。

发明内容

本专利对原子数据如阴阳离子半径R、相应元素的电负性X等进行组合，然后基于组合后数据建立含氧酸盐二元相图是否形成固溶体的支持向量机预报模型。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于原子组合数据预测是否形成固溶体的方法，包括如下步骤：

1）从若干熔盐相图手册及文献中收集含氧酸盐，并确认其是否形成固溶体。二元含氧酸盐大概形式有：ASO₄-BSO₄、ACO₃-BCO₃、ACrO₄-BCrO₄、AMoO₄-AMoO₄等等。

2）从化学元素周期表及若干熔盐相图手册中收集离子半径及电负性等原子数据。

3）对原子数据进行组合，得到的综合变量这原子数据的线性组合。

4）利用支持向量机分类算法和步骤3）中得到的组合数据，建立含氧酸盐二元相图是否形成固溶体定性预报模型。

5）收集新的含氧酸盐二元相图，并检索出其原子数据，代入组合方程，得到组合数据，再将组合数据代入是否形成固溶体定性预报模型预报出收集新的含氧酸盐二元相图是否可以形成固溶体。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和显著优点：

1. 原子组合数据－数据挖掘方法跳过了繁琐的用原子参数求热力学函数这一中间步骤，而直接将原子参数集映射到某种相图特征，得到简单明了的半经验函数，较好地总结了一系列相图规律；

2. 本发明方法在整个过程中不涉及实验和不使用化学用品，不产生化学污染，符合绿色环保理念；且操作简单，成本低，易于实现，适合推广应用；

3. 本发明方法通过模型预报可以提前预测含氧酸盐二元相图是否可以形成固溶体，挑选符合要求的样本进行实验验证，可以节约实验时间和资源，提高实验的效率，起指导作用，避免盲目性。

具体实施方式

下面就具体实施例对本发明进行详细说明。