ISSN 1009-5624 CN 10-2021/TQ    主管:中国乐凯集团有限公司    主办:北京乐凯科技有限公司

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首页 > 刊期 > 2025 > 7期 > 综述
基于集成学习算法的材料莫氏硬度预测及其影响因素分析
石锦荣,金永军(通信作者),周子钧,徐炜莅

【摘要】莫氏硬度广泛应用于地质、矿物学和材料科学领域,然而,传统测试方法易受误差影响,为提高预测精度和效率,本研究采用集成学习算法对材料莫氏硬度进行预测,并分析其影响因素。 通过采用随机森林、极端梯度提升(XGBoost)、轻量级梯度提升机(LightGBM)、类别提升算法(CatBoost)、梯度提升决策树(GBDT)以及 Blending 模型对数据进行训练和评估。 研究发现:Blending 模型的决定系数为 0.74 时,在当前数据集和评估场景下,对目标变量的预测能力达到最优状态,而 CatBoost 模型在预测精度上达到最优。通过机器学习模型的可解释方法—SHAP 确定了平均离子能、平均密度、平均范德华半径、总电子数和平均电负性是影响莫氏硬度的关键因素。 此外,数据预处理采用四分位距方法处理异常值,有效提高了模型的预测准确性。 本研究展示了集成学习算法在材料硬度预测中的应用潜力,为新材料的开发和性能评估提供了科学依据和技术支持。


【关键字】集成学习;莫氏硬度;特征重要性分析;模型融合;异常值处理
【PDF】