Modelli surrogati per la solidificazione stocastica di Al-Cu con metodo phase-field

Abstract degli autori

I modelli phase-field descrivono l’evoluzione microstrutturale durante la rapida solidificazione delle leghe, ma il loro costo computazionale limita lo studio di traiettorie lunghe, ensemble stocastici e diverse condizioni di processo. Presentiamo un modello di diffusione bridge denoising a varianza preservata (VP-DDBM) per la previsione condizionata allo stato della solidificazione bidimensionale di Al-Cu. Dati i campi attuali di fase e concentrazione e i campi di temperatura prescritti, il modello prevede lo stato successivo e viene applicato in modo autoregressivo. Su due gradienti termici esclusi dall’addestramento, VP-DDBM produce errori inferiori su orizzonti lunghi rispetto ai modelli di riferimento deterministici U-Net e SI-ConvNeXt per la fase media sul dominio, la concentrazione media di Cu sul dominio e la posizione della punta più avanzata. Inoltre, conserva la struttura dendritica fine nelle lunghe sequenze di predizioni, mentre U-Net deterministico leviga progressivamente la morfologia. VP-DDBM prevede l’evoluzione della fase e della concentrazione circa $73\times$ più velocemente del solutore phase-field, mostrando potenzialità per uno screening più rapido delle condizioni di processo e per studi microstrutturali basati su ensemble.