摘 要

高端制造等行業(yè)對(duì)特殊鋼的性能需求日益提升，這對(duì)特殊鋼的研發(fā)和更新?lián)Q代速度提出了極高的挑戰(zhàn)。基于傳統(tǒng)試錯(cuò)法的研發(fā)方式雖然可在部分問題上避開未知物理機(jī)理的限制，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)所需時(shí)間和成本的大量消耗。因此，特殊鋼的研發(fā)方式需要逐漸從傳統(tǒng)試錯(cuò)法向計(jì)算設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模式轉(zhuǎn)變。“材料基因組計(jì)劃”自問世以來，在諸多材料體系的設(shè)計(jì)上都發(fā)揮了顯著的作用，但在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料尤其是鋼鐵材料上，由于其合金體系的復(fù)雜性、工藝流程的長(zhǎng)鏈條、組織的多樣性以及性能的多目標(biāo)需求，使其成為材料基因工程的難點(diǎn)。但正基于上述特點(diǎn)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料也為材料基因工程提供了發(fā)揮的空間，世界各國(guó)紛紛開展特殊鋼方面的高通量計(jì)算與設(shè)計(jì)。通過對(duì)基于材料基因思想的特殊鋼研發(fā)進(jìn)展的綜述，評(píng)價(jià)了針對(duì)特殊鋼的材料基因工程發(fā)展現(xiàn)狀及未來方向。介紹了美國(guó)西北大學(xué)Olson團(tuán)隊(duì)以及Questek公司通過多尺度集成計(jì)算平臺(tái)研發(fā)的飛機(jī)起落架用超高強(qiáng)不銹鋼、荷蘭代爾夫特大學(xué)通過“基因”設(shè)計(jì)理念結(jié)合高通量遺傳算法設(shè)計(jì)的高性能耐熱鋼、印度CSIR國(guó)家冶金實(shí)驗(yàn)室通過多種本構(gòu)模型結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的高性能管線鋼設(shè)計(jì)等。特殊鋼的高通量計(jì)算與設(shè)計(jì)研究不但可以促進(jìn)特殊鋼的更新?lián)Q代，更會(huì)為我國(guó)乃至世界金屬材料的高速發(fā)展提供支撐與保障。

關(guān)鍵詞 材料基因組計(jì)劃；特殊鋼；高通量計(jì)算；組織性能調(diào)控；優(yōu)化設(shè)計(jì)

文章地址 : DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.201902014

文章附圖

圖1 高強(qiáng)不銹鋼成分與熱處理工藝耦合設(shè)計(jì)流程圖

圖2 協(xié)同優(yōu)化NbX析出強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的高強(qiáng)不銹鋼設(shè)計(jì)結(jié)果

圖3 HSLA-100鋼設(shè)計(jì)的兩級(jí)優(yōu)化過程流程圖

圖4 微合金化管線鋼計(jì)算設(shè)計(jì)方法流程圖

圖5 基于材料基因思想的特殊鋼研發(fā)體系

MatAi產(chǎn)品以材料基因工程技術(shù)為框架，融合材料信息學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)及人工智能技術(shù)，加速新材料的研發(fā)與篩選，助力高新技術(shù)企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)，以低門檻、簡(jiǎn)易操作、高效率運(yùn)用材料大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)、篩選與發(fā)現(xiàn)。

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