摘要：通过2个电子参数(结合次数Bo_(t)和d轨道能级Mdt)提出了新设计的α型钛(α-Ti)合金。新设计合金Ti-5Al-4Zr-3.6Sn、改性合金Ti-5Al-3Sn-1.9Zr和参考合金Ti-5Al-2.5Sn具有相同的Bo_(t)值(3.847)以及不同的Mdt值(2.430,2.426,2.422)。测试了3种α-Ti合金的极限抗拉伸强度(σ_(UTS))、断裂应变(ɛ_(f))和热盐腐蚀性能。3种α-Ti合金均采用冷坩埚悬浮熔炼技术进行制备。结果表明,3种合金样品均具有均匀的微观结构。在3种α-Ti合金中测量到的α单相晶粒尺寸约为600μm。Ti-5Al-4Zr-3.6Sn合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为801 MPa和16%,Ti-5Al-3Sn-1.9Zr合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为708 MPa和15%,Ti-5Al-2.5Sn合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为603 MPa和15%。热盐腐蚀测试进行28.8ks后显示Ti-5Al-4Zr-3.6Sn、Ti-5Al-3Sn-1.9Zr和Ti-5Al-2.5Sn合金的失重率为2.61%、2.83%和3.10%。σ_(UTS)、ɛ_(f)和耐热盐腐蚀结果表明,新设计合金Ti-5Al-4Zr-3.6Sn是一种有实际应用潜力的钛合金材料。

摘要：机器学习辅助材料设计是一种高效的合金设计方法,该方法结合高通量计算/实验技术能够极大推动材料领域的发展。然而,目前材料研究者尚未充分利用该方法。针对上述问题,详细介绍了基于机器学习的高温合金设计的基本方法,包括数据收集与预处理、模型建立与训练、合金性能预测等步骤,阐述了增材制造用高温合金的设计现存困难和亟待解决“权衡裂纹敏感性与高温性能”的关键问题,深入分析了机器学习在增材制造用高温合金设计中的必要性。从高温合金数据获取、性能预测、合金设计等方面梳理了机器学习辅助增材制造用高温合金设计的应用现状,指出了该领域目前存在的数据来源、建模范式、模型的应用与推广等核心问题,并对该领域后续的发展提供了建议。

摘要：研发具有高强度、高韧性、耐蠕变、耐热疲劳、可焊性好的无铅焊料合金对现代电子工业的发展具有重要意义.由于强度和塑性之间的内在矛盾关系,提高焊锡合金强度的同时就有可能降低其塑性,导致其韧性降低.同时优化焊料合金两种相互制约的性能,从而实现其综合力学性能的提升具有较大的挑战性.本文针对无铅焊锡合金分别建立了以合金成分和原子参数为特征的两类机器学习模型,通过精度对比,选择以原子特征构建的两个预报精度最高的机器学习模型作为最终的学习器,预测了无铅焊料合金的抗拉强度和断裂延伸率.根据各元素的成分范围和变化步长构造了虚拟样本集,采用特征SHAP值对特征取值进行约束,筛选出候选虚拟样本并进行预报,以强度和塑性的L2范数作为综合力学性能指标,选取在帕累托边界上综合力学性能最高的两个虚拟样本进行实验验证.结果表明通过机器学习设计出的两种合金均实现了综合力学性能的提升.本研究可为复杂合金进行多目标优化设计提供参考.

摘要：近年来,随着航空发动机和地面燃机的持续发展,对其关键热端部件的环境抗力和承温能力的要求越来越高,γ′相强化钴基高温合金在抗热腐蚀性能和熔点温度等方面较镍基高温合金具有优势。为了促进此类合金的发展,本文基于国内外在合金开发和蠕变性能等方面的研究成果,结合本课题组的研究工作,总结了该类合金在合金化原理、合金设计方法和蠕变机理等方面的研究现状,凝练出了目前该类合金发展存在的关键基础科学问题,并对未来需要关注的研究方向进行了概述。

摘要：新一代合金——高熵合金的出现,揭示了熵效应在合金设计中的重要意义.受这一概念的启发,轻质铝基熵合金这一概念被提出.随着对低密度结构材料的需求不断增加,这些新型合金在各种应用中具有巨大的潜力.本文综述了轻质铝基熵合金的发展背景、设计原理、制造方法、微观结构和力学性能、高温应用,及其发展前景.通过对当前研究的全面调查,本文重点研究分析了122种密度低于4.0 g cm-3的铝基熵合金.轻质铝基熵合金可以弥补传统铝和钛合金在机械性能和密度方面的差距.轻质铝基熵合金优异的热稳定性使其有望成为在高温下使用的结构材料.此外,本文还讨论了轻质铝基熵合金领域的未来发展趋势.机器学习作为有效计算工具,可以极大地提高合金的开发效率.

摘要：用于热能管理的复合相变材料(C-PCMs)利用其一个或多个低熔点活性相的可逆相变(如熔化—凝固)存储和释放热能作为潜热。同时,高熔点的惰性相可以提供额外的性能,如定形性和改善的导热性。从难混溶合金中可获得具有这些特征的全金属复合材料体系。本文将热力学计算和实验测试相结合,探讨二元(Al-In,Al-Sn,Al-Bi和Cu-Bi)和三元(Al-In-Sn和Al-Bi-Sn)难混溶合金在100~300℃的温度范围内用作C-PCMs的潜力。结果表明,将这两种方法相结合对于全面理解复合体系和找到满足设计需求的最佳解决方案十分必要,它克服了“试错”法浪费时间的弊端,并为模拟提供了高质量的数据。

摘要：分析了d电子理论在铌基合金中的适用性,改进了Md参数并进行了验证,对轻质铌钛合金系统进行了设计计算。结果表明:固溶强化铌基合金最为有效的元素主要包括W、Mo、Zr、Hf、Ta,铌基合金中加入相同原子分数的W元素的强化效果优于Mo元素;铌基合金中Ti元素的含量增多,会降低合金的高温强度;综合考虑合金密度、高温强度、抗氧化性等因素,通过d电子理论设计出轻质铌钛合金的最优参考组分为(质量分数,%):65.95Nb-17Ti-3Al-4Cr-5V-2W-1.5Mo-1.5Hf-0.05C。

摘要：近年来,高熵合金凭借其新颖的设计理念和优异的各类物化性能成为金属结构材料领域的研究热点。随着轻量化合金设计理念的不断普及,“熵调控”的概念也被广泛应用于开发新型轻质合金。轻质高熵合金是基于合金轻量化设计的一类低密度的新型高熵合金,其开发与设计主要利用经验参数准则、相图计算以及第一性原理计算相结合的方法。其中,Al-Ti-V基轻质高熵合金凭借其优异的力学性能、良好的高温抗氧化性及耐腐蚀性等优点,受到了广泛关注。本文基于Al-Ti-V基轻质高熵合金的研究现状,从成分设计、制备方法、结构特征以及各类物化性能特点等方面进行了综述,并指出了Al-Ti-V基轻质高熵合金所面临的问题与挑战。

摘要：结合半固态加工基本原理利用热力学计算方法设计出了新型半固态铝合金主成分Al-6%Si-2%Mg,利用实验方法优化选择了微量元素Zr、Sr。结果显示,合金中Zr含量为0.10￣0.14%,Sr含量为0.02￣0.04%的新合金AlSi6Mg2表现出良好的半固态组织和力学性能。

摘要：利用热力学计算软件Thermo-Calc和Gleeble物理模拟技术辅助进行抗剥离车轮钢的合金设计。热力学计算结果显示,从成分设计的角度出发,提高Si含量和降低C含量会提高车轮钢的相变点,可有效抑制车轮钢的制动剥离现象。动态升温模拟试验也说明,提高Si含量可改善车轮钢的抗剥离性能。但是,降低C含量也带来车轮钢耐磨性的降低,而提高Si含量则在基本不损害塑性的情况下,显著提高车轮钢的强度。