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　　增材修设本事为高强铝合金庞杂零部件的修设带来了史无前例的时机，但目前增材修设铝合金编制仍控制于可锻制和可焊接的Al-Si系合金，限制了高功能增材修设铝合金的神速生长。近年来，差异标准的策画手法逐渐用于辅助高功能增材修设铝合金的拓荒。

　　《金属学报》期刊宣告的《策画辅助高功能增材修设铝合金拓荒的切磋近况与瞻望》一文周密综述了邦外里学者正在策画辅助增材修设铝合金策画与制备周围的切磋效率，罗列了原子、介观和宏观标准策画模仿及呆板进修等策画手法辅助增材修设铝合金策画的代外性案例，明白了差异策画手法辅助合金策画的战略，并指出其亏空。结果，针对怎么胀舞众标准策画正在高功能增材修设铝合金拓荒中的运用实行了瞻望，并指出其生长倾向。

　　本文综述了目前邦外里差异标准策画手法(原子标准、介观标准和宏观标准模仿及呆板进修)辅助增材修设铝合金拓荒的切磋思绪与近况。差异标准策画手法已得胜用于增材修设铝合金的策画与拓荒中，有用裁减质料策画与拓荒的年光和本钱，实行了高功能增材修设铝合金的高效策画：原子标准的第一性道理策画可为增材修设铝合金中固溶加强的元素挑选和增添量供给领导；原子标准的分子动力学模仿对增材修设铝合金的限度熔化、神速凝集流程以及结构的力学反应等实行预测，为合金制备流程的工艺挑选和结构优化供给领导；介观标准的策画热力学，从合金打印性、晶粒细化、固溶加强、析出加强和热治理等方面实行无裂纹增材修设铝合金的因素策画和工艺优化；介观标准的相场模仿，能对增材铝合金制备流程中微观结构演化实行切磋，考虑工艺参数对微观结构的影响，为合金制备流程的工艺优化和结构优化供给领导；宏观标准的有限元模仿，对增材修设铝合金制备流程中热效力、成形独揽、缺陷造成等实行预测和切磋，易于领导工艺优化。基于大批试验数据驱动的呆板进修手法，可对影响成形质地和功能的工艺参数和流程参数实行识别、分类kb体育官网，成立差异合金编制由工艺到功能的定量合联，实行金属增材修设合金的质地监控、工艺优化，晋升产物归纳功能。

　　然而，如今差异标准策画手法往往仅针对增材修设铝合金“因素-工艺-结构-功能”的局限合节，告急限制了众标准策画正在增材修设周围的运用。为此，另日可从以下2个方面来实行高功能增材修设铝合金的高效拓荒。

　　第一，成立增材修设铝合金的集成策画质料工程框架。旨正在集成差异标准的策画手法为一个举座体系，成立增材修设铝合金“因素-工艺-结构-功能”的定量合联。

　　Mishra和Thapliyal提出了实用于增材修设合金策画的集成策画质料工程框架及差异标准策画正在此中的运用。将策画热力学和第一性道理策画勾结，成立合金从“因素-工艺-微布局”的定量合联，有利于无裂纹的高功能增材修设铝合金的因素策画。分子动力学、相场模仿和有限元模仿相勾结，可对增材修设流程中的温度场、应力场和微布局演变实行定量模仿，成立合金“工艺-微布局”的定量合联，为合金制备工艺的优化供给切确高效的领导。呆板进修和试验相勾结，成立合金“工艺-微布局-功能”间的定量合联，为金属增材修设的质地监控、工艺优化、产物功能晋升供给领导。最终，差异标准策画相勾结，实行增材修设铝合金从“因素-工艺-结构-功能”的举座策画。

　　需指出的是，高效牢靠的集成策画质料工程框架热烈依赖于加倍合理的策画手法以及高通量策画的赞成。一方面，差异标准策画手法另有待生长，好比：上文提到的革新Scheil-Gulliver模子中，已思索了神速凝集对溶质偏析的影响，但对实质众元众相编制正在神速凝集前提下局限不乱相被逼迫的预测仍存正在差错，因而有需要进一步革新该模子；正在相场模子方面，有限界面耗散的众相场模子可以定量描绘万分非均衡前提下(神速凝集流程)的溶质扣留效应，但要实行增材修设流程微布局演变的定量模仿，还需耦合牢靠的温度场和流场方程。另一方面，高通量策画将进一步晋升合金策画的效果。高通量策画是实行“质料按需策画”的本原，可能有用缩小试验的领域，为试验供给科学按照。目前，高通量策画较为耗时，策画工作的高效照料和策画结果的后治理还是具有挑拨性。实行高通量策画的手法厉重网罗并行策画和漫衍式策画，本文作家等前期拓荒了一种呆板进修加快的漫衍式工作照料体系(Malac-Distmas)，实行了高通量策画和各样数据的存储。该体系嵌入呆板进修本事，可对输出数据实行增密，裁减策画量，实行高通量策画的加快。通过将Malac-Distmas与差异的热力学策画软件耦合，实行了Gibbs自正在能、相图、Scheil-Gulliver模仿、扩散模仿、析出模仿以及热物性参数等的高通量策画。另外，Malac-Distmas不限于实行热力学、动力学和热物理本质的高通量策画，还可与其他策画/模仿软件/代码实行耦合，实行高通量策画/模仿。

　　第二，生长高功能增材修设铝合金的众目的策画手法与优化战略/本事。基于集成质料工程成立增材修设铝合金“因素-工艺-结构-功能”定量合联，针对差异运用后台与质料功能需求，拓荒对应的众目的(如：无裂纹高强高导电、无裂纹高强高韧等)策画手法，实行增材修设新型高功能铝合金的高效策画与拓荒。

　　归纳功能是量度质料能否知足工程运用的条件。但因为质料功能影响要素稠密，功能间交互效力庞杂，如质料的强度与塑性/韧性，强度与电导率等，往往互相冲突，呈此消彼长的抵触合联。因而，策画研发均衡质料各种功能最优值、实行归纳功能最优的质料，从来是质料周围的困难。正在众目的策画手法方面，Yi等前期通过勾结策画热力学、试验和呆板进修，成立稀土/碱土改性锻制铝合金“因素-工艺-结构-功能”定量合联，从锻制性、晶粒细化、共晶改性、固溶加强、析出相性子和热治理等众方面动身，对合金的强度和塑性实行众目的策画，得胜拓荒出高强高韧的稀土/碱土改性锻制铝合金。正在众目的优化战略方面，厉重网罗逐层筛选优化、众目的转单目的优化、Pareto前沿协同优化等优化战略。迩来，Dai等将三维定量相场模仿和分级众目的优化战略相勾结，通过对物理气相重积(PVD)工艺中TiN涂层孕育流程实行了大批的三维相场模仿，获取了模子参数、微观布局和各样涂层功能之间的参数合联。基于定量相场模仿和要害试验数据，提出了一种分级众目的手法来策画众种涂层功能。随后，遵照对各样目的组合的Pareto前沿的识别，对边际效用实行了切磋。以分级的办法对模子/工艺参数实行过滤，最终找到与试验结果类似的最佳TiN涂层功能窗口。针对差异运用后台与质料功能需求，将上述手法合理运用于增材修设新型铝合金策画，希望实行归纳功能优异铝合金的高效拓荒。

　　高修宝, 李志诚, 刘佳, 张金良, 宋波, 张利军. 策画辅助高功能增材修设铝合金拓荒的切磋近况与瞻望[J]. 金属学报, 2023, 59(1): 87-105