大模型及其在材料科学中的应用与展望 被引量：4

1

作者 李长泰 韩旭 +3 位作者 蒋若辉 贠培文 胡鹏飞 班晓娟 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期290-305,共16页

以大模型在材料科学中的应用为着眼点,首先综述了大模型,介绍了大模型的基本概念、发展过程、技术分类与特点等内容;其次从通用领域大模型和垂直领域大模型两个角度,总结了大模型的应用,列举分析了不同种类大模型的应用场景和功能.再次... 以大模型在材料科学中的应用为着眼点,首先综述了大模型,介绍了大模型的基本概念、发展过程、技术分类与特点等内容;其次从通用领域大模型和垂直领域大模型两个角度,总结了大模型的应用,列举分析了不同种类大模型的应用场景和功能.再次,结合材料科学领域中的具体需求研究现状,调研并综述了语言大模型、视觉大模型和多模态大模型在材料科学中的应用情况,以自然语言处理和计算机视觉中的具体任务为切入,参考典型应用案例,综合提示工程策略和零样本知识迁移学习,厘清了当前将大模型应用至材料科学的研究范式和制约因素,并利用改进SAM视觉大模型在四种材料显微图像数据上进行了验证性图像分割与关键结构提取实验,结果表明SAM带来的零样本分割能力对于材料微结构的精准高效表征具有巨大应用潜力.最后,提出了大模型相关技术、方法在材料科学中的未来研究机遇,从单模态到综合性多模态的大模型研发与调优,评估了可行性及技术难点. 展开更多

关键词 大模型 深度学习 ChatGPT SAM 材料科学 多模态

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机器学习辅助预测铜铝复合材料界面结构与性能 被引量：5

2

作者 夏钊 赵帆 +1 位作者 刘新华 谢建新 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期88-99,共12页

采用支持向量回归、人工神经网络和随机森林三种机器学习算法,建立了铜铝复合材料在连铸复合(固/液扩散)和退火(固/固扩散)时工艺参数与界面层厚度、界面结合强度的关系模型,为铜铝复合材料的界面调控提供了新方法。基于界面结合强度预... 采用支持向量回归、人工神经网络和随机森林三种机器学习算法,建立了铜铝复合材料在连铸复合(固/液扩散)和退火(固/固扩散)时工艺参数与界面层厚度、界面结合强度的关系模型,为铜铝复合材料的界面调控提供了新方法。基于界面结合强度预测模型,采用遗传算法优化连铸复合工艺,得到的优化参数为:铝液温度θ_(Al)=799℃,铜液温度θ_(Cu)=1220℃,拉坯速度v=83 mm/min,一次冷却水流量Q1=576 L/h,二次冷却水流量Q2=716 L/h。相关性计算以及界面剪切实验表明,Al_(2)Cu层对断裂过程和界面结合强度有较大影响。 展开更多

关键词 铜铝复合材料 连铸复合 界面 机器学习

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稀土镧对H13模具钢回火稳定性和抗氧化性的影响 被引量：3

3

作者 赵帆 周文健 张志豪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期124-129,共6页

本工作研究了稀土镧对H13模具钢在极限服役温度下的回火稳定性和抗氧化性的影响。随着镧元素的质量分数由0%增大至0.570%,H13模具钢在620℃下加热50 h后的硬度降低值先减小后增大,镧含量为0.052%时H13模具钢的回火稳定性最好,这主要是... 本工作研究了稀土镧对H13模具钢在极限服役温度下的回火稳定性和抗氧化性的影响。随着镧元素的质量分数由0%增大至0.570%,H13模具钢在620℃下加热50 h后的硬度降低值先减小后增大,镧含量为0.052%时H13模具钢的回火稳定性最好,这主要是因为碳化物在回火过程中的融合长大受到了抑制。但是,当镧含量达到0.570%时,铁素体的再结晶受到显著抑制,基体组织为粗大的板条状铁素体,导致H13模具钢回火稳定性降低。添加0.052%的镧对长时间加热后的位错密度影响不显著,这说明稀土镧对H13模具钢回火稳定性的影响主要体现在碳化物和铁素体晶粒的演化。另外,随着镧元素的质量分数由0%增大至0.094%,在650℃加热100 h后H13模具钢的氧化层变得更加光滑和致密,氧化层厚度由48.4μm减小至30.6μm。添加镧元素促进了针状氧化物的形成,并减弱了内氧化。 展开更多

关键词 模具钢 稀土 镧 回火稳定性 抗氧化性

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金属3D打印数字化制造研究进展 被引量：1

4

作者 刘壮壮 丁明路 谢建新 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期569-584,共16页

数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金... 数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金属3D打印全流程的数字化控制,有望解决当前3D打印零件质量一致性和性能稳定性低的瓶颈问题,推动高质量3D打印技术的发展。本文首先分析了金属3D打印的技术特征和数字化制造的基本内涵,随后从3D打印过程数据在线监测、数字化仿真、物理与信息系统交互3个方面综述了金属3D打印数字化制造的研究进展,最后讨论了数字化制造在金属3D打印领域的未来研究重点,展望了发展前景。 展开更多

关键词 3D打印 增材制造 机器学习 数字化制造

原文传递

不同固溶处理对Cu-Cr系合金组织和性能的影响

5

作者 杨旗 王志磊 +1 位作者 肖星宇 谢建新 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期89-99,共11页

热处理工艺调控是提升Cu-Cr系合金性能的有效方法。Cu-Cr系合金的固溶工艺大多选择温度较低的Cu-Cr两相区进行,导致Cr相固溶程度不完全,抑制后续析出强化效果。本研究提出采用高温单相区固溶工艺改善析出强化效果,主要研究不同固溶工艺(... 热处理工艺调控是提升Cu-Cr系合金性能的有效方法。Cu-Cr系合金的固溶工艺大多选择温度较低的Cu-Cr两相区进行,导致Cr相固溶程度不完全,抑制后续析出强化效果。本研究提出采用高温单相区固溶工艺改善析出强化效果,主要研究不同固溶工艺(Cu-Cr两相区(950℃,4 h)和Cu单相区(1050℃,6h))对Cu-Cr系合金组织和性能的影响。采用电子探针(EPMA)对两种固溶工艺后的元素分布进行表征,并对峰值时效态合金的微观结构采用XRD和TEM进行表征分析。结果表明:与两相区固溶相比,单相区固溶后铸态Cr相充分固溶,时效过程中更多纳米Cr相弥散析出;合金力学性能相比两相区固溶后峰值时效态有较大提升,其中屈服强度提升29.3%,抗拉强度提升25.6%,而导电率并未明显下降。强度理论计算结果表明,析出强化所贡献的屈服强度增量为323.4 MPa,贡献56.9%,析出强化是本研究中最主要的强化机制。 展开更多

关键词 CU-CR合金 单相区固溶 析出强化 导电率

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激光粉末床熔融镍基高温合金开裂行为研究

6

作者 李鑫 程向 +1 位作者 胡鹏飞 刘壮壮 《铸造技术》 CAS 2024年第8期763-771,共9页

增材制造专用镍基高温合金研发需要经历成分设计-制粉-打印-表征,该过程周期长、成本高,严重限制了增材制造用新型合金的快速研发和应用。针对这一问题,本文提出以激光扫描合金块体材料评价其粉末材料打印性的思路,避免成分设计过程多... 增材制造专用镍基高温合金研发需要经历成分设计-制粉-打印-表征,该过程周期长、成本高,严重限制了增材制造用新型合金的快速研发和应用。针对这一问题,本文提出以激光扫描合金块体材料评价其粉末材料打印性的思路,避免成分设计过程多次制粉。以4种典型镍基高温合金(Inconel 718,Hastelloy X,CM247LC,Inconel 939)为研究对象,采用激光扫描合金粉体和块体材料,研究不同合金在激光扫描其粉体和块体过程中的开裂关联性。结果表明,裂纹敏感性低的Inconel 718合金,激光扫描粉体和块体试样中均未发现裂纹;裂纹敏感性高的CM247LC和Inconel 939合金,激光扫描粉体试样中存在由于凝固末期枝晶间液相补给不足,在热收缩拉应力下形成的凝固裂纹和热循环过程残余应力导致的固态裂纹,而激光扫描块体试样中仅存在凝固裂纹,表明两种状态试样裂纹类型不同,但开裂趋势一致;裂纹敏感性介于上述合金之间的Hastelloy X合金,激光扫描粉体试样可在一定工艺窗口范围内实现无裂纹,而激光扫描块体试样时,在本文采用的所有参数下均存在裂纹,两种状态试样开裂趋势存在差异,但均为凝固裂纹。 展开更多

关键词 镍基高温合金 激光粉末床熔融 铸造 开裂行为

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退火对黄铜包覆纯铜绞线组织和力学性能的影响

7

作者 雷宇 李永帅 +3 位作者 姜雁斌 赵帆 刘新华 谢建新 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期702-714,共13页

黄铜包覆纯铜绞线是电气化铁路综合接地系统的关键地线材料,目前主要采用套管拉拔法加工。本文采用连铸复合-拉拔加工新工艺制备了黄铜包覆纯铜绞线,研究了退火温度和时间对拉拔态复合线材微观组织、性能、界面和拉伸断裂行为的影响。... 黄铜包覆纯铜绞线是电气化铁路综合接地系统的关键地线材料,目前主要采用套管拉拔法加工。本文采用连铸复合-拉拔加工新工艺制备了黄铜包覆纯铜绞线,研究了退火温度和时间对拉拔态复合线材微观组织、性能、界面和拉伸断裂行为的影响。结果表明:当退火时间固定为1 h时,随着退火温度的升高,纯铜芯线和黄铜包覆层再结晶程度增大,二者分别在275℃和300℃完成再结晶。在退火温度200~300℃、退火时间0.5~1 h的范围内,随退火温度升高和退火时间的延长,复合线材的硬度和抗拉强度快速下降,断后伸长率快速提高。随退火温度的提高和退火时间的延长,黄铜/纯铜界面的扩散层厚度增厚,从(250℃, 1 h)退火条件下的4.0μm增加至(400℃, 1 h)的7.2μm,或从(300℃, 0.5 h)时的4.3μm增加至(300℃, 2 h)时的8.1μm。综合考虑各种因素,推荐的合理退火条件为(300~350℃, 1 h)。在该条件下退火后,线材的断后伸长率由拉拔态的3%大幅度升高至约40%;黄铜包覆层的拉伸断裂模式由退火前的解理断裂转变为韧性断裂,有利于提升贯通地线的服役安全性和延长服役寿命。 展开更多

关键词 贯通地线 复合线材 退火 组织性能 界面 断裂行为

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旋锻复合铜包铍铜线材的组织性能

8

作者 万金风 赵帆 刘新华 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期729-740,共12页

采用热旋锻-拉拔方法制备了直径为1.4 mm、包覆铜层厚度均匀、界面结合良好的铜包铍铜复合线材,研究了热旋锻、拉拔、中间退火和固溶形变时效对复合线材组织性能的影响。结果表明:合理的旋锻制度为旋锻温度700℃,单道次变形量50%,旋锻... 采用热旋锻-拉拔方法制备了直径为1.4 mm、包覆铜层厚度均匀、界面结合良好的铜包铍铜复合线材,研究了热旋锻、拉拔、中间退火和固溶形变时效对复合线材组织性能的影响。结果表明:合理的旋锻制度为旋锻温度700℃,单道次变形量50%,旋锻两道次,可获得良好的复合界面结合质量。线材拉拔过程中的合理中间退火工艺为(600℃,1 h),此时铍铜基本完成再结晶,界面层没有发生明显增厚,线材塑性相对较好,断后伸长率为38.5%。线材合理的固溶-形变-时效工艺为经780℃固溶10 min后变形拉拔40%,然后再经320℃时效2 h。此时线材综合力电性能较好,抗拉强度为896 MPa,导电率为50.5%IACS。 展开更多

关键词 铜包铍铜复合线材 旋锻 拉拔 退火 固溶-形变-时效 组织 性能

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机器学习辅助2000MPa级弹簧钢成分和热处理工艺开发

9

作者 杨累 赵帆 +1 位作者 姜磊 谢建新 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1499-1512,共14页

通过收集弹簧钢及其他典型淬火+回火型钢铁材料的文献数据,采用面向性能的机器学习设计系统(MLDS)结合实验优化,实现了具备超高强度和良好塑性的新型弹簧钢化学成分及热处理工艺参数的快速设计。所开发的2种新型弹簧钢的抗拉强度分别为2... 通过收集弹簧钢及其他典型淬火+回火型钢铁材料的文献数据,采用面向性能的机器学习设计系统(MLDS)结合实验优化,实现了具备超高强度和良好塑性的新型弹簧钢化学成分及热处理工艺参数的快速设计。所开发的2种新型弹簧钢的抗拉强度分别为2183.5和2193.0 MPa、屈服强度分别为1923.0和2024.5 MPa、断后伸长率分别为10.5%和9.7%、断面收缩率分别为42.4%和41.5%。新型弹簧钢的强化方式以晶界强化和位错强化为主,细小的晶粒尺寸和适量的奥氏体使得弹簧钢在具备超高强度的同时保持良好的塑性。与现有同等强度级别的超高强度钢相比,新型弹簧钢具有显著的成本优势和工艺优势。 展开更多

关键词 弹簧钢 超高强 热处理 机器学习

原文传递

连铸工艺参数对复合铜包钢线组织与性能的影响

10

作者 陈旭东 赵帆 +3 位作者 姜雁斌 田树科 刘啸 刘新华 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3205-3214,共10页

连铸复合法是制备高性能金属复合材料的新方法,提高连铸速度对提高生产效率、降低生产成本具有重要现实意义,连铸速度的提升将显著影响连铸复合过程凝固行为和铸坯质量。本研究采用连铸复合法制备外径8.7 mm、芯材直径6 mm的纯铜包覆Q23... 连铸复合法是制备高性能金属复合材料的新方法,提高连铸速度对提高生产效率、降低生产成本具有重要现实意义,连铸速度的提升将显著影响连铸复合过程凝固行为和铸坯质量。本研究采用连铸复合法制备外径8.7 mm、芯材直径6 mm的纯铜包覆Q235钢线,研究较高速连铸状态下工艺参数对铜包钢线表面质量、铜包覆层组织、界面扩散层厚度和界面剪切强度的影响。结果表明:在连铸速度300~420 mm/min、复合温度1150℃、一次冷却水流量400~800 L/h、二冷水流量100 L/h的工艺条件下制备的铜包钢线表面质量较好,铜层晶粒细小,界面结合强度高。 展开更多

关键词 铜包钢 连铸复合 表面质量 包覆层 界面强度

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增材制造月壤原位成形技术的研究现状

11

作者 吴灵芝 尹海清 +4 位作者 张聪 张瑞杰 王永伟 姜雪 曲选辉 《矿产综合利用》 CAS 北大核心 2023年第6期99-107,共9页

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资... 这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资源利用对于月球探索具有重大意义。增材制造是进行月球原位资源利用建设月球基地的有效手段。本文阐述了月壤的基本特性以及模拟月壤的特点及组成,重点总结了目前国内外模拟月壤增材制造的研究进展。提出了面向月球风化层(即月壤)的增材制造关键技术的重要挑战。围绕我国月球基地建设工程,讨论了增材制造技术的发展前景与可能的实施途径。 展开更多

关键词 陶瓷及复合材料 增材制造 模拟月壤 原位资源利用(ISRU) 成形精度

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2014铝合金挤压棒心表组织差异对热变形和再结晶的影响 被引量：1

12

作者 胡昊 赵帆 +1 位作者 张志豪 谢建新 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期603-618,共16页

由于锻造2014铝合金大型锻件常采用大尺寸挤压棒材为坯料,阐明挤压棒材心部和表层组织差异对变形行为和再结晶组织的影响,对于锻造工艺参数制定、锻造过程和锻件组织性能的精确控制具有重要意义。本文在温度为250~450℃和应变速率为0.00... 由于锻造2014铝合金大型锻件常采用大尺寸挤压棒材为坯料,阐明挤压棒材心部和表层组织差异对变形行为和再结晶组织的影响,对于锻造工艺参数制定、锻造过程和锻件组织性能的精确控制具有重要意义。本文在温度为250~450℃和应变速率为0.001~1s^(−1)的条件下研究了心部和边部试样的热变形行为。结果表明:心部和边部试样在不同变形条件下的流变应力均无明显差异,但再结晶和位错演化行为存在明显差别。两种试样的主要动态再结晶机制是不连续动态再结晶,此外,心部试样还存在几何动态再结晶,边部试样还存在连续动态再结晶。在400~450℃变形时,随应变速率降低,边部试样的位错密度显著降低,而心部试样的位错密度变化较小。综合考虑热加工图和变形后组织的均匀性,实际锻造时较为合适的工艺条件是:将变形温度控制在400~450℃,心部应变速率控制在0.01~0.1s^(−1),边部应变速率控制在0.1~1s^(−1)。 展开更多

关键词 2014铝合金 热变形 组织不均匀 动态再结晶 位错组态

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