摘 要

高端制造等行业对特殊钢的性能需求日益提升，这对特殊钢的研发和更新换代速度提出了极高的挑战。基于传统试错法的研发方式虽然可在部分问题上避开未知物理机理的限制，但同时也会导致设计所需时间和成本的大量消耗。因此，特殊钢的研发方式需要逐渐从传统试错法向计算设计到实验验证模式转变。“材料基因组计划”自问世以来，在诸多材料体系的设计上都发挥了显著的作用，但在传统结构材料尤其是钢铁材料上，由于其合金体系的复杂性、工艺流程的长链条、组织的多样性以及性能的多目标需求，使其成为材料基因工程的难点。但正基于上述特点，传统结构材料也为材料基因工程提供了发挥的空间，世界各国纷纷开展特殊钢方面的高通量计算与设计。通过对基于材料基因思想的特殊钢研发进展的综述，评价了针对特殊钢的材料基因工程发展现状及未来方向。介绍了美国西北大学Olson团队以及Questek公司通过多尺度集成计算平台研发的飞机起落架用超高强不锈钢、荷兰代尔夫特大学通过“基因”设计理念结合高通量遗传算法设计的高性能耐热钢、印度CSIR国家冶金实验室通过多种本构模型结合人工神经网络进行的高性能管线钢设计等。特殊钢的高通量计算与设计研究不但可以促进特殊钢的更新换代，更会为我国乃至世界金属材料的高速发展提供支撑与保障。

关键词 材料基因组计划；特殊钢；高通量计算；组织性能调控；优化设计

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

文章附图

图1 高强不锈钢成分与热处理工艺耦合设计流程图

图2 协同优化NbX析出强化和固溶强化的高强不锈钢设计结果

图3 HSLA-100钢设计的两级优化过程流程图

图4 微合金化管线钢计算设计方法流程图

图5 基于材料基因思想的特殊钢研发体系

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