材料基因工程数据生态系统 被引量：3

1

作者 尹海清 王永伟 +11 位作者 张晓彤 姜雪 黄海友 张雷 岩田修一 宋晓艳 张洪梅 姚磊江 崔丽娜 周勇 陈宁 曲选辉 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期135-143,共9页

在全球数字化飞速发展的时代,互联网、物联网和计算机技术使数据的获取、存储和分析变得非常高效便捷。数据科学作为科学发现的第四范式,进一步加快了数据在科学研究中的应用。政府、企业、科研院所甚至个人都积累了大量数据,越来越多... 在全球数字化飞速发展的时代,互联网、物联网和计算机技术使数据的获取、存储和分析变得非常高效便捷。数据科学作为科学发现的第四范式,进一步加快了数据在科学研究中的应用。政府、企业、科研院所甚至个人都积累了大量数据,越来越多的人充分认识到数据对社会经济和科技的推动作用,因此对数据生态系统的需求应运而生,需要从全生命周期的角度来构建从数据的生产到输出、应用的全过程的生态系统。对材料数据生态系统的七要素:材料数据分类、材料数据标准、数据采集、数据存储、材料数据知识产权保护、数据质量管控以及材料数据库的重要性和最新进展进行论述,描述了材料基因工程数据生态系统的建设情况。 展开更多

关键词 数据分类 数据标准 数据知识产权 数据生态系统 材料基因工程 全生命周期

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面向材料基因工程的人工智能课程体系教学改革

2

作者 姚超 刘斯诺 +1 位作者 马博渊 班晓娟 《中国冶金教育》 2021年第4期71-73,共3页

材料基因工程技术对人工智能技术具有较大的依赖性,但现有人工智能课程体系并未对材料基因工程课程作出适应性调整。面向材料基因工程领域,设计了全新的人工智能课程体系,包含以材料领域实际需求为导向的“基础-进阶-应用”BAA递进式培... 材料基因工程技术对人工智能技术具有较大的依赖性,但现有人工智能课程体系并未对材料基因工程课程作出适应性调整。面向材料基因工程领域,设计了全新的人工智能课程体系,包含以材料领域实际需求为导向的“基础-进阶-应用”BAA递进式培养方案,以材料领域实际案例为基础的“听-学-做-讲”4A立体化教学模式,以国内外多领域专家为依托的高水平师资队伍,以及“随堂-课后-上机-答辩”CHCR多元化考核体系,并通过实践对教学效果进行评估。教学结果表明,在该教学模式下,研究生对本课程的接受度较高,科研潜力被激发,科研水平得到有效提升。 展开更多

关键词 教学改革 材料基因工程 人工智能

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钛涂层制备与后处理工艺及应用研究进展 被引量：1

3

作者 万福程 梁继超 +2 位作者 于爱华 张嘉振 路新 《材料导报》 北大核心 2025年第2期138-146,共9页

钛及其合金因低密度、高强度、优异耐蚀性等优点而应用于诸多领域,但钛价格较为昂贵,限制了其更广泛的应用。在基体表面制备钛涂层可以较低的成本对钛的优异特性加以利用,实现远高于传统有机涂层的耐久性与力学性能,因而围绕钛涂层所展... 钛及其合金因低密度、高强度、优异耐蚀性等优点而应用于诸多领域,但钛价格较为昂贵,限制了其更广泛的应用。在基体表面制备钛涂层可以较低的成本对钛的优异特性加以利用,实现远高于传统有机涂层的耐久性与力学性能,因而围绕钛涂层所展开的研究日益增多。本文系统介绍了钛涂层的常用制备技术及后处理方式,并综合国内外研究进展,对钛涂层在海洋工程、生物医疗、航空航天等领域的应用现状进行了综述,最后总结了当前钛涂层发展所面临的问题并对未来趋势进行了展望。 展开更多

关键词 钛涂层 喷涂技术 后处理 耐蚀性 耐磨性

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深度学习在材料显微图像分析中的应用与挑战 被引量：11

4

作者 班晓娟 宿彦京 谢建新 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期68-75,共8页

材料的组织结构主要受成分和制备加工工艺的影响,是决定材料性能的关键因素,在材料研发的全周期内具有重要作用。材料组织结构以非结构化图像数据的形式呈现,利用人工经验性的手段进行分析和信息抽取,遗漏了大量的材料学信息和隐含知识... 材料的组织结构主要受成分和制备加工工艺的影响,是决定材料性能的关键因素,在材料研发的全周期内具有重要作用。材料组织结构以非结构化图像数据的形式呈现,利用人工经验性的手段进行分析和信息抽取,遗漏了大量的材料学信息和隐含知识。深度学习技术的发展和应用,为材料显微图像中信息的精准、快速、自动获取提供了重要的研究手段。本文从图像处理、图像分析和图像理解3个方面概述了材料显微图像处理与信息挖掘的主要研究内容和关键技术,详细介绍了深度学习在图像分析中的图像识别、图像分割和图像生成3个任务中的研究进展,讨论了深度学习在材料显微图像分析和信息挖掘中的发展方向和挑战。 展开更多

关键词 材料显微图像分析 机器学习 深度学习 计算机视觉 图像处理

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基于机器学习的材料科学基础课程知识分析与语义识别 被引量：2

5

作者 董超芳 程占明 +5 位作者 李梦琳 周豫斌 张世元 纪毓成 黄运华 王鲁宁 《中国冶金教育》 2021年第3期12-17,共6页

运用贝叶斯理论和贝叶斯分类器研究方法,采用python构建了机器学习模型,建立了材料科学基础知识与高层语义特征之间的对应关系,实现了计算机通过文本学习材科基教材相关专业知识,能够识别高频知识点。通过知识图谱的方法建立了知识点间... 运用贝叶斯理论和贝叶斯分类器研究方法,采用python构建了机器学习模型,建立了材料科学基础知识与高层语义特征之间的对应关系,实现了计算机通过文本学习材科基教材相关专业知识,能够识别高频知识点。通过知识图谱的方法建立了知识点间相互关系模型,准确度可达90%以上,持续的知识更新有助于提高模型精度和结果准确率。 展开更多

关键词 贝叶斯理论 机器学习 材料科学基础 语义识别 知识图谱

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液晶/高分子复合材料及其在反式电控调光膜中的应用研究进展 被引量：18

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作者 邹呈 高延子 +3 位作者 于美娜 肖久梅 张兰英 杨槐 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1213-1225,共13页

液晶材料作为信息化时代的基础材料已经在显示领域实现了广泛的商业化应用。液晶/高分子复合材料既具有液晶材料的各向异性及外场响应特性,还具有高分子易加工成本低等特点,可以加工成大面积柔性调光薄膜,因而在建筑玻璃、智能车窗中具... 液晶材料作为信息化时代的基础材料已经在显示领域实现了广泛的商业化应用。液晶/高分子复合材料既具有液晶材料的各向异性及外场响应特性,还具有高分子易加工成本低等特点,可以加工成大面积柔性调光薄膜,因而在建筑玻璃、智能车窗中具有广阔的应用前景。此外,液晶与高分子材料之间的相互作用会对液晶小分子取向产生影响,液晶小分子也可以作为模板控制高分子网络的形成的方向,使复合材料薄膜实现一些新的功能和特性,因此激发了大量国内外学者的研究兴趣。本文将详细介绍液晶/高分子复合材料的类型、特点、在调光膜中的应用及反式电控调光膜的最新研究进展。在此框架下,将重点阐述基于液晶/高分子复合材料的反式电控调光膜的一些新的制备方法,同时介绍目前存在的挑战及需要解决的问题,最后对反式电控调光膜近期可能实现的应用进行了展望。 展开更多

关键词 高分子 液晶 复合材料 反式 调光膜

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碳纤维/铝基复合材料的制备与性能 被引量：3

7

作者 李杨 陈存广 +1 位作者 刘新华 郭志猛 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期41-47,共7页

电磁发射具有隐蔽性好、发射速度快等特点,近年来得到快速发展,具有成为新一代远程精确打击武器的巨大潜力,但是在电磁场、热力场等多场耦合的极端环境下,目前所使用的电枢难以满足服役要求。为此,以长径比为10∶1的碳纤维和气雾化的纯... 电磁发射具有隐蔽性好、发射速度快等特点,近年来得到快速发展,具有成为新一代远程精确打击武器的巨大潜力,但是在电磁场、热力场等多场耦合的极端环境下,目前所使用的电枢难以满足服役要求。为此,以长径比为10∶1的碳纤维和气雾化的纯铝粉为原料,结合冷等静压成形、烧结及热挤压工艺制备了碳纤维/铝基自润滑复合材料电枢,对比了不同碳纤维含量的复合材料的微观组织、力电性能及摩擦磨损性能。结果表明:当碳纤维含量≤8 wt%时,碳纤维均匀分布于铝基体中,且平行于挤压方向排布,具有明显方向性;碳纤维的添加提升了基体的强度,并且使复合材料的摩擦系数和磨损量明显低于纯铝基体,对摩副的粘铝量也随之减少;当碳纤维含量达到10 wt%,复合材料的力电性能明显下降;当碳纤维含量为8 wt%时,复合材料的综合性能最好,抗拉强度为219 MPa,导电率为49.2%IACS,摩擦系数为0.22。 展开更多

关键词 碳纤维 自润滑 摩擦磨损 铝基复合材料

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粉末注射成形制备复杂薄壁TiAl合金旋流器

8

作者 刘艳军 潘宇 +4 位作者 孙健卓 朱郎平 丁贤飞 南海 路新 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期67-79,共13页

旋流器作为航空发动机的重要部件,实现其轻量化制造对提升发动机服役性能具有重要意义。轻质高强耐热TiAl合金是一种极具应用潜力的高温结构材料,但其本征脆性大、制备加工困难,严重限制其在高性能旋流器制造方面的应用。为此,本研究采... 旋流器作为航空发动机的重要部件,实现其轻量化制造对提升发动机服役性能具有重要意义。轻质高强耐热TiAl合金是一种极具应用潜力的高温结构材料,但其本征脆性大、制备加工困难,严重限制其在高性能旋流器制造方面的应用。为此,本研究采用粉末注射成形(powder injection molding,PIM)制备方法,结合水溶性芯模的模具设计及高保形聚甲醛(POM)基黏结剂开发,通过催化脱脂、热脱脂及两步烧结工艺,直接近净成形制备出复杂薄壁TiAl合金旋流器,无需机加工过程。结果表明:成分为82%(质量分数,下同)POM-5%高密度聚乙烯(HDPE)-5%乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)-8%硬脂酸(SA)的黏结剂具有较高的粉末装载量和较佳的充模性能,其喂料粉末装载量为62%(体积分数),流动行为指数n为0.56,黏流活化能E为22.95 kJ/mol,综合流变学因子为9.59;常压两步烧结方法可实现高致密度和细晶的协同控制,当烧结工艺为1430℃/1 h+1250℃/5 h时,PIM所制备TiAl合金的致密度达到96.3%,且片层团尺寸约为100μm,后续结合热等静压处理实现了TiAl合金的近全致密化,所制备复杂薄壁TiAl合金旋流器的尺寸偏差为±0.1 mm,表面粗糙度Ra为1.046μm,室温抗拉强度为577 MPa,屈服强度为466 MPa,伸长率为0.96%。 展开更多

关键词 TIAL合金 旋流器 粉末注射成形 尺寸精度 表面粗糙度 力学性能

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激光粉末床熔融修复定向DZ125合金数值模拟与实验研究

9

作者 朱家瑞 戈昊宇 +5 位作者 张玉衡 雍维 尹冰冰 贵云玮 付华栋 束国刚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期15-28,共14页

激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)技术具有成形柔性高、无需模具、快速制造等优点,特别适合于结构复杂、精密度高的航空发动机叶片修复工作,但仅通过实验方法难以高效准确地揭示多尺度多物理场耦合的LPBF过程中冶金缺陷和... 激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)技术具有成形柔性高、无需模具、快速制造等优点,特别适合于结构复杂、精密度高的航空发动机叶片修复工作,但仅通过实验方法难以高效准确地揭示多尺度多物理场耦合的LPBF过程中冶金缺陷和微观组织演变规律。利用有限体积法和元胞自动机模型分别模拟粉末床熔池形态演变与微观组织形成过程,结合实验观察,揭示不同打印参数下合金冶金缺陷和晶粒生长的演变规律。结果表明:LPBF修复过程中,能量密度显著影响熔池形貌,当能量密度小于87.9 J/mm^(3)时粉末颗粒熔化不完全,伴随有孔洞和熔合不良等缺陷形成,而当能量密度大于137.4 J/mm^(3)时,熔池凝固表面平整度明显降低。增加能量密度同时增强熔池水平方向热流干扰,晶体受到剪切力的影响进而导致与基体更大的取向差。此外,激光功率也显著影响着合金微观组织,随着激光功率的增加温度梯度逐渐减小,较低的温度梯度促进过冷液体区域形成,进而促进新晶核的形成,激光功率由150 W增加到250 W时,外延生长晶粒由柱状晶转变为大量杂晶。基于数值模拟方法分析获得LPBF修复DZ125合金的合理工艺参数为:P=200 W,V=1000 mm/s,H=65μm,该方法有助于降低实验成本,加速LPBF修复合金合理工艺参数的获取。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融 DZ125合金 有限体积法 元胞自动机

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高通量计算与机器学习驱动高熵合金的研究进展 被引量：12

10

作者 张聪 刘杰 +4 位作者 解树一 徐斌 尹海清 刘斌斌 曲选辉 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-16,共16页

高熵合金因其多种合金元素以等原子比或近等原子比的组合而具有高熵效应、严重的晶格畸变、缓慢扩散以及特殊而优异的材料性质等特点,在各个领域引起极大的关注。其高强度和硬度、抗疲劳性、优异的耐腐蚀性、耐辐照性以及接近零的热膨... 高熵合金因其多种合金元素以等原子比或近等原子比的组合而具有高熵效应、严重的晶格畸变、缓慢扩散以及特殊而优异的材料性质等特点,在各个领域引起极大的关注。其高强度和硬度、抗疲劳性、优异的耐腐蚀性、耐辐照性以及接近零的热膨胀系数、催化响应、热电响应及光电转换等特性,使高熵合金在许多方面有潜在的应用。高通量计算及机器学习技术迅速成为探索高熵合金巨大成分空间和综合预测材料性能的有力手段。本文介绍高通量计算与机器学习的基本概念,论述第一性原理计算、热动力学计算与机器学习在高熵合金研究中的优势,并总结它们在高熵合金成分筛选、相与组织计算以及性能预测等方面的应用研究现状。最后提出该领域目前存在的问题,并提供解决思路与未来展望,包括开发适用于高熵合金的第一性原理计算与机器学习工具、构建高质量高熵合金数据库、将高通量计算与机器学习相融合对高熵合金的力学及服役性能进行全局优化等。 展开更多

关键词 高熵合金 热力学 第一性原理 机器学习 性能优化

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基于视觉检测的非接触式膏体浓度识别方法 被引量：3

11

作者 马博渊 周佳城 +2 位作者 班晓娟 袁兆麟 阮竹恩 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1942-1953,共12页

为解决膏体料浆对于接触式浓度计的损坏以及核子浓度计对施工人员的辐射等问题,提出一种基于视觉检测的非接触式膏体浓度识别方法,以膏体图像数据集为基础,采用卷积神经网络模型提取膏体深度特征,设计多模型全连接层融合算法、伽马矫正... 为解决膏体料浆对于接触式浓度计的损坏以及核子浓度计对施工人员的辐射等问题,提出一种基于视觉检测的非接触式膏体浓度识别方法,以膏体图像数据集为基础,采用卷积神经网络模型提取膏体深度特征,设计多模型全连接层融合算法、伽马矫正数据增广策略,对膏体浓度监测准确率进行分析。研究结果表明:手动搅拌膏体数据集的准确率为88.79%,在自动搅拌膏体数据集上获得91.42%的准确率,可有效提高浓度识别准确性,避免浓度计损坏或辐射危险。 展开更多

关键词 膏体充填 非接触式浓度识别 深度学习 图像分类 模型融合

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硬质膜层开裂致韧性基体损伤研究进展 被引量：1

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作者 郭涛 庞晓露 乔利杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期480-488,479,共10页

一直以来,硬质膜层被广泛地应用于改善金属基体表面性能,保护其不受恶劣环境的影响,以达到延长其服役寿命的目的。但是,研究发现硬质膜层的开裂会导致韧性金属基体的开裂,这将严重威胁到金属承载结构件的安全。因而,有必要了解、认识其... 一直以来,硬质膜层被广泛地应用于改善金属基体表面性能,保护其不受恶劣环境的影响,以达到延长其服役寿命的目的。但是,研究发现硬质膜层的开裂会导致韧性金属基体的开裂,这将严重威胁到金属承载结构件的安全。因而,有必要了解、认识其规律,并揭示损伤机制,为制定相应的解决方案提供依据。综述了膜致韧性基体开裂的来源、机理以及相应的可行解决措施。脆性膜层与韧性基体的短程交互作用以及脆性膜层的开裂所提供的快速运动的裂纹是导致韧性基体低应变下脆性开裂的关键原因。降低硬质膜层开裂的可能性或裂纹在膜层中的运动速度以及减少膜与基体之间的不匹配,有助于减缓膜致韧性基体开裂这一现象的发生。 展开更多

关键词 硬质膜层 韧性基体 膜致开裂 脆断

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激光增材制造高温合金抗开裂行为研究进展 被引量：12

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作者 万宏远 刘壮壮 +1 位作者 韩泉泉 易新 《航空科学技术》 2022年第9期26-42,共17页

激光增材制造技术在涡轮叶片等复杂形状零部件一体化制造方面具有突出优势,但其成形过程中的高温度梯度和残余应力累积极易导致合金开裂倾向性显著增加,严重限制该技术在航空航天领域中的广泛应用。本文详细论述了液化裂纹、凝固裂纹和... 激光增材制造技术在涡轮叶片等复杂形状零部件一体化制造方面具有突出优势,但其成形过程中的高温度梯度和残余应力累积极易导致合金开裂倾向性显著增加,严重限制该技术在航空航天领域中的广泛应用。本文详细论述了液化裂纹、凝固裂纹和固态裂纹三类典型裂纹的开裂机理,系统介绍了激光增材制造合金的抗开裂策略,并对激光增材制造高温合金的当前发展趋势和未来研究方向进行了展望。本文有助于研究人员深入理解激光增材制造高温合金的开裂成因,所提出的抗开裂策略能够为高性能合金部件的制备提供理论指导。 展开更多

关键词 激光增材制造 高温合金 开裂行为 裂纹控制 合金开发

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