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基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法
被引量：
1
1
作者
张琦祥
苑峻豪
+4 位作者
李震
李文杰
孙丹
王清
董闯
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第13期233-240,共8页
基于密度泛函理论的第一性原理方法在考虑了固溶体化学短程序特征后计算得到的合金的基本性质更为可靠。本工作将描述固溶体短程序的团簇加连接原子结构模型嵌入到第一性原理计算中,获得了一系列合金的基本物性数据;构建了数据管理系统...
基于密度泛函理论的第一性原理方法在考虑了固溶体化学短程序特征后计算得到的合金的基本性质更为可靠。本工作将描述固溶体短程序的团簇加连接原子结构模型嵌入到第一性原理计算中,获得了一系列合金的基本物性数据;构建了数据管理系统,形成成分与性能数据库;进而采用多种机器学习算法构建合金成分与性能的预测模型,并对其进行对比分析;在此基础上,筛选最优算法,以精确预测合金的性能,并实现以性能为目标导向的成分设计;最终形成了一种基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法,并开发出可视化程序软件。该方法有望大幅提升高性能先进合金材料研发的效率。
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关键词
第一性原理计算
团簇结构模型
机器学习
集成计算方法
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职称材料
核电用铁素体/马氏体耐热钢的性能与成分研究进展
被引量：
5
2
作者
牛犇
王镇华
+3 位作者
潘钱付
刘超红
王清
董闯
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第19期19141-19151,共11页
近年来,随着核电系统的不断发展,作为第四代核反应堆体系主要堆型的铅冷快中子反应堆(LFR)因其良好的导热性和中子经济性而成为目前研究的热点。为了优化铅铋冷却剂中包壳材料的腐蚀和辐照性能,作为火力发电重要高温结构材料的9%~12%Cr...
近年来,随着核电系统的不断发展,作为第四代核反应堆体系主要堆型的铅冷快中子反应堆(LFR)因其良好的导热性和中子经济性而成为目前研究的热点。为了优化铅铋冷却剂中包壳材料的腐蚀和辐照性能,作为火力发电重要高温结构材料的9%~12%Cr铁素体/马氏体钢(F/M)因良好的抗腐蚀性和耐辐照肿胀性能而成为铅冷快中子反应堆的候选包壳材料。然而,铁素体/马氏体耐热钢作为候选包壳材料,在服役过程中由于承受核燃料裂变带来的高温和辐照会加剧材料的腐蚀,同时辐照会进一步加剧材料的高温组织不稳定性,进而影响材料的高温力学性能。对于以上问题,近年来研究者主要从成分和工艺的角度出发,在9%~12%Cr F/M钢的基础上通过调整微量元素的添加以及改变热处理工艺,来设计满足服役要求的F/M钢合金体系,目前已经形成了Cr-Mo和Cr-W两种体系。研究结果表明,微量元素的添加对F/M钢的高温组织稳定性和力学性能至关重要;热处理方式的改变可以实现强度与塑性的良好匹配。本文系统总结了F/M钢各方面性能的研究进展,包括力学性能、耐腐蚀性能、抗辐照性能以及组织稳定性;进而归纳出合金性能与其成分之间的演化规律;最后,利用基于固溶体溶质化学短程序特征的团簇式成分设计方法探索了现有F/M钢的合金成分演化规律,提出了改良低活化F/M钢的多元团簇式合金成分,并结合热力学计算,有望发展出高性能多元合金化的F/M钢。
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关键词
金属材料
铁素体/马氏体钢
辐照性能
微观组织
成分设计
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职称材料
微量元素(Hf/Ta/Nb)添加对近α-Ti合金高温抗氧化性能的影响
被引量：
4
3
作者
车晋达
姜贝贝
+4 位作者
王清
张瑞谦
唐睿
陈国清
董闯
《中国有色金属学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第10期2086-2092,共7页
利用"团簇加连接原子"结构模型解析典型高温近α-Ti合金Ti 1100成分,进而在此基础上添加Hf、Ta和Nb元素进行合金化,形成成分通式[Al-(Ti_(13.7)(Zr/Hf)_(0.3))](Al0.69Sn_(0.18)Si_(0.12))(Mo/Ta/Nb)_(0.03))。合金组织结构...
利用"团簇加连接原子"结构模型解析典型高温近α-Ti合金Ti 1100成分,进而在此基础上添加Hf、Ta和Nb元素进行合金化,形成成分通式[Al-(Ti_(13.7)(Zr/Hf)_(0.3))](Al0.69Sn_(0.18)Si_(0.12))(Mo/Ta/Nb)_(0.03))。合金组织结构分析和高温抗氧化性结果表明:Hf元素的添加并未改变合金的结构和组织,在此基础上,不同配比的Ta和Nb替代Mo时合金由片层转变β组织转变为等轴α组织;系列合金在800℃下,Hf替代Zr后合金的抗氧化能力显著提高,Ta和Nb进一步合金化后合金的抗氧化能力进一步增强,其100 h后的氧化质量增加约为(2.2±0.2)mg/cm^2。
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关键词
近α-Ti合金
成分设计
微量合金化
高温氧化
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职称材料
题名
基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法
被引量：
1
1
作者
张琦祥
苑峻豪
李震
李文杰
孙丹
王清
董闯
机构
大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室&材料科学与工程学院
大连理工大学
机械
工程
学院
中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术
重点
实验室
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第13期233-240,共8页
基金
国家基础加强项目(2021-JCJQ-ZD-030-12)。
文摘
基于密度泛函理论的第一性原理方法在考虑了固溶体化学短程序特征后计算得到的合金的基本性质更为可靠。本工作将描述固溶体短程序的团簇加连接原子结构模型嵌入到第一性原理计算中,获得了一系列合金的基本物性数据;构建了数据管理系统,形成成分与性能数据库;进而采用多种机器学习算法构建合金成分与性能的预测模型,并对其进行对比分析;在此基础上,筛选最优算法,以精确预测合金的性能,并实现以性能为目标导向的成分设计;最终形成了一种基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法,并开发出可视化程序软件。该方法有望大幅提升高性能先进合金材料研发的效率。
关键词
第一性原理计算
团簇结构模型
机器学习
集成计算方法
Keywords
first-principle
cluster structural model
machine learning
integrated calculation methods
分类号
TG146.8 [金属学及工艺—金属材料]
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职称材料
题名
核电用铁素体/马氏体耐热钢的性能与成分研究进展
被引量：
5
2
作者
牛犇
王镇华
潘钱付
刘超红
王清
董闯
机构
大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室&材料科学与工程学院
中国核动力研究设计院反应堆燃料及
材料
重点
实验室
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第19期19141-19151,共11页
基金
国家自然科学基金(U1867201,91860108)
国家重点研发计划(2017YFB0702400)
中央高校基本科研业务费专项资金(DUT19LAB01)。
文摘
近年来,随着核电系统的不断发展,作为第四代核反应堆体系主要堆型的铅冷快中子反应堆(LFR)因其良好的导热性和中子经济性而成为目前研究的热点。为了优化铅铋冷却剂中包壳材料的腐蚀和辐照性能,作为火力发电重要高温结构材料的9%~12%Cr铁素体/马氏体钢(F/M)因良好的抗腐蚀性和耐辐照肿胀性能而成为铅冷快中子反应堆的候选包壳材料。然而,铁素体/马氏体耐热钢作为候选包壳材料,在服役过程中由于承受核燃料裂变带来的高温和辐照会加剧材料的腐蚀,同时辐照会进一步加剧材料的高温组织不稳定性,进而影响材料的高温力学性能。对于以上问题,近年来研究者主要从成分和工艺的角度出发,在9%~12%Cr F/M钢的基础上通过调整微量元素的添加以及改变热处理工艺,来设计满足服役要求的F/M钢合金体系,目前已经形成了Cr-Mo和Cr-W两种体系。研究结果表明,微量元素的添加对F/M钢的高温组织稳定性和力学性能至关重要;热处理方式的改变可以实现强度与塑性的良好匹配。本文系统总结了F/M钢各方面性能的研究进展,包括力学性能、耐腐蚀性能、抗辐照性能以及组织稳定性;进而归纳出合金性能与其成分之间的演化规律;最后,利用基于固溶体溶质化学短程序特征的团簇式成分设计方法探索了现有F/M钢的合金成分演化规律,提出了改良低活化F/M钢的多元团簇式合金成分,并结合热力学计算,有望发展出高性能多元合金化的F/M钢。
关键词
金属材料
铁素体/马氏体钢
辐照性能
微观组织
成分设计
Keywords
metallic materials
ferritic/martensitic(F/M)steels
irradiation property
microstructure
composition design
分类号
TG142 [金属学及工艺—金属材料]
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职称材料
题名
微量元素(Hf/Ta/Nb)添加对近α-Ti合金高温抗氧化性能的影响
被引量：
4
3
作者
车晋达
姜贝贝
王清
张瑞谦
唐睿
陈国清
董闯
机构
大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室&材料科学与工程学院
中国核动力研究设计院反应堆燃料及
材料
重点
实验室
出处
《中国有色金属学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第10期2086-2092,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51171035
51131002)
+1 种基金
国家国际科技合作专项(2015DFR60370)
辽宁省自然科学基金资助项目(2015020202)~~
文摘
利用"团簇加连接原子"结构模型解析典型高温近α-Ti合金Ti 1100成分,进而在此基础上添加Hf、Ta和Nb元素进行合金化,形成成分通式[Al-(Ti_(13.7)(Zr/Hf)_(0.3))](Al0.69Sn_(0.18)Si_(0.12))(Mo/Ta/Nb)_(0.03))。合金组织结构分析和高温抗氧化性结果表明:Hf元素的添加并未改变合金的结构和组织,在此基础上,不同配比的Ta和Nb替代Mo时合金由片层转变β组织转变为等轴α组织;系列合金在800℃下,Hf替代Zr后合金的抗氧化能力显著提高,Ta和Nb进一步合金化后合金的抗氧化能力进一步增强,其100 h后的氧化质量增加约为(2.2±0.2)mg/cm^2。
关键词
近α-Ti合金
成分设计
微量合金化
高温氧化
Keywords
near α-Ti alloys
composition design
minor alloying
high-temperature oxidation
分类号
TG146.23 [金属学及工艺—金属材料]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法
张琦祥
苑峻豪
李震
李文杰
孙丹
王清
董闯
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
核电用铁素体/马氏体耐热钢的性能与成分研究进展
牛犇
王镇华
潘钱付
刘超红
王清
董闯
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
微量元素(Hf/Ta/Nb)添加对近α-Ti合金高温抗氧化性能的影响
车晋达
姜贝贝
王清
张瑞谦
唐睿
陈国清
董闯
《中国有色金属学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
4
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职称材料
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