Metals 线上专题研讨会：先进结构与功能材料智能设计

Metals 线上专题研讨会：先进结构与功能材料智能设计 | MDPI Seminar

发表时间: 2026-01-15 阅读量: 546

航空航天及能源领域对先进钛合金、钢铁与固态锂电池等材料的需求迫切。由于其成分-工艺-组织-性能关系难以掌握，这类材料往往研发周期长、成本高，虽已初步借助计算材料学手段，但仍存在从算法到机理等一系列难点。目前国际上正发展基于材料基因工程和人工智能的集成计算设计研发模式，但在当前数据量相对较少、数据质量普遍较差、微观数据缺失的情况下，微观机理等方面的认识局限严重阻碍了智能方法的有效应用，导致合金优化设计无法顺利实现。亟需基于微观机理和面向性能评价，同时结合计算模拟、实验表征与人工智能的集成设计系统研究。

本次研讨会 Metals 期刊特别邀请到中国科学院金属研究所的王皞研究员担任会议主席，携手同济大学杨孟昊研究员和上海科技大学张振波研究员，将以先进钛合金、钢铁与固态锂电池材料研发为例，系统介绍相关方向的研究进展，为先进结构与功能材料的设计提供思路。诚邀各位学者齐聚一堂、共探前沿！

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会议主席介绍

王皞研究员

中国科学院金属研究所

本科毕业于南京大学，博士毕业于中科院金属所，曾于法国格勒诺布尔理工大学从事博士后研究，现为中科院金属所研究员、博导、创新课题组长。他长期从事金属结构材料成分、微观机理、显微组织、成型工艺等多尺度计算模拟和实验研究，基于材料基因工程和人工智能技术开展成分-工艺-组织-性能构效关系研究，为航空航天、深海深地、生物医疗等领域高端装备用钛合金材料设计和加工制造提供支撑。担任中国材料学会计算材料学分会委员、中国计算机学会高性能计算/大数据/虚拟现实与可视化技术专委会委员、上海市增材制造标准化委员会委员、九三学社上海市委上海制造专门委员会委员、Sci. Rep. 编委、J Mater. Inf. 青年编委、MGE Adv. 青年编委、《金属学报》青年编委等。主持国家自然科学基金 (3项)、辽宁省科技重大专项等国家和省部级项目20余项；在 Nature Mater.、Science、Acta Mater. 等学术期刊发表SCI论文150余篇；软件著作权登记12项，申请和授权专利14项。

报告题目：钛合金机 (理) 智 (能) 集成计算设计

报告简介：轻质高强的钛合金是航空航天及其他领域的关键结构材料。目前，智能辅助的钛合金研发正在逐步发展，但由于对微观变形和相变机制的理解有限，我们仍然离钛合金的智能设计有很大距离。团队开发了用于金属结构材料的多尺度集成计算设计平台，结合实验表征，系统地研究了钛基合金在塑性变形和相变过程中的多种原子机制。基于机理认知，集成计算模拟、实验表征和智能技术，揭示了钛合金微观缺陷行为、显微组织演变以及加工服役性能之间的关系。建立了相关力学性能模型：(1) 增材制造Ti64的成分与拉伸性能关系；(2) 高温钛合金的蠕变应变预测；(3) 增材制造Ti17的疲劳寿命预测；(4) 增材制造钛合金晶格的疲劳性能评价。上述研究较好地推动了相应材料或部件的研发和应用。

主讲人介绍

杨孟昊研究员
同济大学

2018年于清华大学材料学院获得博士学位；2018年至2023年分别于美国斯坦福大学、马里兰大学和爱荷华州立大学从事博士后研究工作；2023年3月起就职于同济大学材料学院组建AI + Materials课题组。长期从事固态电池中界面失效机制及其结构演变的前沿基础研究，在 Nat. Mater.、Nat. Catal.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. 等期刊上以第一或通讯 (含共同) 作者发表论文40余篇。

报告题目：AI赋能固态电池界面智能设计

报告简介：构筑低阻抗和高稳定的固固界面是提升固态锂电池循环性能的基础科学问题。然而，目前全固态锂电池面临着临界电流密度较低和循环寿命较低等不足之处。通过采用分子动力学模拟方法，本报告介绍了在固态电解质界面上锂金属剥离和沉积过程的原子尺度建模研究。首先，报告人构建了与固态电解质相结合的锂金属剥离和沉积过程原子模型，详细阐明了锂金属扩散、蠕变和孔洞形成过程。其次，报告人深入研究了不同固态电解质材料与锂金属形成的共格、半共格和非共格界面结构，揭示了界面结构与孔洞形成之间的关联性。最后，报告人系统揭示了固态锂电池在电化学沉积过程中的结晶路径和能垒，提出了改善固态电池循环性能新策略。

张振波研究员

上海科技大学

2015年于丹麦Risø国家实验室 (Risø-DTU) 获得博士学位，之后在英国曼彻斯特大学材料学院从事博士后研究工作；2020年加入上海科技大学任智造系统工程中心，任研究员、博士生导师。长期从事金属材料先进结构表征和强韧化机制研究，以第一作者/通讯作者在 Nature Communication、Acta Materialia、Additive Manufacturing 等期刊发表文章30余篇，文章总被引2500余次，H-index为23。担任 Materials Research Letter 和《金属学报 (英文版)》等期刊青年编委。获上海市海外高层次人才和“明珠计划”菁英人才计划支持。

报告题目：基于增材制造的高性能合金多尺度组织设计

报告简介：金属激光增材制造技术不仅为复杂结构件一体化成形提供极大便利，其独特的物理冶金学过程为合金跨尺度组织设计赋予了新的自由度。充分利用增材制造过程中的高温度梯度、高凝固速率和循环热历史等冶金学特点，有望设计制备出传统工艺无法获得的合金组织结构，从而获得优异的力学性能。本报告将介绍课题组近期利用增材制造固有的热效应与特殊凝固过程，在新型异质结构钢和钛合金的设计和制备方面的探索和研究进展。在马氏体/铁素体钢种实现了具有粗大δ铁素体、细小马氏体和残余奥氏体的多级异构组织；在钛合金中获得了从原始β晶粒到α析出相的两级异构组织；在奥氏体不锈钢中，通过调控增材制造过程中的元素偏析，制备出蜂窝状双相结构。与传统工艺制备的合金相比，这些合金的强度与塑性获得显著提升。通过原位EBSD和多尺度DIC等手段揭示了具有新型微观组织合金的变形特点和强韧化机制，探讨了利用增材制造技术设计制备高强高韧合金的策略和前景。

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