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November 20, 2023

源资科技亮相2023(第三届)国际有色金属新材料大会

金属合金领域计算模拟方法介绍 | 内含精彩案例分享

2023年11月17日-19日,2023(第三届)国际有色金属新材料大会在广西南宁成功召开。本次大会以“协同创新发展 科技自立自强”为主题,来自知名高校、科研院所、大型产业集团、知名新材料企业、知名投资机构及政府、产业园区以及相关协会、媒体等1000+有色金属新材料产业菁英齐聚一堂,共探行业新材料未来趋势与机遇、共话新材料科技成果转移转化、共商有色金属新材料产业集群高质量发展等话题。

大会现场


源资科技受邀出席此次会议并在“材料基因组分会场”发表主题为「金属合金领域计算模拟方法介绍」的报告。计算模拟在各领域中已经成为一种普遍应用的研究方法,本次报告介绍了应用于金属合金领域的多尺度计算模拟方法,以及如何将这些多尺度模拟方法与高通量计算和机器学习结合起来。同时,在多尺度、高通量和机器学习三个方面分别进行了案例分享。

报告现场


精彩案例分享

01难熔高熵合金(RHEAs):第一性原理

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目的:通过对HfNbTaTiZr和Hf0.5Nb0.5Ta0.5Ti1.5Zr两种RHEAs的结构、密度、力学、热力学性质计算结果与实验值对比,提出适合此类材料适合的研究方法。

方法:建模采用SQS方法。计算采用第一性原理方法。预测热力学性质采用Debye模型。

结论:以上方法适用于RHEAs材料的研究,Hf0.5Nb0.5Ta0.5Ti1.5Zr具有低杨氏模量、高塑性、优于HfNbTaTiZr的热力学性质,可作为生物医学应用的潜在材料。



02锆合金在水环境腐蚀过程中的吸氢研究:第一性原理、分子动力学

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目的:采用实验和理论结合的方法探究锆合金在水环境腐蚀过程中氧化锆层中纳米孔和纳米管对吸氢的影响。

方法:实验结合理论。理论计算采用第一性原理和分子动力学,多尺度计算方法结合。

结论:对于被含纳米孔的氧化物层覆盖的金属合金,总结并提出可能存在的吸氢机制。


03钛合金材料改性的理论研究:第一性原理、高通量

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目的:通过合金化减少β-Ti中硬质ω相的形成,降低ω相的硬度,降低其对基体力学性能的影响。

方法:第一性原理计算结合高通量计算,以及实验验证。

结论:高通量计算的结果表明Mo,W有效抑制ω相形成,降低ω相硬度。经实验验证,Mo元素能抑制ω相长大,提高材料塑性


04金属Zr势函数:第一性原理、分子动力学、高通量、机器学习

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目的:探索适用于研究Zr金属体相、表面、缺陷、位错体系的势函数。

方法:采用第一性原理及高通量建模创建训练数据集,机器学习采用NNP神经网络机器学习算法拟合Zr-NNP势函数,采用经典分子动力学和第一性原理计算对势函数的精度进行验证。

结论:Zr-NNP对位错结构及其相对能量和断裂行为,以及体、表面和点缺陷的性质和结构进行了很好的描述,并显著优于现有的最佳传统势函数。高通量结合机器学习使复杂过程的大规模模拟成为可能,并为未来扩展到合金、氧化物和氢化物提供基础。

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