讨论技术方案、跟踪建设进度……近段时间,毕中南在北京、深圳等地奔忙,干劲十足建设“材料数据工厂”。
毕中南是中国钢研科技集团有限公司(以下简称“中国钢研”)所属钢研国际新材料创新中心(以下简称“钢研国创”)负责人。
“材料数据工厂”如何发挥作用?以研制在航空航天领域应用前景广阔的新型高温合金为例,过去科研人员需要在十几种合金元素的排列组合中试错,仿佛大海捞针。基于物理模型的模拟仿真技术虽然可以提高效率,但在解决未知复杂问题时也帮助有限。
从2021年开始,毕中南带领团队在继续深入机制研究的基础上,采用高通量实验和计算技术构建了专用的“材料数据工厂”,能够快速“生产出”高质量、多模态数据,进而借助人工智能技术精准分析破解复杂关联,自主迭代寻优,高效设计了具有增材适用性的高温合金成分,从而开发出低开裂倾向,同时又满足航空航天高温、高载荷、长时稳定性需求的新材料。
“短时间内发现最优的合金材料成分组合,我们研发周期显著缩短,研发成本随之降低。”毕中南说,过去3年间,团队开发了多种增材制造用高温合金材料,有效助力了航空发动机、火箭发动机等关键零部件研制。“以往,做出一种类似材料,通常要10年以上。”
除了改变新材料研发范式,“数据+人工智能”还有望赋能材料应用。
“在服役过程中,一些关键部件材料性能如何演变、何时失效,由于长期缺乏工业级准则与模型,我们只能参考有限公开的国外标准体系,不仅有风险隐患,还可能受制于人。”毕中南说,通过高质量的材料服役数据与人工智能建模方法深度结合,可以解决复杂环境下材料的定寿延寿技术难题,为材料全生命周期寿命管理提供系统支撑。这也是“材料数据工厂”的重要努力方向。
2024年,中国钢研投入数亿元在深圳设立钢研国创,专注金属材料的前瞻性技术研究与应用技术开发,不断完善“材料数据工厂”,为材料行业数字化、智能化转型探路。
“作为制造业的基础和先导,材料产业是国际竞争的热点之一。”中国钢研董事长张少明表示,必须抓住人工智能革新材料研发模式的机遇,推动创新体系的数字化变革,提升原始创新能力,加强共性、关键、前沿技术攻关,助力制造业高端化、智能化、绿色化转型。