众所周知，从铁路、建筑等基础设施建设到飞机制造、海洋工程等高端装备制造，钢铁材料都是至关重要的核心基础材料。然而，钢铁材料作为传统材料，虽然经历了数千年的发展，但仍存在众多基础理论问题。传统钢铁材料设计中，以经验指导实验的试错研发方法，研发周期长且成本高昂。
如今，由成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司（简称“成都材料院”）成立的材料数学计算研究所（简称“材料计算所”）全面投用，该所致力于加强金属新材料领域基础性、原创性技术研究，推进应用数学、材料科学等学科交叉融合，以数据驱动新材料研制与科技成果产业化，大幅提高了研发效率，降低研发成本。
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数据从何而来？
“与传统钢铁材料研发模式不同，材料基因模式下的高通量计算设计方法，从材料性能要求出发，倒推出相应的组织结构，进而对成分、工艺等进行计算、设计，并通过实验验证，可满足特殊钢的短周期、高性能研发目标。”材料计算所副所长刘庭耀告诉记者。
成都材料院材料数学计算研究所
计算离不开数据，数据从何而来？据了解，作为青白江区与攀钢集团打造的新材料国家级研发平台，成都材料院积累了攀钢集团数十年生产经验与各类数据，涵盖了航空航天、海工舰船、能源交通等领域，涉及钒钛新材料、特种金属材料以及非传统新材料等高端材料及其零部件；同时，也吸收了国内一流高校、科研院所的最新材料与数据科学研究成果。
“我们希望保持先发优势，与集团、各院所共同推进科技攻关，承接国家、市场实际需求。”刘庭耀表示。
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应用效果如何？
此前，通过传统方式研发超高强钢新产品，整个周期或长达数年之久。而在成都材料院特钢所的一超高强钢项目中，材料计算所仅用两周时间，便“算”出了设计方案。
据了解，材料计算所首先收集了实验和文献中的海量数据，然后设置目标参数，通过机器学习和优化算法，很快设计出了满足强度、韧性和变温等多个指标要求的高强钢成分方案，在此过程中，还得到了10个潜在的优异高强钢成分，大幅度缩短了研发周期。
焊接应用场景
不仅如此，材料计算所还将机器学习方法应用到钛金属研发，传统的元素排查需要几个月的时间，而通过材料计算所的分析，可以在一周以内找到备选成分。同时，材料计算所还构建了合金材料和先进功能材料图像数据库，并开发了应用于电镜图像的机器学习模型，其准确率超过90%，为新材料智能化表征工作奠定了基础。
而在制作工艺方面，材料计算所成功构建了钢轨焊接机状态预测模型，并成功应用于相关焊接领域。“该模型可以通过钢轨焊接的关键工艺参数，来检测生产质量、预测健康状态。我们希望将该模型推广至全国其他野外作业移动焊机，帮助其大幅度提高工作效率。”刘庭耀表示，数据不止、计算不停，未来材料计算所将持续推进科技创新，让更多科技成果走出实验室、走上生产线。
来源：成都市青白江区总工会
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