高性能金屬合金中稀有、昂貴和有毒元素的廣泛使用限制了其可持續(xù)發(fā)展。有鑒于此，北京科技大學(xué)謝建新院士、李衛(wèi)東教授、付華棟教授等報(bào)道提出一種新的合金元素設(shè)計(jì)策略，這個(gè)策略結(jié)合了物理化學(xué)因素篩選、基于SHapley添加劑的“黑匣子”分析以及對(duì)元素的敏感性影響分析。
建立了能夠分析合金成分和性能的“白盒”模型，該模型能夠合理選擇豐富的元素，并有效設(shè)計(jì)合金，以替代稀缺的合金元素。發(fā)現(xiàn)降低C70350合金系列（Cu-1.3Ni-1.4Co-0.56Si-0.03Mg（wt.%））中的Co含量策略，驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)策略的有用。在Cu-Ni-Co-Si-Mg體系中僅用微量Cr代替Co，得到Cu-1.95Ni-0.5Co-0.6Si-0.2Mg-0.1Cr（wt.%），成分優(yōu)化而獲得的超低Co含量的合金。
（2）
雖然Co含量降低了64 %（即從1.4 wt%降低到0.5 wt%），但是合金的性能與C70350合金相當(dāng)（極限抗拉強(qiáng)度達(dá)到850 MPa，電導(dǎo)率達(dá)到47.2% IACS）。
這項(xiàng)研究為替代金屬合金中稀有和不需要的元素替代豐富的元素提供了新方法，有助于金屬材料的可持續(xù)和綠色的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
Hongtao Zhang, Huadong Fu, Weidong Li, Lei Jiang, Wei Yong, Jingtai Sun, Long-Qing Chen, Jianxin Xie, Empowering the Sustainable Development of High-End Alloys via Interpretive Machine Learning, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202404478
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202404478
