《多維狀態空間中合金性質的全局最佳化算法研究》是依託上海大學，由張捷宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多維狀態空間中合金性質的全局最佳化算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張捷宇
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著科學技術的發展，新型材料的開發在各個國家的科研中占有顯著的地位。在現代合金/材料設計中，相圖特別是多元合金計算相圖起著極其重要的作用。具有特殊性能的新型合金的開發以及現有合金的性能改善都需要進行大量的實驗，通過不同合金組成配方、不同生產工藝的試驗研究來尋找合適的組成和生產工藝以達到最佳的性能。本項目首次將全局最最佳化的方法與相平衡計算相結合，在多元多相平衡的多維空間中自動搜尋具有目標函式最佳值的合金組成與溫度等參數值或範圍，並將用這些搜尋到的參數來指導合金的實驗設計。這種全局最最佳化方法可以加速合金設計的過程，減少試驗的次數，從而降低成本並提高合金設計的效率。同時，本項目提出的算法不只局限於相平衡性質的搜尋，與相和相平衡有關的其它性質，如：密度、電導等等，都可以作為搜尋的目標函式。因此，本項目的完成將有更廣闊的套用前景。
結題摘要
在現代合金/材料設計中，相圖特別是多元合金相圖計算起著極其重要的作用。目前，大部分合金的設計都基於大量的實驗，通過不同合金組成配比、不同生產工藝的實驗研究來尋找合適的組成和最佳的性能。在相圖計算方面，若干相圖計算軟體還是基於局部平衡算法，不僅不便使用而且難於完全避免局部平衡的出現，使計算失真。本課題主要研究目標為尋找並實現一種有效的全局最佳化算法，在多元合金體系的組成-溫度多維狀態空間中搜尋感興趣的最佳目標函式。研究的主要內容包括：（1）全局最最佳化算法的研究和實現，可以在多維空間中自動搜尋多元系相平衡的最穩定結果，（2）計算結果的驗證，並將全局最最佳化算法運用到鋁-鋅鍍液合金、鎂基儲氫合金的材料設計中。 經過三年的努力，我們取得了一定的成績，基本達到預期目標。用C++為程式語言，編寫了全局最佳化算法的程式，並通過Pandat軟體將其實現。在全局最最佳化算法的基礎上，最佳化了鋁-鋅鍍液體系（Al-Zn-Si-Fe-Ti）和鎂基儲氫合金體系（Mg-Ni-La-H）體系多元合金相圖資料庫。計算不同溫度和成分範圍的相圖、析出相種類和含量以及凝固路徑等結果，指導鋁-鋅鍍液和鎂基儲氫合金的設計。三年來，我們共發表論文13篇，在國際和國內會議上6次報告，並培養了2名博士生和2名碩士生。
