研究人员使用 AI 克服增材制造中的强度-延展性困境

快速阅读: 《体素问题》消息，韩国KAIST和POSTECH的研究团队利用人工智能攻克了3D打印Ti-6Al-4V合金的强度-延展性难题。他们开发的主动学习框架通过预测机械性能和推荐工艺参数，实现了1190兆帕的最大抗拉强度和16.5%的总延伸率。研究成果发表在《自然通讯》上，并得到韩国国家研究基金会的支持。

通过我们的领英社区，随时了解AM精彩世界中发生的一切。韩国科学技术院（KAIST）报告称，由机械工程系李承哲教授领导的研究团队与浦项工科大学（POSTECH）金亨硕教授的团队合作，成功利用人工智能攻克了Ti-6Al-4V合金的强度-延展性难题——实现了高强度且高延展性的金属产品的生产。该团队开发的人工智能根据各种3D打印工艺参数精准预测机械性能，并提供不确定性信息。激光粉末床熔合（LPBF）技术常用于3D打印Ti-6Al-4V合金——这种材料因高强度和良好的生物相容性而著称。然而，这种3D打印合金传统上在同时实现高强度和高延展性方面面临挑战。尽管有人尝试通过调整打印工艺参数和热处理条件来解决这个问题，但该团队开发的主动学习框架迅速探索了广泛的3D打印工艺参数和热处理条件，推荐那些有望提升合金强度和延展性的条件。这些建议基于AI模型对最大抗拉强度和总延伸率的预测结果，以及每组工艺参数和热处理条件的相关不确定性信息。随后通过进行3D打印和拉伸测试验证推荐条件，以获取真实的机械性能值。这些新数据被用于进一步训练AI模型，通过迭代探索，在仅五次迭代后便确定了生产高性能合金的最佳工艺参数和热处理条件。在这些优化条件下，3D打印的Ti-6Al-4V合金达到了1190兆帕的最大抗拉强度和16.5%的总延伸率——成功攻克了强度-延展性难题。

“在这项研究中，我们能够在最少的实验次数内开发出一种高强度且高延展性的Ti-6Al-4V合金。与先前的研究相比，我们生产的合金具有相似的最大抗拉强度但更高的总延伸率，以及具有相似的总延伸率但更大的最大抗拉强度。”李承哲教授说。“此外，如果我们的方法不仅限于机械性能，还扩展到热导率和热膨胀等其他性能，我们预计它将促进高效探索3D打印工艺参数和热处理条件。”

该研究发表在《自然通讯》上，研究得到了韩国国家研究基金会纳米与材料技术研发项目和领先研究中心项目的资助。

(以上内容均由Ai生成)