數據驅動的航空發動機材料設計研究進展*

袁睿豪，廖瑋杰，唐 斌，樊江昆，王 軍，寇宏超，李金山

（西北工業大學凝固技術國家重點實驗室，西安 710072）

航空發動機是現代工業技術的明珠，航空發動機材料是高性能航空發動機的基礎。伴隨著航空發動機的發展，其主要部件所采用的材料也在不斷地更新換代。例如，從早期一、二代發動機主要使用金屬結構材料如高溫合金，到第四代發動機中復合材料的引入[1]。近年來，新一代航空發動機對推重比、壓氣機增壓比、渦輪前入口溫度等性能指標提出了更高的要求。因此，設計和開發新型的航空發動機材料，滿足在更高溫度、更高壓力、更高速度等極端環境下的長期服役要求，具有重要的理論意義和工程應用價值[2]。但是，復雜的成分構成和加工工藝使得航空發動機材料的設計和開發耗時較久，成本較高。以傳統的高溫合金為例，多種合金元素可用于合金化，導致了巨大的未知成分空間；另一方面，為了優化合金的微觀組織結構，需要同時調控熱處理溫度、時間、變形量等多種加工工藝參數，產生了巨大的未知工藝參數空間[3]。針對這些問題，傳統的材料研發方法如試錯法和經驗法難以實現材料的快速篩選、設計和開發，亟須發展新的研究手段，提升航空發動機材料的研發效率。

材料基因工程是近年來新興的材料研發新范式，通過融合高通量試驗、計算和大數據技術，實現材料研發時間和成本的同時減半[4]。其中，基于高通量試驗和計算產生的數據，利用大數據技術，挖掘材料數據中潛在的模式或者物理規律，加速新材料的設計與開發，是近幾年來的研究熱點。……