非晶合金数智研发平台 | 进展

随着高端装备和尖端技术对材料性能需求的日益提高，合金材料在元素种类、成分跨度、微观结构等方面的复杂性不断增加。非晶合金是典型的复杂合金体系，表现出其他合金所不具备的成形特性和机械、物理、化学性质，在关键领域有重要应用价值。然而，非晶合金涵盖的成分空间巨大，制备过程又依赖环境气氛、高温、冷却速度等条件，材料研发难度极大。

材料基因工程能够同步提升材料探索的广度和速度。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心柳延辉团队前期自主发展了一系列适用于非晶合金的材料基因工程方法。团队利用这些方法，研制出高温块体非晶合金（Nature，569，99，2019；入选2019年度“中国科学十大进展”），提出了非晶形成能力的新判据（Nature Materials，21，165，2022），确认了控制非晶合金耐蚀性的关键参数（Advanced Science，12，2504168，2025），建成了非晶合金专业数据库（软著登记号：2024SR0235963）。结合机器学习方法，预测并建立了非晶合金材料体系目录（Materialia，39，102375，2025），实现了非晶合金X射线衍射图谱的精准生成和非晶合金成分范围的高效识别（npj Computational Materials,11,254,2025），为实现非晶合金的理性设计提供了“导航图”。

基于团队的持续积累，在汪卫华院士的大力支持下，柳延辉研究员带领非晶合金研究团队的王超副主任工程师、鲁振特聘研究员、李明星副研究员、李福成副研究员、孙奕韬副研究员、沈来权副研究员等成员，联合相关行业企业，经过近两年时间的技术攻关，建设了非晶合金数智研发平台。该平台深度融合材料基因工程理念、人工智能方法、自动实验技术，为非晶合金研究和新材料探索提供了“数据驱动——智能设计——自动实验——材料发现”的新模式（图）。在智能设计方面，团队基于非晶合金专业数据库和领域文献，结合大语言模型，开发了能推荐新合金的智能助手GlassChat。在自动实验环节，团队取得了系列技术突破：发明了自动配料系统，解决了原材料处理依赖人工的“堵点”；开发了自动熔炼浇铸系统，既保证了工艺一致性又实现了全流程数据记录；发展的组合薄膜自动制备与表征系统，可对智能助手推荐的合金进行快速验证。这些系统联动运行，能够实现智能设计、高通量制备、自动表征、数据反馈的全流程闭环体系。平台建设过程中已申请发明专利3件，授权发明专利1件。这些专利技术覆盖配料、制备、表征的核心环节，将显著提升非晶合金研发的效率和精度。

图：非晶合金数智研发示意图

该平台的建设把非晶合金研发从“经验试错”转向“精准迭代”，将为理解非晶合金形成机理、发展结构性能调控方法、建立普适构效关系提供重要支撑。平台集成的自动制备和表征技术具备通用性，能够扩展应用于铜合金、钛合金、铝合金、高熵合金等关键合金体系，助力航空航天、电力电子、生物医疗、高端装备等产业的金属材料数智研发。

相关工作得到了中国科学院和国家自然科学基金委的支持。

编辑：东君