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课题组联合培养博士生安家托在材料科学顶级期刊《Materials Science & Engineering R》上发表综述论文《Recent advances in phase-field modeling of microstructural evolution in superalloys》。高温合金因其优异力学性能在航空航天等领域广泛应用,其凝固、热处理及服役过程中的微观结构演化研究对于工艺优化至关重要。相场法已成为研究高温合金微观结构演化的有力工具,能够在真实加工和服役条件下捕捉复杂相变。本文系统综述了相场法在高温合金中的应用进展:从热力学公式和动力学方程出发,相场法已发展为适用于枝晶生长、析出演化、蠕变筏化及溶质偏析等多种过程的多样化模型。近年来数值技术的进步——包括离散格式、傅里叶谱求解器、自适应网格细化和并行加速——显著提升了计算效率和精度。借助这些发展,相场法已广泛应用于铸造、增材制造和热处理,实现了界面迁移、γ′相稳定性和缺陷形成的定量预测。然而,参数标定、多物理场耦合、跨尺度时间与空间尺度的桥接、热力学/动力学数据库的不确定性传播以及标准化基准的建立仍面临挑战。展望未来,人工智能与相场建模的融合有望实现智能模型构建、自适应模拟工作流和多保真优化,为更高效的微观结构-工艺-性能关联和加速合金设计与工艺优化提供支持。
相图、相变及材料设计课题组