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文章引用：
Lu X-G, He Y, Zheng W.Design of advanced steels by integrated computationalmaterials engineering. MGE Advances. 2024;2(2):e36.
https://doi.org/10.1002/mgea.36
文章摘要
作为设计新材料和工艺的新途径，集成计算材料工程（ICME）在加速新材料的合理设计和快速部署方面取得了巨大成功。材料基因组计划/材料基因工程（MGI/MGE）提出高通量实验、高通量计算和材料大数据三位一体的创新范式，突显了ICME的重要性。本文简要评述了ICME设计先进钢种的基本理论方法和多尺度计算工具，包括第一性原理计算、由专用数据库提供支持的CALPHAD方法（即计算热力学）、扩散和相场模拟，以及有限分析方法和机器学习。在设计钢铁材料的ICME方案中，CALPHAD方法因其处理多元多相工程材料的能力，扮演着核心角色；进一步集成微观模拟（如扩散和相场方法，预测响应外部条件的微观组织结构演变）和宏观有限分析方法（以模拟外部工艺条件、计算材料的力学性能），实现钢铁材料的全流程设计。本文最后介绍了两个ICME设计材料的成功应用案例。
文章简介
文章重点介绍了ICME涉及的多尺度方法之间的关联和集成思路。CALPHAD方法关联相图、热力学和热物理性质，具备多元多相体系的处理能力，以及与第一性原理计算结合的能力，在结构材料的ICME设计中扮演着核心角色。扩散和相场法集成了热力学和扩散动力学，模拟宏观过程中的微观组织演变。有限分析方法（包括有限元、有限差分和有限体积等方法）应用于工程材料的工艺过程，与微观组织模拟耦合，可模拟预测宏观热力分布和材料的力学性能。机器学习可应用到ICME的各个尺度，并跨尺度地关联微观组织结构和宏观力学性能。ICME的成功与否在很大程度上取决于计算模拟必备的集成式数据库。这类数据库集成了多种物理性质，也集成了实验、第一性原理计算以及机器学习获取的数据。文章最后介绍了两个ICME设计材料的成功应用案例。
作者介绍
通讯作者
鲁晓刚，男，上海大学教授，博导。
研究方向：相图及扩散的实验测定，计算热力学，第一性原理计算，相变动力学模拟，材料物理性质建模和数据库开发，金属结构材料的多尺度集成计算和设计（ICME），材料基因组方法与应用。
本科、硕士毕业于中南大学（原中南工业大学），获瑞典皇家工学院工学博士学位。自2005年起，在计算热力学领域处于领导地位的瑞典Thermo-Calc公司从事研发工作。2011年受聘为上海市高校特聘教授，回国任教于上海大学材料学院。2011年12月，参加以探讨美国“材料基因组计划”为主题的香山科学会议第S14次学术讨论会，并做题为“材料组织性能的计算模拟平台”的邀请报告。2011-2012年全程参与了中国工程院、中国科学院关于“材料基因组”重大咨询报告的编撰工作。
在Acta Materialia、Scripta Materialia、Metallurgical and Materials Transactions、CALPHAD等学术刊物上发表论文100余篇，获软件著作权4项。
主持国家自然科学基金面上项目，以及企业横向项目。作为课题负责人，承担国家科技重大专项子课题、国家重点研发计划“材料基因工程关键技术与支撑平台”专项、工信部“制造业高质量发展专项-材料和工艺设计多尺度仿真软件开发及应用”等课题。
现任中国材料研究学会材料基因组分会秘书长；中国材料研究学会计算材料学分会委员会委员；中国物理学会相图专业委员会委员；中国材料与试验团体标准委员会材料基因组领域标准化工作技术委员会委员；《钢铁研究学报》（英文版）编委会委员等。
《材料基因工程前沿（英文）》简介
《材料基因工程前沿（英文）》（Materials Genome Engineering Advances，简称：MGE Advances）作为材料基因工程领域首个高水平综合性学术期刊，其宗旨是面向国家重点战略布局与材料学科国际学术前沿发展的重大需求，聚焦材料基因工程领域，刊载先进材料计算、高通量/自动化/智能化材料实验技术、材料数据库与大数据技术等材料基因工程关键技术的研究进展和前沿成果，以及三者在材料新效应/新原理探索和新材料发现等方面的重要应用，创建一个跨学科多领域交叉融合的国际一流高水平出版平台和学术交流平台，推动新材料研发模式变革。
2022年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目”。
2024年入选北京市科委“2024支持高水平国际科技期刊建设-强刊提升”项目。
2024年被世界五大文献检索系统之一的开放获取期刊目录DOAJ收录。
《材料基因工程前沿（英文）》以全OA开放获取模式，在国际出版平台Wiley Online library全文数字化上线出版。期刊采用国际先进的单篇优先出版模式，实现了最新学术成果的及时快速优先发表并高效广泛地传播给全球读者，提升了期刊的可见度和传播效率。
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