Сплавы на скорости: ИИ ускоряет поиск новых материалов

Ученые из Сколтеха и МФТИ с помощью машинного обучения ускорили поиск металлических сплавов, которые используются в ракетостроении и других высокотехнологичных отраслях.

Обычно поиск таких сплавов занимает много времени и ресурсов, но новый метод, описанный в журнале Computational Materials, делает этот процесс быстрее и точнее. Исследование поддержано грантом РНФ.

Чистые металлы часто проигрывают сплавам, которые состоят из нескольких металлов и других элементов, таких как углерод или кремний. Меняя состав сплава, можно улучшить его свойства: прочность, гибкость, устойчивость к высоким температурам, коррозии и т.д. Это важно для авиации, космоса, машиностроения, электроники и даже медицины.

Но чтобы сплав попал в руки инженеров, его свойства нужно проверить в лаборатории. Это долго и дорого. Даже компьютерное моделирование требует много времени и не позволяет проверить все возможные варианты.

Потенциальных сплавов очень много, потому что много переменных: какие элементы входят в состав, в каких пропорциях, какая структура кристаллов и так далее, — объясняет Александр Шапеев, руководитель лаборатории искусственного интеллекта в Сколтехе.

Например, в системе из двух элементов, ниобия и вольфрама, если взять 20 атомов, нужно смоделировать больше миллиона комбинаций.

Обычные методы, такие как эволюционные алгоритмы или нейросети, хорошо работают для точечного поиска, но могут пропустить перспективные материалы.

Мы используем машинное обучение, которое работает быстрее и позволяет проверить все возможные комбинации, — говорит Виктория Зинькович, автор исследования.

Это помогает не упустить хорошие варианты.

Метод протестировали на двух группах металлов: тугоплавких (ванадий, молибден, ниобий, тантал, вольфрам) и благородных (медь, золото, серебро, платина, палладий). Ученые рассмотрели разные комбинации этих металлов и нашли 268 новых устойчивых сплавов, которых нет в существующих базах данных. Например, в системе «ниобий — молибден — вольфрам» алгоритм предложил 12 новых сплавов.

Теперь эти сплавы можно проверить в лаборатории, чтобы понять, какие из них подходят для практического использования.

Компьютерное моделирование уже помогло открыть много новых сплавов, которые используются в автомобилях, ракетах и других областях, — добавляет Зинькович.

Ученые планируют применить свой метод к другим типам сплавов.

Ранее ученые сообщили о создании идеального сплава для электронной начинки нефтяных скважин.

15.02.2025