非均质材料微观结构表征与重建研究进展

摘要

非均质材料广泛应用于航空航天、电子信息、国防等领域高端装备零部件，其多相、多尺度、形貌复杂的微观结构特征决定材料宏观性能的优越性，建立准确的微观结构模型对于深入理解结构-性能关系至关重要。然而当材料表现出强烈的非均质特性时，该过程的复杂性显著提升且难度增大。近年来，计算材料科学进步推动计算模拟方法发展，材料微观结构表征与重建（microstructure characterization and reconstruction,MCR）技术作为计算模拟过程的关键环节，为非均质材料的微观结构建模提供有力途径。目前，非均质材料的MCR主要包括两类：（1）基于统计方法的建模技术；（2）基于机器学习方法及计算机视觉的建模技术。本工作总结并梳理这两类MCR技术，阐释相关方法的特点及适用性，并分析不同方法在非均质材料微观结构表征与重建方面的研究进展，为如何选取MCR方法并将其应用于材料设计提供借鉴和指导。

关键词

微观结构 / 表征与重建 / 非均质材料 / 统计方法 / 机器学习