方向负责人：王晨充(wangchenchong@ral.neu.edu.cn)
数据驱动的材料基因工程理念被誉为材料科学发现的“第四范式”，是材料领域的颠覆性前沿技术。其旨在通过数据库与信息挖掘技术、人工智能与模拟分析手段、高通量测试表征方法的结合，大幅度缩短新材料的研发周期与成本，以理性设计思路取代传统“试错”式的正交试验研发方式，从而推动材料研发模式的革命性变更。
本团队在先进钢铁材料、镍基高温合金、电磁超材料等多个材料体系下长期开展基于数据驱动的材料基因工程研究，形成了基于深度学习/集成学习等策略的大数据分析方法、基于迁移学习等策略的小样本信息挖掘方法、基于进化算法的高通量优化设计方法等核心技术，同时结合第一性原理、分子动力学、相场、热动力学、晶体塑形有限元等机理信息建模手段，构建了“物理冶金学指导人工智能”的材料智能化设计体系，进一步在高通量测试表征实验的支撑下，形成了舰载机起落架用超高强不锈钢、先进汽车用Uni-DP钢，航空发动机叶片用镍基高温合金等多个设计与应用范例，大幅加速了我国多个重大需求领域的新材料研发。
本团队在此方向已形成稳定的成果积累、“传帮带”式的人才培养模式与梯度型团队。在Acta Mater.、Inter. J. Fatigue、J Mater, Sci. Technol.等多个领域顶刊发表学术论文8篇，其它高水平SCI论文20余篇，承担国家级项目5项，申请国家专利十余项，获批软件著作权2项。本方向目前包括骨干教师2人，在读博士研究生7人，以及在读硕士研究生多人。各骨干教师一直针对国家材料研发数字化、智能化转型过程中的人才缺口问题，着力培养相关材料学大数据分析与材料设计人才，已毕业的硕博研究生分赴北京、天津等多地知名院校、科研院所、企事业单位任职，成为国家新时代材料领域发展的中坚力量。
方向负责人：李亦庄(liyz@ral.neu.edu.cn)
王灵禺(wanglingyu@ral.neu.edu.cn)
高强高韧金属材料是实现轻量化结构设计及节能减排的关键，在航空航天、交通运输、能源及安全工程等重要领域具有重大意义。例如，先进高强钢的使用可让汽车零部件更薄更轻，从而有效提升车辆的燃油经济性。数据表明，乘用车车身每减重10%，可减少 6-8%的温室气体及能源消耗量。金属材料强韧性能的优化及设计离不开人们对于材料的“成分工艺-组织-性能”关系的深入理解。
本团队针对先进钢铁材料及衍生的铁基陶瓷复合材料等重要结构材料体系，长期开展其成分-工艺-组织-性能的前沿科学研究。研究方案耦合高端实验表征、理论建模和数值模拟等三大科学研究方法，可全面深入掌握材料强韧化设计的全流程机理。实验手段囊括原子结构及成分表征（三维原子探针、高分辨透射电镜等）、微观组织表征（透射及扫描电镜、背散射电子衍射等）、微纳加工及力学分析（聚焦离子束、纳米压痕等）、以及宏观尺度的零件级别性能测试，同时结合第一性原理、分子动力学、相场模拟、晶体塑形有限元等多尺度理论分析及模拟手段，构建了从原子到零部件的“自下而上”研究方法。
本团队在此方向目前已形成稳定的成果积累，在Sci. Adv.，Acta Mater.，Inter. J. Plast.，Scripta Mater.，JMPS，JMST等材料及力学领域顶刊发表学术论文30余篇，其它高水平SCI论文近百篇，承担国家级项目5项。本方向目前包括骨干教师3人，在读博士研究生12人，以及在读硕士研究生多人。针对国家对先进结构材料的迫切需求及相关高端人才的缺乏问题，团队致力于培养先进结构材料设计领域的杰出人才，培养的毕业生在河北工业大学、广东海洋大学等多地知名院校、科研院所、企事业单位任职，成为国家新时代材料领域的中坚力量。
方向负责人：李亦庄(liyz@ral.neu.edu.cn)
王灵禺(wanglingyu@ral.neu.edu.cn)
本团队聚焦基础研究与工程应用的深度融合，从材料成分工艺-组织-性能关系的研究成果出发，进一步突破高强高韧金属材料在应用中的技术瓶颈，形成了若干重要的工程化应用范例，包括：提出了利用一种成分实现多种性能的“一钢多能”新概念，并形成了全球首创的“一钢多能”钢种工业化制备技术；开发免镀层热成形钢系列产品，打破安赛乐米塔尔全球专利垄断，形成了具有我国自主知识产权的免镀层钢生产技术，攻克“卡脖子”难题，提升我国钢企国际竞争力；开发高淬火温度热镀锌Q&P钢，在保证延展性的同时提升屈服强度90%以上，使普通产线也能生产高附加值汽车钢产品，大幅提高企业利润。
团队致力于打造产学研深度结合的创新科研及人才培养模式，在与海内外高校保持密切交流的同时，与国内领军企业（包括通用汽车、一汽、长城汽车、宝钢集团、鞍钢本钢集团等）开展深度合作，着力培养兼具科学研究素养与解决工程实际问题能力的复合型人才。本方向集各基础研究方向之所长，团队教师均参与多项产业研发项目，总计十余项。在应用成果方面已申请国家专利十余项。团队在本研究方向已毕业的硕、博研究生在鞍钢集团等企事业单位任职，成为国家新时代材料领域的中坚力量。
方向负责人：于皓(yuhao@ral.neu.edu.cn)
镍基合金作为航空、航天动力系统热端部件的关键材料，其制造技术水平是衡量一个国家航空工业发展实力和综合科技水平的重要标志。航空工业的发展对镍基合金服役水平提出了更高的要求，一方面表现为镍基构件几何形状的复杂化，以提高服役过程的散热效率；另一方面着眼于开发具有更高性能的新型镍基合金，以延长构件的服役寿命。
增材制造（3D打印）技术将极大提高镍基合金复杂部件的加工效率。然而已有镍基合金牌号在增材加工非平衡、强约束的过程中普遍存在开裂问题，难以实现工程应用。本团队基于增材加工裂纹形成机制，通过热动力学模拟结合优化算法，建立了量化描述裂纹行为的物理模型，实现了对多类型增材裂纹的协同优化，并基于此开发出增材专用的新型高性能镍基合金体系。
此方向依托科技部重点研发项目，与中科院金属研究所、中国钢研集团等科研单位开展密切合作，目前将着力于进一步探索镍基合金增材加工过程中的组织演化机制及组织性能关联机制。
传统的镍基合金设计思路主要通过析出、固溶等强化方式获得尽可能“强”的初始组织。然而在合金服役过程中，微孔洞或者微裂纹等组织缺陷一旦产生，将持续发展直至导致材料失效。因此传统方法难以应对缺陷产生之后的组织演化问题。自修复机制的提出为解决此问题提供了新思路，通过调控修复介质的析出，自发修复合金缺陷以控制缺陷发展，延长合金的服役寿命。本团队首创性的将自修复概念应用于镍基合金的开发，结合第一性原理计算及热动力学模拟，定量筛选具有自修复潜质的镍基合金元素；在此基础上，通过对特征修复介质析出行为的量化计算，定量调控第二相在缺陷处的特异性析出行为，从而实现对服役过程中产生的蠕变空洞等缺陷的自发修复，延长镍基合金服役寿命。
此方向与自修复金属方向的领军学者Sybrand van der Zwaag教授保持密切合作关系，目前将在自修复镍基合金服役缺陷与修复介质形成动力学匹配、修复相界面改性等方面进行深入研究。
团队充分发挥在高温合金领域基础研究及前沿研究的理论优势，致力于建立科研创新与人才培养结合的学术模式。团队在本研究方向已毕业的硕、博研究生在天津大学等高校继续深造，为国家材料领域持续贡献力量。
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