材料智能化制备与成形加工技术（Intelligent Pro-cessing of Materials，IPM）是一类先进的材料加工技术，它应用人工智能技术、数值模拟技术和信息处理技术，以一体化设计与智能化过程控制方法取代传统材料制备与加工过程中的“试错法”设计与工艺控制方法，实现材料组织性能的精确设计与制备加工过程的精确控制，获得最佳的材料组织性能与成形加工质量。
IPM技术在材料生产工艺与设备、新材料研制和应用、降低资源能源消耗、减轻环境负担等方面有重要的学术价值和广阔的应用前景；有利于材料科学与计算科学、数值模拟、人工智能、信息与控制等多学科交叉，促进材料制备与成形加工理论的进步，促进材料科学技术自身的发展，同时也反过来促进相关交叉学科的发展。IPM技术的主要内容包括形变机理、应力应变关系、变形力学理论等基础理论；材料微观组织演化的模拟与性能预报；材料制备与成形加工在线检测、决策规划以及控制技术；材料设计智能专家系统；智能化制备与成形加工集成技术；关键装备等几方面。需重点研究的关键科学问题包括材料制备与成形加工过程的非定常和非线性问题；材料制备与成形加工工艺中的科学问题；基于人工智能的过程模型建立以及精确仿真；材料智能化制备与成形加工过程的多因素作用、多尺度控制综合理论等几方面。20世纪90年代中期以来，正在开展或具有潜在应用前景的IPM研究领域包括塑性加工、半固态成形、粉体制备、粉末注射成形、烧结、热等静压、喷射沉积、激光快速成形、材料连接等。目前IPM研究尚处于概念形成与实验探索阶段，仅在少数领域开始获得实际应用。较为成功的有智能化薄板增量成形技术，智能化的无模拉拔、冷弯成形等方面的研究正在进行之中。
20世纪80年代中期，以美国为代表的先进国家提出了材料智能化制备加工的基本概念，其基本思想如图5-6-1所示。首先确定广义的性能目标（包括使用性能、生产成本、环境效益等），以此为基础进行组织设计，然后通过制备与成形加工过程控制，在获得理想组织的同时，降低生产成本，控制环境污染。
从一定意义上讲，图5-6-1所示的“智能加工技术”的概念，实质上仍是一种先进的计算机控制加工技术，即选定控制目标（例如目标组织），借助于过程模型，将过程优化（包括工艺参数优化）与先进检测、闭环控制技术集成在一起，达到实现目标的目的。与传统的自动控制技术的最大不同之处，是在控制过程中可以直接以组织作为控制目标。由于组织是决定材料性能的重要因素，因而提高了材料性能的直接可控性。
图5-6-1 材料智能化制备与成形加工的早期概念示意图
真正意义上的材料智能化制备与成形加工技术，要求在材料生产过程中，自始至终在线监测工艺过程中材料微观组织和性能的变化，将监测信息反馈到计算机，由计算机根据其中的智能专家系统作出控制决策，以生产出质量最佳的产品。因此，智能化的材料制备与成形加工技术具有以下两个重要特点。(www.xing528.com)
1）应用人工智能、数值模拟、先进数据库等技术，按照使用要求设计材料的成分、组织和性能，在性能设计的同时，设计出切实可行的制备加工工艺，从而实现性能设计与制备加工工艺设计的一体化。
2）在材料设计、制备、成形与加工处理的全过程中，对材料的组织性能和形状尺寸实行精确控制。建立精确的定量过程模型，使用先进的传感器技术，通过对材料加工工艺参数、材料组织和性能进行在线闭环控制，实现精确制造。
因此，如图5-6-2所示，材料的智能化制备与成形加工技术发展的理想目标，是实现材料生产循环的在线设计和闭环控制，即实现在线设计材料的成分、组织、性能，确定最优的工艺参数，并自动以最优的工艺参数完成材料的制备与成形加工过程，最终达到对产品组织性能的在线精确控制。
图5-6-2 理想的材料智能化制备与成形加工控制系统示意图
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