基于BP神经网络的TC18钛合金锻造工艺参数研究

在变形温度800~900℃、应变速率5×10-4~10 s-1条件下进行了热模拟压缩试验,研究了TC18钛合金高温压缩变形行为,并借助BP神经网络模型对合金组织形貌进行了分析研究。结果表明:显微组织中等轴α相含量随温度升高总体下降,应变速率在低温区对等轴α含量有显著影响。860℃左右,应变速率对等轴α相含量的影响较小,存在较宽的组织稳定区;合金中α相轴比随温度升高初期下降,在相变点时其轴比又会升高,晶粒轴比总体随应变速率升高而增加;变形温度860℃、应变速率0.01 s-1左右为适宜的加工参数区间。     

TC11钛合金双重热处理工艺设计

TC11是α+β型热强钛合金,使用温度达500℃,但在现有的热处理工艺条件下综合力学性能差。鉴于此,本文设计了双重热处理工艺,采用Image-Pro Plus软件对热处理后的组织进行定量表征,揭示了不同参数对组织的影响规律,并结合力学性能测试结果进行了工艺优化。     

应用人工神经网络建立TC11钛合金化学元素与力学性能关系模型

在TC11钛合金大量实验数据的基础上,应用人工神经网络建立TC11钛合金的化学元素与力学性能关系模型。模型的输入参数包括Al、Mo、Zr、Si、Fe、C、O、N和H共9种化学元素;输出为常规力学性能指标(抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率)。运用未知数据样本对已建立神经网络模型的预测能力进行检验,并以Al、Mo、Zr和C元素为研究对象,利用该模型分析TC11钛合金化学元素对力学性能的影响规律。结果表明:网络的预测值与实验值的相对误差均在10%以内,说明所建立的神经网络预测模型具有较精确的预测能力,而且能够清楚地反映出该合金化学元素与力学性能之间的非线性关系。     

飞机结构用TC11钛合金异型锻件的组织与性能

介绍了在工业化条件下,通过合理的工艺路线锻制TC11合金异型锻件.并进行了不同热处理制度下异型锻件的组织和性能试验研究.结果表明：采用950℃,2 h空冷＋530℃,8 h空冷热处理后的锻件的显微组织为均匀的α＋β组织,且有较好的综合室温力学性能,其室温性能为：σb：1050MPa～1100MPa,σ0.2：950MPa～1020MPa,δ5：15%～18%,ψ：32%～36%,αku：45.7 J/cm^2～51.7 J/cm^2,其它各项技术性能也符合协议标准要求,满足航空部门需求.     

中温高强TC11和TC19钛合金锻件组织与性能研究

针对航空发动机压气机整体叶盘等部件所使用的TC11、TC192种中温高强钛合金锻件,基于其各自典型使用状态,开展了组织形貌和不同条件下拉伸性能、冲击韧度以及保载/无保载条件下低周疲劳性能的对比分析研究。结果表明：TC11钛合金锻件呈现典型的双态组织,TC19钛合金锻件呈现全片层网篮组织;TC19钛合金锻件在100～400℃下的拉伸强度明显优于TC11钛合金锻件。TC19钛合金锻件的高温缺口冲击韧度值明显高于TC11钛合金锻件,在100℃和855 MPa峰值应力载荷下,TC19钛合金锻件的保载和无保载疲劳寿命均明显高于TC11钛合金锻件,且2种合金均存在一定的保载效应。     

TC11钛合金的真空渗碳工艺

研究了TC11钛合金经过不同温度、压力和时间真空渗碳后的渗层深度、表面硬度和显微组织。结果表明,提高温度、压力和延长时间可增加TC11钛合金渗碳层深度及表面硬度。TC11钛合金在1100 ℃×1.6 kPa×60 min条件下渗碳后,渗层深度约为0.25 mm,表面硬度约为470 HV0.2。     

热处理工艺对TC11钛合金组织及性能的影响

研究了热处理温度和冷却方式对初始组织为等轴组织的TC11钛合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,对于TC11钛合金,在空冷条件下,随热处理温度的升高,等轴α相含量逐渐减少;当热处理温度超过980 ℃,合金开始发生组织形态的改变,由初始的等轴态转变为α β双态组织,随温度的继续升高,等轴组织完全转变成片层状组织;热处理温度在980 ℃以上时,随冷却速度的增加,β转变组织的片层厚度逐渐减小,冷却速度较快时(水冷),形成淬火马氏体.拉伸试验研究表明,热处理温度为980～1020 ℃,空冷(或油冷)条件下,得到的组织具有较好的高温综合力学性能,其中热处理温度在980～1000 ℃之间得到的组织由于等轴α相含量约为50%,具有最佳的力学性能.     

变形工艺对TC11钛合金超塑性的影响

为了研究TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金的超塑性变形行为,采用两种改锻工艺细化坯料原始组织,然后在电子拉伸试验机上分别以恒速、恒应变速率和最大m值法进行拉伸实验.结果表明,TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻工艺,可以获得晶粒度为6μm的细晶等轴组织,而在β区拔长改锻的组织为粗大的魏氏组织.在变形温度为900℃的条件下,TC11钛合金通过最大m值超塑变形方式获得了异常高的超塑性,最大伸长率达到2300%;而采用常规的恒应变速率和恒速超塑变形,伸长率分别为1147%和1100%.说明TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻细化晶粒后,以最大m值超塑变形是获得较好超塑性的有效方法.     

热处理工艺对TC11钛合金组织与性能的影响

采用正交试验法研究固溶温度和固溶时间、时效温度和时效时间4个因素对TC11钛合金力学性能和组织的影响。结果表明采用固溶温度960℃,固溶时间30 min,时效温度530℃,时效时间8 h的热处理制度,TC11钛合金可以得到最优的强塑性组合,抗拉强度1133 MPa,屈服强度1045 MPa,伸长率18.84%,断面收缩率56.49%。     

固溶时效处理对TC11钛合金组织与 冲击性能的影响

对TC11钛合金进行固溶时效处理,通过光学显微镜、XRD以及冲击性能测试等,研究固溶时效处理后该合金微观组织与冲击性能的关系。结果表明：合金经955℃固溶处理后,组织由α_p相与α″相构成,α_p相形貌以等轴状和长条状为主,经1015℃固溶处理后,组织由α’相与α″相构成,α’相形貌呈细小针状,2组固溶条件下的合金再经时效处理后,组织中均出现β_T,并析出α_s相。合金的冲击韧性值在仅经955℃固溶处理后最大,其最大冲击韧性为22 J/cm²,经时效处理后,2组合金的冲击韧性值均随着时效温度升高而降低。当固溶温度为955℃时,断口形貌呈现韧性断裂特征,经时效处理后,断口形貌中出现二次裂纹。当固溶温度为1015℃时,断口形貌呈现脆性断裂特征,经时效处理后,断口形貌除二次裂纹外,有空洞出现。     

基于BP神经网络的置氢TC21合金力学性能预测

基于神经网络的非线性映射和泛化能力,采用人工神经网络方法,建立了置氢TC21合金力学性能预测的BP神经网络模型。模型的输入参数包括高温拉伸试验温度和置氢含量,输出参数为合金的常用力学性能指标,即抗拉强度和屈服强度。通过检验样本验证了ANN模型的准确性。结果表明:该模型具有容错性好、通用性强等优点,可以预测置氢TC21合金在不同拉伸温度和不同置氢含量下的机械性能。同时,将神经网络技术应用于材料制备工艺设计领域,可以明显地提高工艺设计效率,缩短实验周期。     

基于BP神经网络的TA15钛合金热变形工艺-性能预报

将经过热约束变形的TA15钛合金进行力学性能测试,获得了工艺(温度、应变、应变速率及冷却方式)、性能(抗拉强度、延伸率)参数数据,利用BP人工神经网络建立起其间的关系网络模型.研究表明:所建立的网络可以很好地反映出本材料的工艺-性能之间的关系并且具有一定的精度,网络模型可以用来预测不同变形条件下TA15钛合金的性能.     

等离子渗Mo的TC11钛合金摩擦磨损性能

在TC11钛合金表面等离子渗Mo以提高其耐磨性。利用SEM、EDS、XRD分析了渗Mo层的微观组织、化学成分及相组成,测定了渗层的硬度分布。采用划痕试验测定了渗层与基体的结合力。通过球盘磨损试验测定了等离子渗Mo层的摩擦磨损性能。结果表明,渗层厚度为30μm;0～10μm表层Mo含量为65%,由表及里呈梯度降低;渗层由单质Mo以及Al8Mo3和Al3Ti等化合物组成,表面硬度达1034 HV0.1;渗层与基体的结合力为70 N;渗层的比磨损率是基体的1/55.4。     

基于BP神经网络的TA15钛合金流动应力预测

利用Gleeble 1500热模拟机进行了TA15钛合金不同变形温度、变形程度和应变速率条件下的热压缩试验.在试验数据基础上,应用BP神经网络建立TA15钛合金高温变形本构关系.研究结果表明,通过BP神经网络得到的流动应力具有较高的精度,能够客观地反映TA15钛合金在塑性加工过程中的动态行为,具有重要的工程应用价值.     

TC11钛合金中板的研制

把用黄金分割点（0．618）作为工艺参数选择的切入点，进行了TC11钛合金中板的研制工作。结果表明：工艺参数的确定是可行的，大大简化了研制过程，在较短时间内完成板材的研制任务，中板的性能满足GB2218-94要求。     

空冷态TC11钛合金的高温流变行为及加工图

对空冷态TC11钛合金在温度750~1100℃、应变速率0.001~10.0 s-1范围内进行等温压缩实验,利用流动应力-应变曲线和加工图研究了该合金在α+β两相区和β单相区的高温流变行为、流变失稳现象及变形机制。结果表明,在α+β两相区,流动应力超过峰值后在低温区随应变的增大持续下降,在中、高温区先下降最后趋于接近稳定的应力值;在β单相区,流动应力随应变的增大略有下降然后逐渐趋于稳定。在加工图上,α+β两相区η值较高的范围大致为750~900℃、0.001~0.006 s-1和900~1000℃、0.001~0.02 s-1,分别是α片层的球化起作用和α片层的球化及α+β-β相变同时起作用的区域;β单相区η值较高的区域大致为1000~1100℃、0.003~0.3 s-1,是动态再结晶起作用的区域。这些区域均是良好的加工区域。流变失稳区为750~875℃、0.006~10.0 s-1,875~975℃、0.03~10.0 s-1和975~1100℃、1.0~10.0 s-1,失稳现象表现为宏观剪切、绝热剪切带和β晶粒的不均匀变形。     

人工神经网络在钛合金领域的应用

概括了人工神经网络的学习机理以及运用较多的BP神经网络模型的BP算法原理,进一步综述了人工神经网络在钛合金材料高温变形行为研究、力学性能预测和相变规律等方面的应用情况。认为将人工神经网络技术应用于钛合金材料领域中,可以明显地提高工艺设计效率,缩短实验周期,对钛合金材料的研究具有很高的应用价值和深远的指导意义。     

锻造温度对TC11钛合金组织和性能的影响

通过OM和SEM研究了锻造温度对TC11钛合金的组织和性能的影响规律.结果表明,随着锻造温度的增加,TC11钛合金中α形态从等轴状过渡到短条状,其抗拉强度和屈服强度随锻造温度的增加而上升,断面收缩率和伸长率逐渐下降;而断裂韧性随锻造温度的增加而提高.