一、铝合金凝固晶粒尺寸的人工神经网络研究(论文文献综述)
吕晓辉[1](2021)在《不等厚钛合金结构低功率激光诱导TIG电弧焊接工艺研究》文中研究表明钛合金作为21世纪的“太空”金属、“海洋”金属具有高韧性、高比强度、良好的耐高温性等众多优点,钛合金目前已被广泛应用于涉及国防安全的军事装备制造领域。随着军事制造现代化进程的加速,装备的研发与生产周期不断缩短,对各类新材料先进制造技术提出了更高的要求,钛合金焊接结构也不仅仅局限于各种厚度的平板对接,因此需要更加稳定高效的技术手段进行连接。传统电弧焊技术能量分散、穿透能力弱,加之钛合金本身导热系数小,在特殊结构件焊接时熔池较大,对工艺参数变化的敏感度更高,极易造成熔池失稳导致连续烧穿缺陷。针对这类问题,本文提出采用低功率激光诱导TIG电弧热源对各类钛合金不等厚度的复杂结构件进行焊接,旨在降低钛合金特殊结构对焊接工艺参数的敏感度,提升焊接过程的稳定性。钛合金材料本身价格昂贵,加之热加工性能不好,为摸索其在不等厚特殊结构中的焊接工艺并尽量降低试验成本投入,本文先利用低功率激光诱导TIG热源在8mm TC4钛合金上进行先期堆焊试验,研究焊接工艺参数对焊缝形貌尺寸的影响,并将基于遗传算法优化后的BP神经网络应用到该实验结果中来实现焊接工艺参数对焊缝形貌尺寸的预测,来验证该模型在TC4钛合金材料及低功率激光诱导TIG电弧焊接方法上对焊缝尺寸形貌预测的适用性,实验结果表明平均绝对百分差和标差都小于0.15,训练和预测样本线性回归的相关系数均十分接近于1,即GA-BP模型具备很高的预测精度及稳定性,可为后续TC4钛合金板不等厚特殊结构低功率激光诱导TIG电弧焊接工艺参数选定及优化组合提供指导。在8mm厚TC4钛合金板堆焊工艺及GA-BP神经网络研究基础上,分别对15mm和6mm板组成的角接结构、25mm和12mm板组成的对接结构进行焊接工艺设计和打底焊接试验,实验结果表明:低功率脉冲激光的加入,会将TIG电弧吸引到激光作用点位置放电,实现宏观上的电弧收缩,能有效增强TIG电弧的穿透能力、降低焊接热输入。25mm和12mm板组成的对接结构在激光功率为296-336W,TIG电流250-280A时可实现连续平整的焊缝成形及背部合理熔深,15mm和6mm板组成的角接结构在激光功率485-545W,TIG电流210-240A,焊接预留间隙0-0.3mm时均可得到良好的打底焊缝成形;即低功率激光诱导TIG电弧热源在钛合金特殊结构件焊接时具备更低的敏感度和更强的适用性。TC4钛合金在低功率激光诱导TIG电弧热源焊接后,角接及对接结构的焊缝区组织长大明显为粗大的柱状晶组织,且伴随有“网篮组织”出现,使得焊缝区硬度较母材及热影响区有较高的提升,试件抗拉强度可达1011.54MPa,断裂位置于母材处。不等厚对接结构热电偶实测结果表明:钛合金焊接过程十分迅速,升温速度远大于焊后冷却速度,且25mm厚板侧升温速率及降温速率大于12mm薄板侧。
郑家乐[2](2021)在《原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料的组织及性能研究》文中研究表明颗粒增强铝基复合材料以其高比强度和比刚度、低密度、良好的热稳定性、耐磨性等优点在汽车、航空航天和制造等领域有着巨大的应用潜力。但关于7075铝基复合材料在不同温度下的力学性能的研究较少,且关于其高温流变行为的研究多局限于传统的本构方程,对7075铝基复合材料在不同变形条件下的流变应力的预测精度还需提高。本论文通过Al-K2TiF6-KBF4的混合盐反应体系制备了原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料,并对制备的材料进行挤压、固溶时效等工序。借助多种表征测试手段研究了复合材料的显微组织、力学性能、磨损性能、高温流变行为、本构方程及热处理工艺。通过轴对称等温压缩实验模拟了均匀化处理后复合材料铸锭的热变形过程,分析了不同变形条件下的流变行为、显微组织的演变规律。结果表明,复合材料在变形过程中存在近稳态流变特征。流变应力与变形温度负相关,与应变速率正相关。复合材料发生动态再结晶的临界温度为400℃。基于热模拟实验的应力应变数据,求出了经典Arrhenius本构模型的材料参数,建立了耦合应变量的Arrhenius本构模型及BP人工神经网络本构模型,同时对比了两种模型的预测精度,为优化复合材料的成形工艺提供理论依据。通过对复合材料的挤压和热处理工艺,研究了均匀化处理、热挤压工艺以及固溶温度、固溶时间、时效时间这些工艺参数对复合材料组织性能的影响。最终确定了 500℃的最佳固溶温度、1.5h的最佳固溶时间和26h的峰值时效时间,实现了基体沉淀相(MPt)、晶界沉淀相(GBP)和TiB2的合理配合。此外,还探讨了TiB2颗粒对基体的均匀化、固溶和时效进程的影响。TiB2颗粒对均匀化进程的影响取决于其形态分布。TiB2颗粒能够抑制基体的固溶进程而促进时效析出。通过显微组织的观察、高温拉伸实验和摩擦磨损实验研究了原位TiB2/7075复合材料的显微组织的演变、力学性能及耐磨性,分析了其强化机理、高温对力学性能的影响及磨损机制。结果表明,TiB2颗粒起到了晶粒细化的作用。T6态的复合材料再结晶比例较小,大量时效析出相弥散分布。在室温到200℃的温度范围内,两种复合材料的强度均高于合金。尽管100℃后合金及复合材料的强度都出现了一定程度下降,但复合材料仍然保持着较高的高温强度。而复合材料较基体合金塑性略有下降。随着温度的升高,复合材料的断裂机制中韧性比例逐渐增大。此外,复合材料表现出更好的耐磨性,通过磨损形貌判断7075合金及TiB2/7075的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损。
李昂[3](2020)在《金属液流快冷增材制造设备及技术的基础理论研究》文中指出金属增材制造技术是近几十年来发展起来的一项材料成形新技术,实现了金属制品的生产方式从等材、减材到增材的重大转变,具有工艺流程短、材料利用率高以及能够生产传统技术难以成形的复杂结构制品、易于满足个性化需求等特点,应用前景广阔。但是,现有的金属增材制造技术存在着设备和材料成本较高,原料适用性较差,成形件成形尺寸受限、成形效率较低、热应力较大和热积累严重等问题,制约了该技术的快速发展和推广应用。有鉴于此,本论文基于低成本高效率的金属液流快冷增材制造技术原理,自主研制了金属液流快冷增材制造新设备,开发了相关的控制系统,并以航空航天和汽车工业等领域应用广泛的7075铝合金为对象,金属液流快冷增材制造成形了 7075铝合金件。借助高速摄像机、金相显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、Flow-3D有限元软件、Matlab软件、Simulink仿真软件和Visual Basic语言等设备及方法,开展了金属液流快冷增材制造设备及技术的基础理论研究,开发了金属液流快冷增材制造技术原型。取得的主要创新性研究结果如下:基于金属液流快冷增材制造技术原理,发明了金属液流快冷增材制造设备及控制系统。针对连续金属液流稳定性控制困难的问题,设计了特殊形状的流量控制塞杆与喷嘴相配合的高效出料系统,当喷嘴出料孔直径为0.4mm时,气动临界出料的压力约为8.8kPa,且随着出料压力的增大,7075铝合金液流断裂前的长度增大,实现了连续稳定金属液流的控制。设计了基板冷却和溢流式循环水随形冷却两种冷却方式,当7075铝合金成形件的高度低于60mm时,基板冷却具有较好的冷却效果;随着7075铝合金成形件高度的增加,溢流式循环水冷却效果逐渐增强。提出了基于Fuzzy-积分分离PID的气压控制算法,与单独的PID控制相比,充气过程中的超调量由0.29kPa减小至0.03 kPa,过冲明显减小,充气过程更快;采用对开源软件Repetier Host生成的G代码直接进行二次编辑的方法,获得了金属液流快冷增材制造G代码生成软件,与传统的对开源软件Repetier Host架构和语言直接进行更改的方法相比,开发周期和难度均大大降低。针对连续金属液流在无熔池约束条件下凝固形状控制困难的问题,建立了金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件的尺寸均匀性和横截面形状控制理论。界面倾角和界流间距的大幅周期性变化是导致7075铝合金成形件的尺寸不均匀的根本原因;根据能量守恒定律,建立了无熔池约束条件下固液界面变化与7075铝合金成形件尺寸均匀性关系的数学模型,与实验结果的平均误差小于10%;不同工艺参数下,单道次无熔池约束成形铺展阶段边部凝固7075铝合金熔体的体积和堆积阶段7075铝合金熔体的凝固速度发生改变,使7075铝合金熔体在铺展和堆积过程中的动能产生变化,是影响金属液流快冷增材制造单道次7075铝合金件横截面形状的根本原因;建立了工艺参数与单道次7075铝合金件横截面形状的关系模型,与实验结果的平均误差小于10%;建立了最优扫描间距与单道次7075铝合金件横截面形状的计算模型,实现了对金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件形状的控制。针对快冷条件下无热源直接重熔基层金属导致成形件层间结合困难的问题,提出了金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件的层间结合质量控制方法。通过提高熔体温度和出料压力,能够缩小铺展阶段边部7075铝合金熔体凝固的体积并增大7075铝合金液流撞击基板的速度,基本消除7075铝合金成形件的孔洞缺陷;根据半无限大物体一维非稳态传热理论和热量守恒定律,建立了 7075铝合金成形件界面温度控制数学模型和基层温度控制数学模型,构建了工艺参数与7075铝合金成形件层间结合质量的定量关系,实现了对金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件层间结合质量的控制。针对连续高温液流冲击条件下成形件组织形成机理不明的问题,揭示了金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件微观组织形成机理,高效制备了微观组织均匀和力学性能优异的7075铝合金方形件和矩形管,开发了金属液流快冷增材制造技术原型。连续高温液流冲击能使7075铝合金熔体凝固前的流动速度由平均4.6 cm·s-1增加至79.6 cm·s-1,增加了枝晶臂的断裂和形核率,将7075铝合金件的微观组织由平均29.6μm显着细化至18.2μm;成形过程中的热循环会使7075铝合金成形件微观组织的界面自由能减小,热积累则造成金属熔体的凝固速度显着减小,导致温度梯度与凝固速度的比值减小,使7075铝合金成形件的微观组织由蔷薇状晶转变为等轴晶;分别制备了尺寸为55×20×50 mm的7075铝合金方形件和尺寸为80 × 30 × 50 mm的7075铝合金矩形管,总制备时间小于300 s,平均致密度达到99.9%,平均晶粒尺寸为42.6μm,平均抗拉强度为330MPa,明显优于传统铸件的抗拉强度(87~120 MPa)和激光选区熔化7075铝合金件的抗拉强度(203 MPa)。
边培莹[4](2020)在《SLM动态热力耦合仿真与工艺参数优化技术研究》文中研究指明选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)在小批量、难加工、高附加值产品增材制造中得到了广泛应用。然而,工艺参数的选配对其成形质量具有决定性的影响。针对SLM成形时循环热力耦合机理不明晰,主要工艺参数的匹配关系及对热力影响规律不明朗的科学问题,本文构建一种基于“动态热源”和“循环传热”模型的SLM成形过程动态热力耦合仿真方法,发展一种改进PSO算法嵌入BP算法的“复合算法”进行SLM主要工艺参数智能匹配优化,从而可对SLM热力作用机理及主要工艺参数的热力影响规律进行系统分析。该研究可为SLM成形热应力的预测、工艺参数的优化、以及成形质量控制提供理论参考。全文共分六章,主要研究内容和创新工作如下:(1)提出了工艺参数驱动的SLM成形动态热力耦合仿真方法根据SLM成形中的循环热力效应特点,提出了SLM成形动态热力耦合算法。首先,设计完成了动态热源、循环传热、弹-塑总应变矩阵等模型,构建了符合SLM实际工艺特点的热弹性基本方程进行SLM动态热力耦合求解。然后,基于前述方法对有限元软件进行二次开发SLM成形过程,并通过具体的模型实例按实际SLM工艺参数进行了成形数值仿真。最后,通过在线熔池监控,残余应力实验测试等对相同工艺参数的SLM动态热力耦合输出结果进行验证,证明了仿真算法的有效性及仿真结果的可靠性。与现有方法相比,此仿真方法可以实现多层多道SLM成形过程高效动态仿真,并可以实现符合实际工艺特点的循环热力作用过程数据跟踪。(2)提出了基于动态热力耦合仿真的SLM工艺参数匹配方法根据所开发的SLM成形动态热力耦合方法进行了多工艺参数的输入接口扩展,提出达到稳定热力耦合场的主要工艺参数匹配方法。首先,对SLM成形动态热力耦合仿真进行了输入参数模块扩展,完成了多工艺参数驱动的模型仿真。其次,用相同工艺参数组合的实验对仿真结果进行验证,通过熔池尺寸、残余应力等实验结果,论证了激光功率、扫描速度、扫描轨迹等主要工艺参数之间的匹配性要求,参数匹配可以减少成形缺陷或成形失败。此外,在成形过程中,工艺参数之间的相互影响是动态非线性的,通过多工艺参数的组合分析,证明获得SLM合格成形件其工艺参数匹配需引入智能迭代求解。(3)提出了基于复合算法的SLM工艺参数优化方法根据多工艺参数匹配优化的智能求解需求,通过对SLM中多工艺参数这类非线性、多元多目标、离散难解问题分析,提出了PSO算法中嵌入BP算法的“复合算法”。首先,以PSO算法为主流程,嵌入BP算法的学习推理作为目标函数评价来构造该复合算法,并采用SLM动态热力耦合仿真软件运行的系列化参数结合实验测值作为学习样本。然后,建立了BP算法多层细分网络结构与PSO算法变惯性权重、变学习因子等改进方法,避免复合算法陷入局部最优,完成了该算法组合的实现流程框架,并通过Matlab软件编程实现。最后,对“SLM主要工艺参数优化系统”进行了界面设计及调试运行。通过对多组工艺参数的运行,并结合实验测试结果分析,证明复合算法对SLM主要工艺参数的热力结果评估的收敛性,并证实了有边界条件的SLM主要工艺参数优化的有效性。(4)揭示了SLM成形的热力耦合机理及工艺参数作用规律对不同系列的SLM主要工艺参数,通过SLM动态热力耦合方法的有限元仿真分析,并在仿真中对热力计算过程设置随层数值点进行数值跟踪,研究了SLM热—力互相作用的三维热应力分布趋势及机理;结合SLM成形动态热力耦合仿真系统、XRD残余应力测试、EBSD微观晶粒统计等实验、以及基于复合算法的“SLM主要工艺参数优化系统”进行多组多维数据分析,研究了SLM中的四个主要工艺参数在循环热作用下对温度场、微观组织、残余应力等的影响关系,由相关数据分析初步总结了主要工艺参数对热力结果的影响规律。该结论可为工程应用中的SLM多工艺参数优化设计分析提供理论参考。
陈映东[5](2020)在《振动对铝合金砂型铸造充填性及浇冒口大小影响研究》文中研究说明本文首先选取AC4B铝合金材料为研究对象,设计实验所需的砂型铸造浇注试样,在其充型凝固过程中施加机械振动力场,以探究不同振动频率及振幅对铸件组织晶粒、金属液充填性能、缩孔缩松及力学性能的影响。通过对实验数据的分析与观测,同时建立相关数学模型进行机理分析,得出在铸件铸造过程中,施加振动力场的频率和振幅在一定范围内时,机械振动对铸件带来的效果是正向有益的;当振动频率和振幅超出这一范围后,机械振动则会带来负向的效果或无效果。最终得到在砂型铸造中,机械振动频率为30Hz~40Hz,振动幅度为0.15mm~0.2mm时,铸件的综合性能最佳。其次对某航空铝合金壳体铸件进行工艺参数优化,研究利用数值模拟技术获取相关数据,通过BP神经网络建立起工艺参数与铸件凝固时间及缩松缺陷的预测模型,使用遗传算法在搜寻空间内搜寻最佳铸造工艺参数。对比初始方案,使用BP神经网络和遗传算法结合的铸造工艺参数优化方法能够较好地控制铸件凝固时间和减小铸件缩孔缩松缺陷。最后在最佳振动参数与铸造工艺参数下,改变该壳体铸件砂型铸造下冒口的大小,探究振动对减小铸件浇冒口的大小的能力。通过实验得出:相比原重力铸造工艺方案,在合适的机械振动条件下浇注的壳体铸造能够减小约二分之一的浇冒口体积,并且铸件质量符合要求,可以为相关工厂铝合金铸件的重力铸造生产提供技术方案参考。
葛秋霜[6](2020)在《基于热焓补偿法的高强铝合金半固态制浆装置及工艺研究》文中研究指明半固态成形技术是近年来发展迅速的一种金属材料近净成形技术,它结合了固态成形和液态成形的优点,能够以较低的生产成本获得较高的产品性能,其产品广泛应用于汽车、航天、通信等领域。现有的流变制浆技术主要存在适用合金材料少,温度场分布不均匀,工艺参数优化慢等难点。本课题基于本实验室自主开发的热焓补偿法流变制浆技术,以半固态成形工艺窗口较窄、难以实现半固态加工的7075高强铝合金材料为研究对象,开展了对此制浆技术的一系列研究,主要完成工作如下:利用有限元分析软件模拟了部分参数对浆料温度场的影响情况,为实验装置设计和实验方案设计提供参考。数值模拟结果表明:坩埚底部越薄,浆料温度场越均匀。适当增大坩埚底部到感应线圈底部的距离,可以使浆料温度分布更均匀。其他参数相同时,随着加热时间增大,浆料整体温差先减小后增大。不同工艺参数条件下确定温差随时间变化的拐点对于均匀浆料温度场很重要。根据热焓补偿法制浆工艺特点和数值模拟结果,设计了一套自动化制浆装置。选取坩埚初始温度、熔体重量、加热功率和加热时间四个工艺参数进行实验研究。分别探究了单因素变化时对半固态浆料径向、轴向以及整体温度场的影响规律,对工艺参数的优化进行讨论。实验结果表明:热焓补偿法能够有效减小温差,均匀温度场,制备出合格的40%-50%固相分数的7075铝合金半固态浆料。坩埚初始温度、熔体重量、加热功率和加热时间四个工艺参数均能对浆料平均温度产生较大影响。加热时间是影响浆料温差的最主要因素,其他因素对温差影响相对较小。其他工艺参数相同时,随着加热时间增加,浆料平均温度先降低后升高。加热功率、坩埚初始温度、熔体重量这三个工艺参数中任一参数增大均会导致浆料平均温度升高。随着加热时间增加,浆料整体温差先减小后缓慢增大。加热功率越大,浆料温差随加热时间变化的拐点出现得越早。采用中等加热功率(5-10 k W)更易同时获得合适的浆料平均温度和较小的温差。通过机器学习的数据处理方法,建立了神经网络预测模型,成功对热焓补偿法半固态制浆过程中温度场情况进行准确预测。分别建立了平均温度和最大温差两个预测模型。两个预测模型的决定系数均大于0.99,平均温度预测模型的平均绝对误差为0.16℃,最大温差预测模型的平均绝对误差为0.52℃。
邓攀科[7](2020)在《城轨车辆铝合金铸造牵引梁材料与成型工艺研究》文中研究指明铝合金牵引梁是车体底架的主要承载结构,对其力学性能要求较高。目前针对牵引梁的成型方法为7050铝合金模锻成型,产品的成本很高,限制了其推广应用。“以铸代锻”工艺是提质降耗的重要手段,综合考虑牵引梁的结构特征和性能需求,采用铸造方式实施牵引梁成型。本文利用试验与仿真相结合的方法,对城轨车辆牵引梁材料与成型工艺开展研究,选定了材料,制定了合理的成型工艺,阐明了成型工艺对铸造应力的影响规律并完成牵引梁样件的试制。本文研究的重点内容及取得成果如下:(1)结合牵引梁服役工况条件,综合考虑材料的力学性能、工艺性和经济性选定了试验材料,完成了不同工艺方法的材料成型试验,得到了不同工艺方法成型条件下材料性能,确定了牵引梁的成型工艺方法。(2)利用凝固数值模拟软件Pro CAST完成了ZL205A铸造应力模拟仿真,针对铸造工艺参数对铸造应力的影响开展了不同工艺方案的铸造成型过程仿真分析,优选出了牵引梁的铸造成型工艺方案,并完成了牵引梁的样件试制。(3)利用神经网络结合遗传算法训练并预测了工艺参数与铸件有效应力的关系,系统研究了铸造工艺参数对铸造应力的影响,阐明了工艺参数与铸造应力之间的规律。论文取得的研究成果对铝铜合金材料成型工艺方法、铸造应力控制以及城轨车辆牵引梁成型工艺制定提供了理论基础和技术支撑,对提高铝铜合金铸造成型性能指标,提升成型质量方面有重要的工程应用价值。
邓正华[8](2020)在《高强耐磨Cu-Al粉末合金的成分设计与工艺优化研究》文中指出随着现代工业的快速发展,矿山机械、船舶、航天等领域对低速重载滑动轴承的使用提出了更苛刻的要求,现有的轴承材料已经无法满足需求。本论文基于逆向设计思想,根据需求导向筛选轴承材料,利用机器学习指导材料设计和工艺优化。研究了 Cu-Al粉末合金烧结机理,并研究了不同合金元素的加入对合金组织和性能的影响机理。研究内容主要包括以下几个方面:(1)对低速重载滑动轴承服役需求进行分析,得出了滑动轴承服役所需性能指标。然后,利用Ashby法绘制材料性能图,并对各种可用材料进行比较和筛选后,选择Cu-Al合金作为轴承材料。最后,确定采用粉末冶金法制备滑动轴承材料。(2)研究了单质粉为原料的Cu-9Al合金的烧结机理和膨胀机理。结果表明,在480℃,在Cu颗粒与Al颗粒间形成了 Al4Cu9、AlCu和Al2Cu三个连续的相,Al2Cu首先出现;在500℃,Al和Al2Cu相逆共晶反应形成液相,当液相渗透到铜颗粒之间的间隙时发生膨胀,烧结密度降低;在565℃以上,A14Cu9和α-Cu转变为AlCu3;在1000℃,残余的纯铜转化为AlCu3,孔隙率下降。(3)利用机器学习方法建立了 Cu-Al合金的力学性能和烧结密度的预测模型。首先,在六种抗拉强度和硬度预测模型中,支持向量回归的序列最小优化算法(SMOreg/puk)模型的相关系数最高,误差最小。利用SMOreg/puk模型指导铜铝合金的成分设计以达到力学性能的目标值。其次,在五种粉末合金烧结密度预测模型中,多层感知器(MLP)模型的预测值与实验值吻合良好,误差值小。MLP模型用于预测Cu-Al合金的烧结密度,并为选择工艺参数以达到预期烧结密度提供指导。最后,根据机器学习模型设计的成分和选定的工艺参数制备了 Cu-12Al-6Ni粉末合金,其孔隙率为11.22%,抗拉强度为390 MPa,硬度为139 HB,实验结果达到了目标值。(4)研究了 Ni含量对Cu-12Al粉末合金的微观组织演变和性能影响。结果表明,随着Ni含量的增加,α-Cu相逐渐增加,而Al4Cu9相逐渐减少;当Ni含量大于4wt.%时,NiAl相在晶界处析出。随着Ni含量的增加,合金的硬度逐渐降低,而合金的抗拉强度急剧变化,当Ni含量为6wt.%时,合金的抗拉强度和断裂应变达到最大值,同时,其摩擦系数最低。(5)研究了 Cu-12Al-6Ni-xB(x=0,0.2)合金的烧结行为。结果表明,在500℃,两种合金中纯铝消失,组织中均出现了大孔洞和大量Al4Cu9,烧结密度急剧降低;在600℃,两种合金中均出现马氏体AlCu3;在700℃,加B合金中Al4Cu9相和纯Cu消失;在1000℃,加B合金孔洞更少,且组织更细。并研究了 B含量对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。当B含量为0.2wt.%时,合金组织被细化,组织中出现了大量的层错和位错,合金的烧结密度、硬度和抗拉强度均达到最大值,分别为91.7%、165.6 HB和476 MPa,同时磨损量最低。随着B含量继续增加,合金的烧结密度、强度、硬度逐渐降低,而摩擦系数和磨损量逐渐增加。(6)研究了 Ti含量对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。添加0.2wt.%Ti,合金组织明显被细化,且组织中析出细小球状X相((Cu,Ni)2AlTi),随着Ti含量增加,X相增多并粗化,且其中心出现孔洞。合金的抗拉强度随着Ti含量增加先增后降,Ti的添加量为0.2wt.%时抗拉强度最高(412 MPa)。添加0.2wt.%Ti后,合金的摩擦系数和磨损量最低,随着Ti含量继续增加,摩擦系数和磨损量逐渐增加。(7)研究了石墨的添加对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。随着石墨含量增加,孔隙增多,组织中Al4Cu9和NiAl相也逐渐增多;随着合金中石墨含量增加,合金的硬度和抗拉强度逐渐减小,而合金的摩擦系数和磨损量都先增后减。
李欢欢[9](2020)在《7075铝合金车身构件热冲压变形行为及组织性能演变规律研究》文中进行了进一步梳理节能减排法规的日趋严格,对汽车轻量化提出了更高的要求。铝合金作为一种典型的轻质材料,具有高比强度和良好的结构性能,能有效减轻重量,同时保证汽车安全性要求。但铝合金在室温下成形性差、回弹严重,导致其在汽车车身结构件中的应用有限。铝合金热冲压成形技术是实现汽车轻量化的先进制造技术,利用材料高温状态下具有良好的塑性,可一次整体成形出复杂曲面结构件,同时利用模内淬火结合后续时效热处理进一步调控零件性能,获得高强度高精度构件。针对传统热冲压成形工艺周期长的特点,本课题提出了一种生产周期能大大缩短的短流程高效热冲压成形工艺。本课题以7075铝合金为研究对象,研究了7075铝合金在不同热冲压成形工艺参数下的热变形行为,分析了热冲压成形件的组织和性能的演变规律,建立了能快速准确预测7075热冲压试件屈服强度的预测模型,为7075铝合金车身构件热冲压成形工艺的制定提供理论基础。采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究了传统热冲压工艺条件下7075铝合金以不同变形温度(300℃~450℃)和不同应变速率(0.01 s-1~1 s-1)的热拉伸变形行为,并与短流程高效热冲压工艺条件下7075铝合金在不同变形温度(200℃~350℃)和不同应变速率(0.01 s-1~1 s-1)的热拉伸变形行为进行对比和分析,同时建立了准确描述两种热变形行为的本构模型。传统热冲压工艺条件下材料随着变形温度的升高(300℃~450℃),断裂延伸率逐渐降低;在短流程高效热冲压工艺中,断裂延伸率随着变形温度的升高(200℃~350℃)而升高。通过OM、SEM、TEM和DSC等分析测试方法,研究了不同工艺参数(变形温度、应变速率、变形量、时效时间等)下传统热冲压变形和短流程高效热冲压变形的组织演变规律。在传统热冲压变形和短流程高效热冲压变形中仅发生了动态回复,未发生动态再结晶,晶粒组织大小在不同工艺条件下几乎无变化。在传统热冲压变形中,随着温度的升高(300℃~450℃)和应变速率的增大(0.01s-1~1 s-1),其断裂机制由韧性断裂逐渐转变为脆性断裂;对于短流程高效热冲压变形,随着变形温度升高(200℃~350℃),断裂机制由脆性断裂逐渐演变为韧性断裂。热变形的引入促进了时效析出相的析出,热变形中不同变形量下η’析出相均比η析出相的析出激活能大。采用单轴热拉伸实验方法,研究了热冲压变形工艺参数对7075铝合金热冲压成形试件力学性能的影响规律。对于传统热冲压工艺,在不同变形量下,成形件的维氏硬度和屈服强度随着时效时间的延长(0~28 h),呈现先升高,达到峰值后缓慢下降的趋势。对于短流程高效热冲压工艺,成形件的维氏硬度和屈服强度随变形温度的升高逐渐降低,而应变速率和变形量对成形件的维氏硬度和屈服强度影响很小。基于相变动力学和材料学知识,建立了7075铝合金热冲压变形工艺参数与成形件屈服强度之间的数学关系模型。屈服强度预测数据与实验数据吻合度较高,证明了所建立屈服强度预测模型的准确性。采用BP(Back Propagation,BP)人工神经网络和遗传算法(Genetic Algorithms,GA)相结合的方法,基于上述7075铝合金热冲压变形行为及组织性能演变规律的研究结果,对7075铝合金B柱热冲压成形工艺参数进行了优化。分别得到了适合于传统热冲压和短流程高效热冲压成形的优化工艺参数,在此成形工艺条件下,能制造出成形质量良好、性能满足要求的7075铝合金B柱,实现了对7075铝合金车身构件热冲压的成形性能和力学性能的调控。研究结果表明,两种热冲压成形方式均能适用于结构较复杂、强度要求较高的汽车车身构件。传统热冲压成形工艺的优点是可以不限定坯料的状态,成形件的强度高,缺点是成形周期过长;短流程高效热冲压可大大缩短生产周期、效率高,缺点是成形件的强度较传统热冲压成形有所降低。
黄炜[10](2020)在《神经网络模拟优化的TC4合金激光—MIG复合焊研究》文中指出TC4钛合金具有高比强度、优良的耐热性及耐蚀性等特点,成为航空航天领域中重要的结构材料,并在能源、化工和医疗等领域中应用广泛。在工业生产中,TC4钛合金经常作为焊接结构使用,因此有关TC4钛合金的焊接性研究一直成为人们关注的重点。由于TC4钛合金具有热导率低及在高温下化学性质活泼的特点,在使用传统熔化焊接方法时,容易出现接头粗晶脆化的问题,导致接头性能下降。与传统熔化焊接方法相比,激光焊具有能量密度高、焊缝深宽比大和热影响区小等优点,用于钛合金的焊接具有较大优势。在此基础上发展起来的激光-MIG复合焊兼具激光焊的深穿透能力及MIG焊对接头装配间隙适应性强的优点,所以探索TC4钛合金的激光-MIG复合焊具有较大的实际意义。在实际焊接过程中,焊接工艺参数对焊缝尺寸及接头性能具有十分重要的影响,不合理的焊接工艺参数选择容易导致接头焊缝中产生未焊透、焊穿与焊缝下塌等焊接缺陷,进而降低接头的力学性能。因此,本文首先使用MATLAB软件设计BP神经网络及遗传算法优化的BP神经网络(GABP神经网络),以TC4钛合金作为研究对象,对其激光-MIG复合焊开展探索性研究,利用神经网络建立激光功率、焊接速度、焊接电流与焊缝的熔宽熔深之间的映射关系,进而优化确定3.5mm厚和6mm厚TC4钛合金合适的激光-MIG复合焊接工艺参数,然后通过实际焊接工艺试验,分析研究激光焊接与激光-MIG复合焊接工艺对接头显微组织与力学性能的影响,并将两种焊接方法获得接头的组织与性能进行对比,分析用于不同厚度TC4钛合金焊接的适应性。神经网络模拟结果表明,BP神经网络模型的预测误差率为3%-4%;经遗传算法优化后,BP神经网络模型的预测误差率降低至1%-3%。通过神经网络模型计算优化后确定激光-MIG复合焊接工艺参数范围如下:3.5mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊的激光功率为3.0-4.0k W,焊接速度为1.5-2.0m·min-1,MIG焊接电流约为80A;6mm厚TC4钛合金激光-复合焊的激光功率为3.5-4.0k W,焊接速度为0.8-1.2m·min-1,MIG焊接电流为80-120A。对焊接试验中获得的接头进行分析测试,结果显示,TC4钛合金接头焊缝的显微组织为α′马氏体;热影响区组织随着与焊缝中心之间的距离不同而有所变化,近焊缝区为(α+α′)两相组织,过渡区为(α+α′+β)三相组织,靠近母材区为(α+β)两相组织;其中激光焊接头焊缝组织的晶粒更为细小,激光-MIG复合焊接头焊缝区的组织晶粒相对粗大且马氏体的尺寸较大。接头的力学性能测试表明,两种焊接方法所获得的接头均为熔合区的显微硬度最高,热影响区的显微硬度次之,母材区的显微硬度最低;在合适的焊接工艺参数下,采用两种焊接方法获得接头的抗拉强度都较高,与母材本身的强度接近;接头拉伸断口表面存在许多网状分布的韧窝,呈明显的韧性断裂特征。在本文中试验条件下,激光焊工艺适用于TC4钛合金薄板的焊接,可获得组织晶粒细小且性能良好的接头;激光-MIG复合焊工艺适用于TC4钛合金中厚板的焊接,可有效避免焊缝中出现气孔导致接头的力学性能降低。
二、铝合金凝固晶粒尺寸的人工神经网络研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铝合金凝固晶粒尺寸的人工神经网络研究(论文提纲范文)
(1)不等厚钛合金结构低功率激光诱导TIG电弧焊接工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 钛及钛合金的概述 |
1.2.1 钛及钛合金的分类 |
1.2.2 钛及钛合金的特点 |
1.2.3 钛及钛合金的应用 |
1.3 钛合金的焊接性 |
1.4 钛合金焊接技术现状 |
1.4.1 钨极氩弧焊 |
1.4.2 真空电子束焊 |
1.4.3 搅拌摩擦焊 |
1.4.4 激光焊 |
1.4.5 激光电弧复合焊 |
1.5 特殊结构件焊接技术现状 |
1.6 本文主要研究内容 |
2 实验材料、设备及方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 实验设备 |
2.2.1 激光电弧复合焊接系统 |
2.2.2 焊接工装夹具 |
2.2.3 钛合金焊接保护装置 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 焊前准备 |
2.3.2 焊接过程 |
2.4 分析与检测方法 |
2.4.1 焊接接头组织分析 |
2.4.2 焊接接头断口分析 |
2.4.3 焊接接头力学性能测试 |
2.4.4 焊接实时监测系统 |
3 8mm厚钛合金板激光电弧堆焊工艺及GA-BP神经网络研究 |
3.1 8mm厚钛合金板堆焊工艺对焊缝的影响 |
3.1.1 激光功率对8mm厚钛合金板堆焊焊缝成形的影响 |
3.1.2 TIG电弧电流对8mm厚钛合金板堆焊焊缝成形的影响 |
3.2 基于遗传算法优化的BP神经网络模型 |
3.2.1 BP神经网络建立 |
3.2.2 遗传算法优化神经网络 |
3.2.3 预测结果与分析 |
3.3 本章小结 |
4 不等厚钛合金对接结构打底焊接工艺设计及调控成形 |
4.1 前期实验对TC4 钛合金对接结构焊接工艺设计的指导 |
4.2 不等厚钛合金对接结构打底焊工艺研究 |
4.2.1 坡口角度选择 |
4.2.2 焊接工艺对不等厚钛合金对接打底焊接头成形的影响 |
4.2.3 低功率激光诱导TIG焊接钛合金电弧等离子体分析 |
4.3 不等厚钛合金对接结构打底焊接接头组织及性能分析 |
4.3.1 不等厚钛合金对接结构打底焊焊接接头组织分析 |
4.3.2 不等厚钛合金对接结构打底焊焊接接头拉伸性能分析 |
4.3.3 不等厚钛合金对接结构打底焊焊接接头显微硬度分析 |
4.3.4 热电偶测温结果及分析 |
4.4 本章小结 |
5 不等厚钛合金角接结构低功率激光诱导TIG电弧焊接工艺研究 |
5.1 焊接工艺参数对不等厚钛合金角接结构打底焊接接头成形的影响 |
5.1.1 激光功率对不等厚钛合金角接结构焊接成形的影响 |
5.1.2 TIG电流不等厚钛合金角接结构对焊接成形的影响 |
5.1.3 结构间隙对不等厚钛合金角接焊接接头成形的影响 |
5.2 不等厚钛合金角接结构TIG焊与低功率激光诱导TIG电弧焊分析 |
5.3 不等厚钛合金角接结构打底焊接接头组织及性能分析 |
5.3.1 不等厚钛合金角接结构焊接接头显微组织分析 |
5.3.2 不等厚钛合金角接结构焊接接头弯曲性能分析 |
5.3.3 不等厚钛合金角接结构焊接接头硬度分析 |
5.4 不等厚钛合金角接结构打底工艺优化选定及填充盖面工艺研究 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(2)原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料的组织及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 颗粒增强铝基复合材料概述 |
1.2.1 基体铝合金 |
1.2.2 颗粒增强体 |
1.3 颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术 |
1.4 研究目的及研究内容 |
第二章 实验方案 |
2.1 实验材料及设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 实验方案 |
2.2.1 复合材料的制备 |
2.2.2 均匀化处理 |
2.2.3 挤压 |
2.2.4 固溶处理 |
2.2.5 时效处理 |
2.3 显微组织成分分析 |
2.4 性能测试 |
2.4.1 热模拟实验 |
2.4.2 维氏硬度测试 |
2.4.3 高温拉伸实验 |
2.4.4 摩擦磨损实验 |
2.5 技术路线 |
第三章 TiB_2/7075复合材料的高温流变行为和本构方程 |
3.1 引言 |
3.2 真应力-真应变曲线 |
3.3 本构方程的建立 |
3.3.1 Arrhenius本构模型 |
3.3.2 BP人工神经网络本构模型 |
3.4 模型预测结果分析 |
3.5 不同变形条件下显微组织的演变 |
3.6 本章小结 |
第四章 热加工处理对TiB_2/7075复合材料组织及性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 均匀化处理对复合材料的影响 |
4.3 热挤压对复合材料的影响 |
4.4 固溶处理对复合材料的影响 |
4.4.1 固溶温度对复合材料的影响 |
4.4.2 固溶时间对复合材料的影响 |
4.5 时效处理对复合材料的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 TiB_2/7075复合材料的高温力学及磨损性能 |
5.1 引言 |
5.2 成分物相分析 |
5.2.1 成分 |
5.2.2 物相组成 |
5.3 显微组织 |
5.3.1 铸态显微组织 |
5.3.2 时效态显微组织 |
5.4 力学性能 |
5.4.1 硬度及高温拉伸性能 |
5.4.2 拉伸断口形貌 |
5.5 磨损性能 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间参加的科研项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)金属液流快冷增材制造设备及技术的基础理论研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景及意义 |
1.2 金属增材制造技术的分类及存在的问题 |
1.2.1 金属增材制造技术的分类 |
1.2.2 金属增材制造技术的设备特点及存在的问题 |
1.2.3 金属增材制造技术的材料特点及存在的问题 |
1.2.4 金属增材制造技术的工艺特点及存在的问题 |
1.3 基于金属熔体的增材制造设备核心装置研究现状 |
1.3.1 出料装置设计和出料过程控制研究现状 |
1.3.2 沉积装置设计和成形件温度控制研究现状 |
1.4 基于金属熔体的增材制造设备控制系统开发现状 |
1.4.1 气压控制系统及控制算法开发现状 |
1.4.2 控制系统及控制软件开发现状 |
1.5 金属增材制造成形件形状控制理论模型研究现状 |
1.5.1 成形件尺寸均匀性控制理论模型研究现状 |
1.5.2 成形件横截面形状控制理论模型研究现状 |
1.6 金属增材制造成形件层间界面结合控制模型研究现状 |
1.7 金属增材制造铝合金成形件微观组织研究现状 |
1.8 研究内容、研究方案与创新点 |
1.8.1 研究内容 |
1.8.2 研究方案 |
1.8.3 主要创新点 |
1.9 小结 |
2 实验材料及方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 单道次成形实验 |
2.3.2 多道次多层成形实验 |
2.3.3 高速摄像观察 |
2.3.4 尺寸均匀性计算 |
2.3.5 横截面形貌、微观组织及化学成分观察分析 |
2.3.6 致密度计算 |
2.3.7 流动和凝固参数计算 |
2.3.8 力学性能测试 |
2.4 有限元数值模拟方法 |
2.4.1 基本控制方程 |
2.4.2 金属凝固处理方法 |
2.4.3 几何模型建立 |
2.4.4 初始条件及边界条件设定 |
2.5 小结 |
3 金属液流快冷增材制造技术原理提出及设备开发 |
3.1 引言 |
3.2 金属液流快冷增材制造技术原理 |
3.3 出料装置设计及液流控制技术开发 |
3.3.1 耐高温柔性出料喷嘴设计 |
3.3.2 连续稳定金属液流的控制 |
3.4 冷却装置设计及快冷技术开发 |
3.4.1 溢流式随形快冷装置和基板冷却装置设计 |
3.4.2 冷却水流量对冷却强度的影响 |
3.4.3 冷却方式对冷却强度的影响 |
3.5 气氛保护装置、进料装置和运动装置设计与开发 |
3.5.1 真空及气氛保护装置设计与开发 |
3.5.2 熔体输送式进料装置设计与开发 |
3.5.3 运动装置设计与开发 |
3.6 小结 |
4 金属液流快冷增材制造设备控制算法及控制软件开发 |
4.1 引言 |
4.2 金属液流快冷增材制造设备控制系统设计 |
4.2.1 运动控制设计 |
4.2.2 进料控制设计 |
4.2.3 出料控制设计 |
4.3 基于Fuzzy-积分分离PID的压力控制算法开发 |
4.3.1 Fuzzy-积分分离PID压力控制算法设计 |
4.3.2 Fuzzy-积分分离PID压力控制算法仿真 |
4.4 金属液流快冷增材制造设备控制软件开发 |
4.4.1 整体控制架构设计 |
4.4.2 G代码生成软件开发 |
4.4.3 上位机控制软件开发 |
4.5 小结 |
5 金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件形状控制理论模型研究 |
5.1 引言 |
5.2 7075铝合金成形件尺寸均匀性影响机理及控制数学模型 |
5.2.1 成形件尺寸均匀性影响机理 |
5.2.2 成形件尺寸均匀性控制数学模型 |
5.2.3 成形件均匀成形工艺窗口 |
5.3 7075铝合金成形件横截面形状影响机理及控制数学模型 |
5.3.1 7075铝合金熔体的无熔池约束流动及凝固行为 |
5.3.2 工艺参数对单道次件横截面形状的影响及机理 |
5.3.3 工艺参数与单道次件横截面形状的关系模型 |
5.3.4 成形件最优扫描间距计算模型 |
5.4 小结 |
6 金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件层间结合控制模型研究 |
6.1 引言 |
6.2 7075铝合金成形件内部孔洞形成原因及控制 |
6.3 7075铝合金成形件层间冶金结合温度控制数学模型 |
6.3.1 界面温度控制数学模型 |
6.3.2 基层温度控制数学模型 |
6.4 7075铝合金成形件层间结合质量实验验证 |
6.5 小结 |
7 金属液流快冷增材制造7075铝合金成形件微观组织研究 |
7.1 引言 |
7.2 7075铝合金成形件微观组织形成机理 |
7.2.1 单道次7075铝合金件微观组织形成机理 |
7.2.2 热循环对7075铝合金成形件微观组织的影响 |
7.2.3 热积累对7075铝合金成形件微观组织的影响 |
7.3 7075铝合金方形件制备及其微观组织 |
7.4 高性能高质量7075铝合金矩形管成形 |
7.5 小结 |
8 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(4)SLM动态热力耦合仿真与工艺参数优化技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
k符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 增材制造技术 |
1.1.2 选区激光熔化工艺 |
1.1.3 当前亟待解决的问题 |
1.2 选区激光熔化工艺研究进展 |
1.2.1 SLM成形热力作用研究 |
1.2.2 SLM工艺参数优化研究 |
1.2.3 智能算法在激光加工等工艺优化中的应用 |
1.3 本文所做的主要工作 |
1.4 研究意义与应用价值 |
第二章 工艺参数驱动的SLM成形动态热力耦合仿真 |
2.1 引言 |
2.2 研究思路 |
2.2.1 SLM成形中的热力效应 |
2.2.2 SLM有限元仿真思路 |
2.2.3 SLM有限元仿真关键技术 |
2.3 动态热源循环传热模型 |
2.3.1 定义激光热源 |
2.3.2 构建循环传热模型 |
2.3.3 热力耦合过程分析 |
2.3.4 定义热边界条件 |
2.3.5 热弹性方程求解 |
2.4 SLM成形动态热力耦合仿真 |
2.4.1 主要求解步骤 |
2.4.2 构建仿真模型 |
2.4.3 规划仿真流程 |
2.5 SLM热力耦合仿真结果分析 |
2.5.1 熔池形貌分析 |
2.5.2 温度场结果 |
2.5.3 应力场结果 |
2.6 实验验证 |
2.6.1 实验过程设计 |
2.6.2 实验结果及分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 基于动态热力耦合的SLM工艺参数匹配分析 |
3.1 引言 |
3.2 SLM工艺参数匹配要求 |
3.3 循环热力耦合作用的多工艺参数匹配仿真 |
3.3.1 仿真模型设计 |
3.3.2 仿真结果及分析 |
3.4 SLM工艺参数匹配性实验验证 |
3.4.1 实验设计 |
3.4.2 实验过程 |
3.4.3 实验结果 |
3.5 SLM工艺参数匹配方法分析 |
3.5.1 仿真与实验对比 |
3.5.2 工艺匹配性分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于复合算法的SLM多工艺参数优化 |
4.1 引言 |
4.2 复合算法构建 |
4.2.1 基本算法改进及应用 |
4.2.2 复合算法构建过程 |
4.2.3 复合算法工作流程 |
4.3 面向多工艺参数匹配优化的复合算法实现 |
4.3.1 BP算法实现 |
4.3.2 PSO算法实现 |
4.3.3 复合算法实现 |
4.4 SLM工艺参数优化及结果分析 |
4.4.1 学习样本构建及运行调试 |
4.4.2 基本工艺参数热力评估运行分析 |
4.4.3 主要工艺参数智能匹配优化运行分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 SLM成形的热力耦合机理及工艺参数影响规律 |
5.1 引言 |
5.2 SLM成形热力耦合作用机理 |
5.2.1 循环温度场演变分析 |
5.2.2 累积热应力形成的过程 |
5.2.3 成形晶粒晶向分析 |
5.2.4 热力耦合作用机理 |
5.3 SLM主要工艺参数对热力影响规律 |
5.3.1 激光功率对热力作用的影响 |
5.3.2 扫描速度对热力作用的影响 |
5.3.3 扫描路径对热力作用的影响 |
5.3.4 激光搭接率对热力作用的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)振动对铝合金砂型铸造充填性及浇冒口大小影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 振动铸造国内外发展及研究现状 |
1.2.1 振动铸造国外发展及研究现状 |
1.2.2 振动铸造国内发展及研究现状 |
1.3 研究的内容与意义 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 研究意义及特点 |
第2章 主要实验仪器及实验过程 |
2.1 主要试验仪器 |
2.1.1 电磁式振动台 |
2.1.2 坩埚炉 |
2.1.3 测振仪 |
2.1.4 抛光机 |
2.1.5 金相显微镜 |
2.1.6 电火花线切割机 |
2.1.7 材料拉伸试验机 |
2.2 实验方案的确定 |
2.3 实验材料 |
2.4 砂型制作 |
2.5 实验过程 |
2.6 本章小结 |
第3章 振动下砂型铸造凝固实验结果与分析 |
3.1 振动对凝固组织晶粒影响与分析 |
3.1.1 金相显微组织观察结果 |
3.1.2 金相显微组织观察结果分析 |
3.2 振动对合金流动充填能力影响结果与分析 |
3.2.1 合金充填能力结果 |
3.2.2 合金充填能力分析 |
3.3 振动对缩孔缩松及气孔影响结果与分析 |
3.3.1 缩孔缩松及气孔影响结果 |
3.3.2 缩孔缩松及气孔缺陷机理分析 |
3.4 振动对材料拉伸试验影响结果与分析 |
3.4.1 拉伸试验结果 |
3.4.2 拉伸试验结果分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 铸件的铸造数值模拟 |
4.1 铸件的结构及材料分析 |
4.1.1 铸件的结构分析 |
4.1.2 铸件材料及性能要求 |
4.2 铸造方式与工艺 |
4.2.1 选择铸造方式 |
4.2.2 选择浇注位置 |
4.2.3 选择浇注方案 |
4.2.4 设计浇冒口 |
4.3 铸造数值模拟 |
4.3.1 铸件充型过程的模型及其模拟 |
4.3.2 铸件凝固过程的数学模型及模拟 |
4.3.3 铸件的缩松缺陷判定 |
4.4 本章小结 |
第5章 铸造工艺参数优化 |
5.1 BP神经网络预测模型 |
5.1.1 神经网络质量控制模型的建立 |
5.1.2 凝固时间预测 |
5.1.3 缩松缺陷预测 |
5.2 遗传算法工艺参数优化 |
5.2.1 关于遗传算法 |
5.2.2 优化的模型描述 |
5.2.3 遗传算法模型建立 |
5.3 遗传算法工艺优化 |
5.4 优化后的方案模拟 |
5.5 本章小结 |
第6章 振动对减小铸件浇冒口的研究 |
6.1 实验浇铸过程 |
6.1.1 合金的熔炼 |
6.1.2 砂芯及砂型制作 |
6.1.3 铸型涂料 |
6.1.4 浇铸过程 |
6.2 振动对减小浇冒口分析 |
6.3 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 在学期间已发表的学术论文与研究成果 |
(6)基于热焓补偿法的高强铝合金半固态制浆装置及工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 半固态成形技术综述 |
1.2.1 半固态成形过程微观组织形成机理 |
1.2.2 流变制浆技术研究进展 |
1.2.3 流变制浆技术难点 |
1.3 机器学习在材料加工领域的应用 |
1.4 热焓补偿法流变制浆技术简介 |
1.5 本文主要研究内容及意义 |
1.5.1 课题的提出及意义 |
1.5.2 主要研究内容及研究路线 |
第2章 实验方法及实验装置 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 数值模拟方法 |
2.2.2 浆料温度测量方法 |
2.2.3 数据分析方法 |
2.3 实验装置 |
2.3.1 整体实验装置 |
2.3.2 熔炼炉 |
2.3.3 电磁感应加热设备 |
2.3.4 测温系统 |
第3章 浆料温度场数值模拟及装置设计 |
3.1 引言 |
3.2 热焓补偿法制浆过程传热分析 |
3.3 模型简化 |
3.4 数值模拟流程 |
3.5 数值模拟结果分析 |
3.5.1 坩埚底部厚度对浆料温度场影响 |
3.5.2 坩埚相对位置对浆料温度场影响 |
3.5.3 加热时间对浆料温度场影响 |
3.6 制浆装置设计 |
3.7 本章小结 |
第4章 工艺参数对浆料温度场影响规律 |
4.1 引言 |
4.2 实验方案 |
4.3 自然冷却和热焓补偿时温度场对比 |
4.4 加热功率和加热时间的影响 |
4.4.1 对浆料径向温度场的影响 |
4.4.2 对浆料轴向温度场的影响 |
4.4.3 对浆料整体温度场的影响 |
4.5 坩埚初始温度的影响 |
4.5.1 对浆料径向温度场的影响 |
4.5.2 对浆料轴向温度场的影响 |
4.5.3 对浆料整体温度场的影响 |
4.6 熔体重量的影响 |
4.6.1 对浆料径向温度场的影响 |
4.6.2 对浆料轴向温度场的影响 |
4.6.3 对浆料整体温度场的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于神经网络的温度场预测模型 |
5.1 引言 |
5.2 数据集预处理与划分 |
5.3 基于BP神经网络的温度场预测模型 |
5.3.1 BP神经网络计算原理 |
5.3.2 模型性能评价 |
5.3.3 BP神经网络模型预测结果分析 |
5.4 遗传算法优化BP神经网络模型 |
5.4.1 遗传算法原理 |
5.4.2 GA-BP神经网络模型预测情况分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(7)城轨车辆铝合金铸造牵引梁材料与成型工艺研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 高强度铸造铝合金研究概述 |
1.2.1 高强度铸造铝合金概述 |
1.2.2 铝合金铸造成型工艺研究概述 |
1.3 铝合金铸造应力研究概述 |
1.3.1 铸造应力的产生及影响 |
1.3.2 铸造应力影响因素及改善方法 |
1.4 凝固数值模拟技术概述 |
1.4.1 凝固数值模拟技术发展及现状 |
1.4.2 铸造应力场数值模拟研究进展 |
1.4.3 ProCAST铸造有限元模拟软件 |
1.5 论文主要内容及技术路线 |
2 高强度铸造铝合金成型方法及性能研究 |
2.1 高强度铸造铝合金选材研究 |
2.1.1 高强度铸造铝合金材料选择 |
2.1.2 试验材料 |
2.2 试验方案及设备 |
2.2.1 试验方案设计与实验内容 |
2.2.2 试验设备及热处理方法 |
2.2.3 合金材料熔炼与质量控制 |
2.3 力学性能测试 |
2.3.1 拉伸力学性能测试 |
2.3.2 硬度测试 |
2.3.3 致密度测试 |
2.3.4 微观组织研究 |
2.4 本章小结 |
3 城轨车辆牵引梁用铝合金铸造应力研究 |
3.1 城轨车辆牵引梁用铝合金铸造有效应力数值模拟 |
3.1.1 材料性能数据库与应力场模型建立 |
3.1.2 边界条件计算 |
3.1.3 铸造应力计算结果 |
3.2 AL-CU合金铸造应力规律研究 |
3.2.1 模具预热温度对铸造应力的影响规律研究 |
3.2.2 浇注温度对铸造应力的影响规律研究 |
3.2.3 模具壁厚对铸造应力的影响规律研究 |
3.3 实验测试与验证 |
3.3.1 铸造应力测试方法 |
3.3.2 铸造应力测试结果分析 |
3.4 本章小结 |
4 城轨列车铝合金牵引梁铸造工艺研究 |
4.1 牵引梁单浇口成型工艺方案研究 |
4.1.1 模型设计及网格划分 |
4.1.2 边界条件设置 |
4.1.3 凝固模拟结果分析 |
4.2 牵引梁双浇口成型工艺方案研究 |
4.2.1 模型及网格划分 |
4.2.2 边界条件设置 |
4.2.3 凝固模拟结果分析 |
4.3 神经网络遗传算法优化工艺方案研究 |
4.3.1 BP神经网络与算法搭建 |
4.3.2 遗传算法搭建 |
4.3.3 工艺参数拟合度检验与规律研究 |
4.3.4 寻优方案数值模拟 |
4.4 实验测试与验证 |
4.4.1 生产方法与成型设备 |
4.4.2 工艺参数与铸造过程 |
4.4.3 铸件成型与检测 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)高强耐磨Cu-Al粉末合金的成分设计与工艺优化研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 滑动轴承材料性能要求 |
2.2 滑动轴承材料研究现状 |
2.3 材料设计方法 |
2.3.1 逆向设计方法 |
2.3.2 Ashby法 |
2.4 机器学习技术及其在材料中应用 |
2.4.1 机器学习技术 |
2.4.2 机器学习在材料中应用 |
2.5 粉末冶金技术 |
2.5.1 粉末冶金技术的特点 |
2.5.2 粉末冶金成形技术的发展 |
2.5.3 粉末冶金烧结技术的发展 |
2.6 研究内容、研究目的与技术路线 |
2.6.1 研究内容 |
2.6.2 研究目的 |
2.6.3 技术路线 |
3 实验方法 |
3.1 实验材料及试样制备 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 试样的制备 |
3.2 成分与组织测试 |
3.2.1 氧含量测试 |
3.2.2 显微组织表征 |
3.3 性能测试 |
3.3.1 密度测试 |
3.3.2 力学性能测试 |
3.3.3 摩擦磨损性能测试 |
3.4 机器学习方法 |
4 基于逆向设计思想的低速重载滑动轴承合金体系筛选 |
4.1 引言 |
4.2 滑动轴承参数、受力分析及性能需求 |
4.3 滑动轴承材料的基体元素筛选 |
4.4 滑动轴承材料的主要合金元素筛选 |
4.5 滑动轴承材料的制备方法选择 |
4.6 本章小结 |
5 Cu-9Al合金烧结机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 烧结温度对Cu-Al合金组织及烧结密度的影响 |
5.2.1 烧结温度对合金微观组织和物相影响 |
5.2.2 烧结温度对合金烧结密度影响 |
5.3 Cu-Al合金的烧结机理 |
5.3.1 烧结过程中组织结构演变机理 |
5.3.2 烧结过程中膨胀机理 |
5.4 本章小结 |
6 机器学习辅助Cu-Al粉末合金成分设计与工艺优化 |
6.1 Cu-Al合金力学性能预测 |
6.1.1 数据集建立 |
6.1.2 特征选择 |
6.1.3 模型构建 |
6.1.4 模型验证 |
6.1.5 预测模型指导Cu-Al粉末合金成分设计 |
6.2 Cu-Al合金烧结密度预测 |
6.2.1 数据集建立和特征选择 |
6.2.2 模型构建 |
6.2.3 预测结果与模型验证 |
6.2.4 预测模型指导Cu-Al粉末合金的制备参数的优化 |
6.3 实验结果与讨论 |
6.4 本章小结 |
7 Cu-12Al-xNi合金的制备与组织性能研究 |
7.1 引言 |
7.2 镍含量对合金组织和性能影响 |
7.2.1 镍含量对合金物相及显微组织影响 |
7.2.2 镍含量对合金性能影响 |
7.3 组织演变和性能强化机理分析 |
7.3.1 显微组织演变机理 |
7.3.2 镍含量对孔隙的影响机理 |
7.3.3 镍含量对性能的影响机理 |
7.4 本章小结 |
8 元素B对Cu-12Al-6Ni粉末合金烧结行为、组织和性能影响 |
8.1 引言 |
8.2 Cu-12Al-6Ni-0.2B合金在烧结过程中的组织演变及性能研究 |
8.2.1 烧结温度对合金物相及显微组织影响 |
8.2.2 烧结温度对合金性能影响 |
8.2.3 烧结过程中组织演变和性能变化机理分析 |
8.3 元素B含量对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响 |
8.3.1 B含量对合金显微组织及物相影响 |
8.3.2 B含量对合金性能影响 |
8.3.3 组织演变和性能强化机理分析 |
8.4 本章小结 |
9 元素Ti对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响 |
9.1 引言 |
9.2 Ti含量对合金组织和性能影响 |
9.2.1 Ti含量对合金物相及显微组织影响 |
9.2.2 Ti含量对合金性能影响 |
9.3 组织演变和性能强化机理分析 |
9.3.1 显微组织演变机理 |
9.3.2 Ti含量对性能的影响机理 |
9.4 本章小结 |
10 石墨对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响 |
10.1 引言 |
10.2 石墨含量对合金组织和性能影响 |
10.2.1 石墨含量对合金显微组织影响 |
10.2.2 石墨含量对合金性能影响 |
10.3 讨论分析 |
10.3.1 石墨含量对显微组织影响机理 |
10.3.2 石墨含量对力学性能影响机理 |
10.3.3 石墨含量对摩擦性能影响机理 |
10.4 B、Ti和石墨的添加对Cu-12Al-6Ni合金组织和性能影响比较 |
10.4.1 B、Ti和石墨的添加对合金显微组织的影响比较 |
10.4.2 B、Ti和石墨的添加对合金性能的影响比较 |
10.5 与现有铜铝轴承材料对比分析 |
10.6 本章小结 |
11 结论 |
主要创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)7075铝合金车身构件热冲压变形行为及组织性能演变规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题选题背景 |
1.2 铝合金热冲压成形工艺研究现状 |
1.3 铝合金热态变形行为研究现状 |
1.4 铝合金强度预测模型研究现状 |
1.5 课题来源、目的和意义 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 课题研究目的及意义 |
1.6 主要研究内容 |
第2章 7075 铝合金热冲压变形行为 |
2.1 热拉伸实验步骤 |
2.1.1 传统热冲压成形变形行为实验过程 |
2.1.2 短流程高效热冲压成形变形行为实验过程 |
2.2 传统热冲压变形行为 |
2.3 传统热冲压变形本构关系 |
2.4 短流程高效热冲压变形行为 |
2.5 短流程高效热冲压变形本构关系 |
2.6 本章小结 |
第3章 7075 铝合金热冲压组织演变规律 |
3.1 微观组织分析测试方法 |
3.1.1 金相光学显微镜观察(OM) |
3.1.2 扫描电子显微镜分析(SEM) |
3.1.3 透射电子显微镜分析(TEM) |
3.1.4 差示扫描量热分析(DSC) |
3.2 热冲压变形组织演变规律 |
3.2.1 传统热冲压变形晶粒组织变化 |
3.2.2 短流程高效热冲压变形晶粒组织变化 |
3.3 热冲压变形断裂行为 |
3.3.1 传统热冲压断口形貌分析 |
3.3.2 短流程高效热冲压断口形貌分析 |
3.4 7075 铝合金时效析出动力学 |
3.4.1 7075 铝合金热变形相变激活能 |
3.4.2 7075 铝合金热变形等温动力学 |
3.5 本章小结 |
第4章 7075 铝合金热冲压构件屈服强度模型 |
4.1 硬度及室温拉伸性能测试 |
4.2 热冲压对成形后材料力学性能影响规律 |
4.2.1 传统热冲压变形对成形后材料力学性能影响规律 |
4.2.2 短流程高效热冲压变形对成形后材料性能影响规律 |
4.3 7075 铝合金热冲压成形屈服强度预测模型的建立 |
4.3.1 7075 铝合金热冲压的晶界强化 |
4.3.2 7075 铝合金热冲压的固溶强化 |
4.3.3 7075 铝合金热冲压的形变强化 |
4.3.4 7075 铝合金热冲压的析出强化 |
4.4 7075 铝合金热冲压成形屈服强度预测模型的验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 7075 铝合金汽车B柱热冲压成形工艺参数优化 |
5.1 7075 铝合金B柱热冲压成形仿真模型建立 |
5.2 铝合金B柱热冲压有限元模型的验证 |
5.3 基于BP/GA方法的铝合金B柱热冲压工艺参数优化 |
5.4 铝合金B柱热冲压工艺参数优化结果验证 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和专利 |
(10)神经网络模拟优化的TC4合金激光—MIG复合焊研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 钛合金的性能特点与焊接方法 |
1.2.1 钛合金的分类、性能特点及应用 |
1.2.2 钛合金的焊接性分析 |
1.2.3 钛合金焊接技术的研究进展 |
1.3 激光焊接的特点与研究现状 |
1.3.1 激光焊接的特点 |
1.3.2 激光焊接研究进展 |
1.4 激光-MIG复合焊基本原理与研究现状 |
1.4.1 激光-MIG复合焊原理及特点 |
1.4.2 激光-MIG复合焊接研究现状 |
1.5 BP神经网络及其在焊接领域中的应用 |
1.5.1 BP神经网络概述 |
1.5.2 遗传算法优化原理 |
1.5.3 人工神经网络在焊接中的应用研究现状 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第二章 焊接工艺过程及接头的分析测试方法 |
2.1 试验材料及焊接工艺方案 |
2.1.1 焊前清理 |
2.1.2 激光焊接工艺试验 |
2.1.3 激光-MIG复合焊接工艺试验 |
2.2 接头的微观组织结构分析 |
2.2.1 接头金相组织观察 |
2.2.2 接头焊缝区XRD物相分析 |
2.2.3 接头焊缝区TEM亚结构分析 |
2.3 接头的力学性能测试 |
2.3.1 接头拉伸性能测试 |
2.3.2 拉伸断口SEM观察与分析 |
2.3.3 接头区域的显微硬度测量 |
2.4 基于BP神经网络的焊缝形貌预测及优化 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于神经网络的焊缝几何尺寸预测及优化 |
3.1 BP神经网络概述 |
3.1.1 BP神经网络原理 |
3.1.2 BP神经网络设计 |
3.1.3 基于BP神经网络的焊缝几何尺寸预测 |
3.1.4 BP神经网络的局限性 |
3.2 遗传算法优化BP神经网络 |
3.2.1 遗传算法优化BP神经网络原理 |
3.2.2 GABP神经网络设计 |
3.2.3 基于GABP神经网络的焊缝几何尺寸预测 |
3.3 本章小结 |
第四章 TC4 钛合金焊接接头的显微组织结构分析 |
4.1 激光焊与激光-MIG复合焊接头焊缝宏观形貌 |
4.2 激光焊与激光-MIG复合焊焊缝截面形貌分析 |
4.3 母材及接头热影响区组织 |
4.4 接头焊缝区显微组织分析 |
4.4.1 3.5mm厚试板激光焊焊缝区显微组织 |
4.4.2 3.5mm厚试板激光-MIG复合焊焊缝区显微组织 |
4.4.3 6mm厚试板激光-MIG复合焊焊缝区显微组织 |
4.5 接头焊缝区XRD相结构组成分析 |
4.6 接头焊缝区TEM亚结构分析 |
4.7 接头焊缝不同区域的显微组织演变 |
4.8 本章小结 |
第五章 TC4 钛合金接头的力学性能测试与拉伸断口扫描分析 |
5.1 接头区域的显微硬度测试与分析 |
5.1.1 激光焊接头区域的显微硬度分布 |
5.1.2 激光-MIG复合焊接头区域的显微硬度分布 |
5.2 接头拉伸性能测试 |
5.2.1 激光焊接头的拉伸性能 |
5.2.2 激光-MIG复合焊接头的拉伸性能 |
5.3 接头拉伸断口SEM观察与分析 |
5.4 激光焊及激光-MIG复合焊的适应性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、铝合金凝固晶粒尺寸的人工神经网络研究(论文参考文献)
- [1]不等厚钛合金结构低功率激光诱导TIG电弧焊接工艺研究[D]. 吕晓辉. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料的组织及性能研究[D]. 郑家乐. 山东大学, 2021(09)
- [3]金属液流快冷增材制造设备及技术的基础理论研究[D]. 李昂. 北京科技大学, 2020
- [4]SLM动态热力耦合仿真与工艺参数优化技术研究[D]. 边培莹. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [5]振动对铝合金砂型铸造充填性及浇冒口大小影响研究[D]. 陈映东. 贵州大学, 2020(04)
- [6]基于热焓补偿法的高强铝合金半固态制浆装置及工艺研究[D]. 葛秋霜. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]城轨车辆铝合金铸造牵引梁材料与成型工艺研究[D]. 邓攀科. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]高强耐磨Cu-Al粉末合金的成分设计与工艺优化研究[D]. 邓正华. 北京科技大学, 2020(01)
- [9]7075铝合金车身构件热冲压变形行为及组织性能演变规律研究[D]. 李欢欢. 武汉理工大学, 2020(01)
- [10]神经网络模拟优化的TC4合金激光—MIG复合焊研究[D]. 黄炜. 南京航空航天大学, 2020(07)