基于晶粒勻細(xì)化雙目標(biāo)的耐熱合金電鐓工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本文主要以電鐓過(guò)程晶粒均勻細(xì)化為目標(biāo)對(duì)電鐓工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為實(shí)際電鐓生產(chǎn)減少產(chǎn)品微觀缺陷提供理論依據(jù)。首先利用3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金等溫壓縮實(shí)驗(yàn)真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)建立了該材料高溫塑性變形過(guò)程流變應(yīng)力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型。結(jié)合電-熱-力耦合有限元分析方法和材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程數(shù)學(xué)模型構(gòu)建3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金電鐓工藝宏微觀多尺度有限元定量分析平臺(tái)。根據(jù)有限元分析結(jié)果，采用響應(yīng)曲面法建立電鐓工藝參數(shù)與

2、晶粒大小及其分布狀態(tài)定量指標(biāo)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系，利用遺傳算法對(duì)電鐓工藝晶粒均勻細(xì)化雙目標(biāo)進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究結(jié)果對(duì)合理制定和優(yōu)化電鐓工藝參數(shù)具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　①在溫度為930℃~1130℃、應(yīng)變速率為0.01 s-1~10 s-1的變形條件下對(duì)3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金進(jìn)行等溫壓縮實(shí)驗(yàn)，并利用實(shí)驗(yàn)獲得的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，建立了3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金高

3、溫塑性變形過(guò)程流變應(yīng)力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型。
　　②通過(guò) MSC.Marc有限元分析軟件自帶的電-熱-力耦合分析平臺(tái)，結(jié)合3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金變形過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大數(shù)學(xué)模型，建立了電鐓過(guò)程電-熱-力耦合宏微觀多尺度有限元定量分析平臺(tái)，對(duì)電鐓過(guò)程坯料宏觀溫度分布、變形狀態(tài)以及微觀晶粒尺寸大小及晶粒分布狀態(tài)進(jìn)行了定性與定量的研究。
　?、鄄捎盟囊蛩谺ox-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)有限元模擬方案，基于有

4、限元分析結(jié)果，采用響應(yīng)曲面法建立了電鐓過(guò)程加熱電流、夾持長(zhǎng)度、鐓粗力、砧子缸后退速度等主要工藝參數(shù)與晶粒度與晶粒分布不均勻度之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系。以所建立的兩個(gè)響應(yīng)曲面模型作為目標(biāo)函數(shù)，采用多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化求解，對(duì)電鐓工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，提出一套基于晶粒勻細(xì)化目標(biāo)的電鐓工藝參數(shù)方案。
　?、芑趦?yōu)化工藝參數(shù)方案，完成了電鐓件的試制實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)金相分析，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了工藝優(yōu)化方