Ti2AlC-TiAl(Nb、B)復(fù)合材料熱處理工藝對力學(xué)性能影響的計(jì)算模擬研究.pdf

1、隨著航空航天等高科技領(lǐng)域的發(fā)展,對所用材料的性能要求越來越高,在高溫結(jié)構(gòu)材料中,Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料由于其密度低,比強(qiáng)度、比剛度高,且在高溫下保持較高的強(qiáng)度和剛度,是很有前景的高溫結(jié)構(gòu)材料。Ti-Al合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭推進(jìn)系統(tǒng)采用的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料中成為極具吸引力的候選材料之一。隨著我國提出了節(jié)能減排的目標(biāo)和要求,降低能耗在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中也顯得尤為重要。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一門新興的研究方法,它被認(rèn)為是可以解決材料設(shè)計(jì)或性能預(yù)測的

2、最有希望的方法之一,并且人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以節(jié)約成本,避免過多的試驗(yàn),能夠節(jié)省大量的人力物力。
　　 本課題組前期采用熱爆反應(yīng)合成法制備了TiAl及TiAl(Nb、B)金屬間化合物粉末,利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS),原位制備了Ti2AlC/TiAl和Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了兩種熱處理工藝:多步熱處理和快速升溫?zé)崽幚?詳細(xì)研究了兩種熱處理工藝對Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料力學(xué)性能(顯微硬度,

3、彎曲強(qiáng)度)的影響。
　　 本文采用MATLAB軟件中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料進(jìn)行預(yù)測及優(yōu)化。MATLAB語言不同于其他高級語言的特點(diǎn),被稱為第四代計(jì)算機(jī)語言,MATLAB語言由于簡單快捷,使人們從繁瑣的代碼中解放出來。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是工藝優(yōu)化的一種有效方法,既達(dá)到優(yōu)化Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料工藝的目的,又節(jié)約研究成本,且能提高研究效率。在分析BP網(wǎng)絡(luò)算法、非線性映射能力、泛化能力、存在問題

4、基礎(chǔ)上,探討了BP網(wǎng)絡(luò)對Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料性能的適用性。在制備Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料時(shí),借助正交試驗(yàn)對復(fù)合材料性能的各影響因素進(jìn)行分析、快速找出對復(fù)合材料性能影響最大的因素。該方法不僅可以預(yù)測Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料的力學(xué)性能,而且可以對復(fù)合材料的工藝進(jìn)行優(yōu)化。通過對Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料制備及熱處理工藝進(jìn)行分析研究,利用模擬試驗(yàn),理論機(jī)理分析,建立模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法,對Ti2A

5、lC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果表明BP模型預(yù)測出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比誤差較小。由于當(dāng)給BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入的樣本是其在學(xué)習(xí)過程中未曾“見過”的樣本時(shí),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以給出正確的輸出,并且泛化精度在生產(chǎn)工藝允許范圍內(nèi)。所以,預(yù)測模型仿真試驗(yàn)代替真實(shí)的試驗(yàn)、預(yù)測模型仿真值代替真正的試驗(yàn)結(jié)果是可行的。再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可以利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型更好的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。
　　 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行預(yù)測時(shí)是使用的試驗(yàn)數(shù)據(jù),因此,它