基于免疫遺傳算法的納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、目前在陶瓷模具材料設(shè)計(jì)中采用的方法主要是進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不斷修正材料的組分以及制備的工藝，從而得到性能較好的材料，這種方法就需要大量的人力、物力和時(shí)間。因此，將先進(jìn)的計(jì)算智能技術(shù)用于陶瓷模具材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的效率會(huì)得到提高，使用較多的計(jì)算智能方法是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法，本文將免疫算法用于陶瓷模具材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將免疫算法和遺傳算法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，優(yōu)化了陶瓷模具材料的組分和燒結(jié)工藝。
　　 本文運(yùn)用免疫算法優(yōu)化

2、了Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的組分，分別用逐步回歸分析方法得到的機(jī)械性能與材料組分之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系作為免疫算法的目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化后得到最優(yōu)的機(jī)械性能以及相應(yīng)的最佳的材料組分。優(yōu)化結(jié)果為Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的斷裂韌性最優(yōu)值為7.7 Mpa·m1/2，相應(yīng)的ZrO2和WC的質(zhì)量百分含量分別為10.67％和20％；硬度的最優(yōu)值為15.31 Gpa，相應(yīng)的ZrO2和WC的質(zhì)量百分含量分別為0和15.10％；抗彎

3、強(qiáng)度的最優(yōu)值為1057.39 Mpa，相應(yīng)的ZrO2和WC的質(zhì)量百分含量分別為6.75％和11.38％。
　　 實(shí)現(xiàn)了免疫算法與遺傳算法的結(jié)合，運(yùn)用結(jié)合的免疫遺傳算法優(yōu)化Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的機(jī)械性能，優(yōu)化結(jié)果與單一免疫算法的結(jié)果相同，但免疫遺傳算法的迭代次數(shù)減少了，提高了陶瓷模具材料優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率。
　　 運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料燒結(jié)工藝與機(jī)械性能之間的關(guān)系，并

4、進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)誤差較小，然后將建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作為免疫遺傳算法的目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化得到機(jī)械性能最優(yōu)時(shí)的燒結(jié)工藝，優(yōu)化結(jié)果為：斷裂韌性的最優(yōu)值為8.2 Mpa·m1/2，對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度為1455.5℃，保溫時(shí)間為12.6min；硬度的最優(yōu)值為17.3Gpa，對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度為1490.7℃，保溫時(shí)間為24min；抗彎強(qiáng)度的最優(yōu)值為1097.6 Mpa，對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度為1454.1℃，保溫時(shí)間為10.9min。優(yōu)化結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值間的誤差分別為4

5、.65％、0.23％和4.05％。最后用免疫遺傳算法結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法優(yōu)化了Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的組分，優(yōu)化結(jié)果為：斷裂韌性的最優(yōu)值為6.93 Mpa·m1/2，相對(duì)應(yīng)的ZrO2和WC的質(zhì)量百分含量分別為12.3％和6.9％；硬度的最優(yōu)值為15.19 Gpa，相對(duì)應(yīng)的ZrO2和WC的質(zhì)量百分含量分別為13.75％和19.74％；抗彎強(qiáng)度的最優(yōu)值為924.68 Mpa，相對(duì)應(yīng)的ZrO2和WC的質(zhì)量百分含量分別為7.57