基于晶粒勻細化雙目標的耐熱合金電鐓工藝參數(shù)優(yōu)化設計.pdf

1、本文主要以電鐓過程晶粒均勻細化為目標對電鐓工藝參數(shù)進行優(yōu)化設計，為實際電鐓生產減少產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驗真實應力應變數(shù)據(jù)建立了該材料高溫塑性變形過程流變應力BP神經網(wǎng)絡本構模型。結合電-熱-力耦合有限元分析方法和材料動態(tài)再結晶和晶粒長大過程數(shù)學模型構建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。根據(jù)有限元分析結果，采用響應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)定量指標的動態(tài)響應關系，利用遺傳算法對電鐓工藝晶粒均勻細化雙目標進行了工藝參數(shù)優(yōu)化設計。研究結果對合理制定和優(yōu)化電鐓工藝參數(shù)具有重要的理論指導意義和實際應用價值。本文主要研究內容及結論如下：
　　①在溫度為930℃~1130℃、應變速率為0.01 s-1~10 s-1的變形條件下對3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金進行等溫壓縮實驗，并利用實驗獲得的真實應力應變數(shù)據(jù)，建立了3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金高

3、溫塑性變形過程流變應力BP神經網(wǎng)絡本構模型。
　?、谕ㄟ^ MSC.Marc有限元分析軟件自帶的電-熱-力耦合分析平臺，結合3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱合金變形過程動態(tài)再結晶及晶粒長大數(shù)學模型，建立了電鐓過程電-熱-力耦合宏微觀多尺度有限元定量分析平臺，對電鐓過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)進行了定性與定量的研究。
　?、鄄捎盟囊蛩谺ox-Behnken試驗設計方法設計有限元模擬方案，基于有

4、限元分析結果，采用響應曲面法建立了電鐓過程加熱電流、夾持長度、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態(tài)響應關系。以所建立的兩個響應曲面模型作為目標函數(shù)，采用多目標遺傳算法進行多目標優(yōu)化求解，對電鐓工藝參數(shù)進行了優(yōu)化設計，根據(jù)工藝參數(shù)優(yōu)化結果，提出一套基于晶粒勻細化目標的電鐓工藝參數(shù)方案。
　?、芑趦?yōu)化工藝參數(shù)方案，完成了電鐓件的試制實驗，經過金相分析，將實驗數(shù)據(jù)與模擬結果進行對比，驗證了工藝優(yōu)化方