鎳基高溫合金組織結(jié)構(gòu)超聲智能評(píng)價(jià)方法
航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣是一種復(fù)雜薄壁零件,其加工變形問題是我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。機(jī)匣毛坯組織結(jié)構(gòu)的均勻性是影響機(jī)匣加工變形的主要原因之一。鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度,良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能,是航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的主要原料。鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的無損檢測與定量評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)均勻性檢測與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),有助于準(zhǔn)確判斷毛坯制造質(zhì)量,表征制造工藝改進(jìn)的有效性,降低機(jī)匣加工變形概率。
超聲檢測具有穿透能力強(qiáng),靈敏度和分辨率高、可定位和定量檢測等優(yōu)點(diǎn),在航空發(fā)動(dòng)機(jī)大規(guī)格高溫合金構(gòu)件制造質(zhì)量檢測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。超聲檢測信號(hào)特征值與材料組織結(jié)構(gòu)變化、二次相或沉淀物的形成相關(guān),具備有效評(píng)價(jià)鎳基高溫合金的組織結(jié)構(gòu)的能力。現(xiàn)有鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的超聲檢測以噪聲波高為主要判據(jù),指標(biāo)簡單、閾值設(shè)置嚴(yán)格、誤判率高,無法適應(yīng)不斷改進(jìn)的制造工藝。
組織結(jié)構(gòu)超聲定量評(píng)價(jià)技術(shù)的核心是確定微觀組織特征參數(shù)與超聲檢測特征參數(shù)之間的定量關(guān)系模型,其本質(zhì)是以模型待定系數(shù)為決策變量,以評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題。超聲波在鎳基高溫合金中傳播時(shí),受到晶界、相界、孿晶等復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的綜合作用,若采用聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等單一超聲檢測參數(shù)對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模與評(píng)價(jià),會(huì)因信息量的缺失而導(dǎo)致評(píng)價(jià)誤差大;若增加檢測參數(shù)規(guī)模,則會(huì)導(dǎo)致所對(duì)應(yīng)優(yōu)化問題的困難性大幅增加。
本研究以鎳基高溫合金組織結(jié)構(gòu)定量評(píng)價(jià)為主要研究對(duì)象,圍繞如何利用協(xié)同進(jìn)化算法求解定量評(píng)價(jià)的大規(guī)模優(yōu)化問題、以及如何同時(shí)利用多種微觀組織特征參數(shù)對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行綜合表征展開研究。科研成果為航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣鎳基高溫合金毛坯制造質(zhì)量檢測、評(píng)價(jià)、性能預(yù)測提供技術(shù)支持,為制造工藝改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持,也可進(jìn)一步推廣至其它高溫合金、鈦合金等材料中。
南昌航空大學(xué)
2021-05-04