TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法技術

本發明專利技術公開了一種TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法，用于解決現有鈦合金鍛件力學性能無法預報的技術問題。技術方案是首先確定TC4合金鍛件的鍛造溫度、變形速率、變形量的9個隸屬函數和27條模糊規則，再建立TC4合金鍛件室溫強度極限、屈服強度、延伸率和斷面縮減率的數學模型；采用TC4合金鍛件高溫壓縮變形實驗和室溫力學性能實驗數據，優選出模糊規則權系數和權值，然后代入TC4合金鍛件室溫力學性能的數學模型，得到TC4合金鍛件室溫強度極限、屈服強度、延伸率、斷面縮減率的預報模型。本發明專利技術方法成功預報出TC4合金鍛件強度極限、屈服強度、延伸率和斷面縮減率的室溫力學性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鍛件力學性能的預報方法，特別是涉及一種TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法。
技術介紹
鍛造工藝決定鍛件內部的微觀組織，鍛件的微觀組織決定鍛件的力學性能，從而決定鍛件的使用可靠性和使用壽命。因此，在實際生產中，鍛造工藝的優化設計是以滿足鍛件的力學性能為目標。鈦合金是一種難變形金屬結構材料，在航空航天海洋、能源、化工、機械、冶金等工業領域得到了大量應用。鈦合金鍛件的力學性能對鍛造工藝參數特別敏感，因此，通過優化鍛造工藝參數合理有效地控制鍛造工藝，可以獲得滿足力學性能設計要求的鈦合金鍛件。在鈦合金鍛造生產實施之前，明確鈦合金鍛件力學性能與鍛造工藝參數之間的關系，預報不同鍛造工藝參數下鈦合金鍛件的力學性能是優選鍛造工藝參數的前提。文獻1“32Mn長軸類鍛件鍛后熱處理力學性能的預測與控制[J]，陳國紅，大型鍛鑄件，2002，4：23－25”公開了一種根據32Mn鋼鍛后回火處理的力學性能與化學成分、回火溫度修正系數、冷卻條件修正系數、鍛件尺寸修正系數的經驗公式，推算合理的回火溫度。該方法主要涉及到32Mn鋼的化學成分對其鍛件回火處理后強度極限的影響，沒有考慮鍛造工藝參數對32Mn鋼鍛件力學性能的影響，更不能用于預測鈦合金鍛件的力學性能。文獻2“專利申請號是201010173763的中國專利技術專利”公開了一種基于人工神經網絡的Q345焊接接頭力學性能預測方法。該方法針對Q345在特定生產環境和特定生產設備的>焊接接頭力學性能系列試驗，收集試驗數據，篩選整理成人工神經網絡模型訓練樣本；由上述試驗收集試驗數據訓練人工神經網絡模型，建立Q345焊接工藝參數與其焊接接頭力學性能之間的映射關系；利用訓練好的人工神經網絡模型進行Q345焊接接頭力學性能的預測。因此，文獻2提出的力學性能預測方法僅適合于Q345焊接接頭力學性能，不能預測鈦合金鍛件的力學性能。文獻3“專利申請號是201010195524的中國專利技術專利”公開了一種基于計算機技術的焊接接頭力學性能預測的界面系統方法。該方法采用誤差反向傳播算法訓練出常用合金鋼焊接接頭力學性能預測模型，將訓練好的人工神經網絡模型導入焊接接頭力學性能預測的界面系統，進行合金鋼焊接接頭力學性能的預測,包括模型管理和維護、力學性能預測、數據保存和查看三個模塊。因此，文獻3提出的力學性能預測的界面系統方法僅適合于合金鋼焊接接頭力學性能的預測，不能預測鈦合金鍛件的力學性能。鈦合金與鋼等材料有截然不同的鍛造特性。與其他金屬材料鍛件相比，鈦合金鍛件的力學性能對鍛造工藝參數更加敏感，對鍛造工藝參數優化設計的影響更加顯著。因此，預報鈦合金鍛件的力學性能難度特別大。
技術實現思路
為了克服現有鈦合金鍛件力學性能無法預報的不足，本專利技術提供一種TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法。該方法首先確定TC4合金鍛件的鍛造溫度、變形速率、變形量的9個隸屬函數和27條模糊規則，再建立TC4合金鍛件室溫強度極限、屈服強度、延伸率、斷面縮減率的數學模型；采用TC4合金鍛件高溫壓縮變形實驗和室溫力學性能實驗數據，優選出模糊規則權系數和權值，然后代入TC4合金鍛件室溫強度極限、屈服強度、延伸率、斷面縮減率的數學模型，得到TC4合金鍛件室溫力學性能的預報模型。本專利技術預測的TC4合金鍛件室溫強度極限、屈服強度、延伸率、斷面縮減率的測試樣本結果與實驗結果之間的最大誤差分別為0.93％、0.81％、3.31％、2.84％，表明本專利技術所提供的TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法具有較高的準確性和可靠性，在此基礎上不僅可以為實際生產優選出合適的鍛造工藝參數，保證TC4合金鍛件的使用可靠性，而且還可以節省大量的人力和物力。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法，其特點是包括以下步驟：步驟一、先將供應態TC4合金加工成高溫壓縮變形試件，再進行高溫壓縮變形實驗。在高溫壓縮變形實驗前保溫，壓縮變形時采用高溫潤滑劑保護，以防止TC4合金氧化；步驟二、從步驟一得到的TC4合金高溫壓縮變形試件上取料，加工成室溫力學性能拉伸試樣，測試得到TC4合金鍛件的室溫強度極限σb、屈服強度σ0.2、延伸率δ和斷面縮減率ψ；其中，強度極限σb的單位是MPa，屈服強度σ0.2的單位是MPa，延伸率δ的單位是％，斷面縮減率ψ的單位是％；步驟三、對TC4合金鍛件的鍛造溫度T、變形速率和變形量ε進行歸一化處理；其中，變形溫度T的單位是K，變形速率的單位是s-1。步驟四、將TC4合金鍛件的鍛造溫度T、變形速率和變形量ε設為輸入變量，上述三個輸入變量劃分為大、中、小三個子集，表示為{LA，MI，SM本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、先將供應態TC4合金加工成高溫壓縮變形試件，再進行高溫壓縮變形實驗；在高溫壓縮變形實驗前保溫，壓縮變形時采用高溫潤滑劑保護，以防止TC4合金氧化；步驟二、從步驟一得到的TC4合金高溫壓縮變形試件上取料，加工成室溫力學性能拉伸試樣，測試得到TC4合金鍛件的室溫強度極限σb、屈服強度σ0.2、延伸率δ和斷面縮減率ψ；其中，強度極限σb的單位是MPa，屈服強度σ0.2的單位是MPa，延伸率δ的單位是％，斷面縮減率ψ的單位是％；步驟三、對TC4合金鍛件的鍛造溫度T、變形速率和變形量ε進行歸一化處理；其中，變形溫度T的單位是K，變形速率的單位是s?1；步驟四、將TC4合金鍛件的鍛造溫度T、變形速率和變形量ε設為輸入變量，上述三個輸入變量劃分為大、中、小三個子集，表示為{LA，MI，SM}，室溫強度極限σb或屈服強度σ0.2、延伸率δ和斷面縮減率ψ設為輸出函數值；步驟五、確定TC4合金鍛件的鍛造溫度T、變形速率和變形量ε在三個子集的隸屬函數分別為，對于鍛造溫度：LA1(T)=1T>TLexp[-(T-TL)2BT]T≤TL---(1a)]]>MI1(T)=exp[-(T-(TL+TS)/2)2BT0]---(1b)]]>SM1(T)=1T<TSexp[-(T-TS)2BT]T≥TS---(1c)]]>對于變形速率：LA2(ϵ·)=1ϵ·>ϵ·Lexp[-(ϵ·-ϵ·L)2Bϵ·]ϵ·≤ϵ·L---(2a)]]>MI2(ϵ·)=exp[-(ϵ·-(ϵ·L+ϵ·S)/2)2Bϵ·0]---(2b)]]>SM2(ϵ·)=1ϵ·<ϵ·Sexp[-(ϵ·-ϵ·S)2Bϵ·]ϵ·≥ϵ·S---(2c)]]>對于變形量：LA3(ϵ)=1ϵ>ϵLexp[-(ϵ-ϵL)2Bϵ]ϵ≤ϵL---(3a)]]>MI3(ϵ)=exp[-(ϵ-(ϵL+ϵS)/2)2Bϵ0]---3b)]]>SM3(ϵ)=1ϵ<ϵSexp[-(ϵ-ϵS)2Bϵ]ϵ≥ϵS---(3c);]]>式中，Bj為隸屬函數的方差，TL、TS分別為絕對鍛造溫度的最大值、最小值，分別為變形速率的最大值、最小值，εL、εS分別為變形量的最大值、最小值；步驟六、確定TC4合金鍛件的鍛造溫度T、變形速率和變形量ε的模糊規則為，模糊規則i：如果T是LA，是LA，ε是LA，則，輸出函數值yi=p0i+p1iT+p2iϵ·+p3iϵ---(4a)]]>模糊規則權值wi=μ1i(T)Λμ2i(ϵ·)Λμ3i(ϵ)---(4b)]]>式中，wi為第i條模糊規則的權值，為第i條模糊規則的權系數，Λ為模糊算子的極小運算；步驟七、建立TC4合金鍛件室溫強度極限、屈服強度、延伸率和斷面縮減率的預報模型為，σb或σ0.2,δ,ψ=Σi=1m[(μ1i(T)Λμ2i(ϵ·)Λμ3i(ϵ))(p0i+p1iT+p2iϵ·+p3iϵ)]&Sig...

【技術特征摘要】
1.一種TC4合金鍛件室溫力學性能的預報方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟一、先將供應態TC4合金加工成高溫壓縮變形試件，再進行高溫壓縮變形實驗；在
高溫壓縮變形實驗前保溫，壓縮變形時采用高溫潤滑劑保護，以防止TC4合金氧化；
步驟二、從步驟一得到的TC4合金高溫壓縮變形試件上取料，加工成室溫力學性能拉伸
試樣，測試得到TC4合金鍛件的室溫強度極限σb、屈服強度σ0.2、延伸率δ和斷面縮減率...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李淼泉，于衛新，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61