基于正交设计与BP神经网络优化制备纳米WC-MgO复合粉末

采用高能球磨对WC粉和MgO粉进行球磨制备纳米WC-MgO复合粉末。为获得晶粒尺寸较小的纳米复合粉末,运用正交实验设计结合BP神经网络优化球磨工艺参数。以磨球直径、球磨转速和球料比为正交实验设计因子,每个因子各取4个水平,以WC-MgO复合粉末的晶粒尺寸为目标因子,编制3因素4水平正交设计表。结合BP神经网络强大的自学习和函数拟合功能,以正交设计表中3因素为网络输入层,以晶粒尺寸为网络输出层,建立BP神经网络优化模型,并通过该模型进行预测和优选,得到最佳的高能球磨工艺参数。即磨球直径10mm、球磨转速324r/min、球料比6.45:1。此时,WC-MgO复合粉末的晶粒尺寸为18.51nm,与预测值18.23nm的相对误差为1.51%。     

基于正交设计与BP神经网络优化制备Cu-Ce/TiO_2的预测模型

采用过渡金属Cu和稀土金属Ce对TiO2进行改性。为获取高效的甲醛气体去除率,运用正交实验设计结合BP神经网络优化TiO2的改性方案。以Cu-Ce掺杂负载量、Cu-Ce摩尔比和烧结温度为正交实验设计因子,每个因子各取3个水平,以光催化甲醛气体的降解效率为目标因子,编制3因素4水平正交设计表。结合BP网络强大的函数拟合功能,以正交设计表中3因素为网络输入层,以光催化甲醛气体的降解效率为网络输出层,建立BP神经网络优化模型,并通过该模型进行预测和优选,得到最佳的活性炭改性方案。即Cu-Ce掺杂负载量为2.92%、Cu-Ce摩尔比为1∶1和烧结温度为517℃。此时光催化甲醛气体的降解效率为61.60%,与预测值59.47%的相对误差为3.46%。     

轧制参数对板带晶粒尺寸影响的模拟分析和工艺优化模型

利用所建立的热轧微合金化钢板带晶粒尺寸仿真系统对开轧温度、变形速度、变形程度分配、道次间隙时间等工艺参数对晶粒尺寸的影响进行模拟分析和计算，在此基础上建立了晶粒尺寸与工艺参数问关系的BP网络模型，进而建立了工艺优化模型，以充分利用静态再结晶机制，细化微合金钢板带的晶粒。     

基于神经网络的热轧产品性能预报与参数优化

以实际生产数据为基础,建立热轧产品性能预报神经网络模型;通过BP网络实现逆映射,建立工艺参数设计的神经网络模块.试验结果表明,产品性能神经网络模型与工艺参数优化神经网络模型十分可靠,为解决热轧产品性能预报与工艺优化设计问题提供科学的途径.     

基于机器学习的Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理晶粒尺寸预测

Cu-Ni-Co-Si合金在固溶处理后的晶粒尺寸会影响其服役性能。采用3种不同的机器学习方法——BP神经网络、随机森林、长短期记忆网络,分别建立了Cu-Ni-Co-Si合金固溶温度和固溶时间对固溶后晶粒尺寸影响的机器学习预测模型。对比分析3种不同机器学习模型的预测精度,发现BP神经网络模型预测精度最高,其平均相对误差为8.55%。随后采用遗传算法优化BP神经网络。结果表明,所建立的BPGA模型平均相对误差比BP神经网络模型降低了6.47个百分点,其平均相对误差为2.08%,能够有效地为Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理工艺参数的选择提供指导。     

高能球磨合成纳米WC-Co复合粉末的特性

采用变转速多次循环高能球磨工艺在32min制备出了平均晶粒尺寸约为25nm的纳米WC-10CO-0．8VC-0．2Cr3C2(重量分数)复合粉末，并用化学元素分析、XRD，TEM，DTA对纳米WC—Co复合粉末的特性进行了表征和分析。结果表明，变转速多次循环高能球磨工艺制备的纳米WC—CO复合粉末，化学成分合格，杂质含量低，球磨效率高；球磨过程是一个晶粒逐渐细化的过程，同时也是一个晶格畸变逐渐增加、粉末体系能量逐渐增大的过程；球磨得到的WC-Co纳米复合粉末颗粒形貌基本为球形，粒径分布较宽，颗粒中存在着一些团聚体，平均颗粒尺寸约为50nm；纳米WC-10Co-0．8VC-0．2Cr3C2(wt％)复合粉末的共晶点约为1280℃。纳米复合粉末中W，Co，V，Cr元素分布均匀弥散。     

球磨工艺对Al2O3/Mo复合材料组织的影响

针对原位自生Al2O3增强钼基复合材料晶粒较大的问题,采用溶胶-凝胶与高能球磨相结合的方法细化复合材料晶粒,并利用SEM、XRD对不同球磨工艺所制备Al2O3/Mo复合粉末及复合材料的组织进行了观察和分析。结果表明:随着球磨时间的延长,Al2O3/Mo复合粉末颗粒由球状变为层片状再成为细小的球状,颗粒大小由约1.5μm细化为约500nm,其中的钼晶粒不断细化;高球料比所得粉末的分散性和破碎细化程度较好;转速提高使得粉末颗粒的尺寸均匀程度降低,且伴有结块现象,不利于粉末的细化。在球料比5∶1、转速300r/min、球磨时间60h条件下获得的复合粉末,经压坯烧结可制备出Al2O3颗粒为纳米级的钼基复合材料。     

316L/EH40不锈钢复合板热轧过程中晶粒组织的均匀性

 为了改善热轧不锈钢复合板晶粒组织的均匀性,采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,研究轧制工艺参数对基层不均匀因子、基层平均晶粒尺寸、复层不均匀因子和复层平均晶粒尺寸的影响,分析各参数的影响显著性顺序,并采用综合平衡法得到优选参数组合,轧制压下率为60%,轧制温度为1 100 ℃,轧制速度为300 mm/s。对优化后的参数组合进行有限元模拟,得到了热轧过程中沿不锈钢复合板厚度方向晶粒尺寸的分布及其变化规律。通过试验与仿真模拟获得的晶粒尺寸进行对比验证,得出晶粒尺寸误差在5%以内,验证了有限元模型的正确性与可靠性。     

热机械合金化法制备纳米晶W-Cu复合粉末

采用热机械合金化制备纳米晶W-Cu复合粉末。通过XRD、SEM、激光粒度测试等方法对球磨后的粉末进行表征。结果表明:随球磨时间延长,W的晶粒尺寸不断减小,球磨30 h后W的平均晶粒尺寸为41 nm左右;球磨初期,粉末迅速细化;随球磨时间延长,粉末粒度有所增加;进一步增加球磨时间,粉末粒度减小。球磨粉末还原后有较高的烧结活性,1 200℃烧结后相对密度可达97%以上。烧结材料的组织非常均匀,且晶粒细小。     

充填絮凝沉降参数优化研究

为得到某铁矿全尾砂絮凝沉降参数,研究使用BP神经网络进行优化选择。以絮凝剂单耗和尾砂浓度作为输入因子,以沉降速度作为综合输出因子;通过正交试验,建立网络学习、训练样本,优选出最佳网络模型。扩大正交试验,增加输入因子水平,组合优选样本,搜索最佳絮凝沉降参数。优选出絮凝剂单耗10g/t,尾砂浓度18%,预测沉降速度为1.38m/h,满足生产要求,比原生产所需絮凝剂单耗节省一倍。应用表明该研究成果效果显著,为絮凝沉降参数优选提供一种全新思路。     

球磨时间对W-30Cu复合粉末中W晶粒度及烧结致密化行为的影响

研究了高能球磨时间对W-30Cu复合粉末晶粒度及烧结行为的影响.结果表明,当球磨时间从16h提高到33h时,复合粉的晶粒度由25nm减小到10nm,并发生机械合金化现象;在温度为1275℃烧结60min,经18h高能球磨的复合粉末烧结就可以达到全致密.研究还发现,高能球磨W-30Cu复合粉末具有较好的热稳定性,经950℃退火处理,晶粒尺寸没有发生异常长大现象;经烧结材料的硬度明显高于普通的W-30Cu复合材料.经1 275℃烧结30 min后合金其晶粒尺寸在300～550 nm.     

高能球磨工艺对WO3晶粒尺寸的影响

用X射线衍射和透射电镜，研究了高能球磨工艺对WO3-CO2O3-C混合粉末中WO3晶粒尺寸的影响。结果表明：球磨时间增长、球磨转速提高和装料比的加大都可有效地降低反应物晶粒尺寸，而且当球磨到一定时间后，WO3和C可以达到纳米级。适宜的制备纳米级WO3-C-CO2O3混合粉的球磨工艺参数应为：球磨筒转速400r／min，球磨时间4～8h，球料比40：1～60：1。     

高能球磨制备纳米WC-8Co复合粉末

对采用高能球磨法制备纳米WC-8Co复合粉末的工艺条件进行了研究。实验采用逐步优化方式,研究液固比、球料比、球磨转速、球磨时间对粉末的特性的影响。采用SEM扫描电镜观察粉末形貌,用EDX能谱分析了粉末中Co元素的分布,检测了粉末中Co的化学成分,确定了液固比参数,通过检测粉末的比表面和BET粒度的变化优化球料比、球磨转速及球磨时间等工艺参数,采用最优化工艺得到了粉末比表面为6.82m2/g、BET粒度为59.4nm,Co相分布均匀的纳米WC-8Co复合粉末。     

高能球磨制备Al2O3/Cu复合材料

采用高能球磨法制备Al2O3/Cu复合粉末,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究高能球磨时间对复合粉末的物相、晶粒尺寸和表面形貌的影响。结果表明,随球磨时间的增加,基体Cu的晶粒不断被细化,在球磨初期,晶粒尺寸减小很快,当晶粒尺寸小于20 nm时,细化速率变缓而趋于稳定;Cu颗粒形貌由树枝状变为层状,并向椭球体转变;纳米Al2O3颗粒逐渐嵌入Cu颗粒体内,且分散均匀,从而获得纳米Al2O3颗粒弥散分布的Cu基复合粉末。并探讨了高能球磨对放电等离子体烧结Al2O3/Cu复合材料导电性能和力学性能的影响,研究认为高能球磨可以促进基体的晶界强化和弥散强化,而晶界的增加并不会导致电阻率的显著增大,影响电阻率的主要因素为Al2O3的体积分数、孔隙和杂质的固溶。     

基于正交试验和神经网络的超细石英粉体制备

简要分析了高能球磨法制备超细石英粉体的基本原理;以正交试验设计技术为基础,研究了球磨法制备超细石英粉体的试验方法;应用人工神经网络技术,建立了基于BP网络的石英粉体粒径预测模型.试验结果表明:该模型具有较高的精度,较好地实现了球磨法制备石英粉体的粒径预测.该项技术为进一步研究工业化制备超细石英粉体工艺及其参数选择提供了理论指导.     

Fe-6.5Si合金过喷粉末特性研究

以喷射成形Fe-6.5Si过喷粉末为研究对象,采用OM、XRD、VSM、TEM等手段研究了不同球磨工艺条件下所得合金粉末的组织形貌及微观结构对软磁性能的影响,据此找到较佳的球磨工艺条件.结果表明:Fe-6.5Si合金过喷粉末在366 r·min~(-1)下球磨24 h后,平均晶粒尺寸为25.9 nm.球磨后粉末的磁性能受残余应力和晶粒尺寸的共同影响,在366r·min~(-1)下球磨18 h获得了最佳的磁性能,其饱和磁化强度为205.37 emu·g~(-1),矫顽力为30.096 Oe.     

含硼微合金钢奥氏体晶粒尺寸神经网络模型

以Gleeble1500热模拟机试验数据为基础，建立了含硼微合金钢高温奥氏体晶粒尺寸与热加工工艺参数的回归统计及BP网络模型，结果表明：ＢＰ网络模型具有较高的预报精度。     

高能球磨制备Cu-Cr纳米晶粉末

采用高能球磨法制备Cu-50%Cr(质量分数)纳米晶复合粉末。利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及透射电镜(TEM)等方法,研究球磨时间和过程控制剂(PCA)对复合粉末的晶粒尺寸、微观组织与形貌的影响,采用热力学模型对该体系的固溶度进行计算和分析。结果表明:当PCA含量为0时,晶粒的细化效果最好,但产率较低;当PCA的添加量过多,晶粒的细化效果不明显;在本实验条件下,PCA的最佳质量分数添加量为5%。随球磨时间的延长,晶粒逐渐细化,晶格畸变先增大后减小;经60 h球磨,可获得Cu和Cr两相均匀分布的复合粉末,其平均晶粒尺寸为10 nm左右,Cr在Cu中的固溶度显著提高,热力学计算结果表明其固溶度为7%(质量分数)。     

机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金

研究了机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金的工艺,结果表明,Ti、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Ti、Al相间层片结构的复合粉,且球磨时间越长,Ti/Al复合粉的层片结构越薄越均匀。将Ti/Al复合粉压坯在固相下进行扩散反应,Ti/Al之间的扩散反应随机械球磨时间的延长而加快,且球磨所得到的Ti/Al复合粉在固相下能够完全转变成Ti-Al金属间化合物。反应后得到的Ti-Al金属间化合物经过进一步的高温烧结,可以得到近全致密TiAl基合金,且得到了晶粒尺寸和层片厚度都比较小的典型的TiAl基合金组织。     

Mo-Si-B基超高温合金粉体的机械合金化

采用XRD,SEM和EPMA等方法分析Mo-12Si-10B-3Zr-0.3Y(原子分数)混合粉末在500 r/min转速下进行球磨时的机械合金化行为。结果表明:球磨后在混合粉末中并未形成Mo3Si和Mo5SiB2化合物相,而仅形成了合金元素在Mo中的过饱和固溶体Moss和弥散分布于其中的亚微米级B颗粒。随球磨时间延长,Moss的晶粒尺寸不断减小,其微观应变不断增加,球磨30 h后两者分别约为47 nm和0.53%;从XRD谱可知,球磨2 h后有少量的α-MoSi2生成,但球磨30 h后其衍射峰消失。球磨5 h后混合粉末由层片状的复合颗粒组成,球磨10 h后层片状复合颗粒破裂并转变为等轴状,球磨30 h后混合粉末由平均粒径约1μm的球状团聚体颗粒组成。