[發明專利]一種基于PSO-SVR的高硬度鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201611022284.X
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106756344B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 蔡從中;丁奇峰;李艷華;歐政義;羅溢
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C21/18
• 分類號: C22C21/18;C22C1/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 姜彥

本發明公開了一種基于PSO?SVR的高硬度鋁合金及其制備方法，按質量比組分由Si0.4?0.5％、Fe0.4?0.5％、Cu4?5％、Mn0.8?0.9％、Mg1.5?2％、Ti0.1?0.2％、Zn0.2?0.3％、Cr0.1?0.2％(其余為Al)組成。本發明通過所建的SVR計算模型尋優得到鋁合金中各元素組分的最優值，可使得鋁合金的維氏硬度達到最大值154GPa以上，比目前已知的最大值大；利用所建SVR模型可以獲取鋁合金各組分含量對其硬度的交互影響規律，以及鋁合金硬度對于各組分含量的相對敏感度。本發明可以合成更高硬度的鋁合金，節省大量的人力、物力、財力和時間，提升研發效果和縮短研發周期。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，尤其涉及一種基于PSO-SVR的高硬度鋁合金及其制備方法。

背景技術

隨著科技的不斷進步，高硬度材料，特別是高硬度合金材料在日常生產生活和科研中扮演著越來越重要的角色，研發新型超硬材料在材料科學領域是一個極具挑戰性的研究課題，特別是高硬度的鋁合金。高硬度材料在工業制造業的切削及超高速銑削等機床加工、刀具原材料的制造、制造軸承等方面具有重要的用途。高硬度材料具有機械強度高、抗壓抗折、不易斷裂、不易劃傷等特點。而鋁密度較小，雖然資源豐富，具有良好的加工性，并且廣泛用于板、線、管等變形材料，但是純鋁的硬度不夠高，和鋼、鐵、銅合金等有色金屬相比明顯處于劣勢，在其表面易產生缺陷并且容易磨損。在很多情形下鋁不能用于對強度要求高的場合，比如螺絲、螺帽、螺栓、齒輪等，這是鋁在實際應用中的一大缺點。基于此，各種提高鋁合金的硬度的工藝和方法被提出，人們期待通過摻入其他元素以大幅度提高鋁材的硬度，從而有效擴大其應用領域。工業純鋁只適合做傳熱、導電元件，而不適合制作承受較大載體，目前常見提高其硬度的方法有：1.加工強化，加工強化也稱作冷硬化，就是金屬材料在再結晶溫度以下冷變形加工如鍛造、壓延、拉拔、拉伸等，冷變形時，金屬內部位錯密度增大，且相互纏結并形成胞狀結構，阻礙位錯運動。變形度越大位錯纏結越嚴重，變形抗力越大，強度越高。冷變形后強化的程度隨變形度、變形溫度及材料本身的性質而不同。同一材料在同一溫度下冷變形時，變形度越大則強度越高，塑性則越低。2.固溶強化，在純鋁中添加某些合金元素形成無限固溶體或有限固溶體，不僅能獲得高的強度，而且還能獲得優良的塑性與良好的壓力加工性能。在一般鋁合金中固溶強化最常用的合金元素是銅、鎂、錳、鋅、硅、鎳等元素。一般鋁的合金化都形成有限的固溶體，如Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn，Al-Si，Al-Mn等二元合金均形成有限固溶體，并且都有較大的極限溶解度能起較大的固溶強化效果。3.組織強化，在鋁合金中添加微量元素以細化晶粒組織是提高鋁合金力學性能的另一種重要手段。變形鋁合金中添加微量鈦、鋯、鈹、鍶以及稀土元素，它們能形成難熔化合物，在合金結晶時作為非自發晶核，起細化晶粒作用，能提高合金的強度和塑性。4.過剩相強化，當鋁中加入的合金元素含量超過其極限溶解度時，淬火加熱時便有一部分不能溶入固溶體的第二相出現稱之為過剩相。在鋁合金中過剩相多為硬而脆的金屬間化合物。它們在合金中起阻礙滑移和位錯運動的作用，使其強度、硬度提高，而塑性、韌性降低。合金中過剩相的數量愈多，其強化效果愈好，但過剩相多時，由于合金變脆而導致強度、塑性降低。5.時效強化，鋁合金熱處理后可以得到過飽和的鋁基固溶體。這種過飽和鋁基固溶體在室溫或加熱到某一溫度時，其強度和硬度隨時間延長而增高，但塑性降低。這個過程就稱時效。時效過程中使合金的強度、硬度增高的現象稱為時效強化或時效硬化。上述方法中不同工藝、組分等都會直接影響所制備鋁合金的硬度。

實踐中，人們往往通過線性/非線性/經驗公式等方法建模，以尋求不同工藝/組分與所制備鋁合金的硬度關系，用于指導相關實驗。由于傳統的線性/非線性/經驗公式等方法所建模型的準確率不夠高，往往實用性不夠強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于PSO-SVR的高硬度鋁合金及其制備方法，旨在解決傳統的線性/非線性/經驗公式等方法所建模型的準確率不夠高，往往實用性不強的問題。