[發(fā)明專利]一種高溫合金晶粒尺寸的類圓映射超聲評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911296322.4
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111044614B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳昊;蘭金明;黎明;李凌;李軍華;張聰炫
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/11;G01N29/30;G01N29/44
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發(fā)明公開了一種高溫合金晶粒尺寸的類圓映射超聲評價方法，包括對參考試塊依次進行超聲檢測和金相制樣，提取超聲特征參數(shù)和晶粒尺寸；對超聲特征參數(shù)進行歸一化，設(shè)定類圓映射參數(shù)，并使用類圓映射方法將歸一化后的超聲特征參數(shù)全部投影至類圓空間，構(gòu)建投影多邊形并提取二階超聲特征參數(shù)；構(gòu)建面向晶粒尺寸的高階多項式擬合模型，并利用晶粒尺寸與二階超聲特征參數(shù)進行擬合；設(shè)定擬合誤差為優(yōu)化目標，并通過對類圓映射參數(shù)調(diào)整進行優(yōu)化；當優(yōu)化目標達到最小時，確定最佳的擬合模型參數(shù)和最佳的類圓映射參數(shù)，建立類圓映射超聲評價模型。本發(fā)明通過類圓映射方法提取二階超聲特征參數(shù)，能夠有效利用全部超聲信息，從而提高了評價方法的精確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫合金晶粒尺寸測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種高溫合金晶粒尺寸的類圓映射超聲評價方法。

背景技術(shù)

高溫合金在復雜的工作環(huán)境下能夠保持優(yōu)異的抗疲勞、抗氧化、抗腐蝕性能及良好的機械性能，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機的渦輪盤、機匣等重要零部件，而晶粒尺寸是影響其機械性能與化學性能的重要因素，因此對其構(gòu)件進行晶粒尺寸檢測是判斷材料質(zhì)量的重要依據(jù)。在實際檢測過程中，高溫合金復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)增加了對檢測方法和儀器的要求。考慮到超聲法具有穿透能力強、無需對材料進行破壞等特點，并且晶粒尺寸對于聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等多個超聲特征參數(shù)均存在不同程度的響應(yīng)，使用超聲法檢驗材料復雜的組織結(jié)構(gòu)會更加精確與全面。

然而高溫合金組織結(jié)構(gòu)的變化會引起多種超聲特征參數(shù)的同時改變，使用聲速、衰減系數(shù)等單一超聲特征參數(shù)的傳統(tǒng)超聲法，往往無法有效對其晶粒尺寸作出準確評價。目前已有研究者提出利用兩個及以上的超聲特征參數(shù)對其晶粒尺寸進行協(xié)同評價的多參數(shù)超聲評價方法。雖然這種方法相對于傳統(tǒng)超聲方法的評價準確性方面有明顯提高，但是它在利用相關(guān)性原則對超聲特征參數(shù)進行選取的過程中易出現(xiàn)所選特征維數(shù)高、關(guān)鍵信息丟失等問題。

因此，構(gòu)建能夠利用全部特征參數(shù)信息、更具推廣性的晶粒尺寸特征評價方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高溫合金晶粒尺寸的類圓映射超聲評價方法，在利用超聲法檢測高溫合金晶粒尺寸時，能夠準確、高效、無損測量其晶粒尺寸。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高溫合金晶粒尺寸的類圓映射超聲評價方法，包括以下步驟：

S1、對參考試塊依次進行超聲檢測和金相制樣，并對應(yīng)提取超聲特征參數(shù)和晶粒尺寸；

S2、對所述超聲特征參數(shù)進行歸一化，設(shè)定類圓映射參數(shù)，構(gòu)建類圓空間形成維度錨點，并使用類圓映射方法將歸一化后的超聲特征參數(shù)全部投影至所述類圓空間形成投影點，基于所述投影點構(gòu)建投影多邊形并提取二階超聲特征參數(shù)；

S3、構(gòu)建面向晶粒尺寸的高階多項式擬合模型，并利用所述晶粒尺寸與所述二階超聲特征參數(shù)進行擬合；

S4、設(shè)定擬合誤差為優(yōu)化目標，并通過對所述類圓映射參數(shù)調(diào)整進行優(yōu)化；

S5、當所述優(yōu)化目標達到最小時，確定最佳的擬合模型參數(shù)和最佳的類圓映射參數(shù)，建立類圓映射超聲評價模型；

S6、利用所述類圓映射超聲評價模型對測試試塊進行晶粒尺寸評價，并對比金相制樣測得的晶粒尺寸誤差大小驗證模型的準確性。

優(yōu)選的，所述S2具體包括以下步驟：

S21、將所述超聲特征參數(shù)以變量的形式表示為P＝(P₁,P₂,...,P_M)，M表示超聲特征參數(shù)的維數(shù)，對P進行歸一化處理得到為P^*的第m維，1≤m≤M，pnm為的第n個樣本，1≤n≤N，N表示超聲特征參數(shù)的樣本數(shù)；