高铝锌基合金时效动力学及合金摩擦磨损性能的人工神经网络预测

摘要

本文采用高温X射线衍射(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)、热膨胀(PRD)等方法重新测定含锌量范围为10％～69.5％的Zn-Al系二元相图，利用示差扫描量热分析法，研究高铝锌基合金时效等温转变过程，并从热分析动力学的角度分析高铝锌基合金合金时效行为；使用高温金相显微镜观察合金加热时的组织变化；比较几种不同热处理工艺对高铝锌基合金显微组织与耐磨性能的影响并利用人工神经网络建立高铝锌基合金热处理工艺模型，预测合金摩擦系数随时效温度及时问变化规律。 结果表明： (1)本实验所建立的含锌量为10％～69.5％的Zn-Al二元相图与图1-1(b)含锌量为10％～69.5％部分基本相似，存在β(ZnAl)固溶单相区，区别在于未发现图1-1(b)所示的340℃相变反应。 (2)ZA27合金时效反应的活化能小，时效过程迅速。在时效过程中，有显著的放热现象。相变热焓越小，孕育期越短，转变越容易进行。 (3)ZA27合金经固溶处理冰水冷却后在100℃下时效，很快以不连续方式在β相基体中析出η和α相，然后发生β→α+η+ε胞状分解；随着α和ε相增加，合金内部出现α+ε→T'η反应，但T'含量较少。因此，等温时效10分钟后，合金组织几乎全部为层片状(α+η)共析体；进一步时效，合金中层片共析体相粒化、粗化，但相组成不再发生变化。 (4)铸态ZA27合金加热过程共析转变速度很快，转变开始在晶界处首先出现浮凸，然后浮凸逐渐扩大、开裂，从而在白亮基体(α+η)组织上形成黑色组织β相。随着共析反应的进行，β相的百分比不断扩大，并迅速向晶内扩展。共析转变完成后，仍然存有少量的残余初生α相。 (5)高铝锌基合金经360℃／8h固溶冰水冷却+1000℃／6h人工时效，能获得较低的摩擦系数，摩擦性能最佳。随含铝量的增加，软基体α相增多、粗化，硬相ε相逐渐减少，摩擦系数增加；随载荷的增加，摩擦系数也增加。其磨损机制从以犁沟为主过渡到以犁沟+疲劳剥落为主。 (6)利用人工神经网络建立的高铝锌基合金热处理工艺模型，每个样本输出值与实测值之间的误差不大于4.6％，表明该模型能有效地预测合金摩擦系数随时效温度及时间的变化情况，可以避免建立数学模型的复杂性，起到优化热处理工艺参数，减少试验次数和降低成本的目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章Zn-A1系二元相图的研究

第三章高铝锌基合金时效过程的热分析动力学研究

第四章高铝锌基合金加热过程的原位观察

第五章高铝锌基合金摩擦磨损性能的人工神经网络预测

第六章结论与展望

参考文献

附录

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