GH4169晶粒的超聲波評價(jià)

鎳基高溫合金GH4169具有良好的高溫強(qiáng)度和抗氧化腐蝕性能，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、機(jī)箱等重要熱端部件，但在制造和服務(wù)過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)磨損、疲勞裂紋等損傷故障，其機(jī)械性能受晶粒尺寸的影響顯著，因此對其部件進(jìn)行晶粒尺寸檢測是重要的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。GH4169組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對檢測方法提出了更高的要求。晶粒尺寸對衰減系數(shù)、背散射系數(shù)和相對非線性系數(shù)等多個(gè)超聲波特征參數(shù)有不同程度的影響，超聲波檢測方法具有正確評價(jià)GH4169晶粒尺寸的潛力。

聲速、衰減系數(shù)等傳統(tǒng)的單參數(shù)評價(jià)方法已經(jīng)證不能有效評價(jià)鎳基高溫合金的組織結(jié)構(gòu)，有研究通過提取新的超聲波特征參數(shù)來降低評價(jià)誤差。宋永鋒等考慮到背散射信號中的噪聲對評價(jià)準(zhǔn)確性的影響，引入經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸膺^濾背散射信號中的噪聲信號，獲得靈敏度高的特征信號，建立晶粒尺寸的評價(jià)模式。Li等分別對一次、二次底波進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算對晶粒尺寸變化敏感的能量衰減系數(shù)頻段，并與SVR結(jié)合表示晶粒尺寸。雷洋等利用晶粒尺寸與超聲速和衰減系數(shù)的關(guān)系，對2219鋁合金鑄錠的晶粒尺寸進(jìn)行了無損評價(jià)。

材料組織結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致各種超聲波特征參數(shù)的同時(shí)變化，利用兩個(gè)以上的超聲波特征參數(shù)協(xié)同評價(jià)晶粒尺寸更加先進(jìn)。李雄兵等借助一次、二次底波相對于表面波的衰減特性，推算出融合聲速和衰減系數(shù)的新特征量超聲衰減速率，利用透射系數(shù)和反射系數(shù)進(jìn)行修正。殷安民等提出能量衰減特性分析法，結(jié)合超聲波頻率和衰減率，有效提高了平均晶粒尺寸的計(jì)算精度。董金龍等根據(jù)相關(guān)原則篩選超聲波參數(shù)，擬合獲得的單維特征參數(shù)和晶粒尺寸，構(gòu)建準(zhǔn)確性高的多參數(shù)超聲波評價(jià)模型。

對晶粒尺寸進(jìn)行多參數(shù)評價(jià)時(shí)，參數(shù)集的選擇是重要環(huán)節(jié)之一，利用相關(guān)原則的選擇方法容易發(fā)生選擇的特征維度高、重要信息丟失等問題，需要構(gòu)建能夠利用所有特征信息、更普及的晶粒尺寸超聲波評價(jià)方法。類圓映射方法能夠有效處理高維度特征空間的數(shù)據(jù)，能夠?qū)?shù)據(jù)從高維度空間映射到低維度內(nèi)空間，通過改變徑向半徑、錨點(diǎn)位置等設(shè)定獲得不同的映射方案，為利用所有特征參數(shù)提取新的二級特征量提供了新的技術(shù)手段。

使用所有超聲波特征參數(shù)提高GH4169晶粒尺寸超聲波評價(jià)的正確性和魯棒性為目標(biāo)，利用類圓映射方法將所有參數(shù)投射到二維圓內(nèi)空間，構(gòu)建投射多邊形，提取具有全球超聲波信息的新特征，并與晶粒尺寸進(jìn)行高級多項(xiàng)模擬，將評價(jià)問題轉(zhuǎn)化為誤差最小目標(biāo)、類圓映射參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化問題，最后利用狼群優(yōu)化算法解決最終的所有參數(shù)超聲波評價(jià)模型