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BP神经网络在微弧氧化膜层性能预测和能量参数优化中的应用

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2012.03.022

评价微弧氧化膜层性能的参数主要有膜层厚度、表面粗糙度和硬度,影响氧化膜层性能的主要因素有电流密度、脉冲频率和占空比.利用正交实验数据建立了BP神经网络,对微弧氧化膜层性能进行了预测,对能量参数进行了优化.结果表明:所拟建的BP网络稳定,网络预测当电流密度为10 A/dm2、频率为500 Hz、占空比为15％时,膜层的厚度、硬度最大,表面粗糙度最小,且其值与实验结果吻合.

关键词: 微弧氧化 , 正交实验 , BP神经网络 , 膜层性能

采用恒流控制模式在Na2SiO3电解液体系下制得6061铝合金微弧氧化膜,研究了电流密度对微弧氧化陶瓷膜结构和性能的影响.为了提高膜层性能采用了一种新的电流模式,并与恒流条件下的陶瓷层显微结构和耐腐蚀性进行了比较.结果表明,随着电流密度的不断增大,陶瓷膜的厚度、表面粗糙度也随之增大,耐腐蚀性能逐渐降低,硬度则呈现先增大后减小的趋势,膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,采用新的电流模式得到的陶瓷膜显微裂纹明显减少,耐腐蚀性明显提高.

关键词: 微弧氧化 , 电流密度 , 恒流 , 耐腐蚀性

Al-CU-Fe准晶相的液相面与邻近晶体相液相面的交线投影图

赵东山 , 瞿文榜 , 王仁卉 , 沈宁福 , 石广新 , 桂嘉年

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.01.003

采用金相(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)和透射电子显微术(TEM)等方法,研究了在不同温度长时间保温后水淬的Al48-60Cu33-50Fe0-10系列合金的凝固组织及相组成.结果表明,Gayle等报道的Al-Cu-Fe三元相图的单变量线(液相面交线)投影图中β相的液相面应当划分为β+φ两个区域.新增的四相反应为包共晶反应U8:L+β→IQC+φ,反应温度约为800℃.X射线能谱(EDXS)分析表明,Ni2Al3结构的φ相的成分范围是Al47.3--50.6Cu45.4--48.1Fe4.5-5.2,而其成分中心是Al47.9Cu47.1Fe5.0.

关键词: 单变量线(液相面交线)投影图 , 凝固组织 , 二十面体准晶相 , φ相

影响热浸镀铝层厚度的因素分析及预测模型的建立

刘洪福 , 牛宗伟 , 赵东山

材料保护

BP神经网络预测模型可用于相关材料组织、性能与相关参数对应关系的预测，但目前还未见用于热浸镀铝层（表面层和金属间化合物层）厚度的预测。利用溶剂法对Q235钢热浸镀铝，以正交试验法分析了浸镀温度、时间、提升速度、浸镀液中硅含量4种因素对铝镀层厚度的影响，建立了相关的神经网络预测模型。结果表明：4种因素对铝表面层厚度影响的大小顺序为提升速度〉硅含量〉浸镀温度〉浸镀时间；对金属间化合物层厚度影响则为浸镀温度〉浸镀时间〉硅含量〉提升速度；利用正交试验数据对建立的BP神经网络预测模型进行训练后，对镀铝层厚度的预测结果与试验结果相符。

关键词: 预测模型 , 热浸镀铝 , 铝层厚度 , 神经网络 , 正交试验

热浸镀铝时间对镀层生长的影响

刘洪福 , 牛宗伟 , 赵东山

材料导报

利用溶剂法制备了热浸镀铝试样,借助扫描电镜观察了其微观形态,其镀层扩散层主要由Fe2Al5相构成.分析了750℃时不同浸镀时间下热浸镀扩散层的厚度,利用菲克第二定律对热浸镀扩散层的生长规律进行了理论分析,结合实验数据分析得知在浸镀时间延长时,镀层中Fe2 Al5相会有横向生长,使得扩散层厚度与时间的平方根呈现速率下降的抛物线规律.

关键词: 热浸镀铝 , 扩散层 , 生长规律

氧化时间对6063铝合金微弧氧化陶瓷膜的影响

赵东山 , 牛宗伟 , 刘洪福

电镀与涂饰

采用微弧氧化技术在以Na2SiO3为主的碱性电解液中于6063铝合金表面制得均匀的陶瓷膜.研究了陶瓷膜的生长规律,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别观察和分析了不同氧化时间下制备的陶瓷膜的表面形貌及相组成,并研究了陶瓷膜的完整性和耐腐蚀性能.结果表明,随着氧化时间的延长,膜层的总厚度逐渐增加,膜层的生长由向外生长逐渐过渡到向内生长,表面粗糙度线性增加.膜层内部致密层的硬度高于外面疏松层的硬度,并随着氧化时间的延长,两者硬度的差值增大.膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,且随着氧化时间的延长,γ-Al2O3含量逐渐减少而α-A12O3的含量逐渐增加.不同氧化时间所得陶瓷膜的y值均大于1,膜层的完整性符合要求,在3.5％(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性随着氧化时间的延长而先增大后减小.

关键词: 铝合金 , 微弧氧化 , 陶瓷膜 , 耐蚀性

基于人工神经网络的微弧氧化膜层厚度预测模型的建立

赵东山 , 牛宗伟 , 刘洪福

材料导报

在硅酸钠电解液体系中,采用微弧氧化技术在铝合金表面制得了均匀的陶瓷膜.将人工神经网络应用于微弧氧化工艺研究中,借助MATLAB神经网络工具箱,建立了具有4-12-1结构的BP神经网络模型,该模型很好地学习了微弧氧化电解液参数和膜层厚度之间的映射关系；对膜层的厚度进行了预测,并采用正交试验对电解液参数进行了优化.结果表明,该网络收敛速度较快,预测值与实际值基本吻合,平均预测误差仅为1.93％.当Na2SiO3质量浓度为6 g/L、H3BO3质量浓度为1.5 g/L、KOH质量浓度为0.5 g/L、H2 O2质量浓度为0.6 g/L时,膜层的厚度达到最大值183 μm.

关键词: 微弧氧化 , BP神经网络 , 膜层厚度 , 预测模型

Al--Cu--Fe准晶相的液相面与邻近晶体相液

赵东山 , 瞿文榜 , 王仁卉

金属学报

采用金相(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)和透射电子显微术(TEM)等方法,研究了在不同温度长时间保温后水淬的Al48-60Cu33-50Fe0-10系列合金的凝固组织及相组成．结果表明, Gayle等报道的Al--Cu--Fe三元相图的单变量线(液相面交线)投影图中β相的液相面应当划分为β+φ两个区域．新增的四相反应为包共晶反应U8: L+β→IQC+φ, 反应温度约为800 ℃．X射线能谱(EDXS)分析表明, Ni2Al3结构的φ相的成分范围是Al47.3-50.6Cu45.4-48.1Fe4.5-5.2,而其成分中心是Al47.9Cu47.1Fe5.0。

关键词: 单变量线(液相面交线)投影图 , solidification structure