机械工程学报

作者：权国政, 张钰清, 赵江, 余炎泽

单位：1. 重庆大学材料科学与工程学院 重庆 400044;2. 重庆大学先进模具智能制造重庆市重点实验室 重庆 400044

关键词：电镦,晶粒尺寸,不均匀分布,双目标优化,NSGA-Ⅱ,有限元模拟；

基金：国家自然科学基金(52175287)和国家重点实验室开放基金(P2021-001)资助项目

提出一套可以控制电镦过程晶粒匀细化的方法，首先从Ni80A镍基超合金热加工图识别出晶粒细化稳健变形参数区间并初步规划电镦工艺参数加载路径；构建晶粒尺寸和晶粒分布不均匀度双目标控制函数，建立电镦成形电-热-力多场、变形-晶粒多尺度动态耦合有限元模型；开展模拟夹持长度、砧子后退速度、镦粗缸速度和加热电流等不同电镦决策变量的加载方案，构建双目标与电镦决策变量的响应关系；基于NSGA-Ⅱ遗传算法求解获得四项决策变量对双目标交互作用的最优折中解方案。结果表明，根据最优折衷解模拟得到的晶粒尺寸及其分布不均匀度分别为29.95 μm和6.52 μm，双目标值相较于优化前分别减小了10.86%和14.90%。对中等规格气阀进行电镦工艺试验和组织表征，电镦“蒜头”的晶粒尺寸在轴向、径向和45°方向的模拟值与试验值之间的平均相对误差分别为4.41%、1.39%和5.68%，验证了电镦成形晶粒匀细化控制方法的有效性。这套方法将为调控大规格气阀电镦成形晶粒匀细化提供一般方法。

来源：2022年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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