一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定方法。本發(fā)明采集合金材料的歷史力學(xué)性能數(shù)據(jù)y以及與力學(xué)性能相對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)x作為樣本數(shù)據(jù)，采用兩步法定性和定量確定工藝參數(shù)對(duì)合金材料力學(xué)性能的影響程度，根據(jù)所確定的對(duì)合金材料力學(xué)性能具有顯著影響的工藝參數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)改變工藝參數(shù)后得到的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，對(duì)確定結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)該工藝參數(shù)歷史取值條件下的力學(xué)性能數(shù)據(jù)最終確定該工藝參數(shù)x的最佳取值范圍，并將其應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中。本發(fā)明方法能夠在較短的時(shí)間內(nèi)迅速找出影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)，解決合金材料質(zhì)量問(wèn)題原因分析涉及面廣和排查難度大的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確 定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 工廠中在對(duì)高溫合金材料力學(xué)性能檢測(cè)時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)力學(xué)性能指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的現(xiàn) 象，其原因分析通常要對(duì)生產(chǎn)流程中各工藝環(huán)節(jié)逐一排查，找出問(wèn)題根源完善生產(chǎn)工藝方 案，提商廣品質(zhì)量。
[0003] 而高溫合金材料的力學(xué)性能受原材料成分、狀態(tài)、組織、規(guī)格、鍛造工藝、熱處理工 藝和檢測(cè)過(guò)程等方面諸多因素的影響，當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，各相關(guān)單位要從上述各方面進(jìn) 行質(zhì)量分析，匯總后再綜合查找問(wèn)題原因。由于涉及生產(chǎn)部門(mén)多、工藝涉及廣泛、生產(chǎn)流程 復(fù)雜、技術(shù)文件繁多，其中不乏存在諸多不影響產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題方面的排查，導(dǎo)致分析的工作 量較大，相互協(xié)調(diào)緩慢導(dǎo)致排查周期長(zhǎng)，延誤生產(chǎn)進(jìn)度。因此，急需一種能夠快速確定影響 合金材料力學(xué)性能指標(biāo)的關(guān)鍵工藝參數(shù)的方法，對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因和環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性 的分析排查，避免實(shí)際中某些無(wú)謂的工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參 數(shù)的確定方法，目的是通過(guò)定性和定量確定主要工藝參數(shù)對(duì)合金材料力學(xué)性能的影響程 度，解決合金材料質(zhì)量問(wèn)題原因分析涉及面廣和排查難度大的問(wèn)題，降低分析成本和周期， 為合金產(chǎn)品的工藝優(yōu)化和精益改善提供技術(shù)支持，用于合金材料的質(zhì)量控制。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行：
[0006] (1)采集合金材料的歷史力學(xué)性能數(shù)據(jù)y，以及與力學(xué)性能相對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)X作 為樣本數(shù)據(jù)，要求采集的樣本數(shù)據(jù)容量N > 50 ;
[0007] (2)采用兩步法確定單個(gè)工藝參數(shù)對(duì)某項(xiàng)合金材料力學(xué)性能的影響程度；
[0008] ①定性確定：在不考慮其它工藝參數(shù)變化的條件下，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)，擬合出力學(xué)性 能y關(guān)于工藝參數(shù)X的一元線(xiàn)性直線(xiàn)回歸方程y = f (X) = kx+b，根據(jù)線(xiàn)性直線(xiàn)回歸方程的 斜率k，定性確定工藝參數(shù)與力學(xué)性能之間的影響程度；
[0009] 當(dāng)k>0時(shí),說(shuō)明該工藝參數(shù)X與力學(xué)性能y之間是正相關(guān)的；
[0010] 當(dāng)k < 0時(shí),說(shuō)明該工藝參數(shù)X與力學(xué)性能y之間是負(fù)相關(guān)的；
[0011] 當(dāng)k = 0時(shí),說(shuō)明該工藝參數(shù)X與力學(xué)性能y的變化無(wú)關(guān),即不屬于影響合金材料 力學(xué)性能的參數(shù)；
[0012] ②定量確定：當(dāng)k尹0時(shí)，定量計(jì)算工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y具有顯著作用這一假 設(shè)的可信性程度，當(dāng)可信性程度> 95%，即誤判風(fēng)險(xiǎn)P < 5%時(shí)，說(shuō)明假設(shè)成立，即工藝參數(shù) X對(duì)力學(xué)性能y具有顯著作用，反之，說(shuō)明該工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y無(wú)顯著性作用；
[0013] 對(duì)每一個(gè)涉及到的工藝參數(shù)X按照上述步驟進(jìn)行同樣的定性確定和定量確定；
[0014] (3)根據(jù)步驟（2)中所確定的對(duì)合金材料力學(xué)性能具有顯著影響的工藝參數(shù)，在 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)改變工藝參數(shù)后得到的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，對(duì)確定結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；
[0015] (4)當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)的改變對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)與步驟（2) 中得到的結(jié)果一致時(shí)，最終確定對(duì)合金材料力學(xué)性能產(chǎn)生影響的關(guān)鍵工藝參數(shù)，根據(jù)該工 藝參數(shù)歷史取值條件下的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，按照力學(xué)性能數(shù)據(jù)在該工藝參數(shù)取值條件下數(shù)據(jù) 穩(wěn)定性最高，即該工藝參數(shù)條件下獲得的力學(xué)性能數(shù)據(jù)的最大值和最小值差值最小，同時(shí) 力學(xué)性能數(shù)據(jù)的平均值相對(duì)最大且符合工藝要求，最終確定該工藝參數(shù)的最佳取值范圍， 并將其應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中。
[0016] 其中，所述的力學(xué)性能數(shù)據(jù)y代表合金材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率或斷面 收縮率；所述的工藝參數(shù)X代表合金材料的化學(xué)成分組成、熱處理時(shí)的固溶溫度、時(shí)效溫 度、保溫時(shí)間、冷卻方式、將合金材料制成力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)的取樣方向、標(biāo)準(zhǔn)試樣 的平面跳縱、同軸率、粗糙度、晶粒度、規(guī)格、進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試時(shí)的測(cè)試設(shè)備的精度或試驗(yàn) 速率。
[0017] 所述的定量計(jì)算工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y具有顯著作用這一假設(shè)的可信性程度按 照以下步驟進(jìn)行：
[0018] 采用Anderson-Darling正態(tài)性檢驗(yàn)方法，計(jì)算正態(tài)分布的樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量，根 據(jù)統(tǒng)計(jì)量的置信區(qū)間，計(jì)算P值；
[0019] 假設(shè)H。：工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y沒(méi)有顯著影響，P彡0? 05 ;
[0020] H1 :工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y有顯著影響，P <0? 05 ;
[0021] 計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量A2 :
[0022] 首先將樣本數(shù)據(jù)中的工藝參數(shù)X按照從小到大的順序進(jìn)行排序并編號(hào)，排在第i 位的數(shù)據(jù)為X i ;
[0023] 對(duì)樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算公式如下：K ;
[0024] 其中，^為所有樣本數(shù)據(jù)X的平均值，S為所有樣本數(shù)據(jù)X的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0025] 接著計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)累積分布函數(shù)F(Yi),計(jì)算公式為F(Yi) = (Yi);
[0026] 其中，其中小為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，可查表獲得；
[0027] 最后計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量A2值，計(jì)算公式如下：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定方法，其特征在于按照以下步驟 進(jìn)行： (1) 采集合金材料的歷史力學(xué)性能數(shù)據(jù)y，以及與力學(xué)性能相對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)X作為樣 本數(shù)據(jù)，要求采集的樣本數(shù)據(jù)容量N > 50 ; (2) 采用兩步法確定單個(gè)工藝參數(shù)對(duì)某項(xiàng)合金材料力學(xué)性能的影響程度； ① 定性確定：在不考慮其它工藝參數(shù)變化的條件下，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)，擬合出力學(xué)性能y 關(guān)于工藝參數(shù)X的一元線(xiàn)性直線(xiàn)回歸方程y = f GO = kx+b，根據(jù)線(xiàn)性直線(xiàn)回歸方程的斜率 k，定性確定工藝參數(shù)與力學(xué)性能之間的影響程度； 當(dāng)k>0時(shí),說(shuō)明該工藝參數(shù)X與力學(xué)性能y之間是正相關(guān)的； 當(dāng)k < 0時(shí),說(shuō)明該工藝參數(shù)X與力學(xué)性能y之間是負(fù)相關(guān)的； 當(dāng)k = 0時(shí)，說(shuō)明該工藝參數(shù)X與力學(xué)性能y的變化無(wú)關(guān)，即不屬于影響合金材料力學(xué) 性能的參數(shù)； ② 定量確定：當(dāng)k尹0時(shí)，定量計(jì)算工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y具有顯著作用這一假設(shè)的 可信性程度，當(dāng)可信性程度彡95%，即誤判風(fēng)險(xiǎn)P < 5%時(shí)，說(shuō)明假設(shè)成立，即工藝參數(shù)X對(duì) 力學(xué)性能y具有顯著作用，反之，說(shuō)明該工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y無(wú)顯著性作用； 對(duì)每一個(gè)涉及到的工藝參數(shù)X按照上述步驟進(jìn)行同樣的定性確定和定量確定； (3) 根據(jù)步驟（2)中所確定的對(duì)合金材料力學(xué)性能具有顯著影響的工藝參數(shù)，在實(shí)際 生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)改變工藝參數(shù)后得到的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，對(duì)確定結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證； (4) 當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)的改變對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)與步驟（2)中得 到的結(jié)果一致時(shí)，最終確定對(duì)合金材料力學(xué)性能產(chǎn)生影響的關(guān)鍵工藝參數(shù)，根據(jù)該工藝參 數(shù)歷史取值條件下的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，按照力學(xué)性能數(shù)據(jù)在該工藝參數(shù)取值條件下數(shù)據(jù)穩(wěn)定 性最高，即該工藝參數(shù)條件下獲得的力學(xué)性能數(shù)據(jù)的最大值和最小值差值最小，同時(shí)力學(xué) 性能數(shù)據(jù)的平均值相對(duì)最大且符合工藝要求，最終確定該工藝參數(shù)X的最佳取值范圍，并 將其應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定方法，其 特征在于所述的力學(xué)性能數(shù)據(jù)y代表合金材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率或斷面收縮 率；所述的工藝參數(shù)X代表合金材料的化學(xué)成分組成、熱處理時(shí)的固溶溫度、時(shí)效溫度、保 溫時(shí)間、冷卻方式、將合金材料制成力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)的取樣方向、標(biāo)準(zhǔn)試樣的平面 跳縱、同軸率、粗糙度、晶粒度、規(guī)格、進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試時(shí)的測(cè)試設(shè)備的精度或試驗(yàn)速率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種影響合金材料力學(xué)性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定方法，其 特征在于所述的定量計(jì)算工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y具有顯著作用這一假設(shè)的可信性程度按 照以下步驟進(jìn)行： 采用Anderson-Darling正態(tài)性檢驗(yàn)方法，計(jì)算正態(tài)分布的樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量，根據(jù)統(tǒng) 計(jì)量的置信區(qū)間，計(jì)算P值； 假設(shè)H。：工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y沒(méi)有顯著影響，P彡0· 05 ; H1 :工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y有顯著影響，P <0· 05 ; 計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量A2: 首先將樣本數(shù)據(jù)中的工藝參數(shù)X按照從小到大的順序進(jìn)行排序并編號(hào)，排在第i位的 數(shù)據(jù)為Xi ; 對(duì)樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算公式如下：
其中，?為所有樣本數(shù)據(jù)X的平均值，S為所有樣本數(shù)據(jù)X的標(biāo)準(zhǔn)差； 接著計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)累積分布函數(shù)F(Yi),計(jì)算公式為F(Yi) = Ct(Yi); 其中，其中Φ為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，可查表獲得； 最后計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量A2值，計(jì)算公式如下：
其中，N為樣本總個(gè)數(shù)，i為樣本序號(hào)； 計(jì)算判定統(tǒng)計(jì)量，2,計(jì)算公式為
根據(jù)給定的顯著性水平α =0.05和計(jì)算得到的判定統(tǒng)計(jì)量< 2,查Anderson-Darling 臨界值表，得到判定統(tǒng)計(jì)量，2的置信區(qū)間范圍，按照下式計(jì)算P值： 若 13 > A'2 彡 0· 600 P = exp [1. 2937-5. 709*Α'2+0· 0186 (A'2)2]; 若 0· 600 > Α'2 彡 0· 340 P = exp[0. 9177-4. 279*Α'2-1· 38(Α'2)2]; 若 0· 340 > Α'2 彡 0· 200 P = l-exp[-8. 318+42. 796*Α'2-59· 938(Α'2)2]; 若 Α'2 彡 0.200 P = l-exp[-13. 436+101. 14*Α'2-223· 73(A'2)2]; 最終得到的P <〇· 05時(shí)，則拒絕原假設(shè)H。，表明假設(shè)H1成立，工藝參數(shù)x對(duì)力學(xué)性能y 有顯著影響，反之，則接受原假設(shè)H。，工藝參數(shù)X對(duì)力學(xué)性能y沒(méi)有顯著影響。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104376201SQ201410624223
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】孫奇, 韋廷立, 張立新, 閆秀芬, 張穎 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司