مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

مقایسه قابلیت مدلهای آرنیوسی و شبکه مصنوعی عصبی در مدلسازی رفتار سیلان سوپرالیاژ اینکونل 625 تولید شده به روش ساخت افزایشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
ساخت محصولات نزدیک به شکل نهایی از جنس آلیاژهای پیشرفته پراستحکام از طریق روشهای ساخت افزایشی، توجه بسیاری از صنعتگران و محققان را به خود جلب کرده است. آلیاژهای پیشرفته مهندسی مانند سوپرآلیاژهای پایه نیکل جهت سرویس دهی در شرایط خاص مانند دمای بالا، زمانهای طولانی مدت، و شرایط خورنده و اکسید شونده طراحی می شوند. بنابراین ضرورت بررسی خواص مکانیکی دمای بالای آلیاژهای پیشرفته پراستحکام ساخته شده به روش ساخت افزایشی کاملا محسوس است. در این پژوهش رفتار سیلان دمای بالای سوپر آلیاژ Inconel625 تولید شده به روش ذوب لیزری انتخابی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور آزمایش‌های فشار در دماهای 800 ، 900 ، 1000 و ℃1100 تحت نرخ کرنشهای 001/0، 01/0، و s-11/0 انجام شد. جهت مدلسازی رفتارسیلان آلیاژ از مدل‌ رفتاری آرنیوسی اصلاح شده و مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. برای ارزیابی دقت مدلهای به‌کارگرفته‌شده از پارامترهای استاندارد آماری در قالب ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا، و میانگین خطای نسبی مطلق استفاده شد. با توجه به تغییرات قابل توجه ضریب حساسیت به نرخ کرنش و انرژی فعالسازی تغییرشکل در محدوده دمایی مورد بررسی، مدل آرنیوسی نتوانست پیش بینی دقیقی از رفتار سیلان داشته باشد. در حالی که مدل شبکه عصبی مصنوعی از توانایی بسیار بالایی در مدلسازی رفتار سخت‌شوندگی و نرم‌شوندگی سیلان سوپرآلیاژ مورد بررسی برخوردار است. بر اساس داده های پیش بینی شده نقشه‌های بازده و اتلاف توان در کرنشهای 1/0 ، 2/0 ، 3/0 و 4/0 رسم شدند و مناطق ناپایداری متالورژیکی و شرایط بهینه تغییرشکل مورد شناسایی قرار گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparing the capability of Arrhenius type and artificial neural network models in predicting the high temperature flow behavior of selective laser melted Inconel 625 alloy

نویسندگان English

Hamid Reza Abedi
Sobhan Asl Najafi
School of Metallurgy & Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran
چکیده English

Conventional methods face limitations when it comes to producing near-net-shape products of high-strength advanced engineering alloys, while additive manufacturing as an alternative approach have garnered the interest of artisans and researchers. High-performance engineering materials, such as nickel-based superalloys, are specifically formulated to endure harsh conditions like elevated temperatures, extended exposure time, and corrosive surroundings. Consequently, there is a significant demand to study the high temperatures mechanical characteristics of advanced high-strength alloys produced through additive manufacturing. In this research, the high temperature flow behavior of Inconel625 superalloy produced through selective laser melting has been investigated. For this purpose, hot compression tests were performed at temperatures of 800, 900, 1000, and 1100 ℃ under the strain rates of 0.001, 0.01, and 0.1s-1. In order to modeling the flow stress behavior, modified Arrhenius-type model and artificial neural network model were employed. Standard statistical parameters in the form of correlation coefficient (R), root mean square error (RMSE) and average absolute relative error (AARE) were used to evaluate the accuracy of the developed models. Due to the significant changes in the strain rate sensitivity and deformation activation energy in the studied temperature range, Arrhenius model could not accurately predict the high temperature flow behavior. While the artificial neural network model represented high capability in modeling the hardening and softening behavior of the investigated superalloy. Based on the predicted data, power efficiency and dissipation maps were constructed at strains of 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4, then the metallurgical instability regions and optimal deformation conditions were identified.

کلیدواژه‌ها English

Nickel-based superalloy
Additive Manufacturing
Flow behavior
Processing map
Artificial neural network

23


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 03 شهریور 1403

  • تاریخ دریافت 26 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 29 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 03 شهریور 1403