基于Voronoi图的WC基硬质合金微观结构建模及优化

摘要：

微观结构是影响硬质合金硬度、断裂韧性等性能的重要因素.鉴于Voronoi图可以表征晶粒形态且具有良好的可控性,提出一种基于Voronoi图的WC基两相硬质合金微观结构建模方法.引入扰动法建立赋有WC平均晶粒尺寸特征的初始Voronoi图;考虑硬质合金存在部分晶粒尺寸差异大、尺寸跨度大的情形,提出基于修改Voronoi种子点局部分布密度以控制晶粒尺寸的单元抽取法和选择投放法,结合二者建立晶粒尺寸分布调控模型;针对模型中粘结相体积分数和邻接度的误差不可控问题,建立关于两个参数的多目标优化函数,采用多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化.结合案例分析,结果表明:模型的WC晶粒尺寸分布误差总体控制在6％以下,未优化的各参数误差大于5％,NSGA-Ⅱ优化后,WC平均晶粒尺寸误差小于3％,粘结相体积分数和邻接度的误差减小至2％以下,且模型表征了硬质合金真实微观结构的随机性,验证了建模方法的可行性,为硬质合金后续的力学性能预测和微观结构优化提供误差可控的基础模型.

关键词：WC硬质合金、微观结构、Voronoi图、晶粒尺寸分布、多目标优化

所属期刊栏目：47

分类号：TG146.4+1;TP391.9(金属学与热处理)

资助基金：江西省自然科学基金;赣州市重点研发计划;创新领军人才计划项目

在线出版日期：2023-11-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1369-1379