基于神经网络双层辉光离子渗金属工艺预测模型研究（

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1、XX,等：基于神经网络的双层辉光离子渗金属工艺预测模型的研究基于神经网络的双层辉光离子渗金属工艺预测模型的研究基金项目：国家自然科学基金项目（62080921）作者简介：王国庆（1973—），女，江苏南京人，副教授，硕士，主要从事神经网络研究；张新（1980—），女，江苏苏州人，讲师，硕士，主要从事机械模型设计研究.王国庆1,张新2,李小丽1（1.苏州市职业大学电子信息工程系，江苏苏州215104；2.上海交通大学机械工程学院,上海200030）摘要：将人工神经网络理论和算法应用于双层辉光离子渗金属工艺的研究，在对网络进行训练的基础上，建立了双层辉光离子渗金属工艺与渗层表面成分

2、和元素总质量分数、渗层厚度和吸收率之间的数学模型，试验结果与计算结果十分吻合.（摘要包括：研究目的、方法、结果）关键词：双层辉光；人工神经网络；预测模型中图分类：TG156文献标志码：ARrsearchonann-basedpredictionmodelusedtodoubleglowplasmasurfacealloyingprocessingWANGGuo-qin1,XHANGXin2,LIXiao-li1(1.CollegeofmaterialsScienceandEngineering,JilinUniversity,Changchun130022,P.R.China；

3、2.SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,P.R.China)Abstract：Thetheoryandthealgorithmoftheartificialneuralnetworkareappliedintheresearchofthetechniqueandthecomposition,thegrossmassfractionofelement,thethicknessofsurfacealloyinglayeraswellastheabsorptionrateisb

4、uilt.Thecalculationresultsareingoodagreementwiththeexperimentalresults.Keywords：Doubleglow；Artificialneuralnetwork；Predictionmodel双层辉光离子渗金属技术是我国在国内外都获得专利的一项等离子表面冶金新技术,它可以在普通材料表面形成具有特殊物理、化学性质的表面合金层[1-4].双层辉光离子多元共渗是一个非常复杂的问题，各种合金元素在源极表面溅射的特性、工件表面的沉积扩散，等离子体空间传输存在较大的差异.而且宏观工艺参数较多，它们之间相互作用关系复杂，以往

5、人们都是借助于经验，很难找到反映其内在规律的数学模型.人工神经网络理论的提出与发展为研究非线性系统提供了一种强有力的工具，它已成功的应用于许多研究领域，在材料热处理学科的应用越来越受到重视[5-6].首次以美国HAYEN公司生产的HastelloyC—2000镍基耐蚀合金为源极，进行Ni-Cr-Mo-Cu多元共渗工艺研究.利用人工神经网络技术，建立了双层辉光离子渗金属工艺与渗层合金成分及合金元素总质量分数、渗层厚度和吸收率之间的预测模型.1试验方法和试验方案1.1试验方法渗金属试验在自制双层辉光离子渗金属炉中进行，源极材料为HastelloyC—2000合金，尺寸为130mm×

6、50mm×4mm，工件材料为20钢，尺寸为80mm×25mm×3mm.采用脉冲放电模式：源极采用直流电源，工件采用脉冲电源。源极材料HastelloyC—2000的质量分数：wNi=59%，wMo=16%，wCr=23%，wCu=1.6%，wC＜0.01%.1.2试验方案为了选定正交试验各个工艺参数的取值范围，先结合以往试验研究的经验，然后又进行了20余炉的摸XX,等：基于神经网络的双层辉光离子渗金属工艺预测模型的研究索性试验，确定了正交工艺参数。正交试验按照L16(45)正交表进行试验.指标项目为渗层表面合金元素成分及总质量分数、渗层厚度和吸收率.因素水平表如表1所示.2数学

7、模型表1因素水平表因素水平1234源极电压U／V10501000950900工件电压U／V275250350300气压p／Pa35304540极间距d／mm15202522.5在网络学习部分，采用三层BP神经网络来完成函数的映射.误差逆传播神经网络是一种具有三层或三层以上的阶层型神经网络，如图所示为一个三层前馈神经网络：它包括输入层、隐含层(中间层)、输出层；输入层有i个节点，隐含层有j个节点，输出层有t个节点.上、下层之间各神经元实现全连接，即下层的每一单元与上层的每一单元都实现权连接，而