本發(fā)明涉及壓鑄鋁合金，具體涉及一種al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金的設(shè)計(jì)方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在汽車制造方面，汽車輕量化成為節(jié)能減排的重要方向。鋁合金憑借其優(yōu)異的性能、低密度、良好的加工性和成本效益，成為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的理想材料。鋁合金在汽車中的使用占比增加，車身結(jié)構(gòu)件拼接工藝難度不斷提高、拼接效率低下；同時(shí)，汽車對(duì)鋁合金材料極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、硬度和耐腐蝕性等方面的要求越來越高。在汽車結(jié)構(gòu)件碰撞或受力時(shí)，需要鋁合金材料具有極高的極限抗拉強(qiáng)度以保障安全；鋁合金材料的屈服強(qiáng)度需要足夠高，以避免在汽車使用過程中產(chǎn)生永久性形變，高屈服強(qiáng)度的鋁合金可以確保汽車在正常行駛及碰撞等情況下維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；為了防止汽車結(jié)構(gòu)件在遭遇沖擊時(shí)產(chǎn)生脆性斷裂，需要鋁合金材料具有較好的延伸率。

2、傳統(tǒng)鋁合金材料的極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相對(duì)較低，難以滿足高強(qiáng)度、高負(fù)載的汽車結(jié)構(gòu)件的需求。尤其是在碰撞時(shí)，傳統(tǒng)鋁合金可能無法有效地承受外部沖擊力，影響車輛安全性。且傳統(tǒng)鋁合金材料的延伸率較低，在承受應(yīng)力時(shí)容易發(fā)生脆性斷裂，缺乏韌性，不能有效吸收碰撞能量，降低了汽車的抗撞擊性能。因此，傳統(tǒng)鋁合金材料在滿足現(xiàn)代汽車對(duì)于結(jié)構(gòu)件的高性能要求方面存在一定的不足，需要通過優(yōu)化合金成分、改進(jìn)加工技術(shù)和增加表面處理等手段，才能滿足高性能要求。

3、開發(fā)用于車身結(jié)構(gòu)件一體化壓鑄的高性能免熱處理壓鑄鋁合金可有效突破這一瓶頸。特斯拉在al-si-mg基合金中添加cu，開發(fā)了新型合金并應(yīng)用于model?y車型免熱處理一體化壓鑄后地板的制造，減少了零部件數(shù)和整體車身重量。

4、然而，al-si-mg基合金中cu元素的最佳添加量難以確定。此外，傳統(tǒng)的cu改性al-si-mg合金開發(fā)方法在確定合金成分最佳含量方面通常存在效率低、成本高且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的問題。因此，亟需結(jié)合計(jì)算熱力學(xué)和主動(dòng)學(xué)習(xí)方法開發(fā)一種al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金的設(shè)計(jì)方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備，用于加速新型高性能免熱處理壓鑄鋁合金的設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金的設(shè)計(jì)方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備，具體技術(shù)方案如下：

2、在第一方面，本發(fā)明提供了一種al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金設(shè)計(jì)方法，包括：

3、步驟s1、根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)收集富al端al-si-mg-cu四元體系中的純?cè)亍⒍?、三元系和四元系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的所述熱力學(xué)數(shù)據(jù)建立富al端al-si-mg-cu四元體系熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫；

4、步驟s2、基于所述熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，使用scheil-gulliver模型模擬不同cu添加量對(duì)al-si-mg-cu合金凝固組織的影響，從而獲取al-si-mg-cu合金的凝固組織信息；

5、步驟s3、采用所述凝固組織信息作為輸入特征，采用al-si-mg-cu合金的初始實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率作為輸出特征；采用所述輸入特征和所述輸出特征對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)訓(xùn)練高斯回歸模型，直至所述高斯回歸模型對(duì)所述初始實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)性能數(shù)據(jù)的擬合系數(shù)達(dá)到r2大于等于0.9時(shí)，完成訓(xùn)練；

6、步驟s4、采用完成訓(xùn)練后的所述高斯回歸模型在yal-8wt.%si-0.4wt.%mg-xcu預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到隨cu質(zhì)量百分比增加且al質(zhì)量百分比減少而變化的預(yù)測(cè)性能數(shù)據(jù)；其中，y的取值范圍為90wt.%~91.6wt.%；x的取值范圍為0~1.6wt.%；將所述預(yù)測(cè)性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為綜合力學(xué)性能因子qdjr；根據(jù)qdjr的變化情況，并結(jié)合ei值的最大值篩選出所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)的最佳成分點(diǎn)。

7、可選的，若所述最佳成分點(diǎn)對(duì)應(yīng)合金的qdjr在其置信區(qū)間內(nèi)的最大值大于所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)其他任一成分點(diǎn)對(duì)應(yīng)合金的qdjr在其置信區(qū)間內(nèi)的最大值，則說明所述最佳成分點(diǎn)篩選成功；

8、若所述最佳成分點(diǎn)對(duì)應(yīng)合金的qdjr在其置信區(qū)間內(nèi)的最大值小于所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)其他任一成分點(diǎn)對(duì)應(yīng)合金的qdjr在其置信區(qū)間內(nèi)的最大值，則說明需要重新選取最佳成分點(diǎn)。

9、可選的，在重新選取最佳成分點(diǎn)時(shí)，先將各所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加入所述初始實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)中，再結(jié)合步驟s3完成對(duì)所述高斯回歸模型的訓(xùn)練，最后，采用所述步驟s4篩選出所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)的最佳成分點(diǎn)。

10、可選的，所述初始實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)包括對(duì)所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)選取5~10個(gè)成分點(diǎn)對(duì)應(yīng)合金的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

11、可選的，在訓(xùn)練所述高斯回歸模型過程中，所述高斯回歸模型采用的核函數(shù)包括用于訓(xùn)練極限抗拉強(qiáng)度的核函數(shù)、用于訓(xùn)練屈服強(qiáng)度的核函數(shù)和用于訓(xùn)練延伸率的核函數(shù)。

12、可選的，對(duì)獲得的所述熱力學(xué)數(shù)據(jù)采用calphad方法建立富al端al-si-mg-cu四元體系熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫。

13、可選的，所述預(yù)測(cè)性能數(shù)據(jù)包括極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率。

14、可選的，所述凝固組織信息包括(al)相組織信息、(si)相組織信息、mg2si相組織信息、al2cu相組織信息和q-al5cu2mg8si6相組織信息。

15、在第二方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金設(shè)計(jì)方法。

16、在第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括：至少一個(gè)處理器、至少一個(gè)存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金設(shè)計(jì)方法。

17、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

18、（1）本發(fā)明提供的一種al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金的設(shè)計(jì)方法，能夠快速篩選出預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)的最佳成分點(diǎn)，加速新型高性能免熱處理壓鑄鋁合金的設(shè)計(jì)。具體的，本發(fā)明根據(jù)富al端al-si-mg-cu四元體系熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，使用scheil-gulliver模型模擬不同cu添加量對(duì)al-si-mg-cu合金凝固組織的影響，從而獲取al-si-mg-cu合金的凝固組織信息；采用凝固組織信息作為輸入特征，采用al-si-mg-cu合金的初始實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率作為輸出特征，采用輸入特征和輸出特征對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)訓(xùn)練高斯回歸模型；采用完成訓(xùn)練后的高斯回歸模型在yal-8wt.%si-0.4wt.%mg-xcu預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)qdjr的變化情況，并結(jié)合ei值的最大值快速篩選出所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)的最佳成分點(diǎn)。另外，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證最佳成分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的合金具有最優(yōu)的綜合力學(xué)性能，確保了設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，本發(fā)明能夠結(jié)合計(jì)算熱力學(xué)和主動(dòng)學(xué)習(xí)方法縮短了al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金最佳成分點(diǎn)的開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，并有效提升了合金的綜合性能，滿足了汽車輕量化和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。

19、（2）本發(fā)明中在重新選取最佳成分點(diǎn)時(shí)，先將各所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加入所述初始實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)中，再結(jié)合步驟s3完成對(duì)所述高斯回歸模型的訓(xùn)練，最后，采用所述步驟s4篩選出所述預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)的最佳成分點(diǎn)，通過這種動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化，確保篩選出預(yù)設(shè)合金成分含量范圍內(nèi)的最佳成分點(diǎn)，使得最終獲得的al-si-mg-cu免熱處理壓鑄鋁合金具備優(yōu)異的力學(xué)性能，滿足實(shí)際應(yīng)用中的高要求。

20、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。