工程科学学报.第44卷，第X期：1-8.2022年X月 Chinese Journal of Engineering,Vol.44,No.X:1-8,X 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.12.001;http://cje.ustb.edu.cn 航空发动机阻燃钛合金力学性能预测及成分优化 李雅迪2，弭光宝2，)四，李培杰)，曹京霞2)，黄旭2，) 1)清华大学新材料国际研发中心，北京1000842)中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所，北京1000953)中国航发先进钛合金重 点实验室，北京100095 ☒通信作者，E-mail:miguangbao(@163.com 摘要采用支持向量机算法，在实验数据的基础上，建立航空发动机阻燃钛合金的合金化元素与力学性能关系模型，分析 合金化元素对力学性能的影响规律.模型的输入参数为V、AI、Si和C元素，输出参数为室温拉伸性能（抗拉强度、屈服强 度、延伸率和断面收缩率).结果表明：各个力学性能支持向量机模型的线性相关系数均在0.975以上，具有较高的预测能力： 各个力学性能测试样本实验值与模型预测值的绝对百分误差均在5%以内，具有良好的泛化能力，能够有效地反映出阻燃钛 合金的合金化元素与力学性能之间的定量关系，进而实现对该合金的成分优化.对于Ti-35V-15Cr阻燃钛合金，可以通过加 入质量分数为0-0.1%的Si元素和质量分数为0.05%~0.125%的C元素.并减少质量分数为2%~5%的V元素，来提高力 学性能：对于Ti-25V-15Cr阻燃钛合金.可以通过加人质量分数为1.5%~1.8%的A元素和质量分数为0.15%~0.2%的C元 素，来提高力学性能. 关键词阻燃钛合金；支持向量机算法：合金化元素；力学性能；成分优化 分类号TG146.2 Predicting the mechanical properties and composition optimization of a burn-resistant titanium alloy for aero-engines LI Ya-di2),MI Guang-bao,LI Pei-jie,CAO Jing-xia,HUANG Xu) 1)National Center of Novel Materials for International Research,Tsinghua University,Beijing 100084,China 2)Titanium Alloys Research Institute,AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China 3)Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Titanium Alloys,AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095, China Corresponding author,E-mail:miguangbao@163.com ABSTRACT Lightweight high-temperature titanium alloys are a key material for aero-engines.With the increasing use of new titanium alloys in aero-engines,titanium fire has become a typical catastrophic fault that plagues material design and selection.A burn- resistant titanium alloy is a special material developed to deal with the problem of titanium fire.Its application in aero-engines has become one of the key technologies for the prevention and control of titanium fire.Therefore,explaining the influence of the alloying elements of burn-resistant titanium alloys on mechanical properties is important to provide an important theoretical basis for the design and application of these alloys.Based on the experimental data,the relationship model between the alloying elements and mechanical properties of a burn-resistant titanium alloy was established using a support vector machine algorithm,and the effect of the alloying elements on the mechanical properties was analyzed.The input parameters of the model were V,Al,Si,and C elements,and the output parameters were the room temperature tensile properties(tensile strength,yield strength,elongation,and the reduction of area).Results 收稿日期：2020-10-12 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51471155.U2141222):国家科技重大专项资助项目(J2019-Ⅷ-0003-0165)航空发动机阻燃钛合金力学性能预测及成分优化 李雅迪1,2)，弭光宝2,3) 苣，李培杰1)，曹京霞2,3)，黄    旭2,3) 1) 清华大学新材料国际研发中心，北京 100084    2) 中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所，北京 100095    3) 中国航发先进钛合金重 点实验室，北京 100095 苣通信作者， E-mail: miguangbao@163.com 摘    要    采用支持向量机算法，在实验数据的基础上，建立航空发动机阻燃钛合金的合金化元素与力学性能关系模型，分析 合金化元素对力学性能的影响规律. 模型的输入参数为 V、Al、Si 和 C 元素，输出参数为室温拉伸性能（抗拉强度、屈服强 度、延伸率和断面收缩率）. 结果表明：各个力学性能支持向量机模型的线性相关系数均在 0.975 以上，具有较高的预测能力； 各个力学性能测试样本实验值与模型预测值的绝对百分误差均在 5% 以内，具有良好的泛化能力，能够有效地反映出阻燃钛 合金的合金化元素与力学性能之间的定量关系，进而实现对该合金的成分优化. 对于 Ti−35V−15Cr 阻燃钛合金，可以通过加 入质量分数为 0～0.1% 的 Si 元素和质量分数为 0.05%～0.125% 的 C 元素，并减少质量分数为 2%～5% 的 V 元素，来提高力 学性能；对于 Ti−25V−15Cr 阻燃钛合金，可以通过加入质量分数为 1.5%～1.8% 的 Al 元素和质量分数为 0.15%～0.2% 的 C 元 素，来提高力学性能. 关键词    阻燃钛合金；支持向量机算法；合金化元素；力学性能；成分优化 分类号    TG146.2 Predicting the mechanical properties and composition optimization of a burn-resistant titanium alloy for aero-engines LI Ya-di1,2) ，MI Guang-bao2,3) 苣 ，LI Pei-jie1) ，CAO Jing-xia2,3) ，HUANG Xu2,3) 1) National Center of Novel Materials for International Research, Tsinghua University, Beijing 100084, China 2) Titanium Alloys Research Institute, AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China 3) Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Titanium Alloys, AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China 苣 Corresponding author, E-mail: miguangbao@163.com ABSTRACT    Lightweight  high-temperature  titanium  alloys  are  a  key  material  for  aero-engines.  With  the  increasing  use  of  new titanium alloys in aero-engines, titanium fire has become a typical catastrophic fault that plagues material design and selection. A burn￾resistant  titanium  alloy  is  a  special  material  developed  to  deal  with  the  problem  of  titanium  fire.  Its  application  in  aero-engines  has become one of the key technologies for the prevention and control of titanium fire. Therefore, explaining the influence of the alloying elements of burn-resistant titanium alloys on mechanical properties is important to provide an important theoretical basis for the design and application of these alloys. Based on the experimental data, the relationship model between the alloying elements and mechanical properties of a burn-resistant titanium alloy was established using a support vector machine algorithm, and the effect of the alloying elements on the mechanical properties was analyzed. The input parameters of the model were V, Al, Si, and C elements, and the output parameters were the room temperature tensile properties (tensile strength, yield strength, elongation, and the reduction of area). Results 收稿日期: 2020−10−12 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51471155，U2141222）；国家科技重大专项资助项目（J2019-Ⅷ-0003-0165） 工程科学学报，第 44 卷，第 X 期：1−8，2022 年 X 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 44, No. X: 1−8, X 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.12.001; http://cje.ustb.edu.cn