高温合金、钛合金等合金材料的微观组织结构是能够反映出一些性能特点,譬如:有无缺陷、服役寿命、内部均匀性等,而晶粒尺寸对材料性能的响应最为灵敏。以超声检测方式对材料进行检测并提取相应的特征参数,如:声速、衰减系数、背散射信号、非线性系数等,构建出超声特征参数与晶粒尺寸的线性评价模型,输入相应的超声特征参数可获得对应晶粒尺寸值,从而实现无损表征晶粒尺寸的过程。当前以单一超声特征参数评价晶粒尺寸为主,存在表征关系不够全面;当材料微观组织结构更为复杂时,评价结果精度及曲线线性关系差,甚至出现评价失效等问题。针对这些问题,考虑融合多个超声参数并与晶粒尺寸建立全新的超声评价关系模型。处理多个超声特征参数时,也面临选择与控制的困难性,改变传统评价模型的单一评价机制,形成可控的多个超声参数及寻找模型决策系数的模式识别问题。本文以相关性度量方式进行多个超声参数的初次筛选,构建映射函数将多参数映射成单维参数,并引入进化算法处理优化问题,建立多参数超声评价晶粒尺寸关系模型。主要研究工作与成果如下:(1)介绍了GH4169、TC4等合金材料的基本性能,利用金相及超声检测方法提取相应的特征参数,经实验分析超声评价晶粒尺寸的传统线性关系模型。(2)考虑到单个超声特征参数反映出晶粒尺寸的特征信息不够全面,提出将多个超声参数相结合,构建面向GH4169晶粒尺寸无损定量表征的多参数超声评价方法。依据相关性度量从声速、衰减系数、非线性系数等超声参数中优选出有效参数,构建映射函数映射成单维超声参数并归一化处理,对于单维参数与晶粒尺寸拟合过程中,构建平均绝对误差为优化目标并设定目标为最小的优化问题,引入进化算法求解优化问题,寻找到最佳的映射函数系数及拟合函数系数,最终建立多参数超声评价模型。以上方式可有效解决传统评价模型误差大、评价精度低等问题,具有较好的评价效应。(3)随着被检对象微观组织结构复杂信息的增加,以误差最小为目标建立的评价曲线越来越差,针对此问题,提出一种以单调性为目标的TC4钛合金初生α相晶粒尺寸超声评价方法。依据相关性度量准则进行超声参数初次降维,然后经映射函数降成单维参数并与晶粒尺寸拟合处理,构建以单调性(特征参数样本点依次序列差值同时为正或为负)最大为优化目标的优化问题,引入差分进化算法求解优化问题,寻找最佳映射函数及拟合函数系数,从而建立映射单调性的多参数超声评价模型。该方法显现出良好的单调性能及误差小的优点。(4)为了使超声评价模型保证误差小的同时又能体现良好的单调性能,引入多目标优化算法(NSGA-II)进行目标的优化,制定多目标最小化的优化问题,并同时将单调性的制约方式转化为斯皮尔曼秩相关系数,使得在Pareto前沿出现一系列的最优解,形成智能化可选择评价模型集,便于实际应用过程中符合当前问题下的解集为评价模型。该方法同时考虑多目标,提供可选择模型并形成智能化评价模型集,性能更加稳定、模型更加多样性,且综合了单目标下多参数超声评价模型的优点。(5)对于评价模型的拟合方式予以改进,提出面向单调性与准确性的评价方法。在一阶拟合关系模型误差大、二阶拟合关系模型出现不可评价现象问题进行处理,将单调性与准确性结合并制约二阶拟合模型。此方法保证二阶拟合模型误差小的优点同时有着良好的单调性,为超声评价模型拟合方式上提供了可行思路。