01 Introduzzjoni tal-Karta
Ligi b'temperatura għolja bbażati fuq in-nikil, bħala materjali użati f'ambjenti estremi, juru deformazzjoni mhux uniformi kumplessa f'temperaturi għoljin minħabba l-eteroġeneità tal-mikrostrutturi fiż-żona tal-fużjoni (FZ), iż-żona affettwata tas-sħana (HAZ), u l-materjal bażi (BM) tal-kapaċità tal-iwweldjar tal-istrutturi tas-servizz tal-iwweldjar komponenti. Metodi ta' ttestjar tradizzjonali jitħabtu biex ikejlu b'mod preċiż il-proprjetajiet mekkaniċi u ma jistgħux ibassru b'mod preċiż id-deformazzjoni ta'-temperatura għolja. Biex jindirizza din l-isfida, dan l-istudju jadotta approċċ ta' karatterizzazzjoni u mmudellar kollaborattivi fuq multi-skala, li jiffoka fuq l-eteroġeneità tal-proprjetajiet ta' mikro-żona fil-ġonot-iwweldjati bil-lejżer. Bl-integrazzjoni ta' tekniki ta' ttestjar ta' nanoindentazzjoni, simulazzjoni ta' elementi finiti (FE), u korrelazzjoni ta' immaġini diġitali (DIC), ġie stabbilit metodu ta' tbassir ta' deformazzjoni termali mhux-uniformi fuq il-medda tat-temperatura ta' 20-800 grad.
02 Ħarsa ġenerali tat-test sħiħ
Dan l-istudju juża superliga b'bażi tan-nikil-GH3536 bħala l-materjal sperimentali biex iwettaq il-karatterizzazzjoni u l-immudellar tal-imġiba eteroġenja tad-deformazzjoni termali tal-ġonot iwweldjati bil-laser-. Billi tintegra tekniki ta' nanoindentazzjoni, simulazzjoni FE u ttestjar DIC, flimkien mal-mudell tal-ebusija (mudell Ludwick) u metodu ta 'identifikazzjoni tal-parametri mingħajr dimensjoni, tinvestiga l-proprjetajiet mikro-mekkaniċi u l-mudelli ta' deformazzjoni ta 'FZ, HAZ u BM fil-medda tat-temperatura ta' 20-800 grad. Riżultati sperimentali juru li dan il-metodu ta' multi-skala jista' jikseb b'mod preċiż il-parametri mekkaniċi ta' kull mikro-reġjun, bi żball massimu ta' saħħa ta' rendiment ta' 9.8% biss meta mqabbel mar-riżultati tal-ittestjar DIC; fi 800 grad , id-devjazzjoni tad-deformazzjoni mhux-uniformi ta 'kampjun tat-tensjoni FZ ta' 3.0mm wiesgħa tilħaq 67%. L-applikazzjoni ta' dan il-mudell għal testijiet tal-platt butt u T-joint liwi vverifikat l-influwenza tal-proprjetajiet lokali fuq il-prestazzjoni ta'-temperatura għolja, u spjega l-korrelazzjoni intrinsika bejn l-eteroġeneità strutturali tal-mikro-reġjun u l-imġiba ta' deformazzjoni. Dan l-istudju jispjega l-mekkaniżmi ewlenin ta 'deformazzjoni eteroġenja f'ġonot iwweldjati ta' liga ta '-temperatura għolja, jindirizza l-kwistjoni ta' deformazzjoni mhux uniformi li metodi tradizzjonali jitħabtu biex isolvu, u għandu valur teoretiku u ta 'inġinerija sinifikanti għall-ottimizzazzjoni tal-proċess tal-iwweldjar fl-ajruspazju u oqsma relatati.
Figura 03
visually analyses the load-depth (P-h) curves of nanoindentation for BM, HAZ, and FZ of laser-welded GH3536 high-temperature alloy joints from 20℃ to 800℃, revealing that the micro-mechanical properties of the laser-welded GH3536 alloy joints exhibit a gradient distribution of BM>HAZ>FZ, u li żieda fit-temperatura taggrava din l-eteroġeneità. F'500 grad, il-kurva turi varjazzjonijiet bis-snien li jikkorrispondu għall-effett Portevin-Le Chatelier (PLC), fenomenu ta 'instabilità tal-plastik ikkawżat minn strain dinamiku waqt id-deformazzjoni plastika ta' ligi ta 'temperatura għolja-ibbażati fuq in-nikil-).
Figura 1. P-h kurvi ta' testijiet ta' indentazzjoni f'diversi reġjuni f'temperaturi differenti: (a) 20 grad ; (b) 300 grad; (c) 500 grad; (d) 800 grad
Il-Figura 2 turi t-test tat-tensjoni DIC tal-lejżer-iwweldjati GH3536 ġonot ta 'liga ta' temperatura-għoli f'20 grad , li jindika li l-FZ għandu l-iktar proprjetajiet mekkaniċi dgħajfa, b'tensjoni ta '0.544 f'350 s, segwit mill-HAZ, filwaqt li l-BM deforma l-inqas, deforma{7} b'mod viżwali ikkawżat minn eteroġeneità tal-prestazzjoni tal-mikro-reġjun. Il-kurva tat-test DIC taqbel mal-kurva tal-estensometru, li tikkonferma l-eżattezza u l-affidabbiltà tat-teknika DIC fil-karatterizzazzjoni tad-deformazzjoni lokali tal-ġonot iwweldjati.
Figure 3 shows the uniaxial tensile simulation of localised properties in different regions of laser-welded GH3536 high-temperature alloy joints, indicating that the strain distribution consistently follows FZ>HAZ>BM fit-temperaturi kollha, u li t-temperatura dejjem tiżdied taggrava din id-deformazzjoni mhux-uniformi; il-kurvi ta 'simulazzjoni FE jaqblu mill-qrib mal-kurvi sperimentali, bi żball massimu ta' saħħa ta 'rendiment ta' 9.8% biss, li jivvalida l-eżattezza tal-inverżjoni tan-nanoindentazzjoni flimkien mal-mudell Ludwick modifikat u li jipprovdi appoġġ affidabbli għat-tbassir tal-prestazzjoni tas-servizz ta 'temperatura għolja - u l-ottimizzazzjoni tal-proċessi tal-iwweldjar.
Il-Figura 4 tippreżenta mapep tal-kontorn tar-razza tal-plastik ekwivalenti f'20 grad għal ġonot ta 'liga ta' temperatura għolja-iwweldjati bil-laser-GH3536 b'wisgħat FZ differenti. Ir-riżultati jindikaw li l-FZ huwa dejjem reġjun ta 'deformazzjoni kkonċentrata fit-temperaturi kollha. F'wisa 'FZ ta' 3.0mm, deformazzjoni mhux-uniformi hija sinifikanti, b'devjazzjoni ta '68% minn deformazzjoni uniformi fi 800 grad , u din id-devjazzjoni tiżdied mat-temperatura. L-influwenza tal-wisa 'FZ fuq l-uniformità tad-deformazzjoni turi xejra mhux lineari li l-ewwel tiżdied u mbagħad tonqos. F'1.5mm, in-nuqqas ta'-uniformità tad-deformazzjoni hija aktar dgħajfa minħabba restrizzjonijiet qawwija tal-materjal bażi, u f'4.5mm u 6.0mm, hija aktar dgħajfa minħabba r-ridistribuzzjoni tal-istress. Huwa ċar li 3.0mm hija wisa 'kritika li għandha tiġi evitata, li tipprovdi gwida ewlenija għall-ottimizzazzjoni tal-parametri tal-proċess tal-iwweldjar.
