01 Paber Sissejuhatus
Niklil- põhinevad kõrgel temperatuuril{1}} põhinevad sulamid, mida kasutatakse ekstreemsetes keskkondades kasutatavate materjalidena, omavad keerulist ebaühtlast deformatsiooni kõrgel temperatuuril, mis on tingitud mikrostruktuuride heterogeensusest termotuumasünteesis (FZ), soojus-mõjutatud tsoonis (HAZ) ja alusmaterjalil (BM), mis mõjutab}keevitatud laserrõngasstruktuuri{-koormusvõimet{{4 ja komponentide kasutusiga. Traditsioonilised testimismeetodid ei suuda täpselt mõõta mehaanilisi omadusi ega suuda täpselt ennustada kõrgel temperatuuril tekkivat deformatsiooni{7}. Selle väljakutse lahendamiseks kasutatakse selles uuringus mitmeskaalulist ühist iseloomustamise ja modelleerimise lähenemisviisi, keskendudes laserkeevisliidete mikrotsoonide omaduste heterogeensusele. Integreerides nanoindentatsiooni, lõplike elementide (FE) simulatsiooni ja digitaalse kujutise korrelatsiooni (DIC) testimise tehnikad, loodi meetod ebaühtlase termilise deformatsiooni ennustamiseks temperatuurivahemikus 20–800 kraadi.
02 Täisteksti ülevaade
Selles uuringus kasutatakse laserkeevisliidete heterogeense termilise deformatsiooni käitumise iseloomustamiseks ja modelleerimiseks eksperimentaalse materjalina GH3536 nikli-põhist supersulamit. Integreerides nanoindentatsiooni, FE simulatsiooni ja DIC testimistehnikad koos kõvaduse mudeli (Ludwicki mudel) ja mõõtmeteta parameetrite tuvastamise meetodiga, uurib see FZ, HAZ ja BM mikro-mehaanilisi omadusi ja deformatsioonimustreid temperatuurivahemikus 20-800 kraadi. Katsetulemused näitavad, et selle mitme{8}skaala meetodiga saab täpselt saada iga mikro-piirkonna mehaanilised parameetrid, kusjuures maksimaalne voolavuspiiri viga on DIC-testimise tulemustega võrreldes vaid 9,8%. 800 kraadi juures ulatub 3,0 mm laiuse FZ tõmbekeha ebaühtlane deformatsioonihälve 67%-ni. Selle mudeli rakendamine plaadi põkk- ja T{16}}liigeste paindekatsetele kinnitas kohalike omaduste mõju kõrgel temperatuuril{17}}, selgitades sisemist korrelatsiooni mikro-struktuurilise heterogeensuse ja deformatsioonikäitumise vahel. Selles uuringus selgitatakse kõrgtemperatuursete sulamite keevisliidete heterogeense deformatsiooni põhimehhanisme, käsitletakse ebaühtlase deformatsiooni probleemi, mida traditsiooniliste meetoditega on raske lahendada, ning sellel on märkimisväärne teoreetiline ja insenertehniline väärtus keevitusprotsesside optimeerimisel lennunduses ja sellega seotud valdkondades.
Joonis 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 ja et temperatuuri tõus süvendab seda heterogeensust. 500 kraadi juures näitab kõver hammastatud kõikumisi, mis vastavad Portevin-Le Chatelier' efektile (PLC), plastilise ebastabiilsuse nähtusele, mille põhjustab dünaamiline deformatsioon niklil -põhiste kõrgel temperatuuril{4}} põhinevate sulamite plastilise deformatsiooni ajal.
Joonis 1. P-h kõverad taandekatsete erinevates piirkondades erinevatel temperatuuridel: (a) 20 kraadi ; (b) 300 kraadi; c) 500 kraadi; d) 800 kraadi
Joonisel 2 on kujutatud laser-keevitatud GH3536 kõrgtemperatuurse-sulamist ühendusliidete DIC tõmbekatse 20 kraadi juures, mis näitab, et FZ-l on kõige nõrgemad mehaanilised omadused, kusjuures 350 s juures on deformatsioon 0,544, millele järgneb HAZ, samas kui BM deformeerub visuaalselt kõige vähem, mikropiirkonna toimivuse heterogeensus. DIC-testi kõver ühtib ekstensomeetri kõveraga, kinnitades DIC-tehnika täpsust ja usaldusväärsust keevisliidete lokaalse deformatsiooni iseloomustamisel.
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 kõigil temperatuuridel ja temperatuuri tõus süvendab seda ebaühtlast deformatsiooni; FE simulatsioonikõverad vastavad täpselt eksperimentaalsetele kõveratele, maksimaalne voolavuspiiri viga on vaid 9,8%, kinnitades nanoindentsi inversiooni ja muudetud Ludwicki mudeli täpsust ning pakkudes usaldusväärset tuge kõrgel -temperatuuril töötamise ennustamiseks ja keevitusprotsesside optimeerimiseks.
Joonisel 4 on kujutatud erineva FZ-laiusega laser-keevitatud GH3536 GH3536 kõrgtemperatuuri-sulamiühenduste 20-kraadise samaväärse plastilise deformatsiooni kontuurkaardid. Tulemused näitavad, et FZ on alati kontsentreeritud deformatsiooni piirkond kõigil temperatuuridel. FZ laiuse 3,0 mm korral on ebaühtlane deformatsioon märkimisväärne, kõrvalekalle ühtlasest deformatsioonist 800 kraadi juures on 68% ja see kõrvalekalle suureneb koos temperatuuriga. FZ laiuse mõju deformatsiooni ühtsusele näitab mittelineaarset suundumust, mis kõigepealt suureneb ja seejärel väheneb. 1,5 mm puhul on deformatsiooni ebaühtlus{14}} nõrgem tugevate alusmaterjali piirangute tõttu ning 4,5 mm ja 6,0 mm puhul on see pinge ümberjaotumise tõttu nõrgem. On selge, et 3,0 mm on kriitiline laius, mida tuleb vältida, pakkudes peamisi juhiseid keevitusprotsessi parameetrite optimeerimiseks.
