01 Popieriaus įvadas
Nikelio{0}}pagrindo aukštos-temperatūros lydiniai, kaip medžiagos, naudojamos ekstremaliose aplinkose, pasižymi sudėtingomis ne-vienodomis deformacijomis aukštoje temperatūroje dėl mikrostruktūrų nevienalytiškumo sintezės zonoje (FZ), šilumos-paveiktos zonos (HAZ) ir pagrindinės medžiagos (BM), turinčios įtakos suvirinto lazerio{{4} apkrovos konstrukcijų talpai ir komponentų tarnavimo laikas. Tradiciniais bandymo metodais sunku tiksliai išmatuoti mechanines savybes ir negalima tiksliai numatyti deformacijos aukštoje temperatūroje{7}}. Siekiant išspręsti šį iššūkį, šiame tyrime taikomas daugialypis bendras apibūdinimo ir modeliavimo metodas, daugiausia dėmesio skiriant lazeriu suvirintų jungčių mikro{10}}savybių nevienalytiškumui. Integruojant nanoįtraukimo, baigtinių elementų (FE) modeliavimo ir skaitmeninės vaizdo koreliacijos (DIC) tyrimo metodus, buvo sukurtas metodas, leidžiantis nuspėti nevienodą šiluminę deformaciją 20–800 laipsnių temperatūros diapazone.
02 Visa teksto apžvalga
Šiame tyrime naudojamas GH3536 nikelio -pagrindas superlydinys, kaip eksperimentinė medžiaga, skirta lazeriu -suvirintų jungčių nevienalytės terminės deformacijos charakterizavimui ir modeliavimui. Integruodamas nanoįtraukimo, FE modeliavimo ir DIC testavimo metodus, kartu su kietumo modeliu (Ludwick modelis) ir bedimens parametrų identifikavimo metodu, jis tiria FZ, HAZ ir BM mikro-mechanines savybes ir deformacijų modelius 20-800 laipsnių temperatūros diapazone. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad šiuo kelių masto metodu galima tiksliai nustatyti kiekvieno mikro-regiono mechaninius parametrus, o maksimali takumo paklaida yra tik 9,8 %, palyginti su DIC bandymų rezultatais; esant 800 laipsnių kampui, 3,0 mm pločio FZ tempiamojo bandinio ne{15}}vienodas deformacijos nuokrypis siekia 67 %. Taikant šį modelį plokštės užpakalio ir T-jungčių lenkimo bandymai patvirtino vietinių savybių įtaką veikimui aukštoje{17}}temperatūroje, paaiškinant vidinę koreliaciją tarp mikro-struktūrinio nevienalytiškumo ir deformacijos elgsenos. Šiame tyrime išaiškinami pagrindiniai nevienalytės deformacijos mechanizmai aukštos temperatūros lydinio suvirintose jungtyse, sprendžiama netolygios deformacijos problema, kurią sunku išspręsti tradiciniais metodais, ir turi didelę teorinę ir inžinerinę vertę optimizuojant suvirinimo procesą aviacijos ir susijusiose srityse.
03 pav
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 ir kad temperatūros padidėjimas sustiprina šį nevienalytiškumą. 500 laipsnių kampu kreivė rodo dantytus svyravimus, atitinkančius Portevin-Le Chatelier efektą (PLC), plastinio nestabilumo reiškinį, kurį sukelia dinaminė deformacija nikelio -pagrįstų aukštos temperatūros lydinių plastinės deformacijos metu).
1 pav. Įspaudimo testų P-h kreivės įvairiuose regionuose esant skirtingoms temperatūroms: (a) 20 laipsnių ; b) 300 laipsnių; c) 500 laipsnių; d) 800 laipsnių
2 paveiksle parodytas lazeriu-suvirintų GH3536 aukštos temperatūros lydinio jungčių DIC tempimo bandymas esant 20 laipsnių kampui, o tai rodo, kad FZ mechaninės savybės yra silpniausios, o įtempimas 0,544 per 350 s, o po to seka HAZ, o BM deformuojasi dėl nevaizdinės deformacijos mažiausiai, mikro-regiono veiklos nevienalytiškumas. DIC testo kreivė atitinka ekstenzometro kreivę, patvirtindama DIC technikos tikslumą ir patikimumą apibūdinant vietinę suvirintų jungčių deformaciją.
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 esant visoms temperatūroms, o didėjanti temperatūra sustiprina šią nevienodą deformaciją; FE modeliavimo kreivės glaudžiai atitinka eksperimentines kreives, o maksimali takumo paklaida yra tik 9,8 %, patvirtinančios nanoįdubimo inversijos ir modifikuoto Liudviko modelio tikslumą ir patikimą palaikymą numatant aukštos temperatūros paslaugos našumą ir optimizuojant suvirinimo procesus.
4 paveiksle pateikti skirtingų FZ pločių lazeriu -suvirintų GH3536 aukštos- temperatūros lydinio jungčių 20 laipsnių kampu lygiaverčių plastikinių deformacijų kontūriniai žemėlapiai. Rezultatai rodo, kad FZ visada yra koncentruotos deformacijos sritis bet kurioje temperatūroje. Kai FZ plotis 3,0 mm, ne-vienoda deformacija yra reikšminga, o nuo tolygios deformacijos 800 laipsnių kampu nukrypsta 68 %, ir šis nuokrypis didėja didėjant temperatūrai. FZ pločio įtaka deformacijos vienodumui rodo netiesinę tendenciją pirmiausia didėti, o paskui mažėti. 1,5 mm deformacijos netolygumas yra silpnesnis dėl stiprių pagrindinės medžiagos suvaržymų, o 4,5 mm ir 6,0 mm – silpnesnis dėl įtempių persiskirstymo. Akivaizdu, kad 3,0 mm plotis yra kritinis plotis, kurio reikia vengti, nes tai yra pagrindinės gairės optimizuojant suvirinimo proceso parametrus.
