01 Pengenalan Kertas
Aloi suhu tinggi-berasaskan nikel, sebagai bahan yang digunakan dalam persekitaran yang melampau, mempamerkan ubah bentuk kompleks tidak-seragam yang kompleks pada suhu tinggi disebabkan oleh kepelbagaian struktur mikro dalam zon gabungan (FZ), haba-zon perkhidmatan (HAZ) dan bahan asas (BM) struktur hayat kimpalan laser{-5} yang menjejaskan struktur kimpalan kimpalan-} komponen. Kaedah ujian tradisional bergelut untuk mengukur sifat mekanikal dengan tepat dan tidak dapat meramalkan ubah bentuk suhu-tinggi dengan tepat. Untuk menangani cabaran ini, kajian ini menggunakan pendekatan pencirian dan pemodelan kolaboratif berbilang-skala, memfokuskan pada kepelbagaian sifat-zon mikro dalam sambungan kimpalan-laser. Dengan menyepadukan nanoindentation, simulasi elemen terhingga (FE) dan teknik ujian korelasi imej digital (DIC), kaedah untuk meramalkan-ubah bentuk terma tidak seragam dalam julat suhu 20-800 darjah telah diwujudkan.
02 Gambaran Keseluruhan Teks Penuh
Kajian ini menggunakan superaloi berasaskan GH3536 nikel-sebagai bahan eksperimen untuk menjalankan pencirian dan pemodelan kelakuan ubah bentuk haba heterogen bagi sambungan-laser yang dikimpal. Dengan menyepadukan nanoindentation, simulasi FE dan teknik ujian DIC, digabungkan dengan model kekerasan (model Ludwick) dan kaedah pengenalpastian parameter tanpa dimensi, ia menyiasat -sifat mekanikal mikro dan corak ubah bentuk FZ, HAZ dan BM dalam julat suhu 20-800 darjah . Keputusan percubaan menunjukkan bahawa kaedah berbilang-skala ini boleh mendapatkan parameter mekanikal setiap rantau-mik dengan tepat, dengan ralat kekuatan hasil maksimum hanya 9.8% berbanding keputusan ujian DIC; pada 800 darjah , sisihan ubah bentuk tidak{15}}sekata bagi spesimen tegangan FZ lebar 3.0mm mencapai 67%. Menggunakan model ini pada ujian lenturan sendi punggung plat dan T{16}}mengesahkan pengaruh sifat setempat pada prestasi suhu tinggi, menerangkan korelasi intrinsik antara-kepelbagaian struktur wilayah mikro dan gelagat ubah bentuk. Kajian ini menjelaskan mekanisme teras ubah bentuk heterogen dalam sambungan kimpalan aloi suhu tinggi-, menangani isu ubah bentuk tidak seragam yang sukar diselesaikan oleh kaedah tradisional dan memegang nilai teori dan kejuruteraan yang signifikan untuk pengoptimuman proses kimpalan dalam aeroangkasa dan bidang berkaitan.
Rajah 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, dan peningkatan suhu memburukkan kepelbagaian ini. Pada 500 darjah, lengkung menunjukkan turun naik bergerigi sepadan dengan kesan Portevin-Le Chatelier (PLC), fenomena ketidakstabilan plastik yang disebabkan oleh ketegangan dinamik semasa ubah bentuk plastik aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-).
Rajah 1. Lengkung P-h ujian lekukan di pelbagai kawasan pada suhu berbeza: (a) 20 darjah ; (b) 300 darjah ; (c) 500 darjah ; (d) 800 darjah
Rajah 2 menunjukkan ujian tegangan DIC laser-dikimpal GH3536 suhu tinggi-sendi aloi pada 20 darjah , menunjukkan bahawa FZ mempunyai sifat mekanikal yang paling lemah, dengan regangan 0.544 pada 350 s, diikuti oleh HAZ, manakala BM menunjukkan ubah bentuk yang paling tidak{7} secara visual{7} disebabkan oleh ubah bentuk{7} yang paling tidak seragam secara visual. mikro-kepelbagaian prestasi rantau. Keluk ujian DIC sepadan dengan keluk extensometer, mengesahkan ketepatan dan kebolehpercayaan teknik DIC dalam mencirikan ubah bentuk tempatan sambungan dikimpal.
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 pada semua suhu dan peningkatan suhu itu memburukkan lagi -ubah bentuk tidak seragam ini; lengkung simulasi FE hampir sepadan dengan lengkung eksperimen, dengan ralat kekuatan hasil maksimum hanya 9.8%, mengesahkan ketepatan penyongsangan nanoindentation serta model Ludwick yang diubah suai dan menyediakan sokongan yang boleh dipercayai untuk meramalkan prestasi perkhidmatan suhu tinggi-dan mengoptimumkan proses kimpalan.
Rajah 4 menunjukkan peta kontur terikan plastik setara pada 20 darjah untuk sambungan aloi suhu tinggi GH3536 GH3536 yang dikimpal dengan lebar FZ yang berbeza. Keputusan menunjukkan bahawa FZ sentiasa kawasan ubah bentuk tertumpu pada semua suhu. Pada lebar FZ 3.0mm, ubah bentuk tidak-seragam adalah ketara, dengan sisihan 68% daripada ubah bentuk seragam pada 800 darjah , dan sisihan ini meningkat mengikut suhu. Pengaruh lebar FZ pada keseragaman ubah bentuk menunjukkan arah aliran tak linear yang pertama meningkat dan kemudian menurun. Pada 1.5mm, ketidakseragaman ubah bentuk-lebih lemah disebabkan oleh kekangan bahan asas yang kuat dan pada 4.5mm dan 6.0mm, ia lebih lemah disebabkan pengagihan semula tegasan. Adalah jelas bahawa 3.0mm adalah lebar kritikal untuk dielakkan, memberikan panduan utama untuk mengoptimumkan parameter proses kimpalan.
