01 Papir Uvod
Visokotemperaturne legure-na bazi nikla, kao materijali koji se koriste u ekstremnim okruženjima, pokazuju složenu neujednačenu deformaciju na visokim temperaturama zbog heterogenosti mikrostruktura u zoni fuzije (FZ), -zoni pogođenoj toplinom (HAZ), i laserskom baznom materijalu (BM) utječu na strukturu bušotine nosivost-nosivosti i vijek trajanja komponenti. Tradicionalne metode ispitivanja se bore za precizno mjerenje mehaničkih svojstava i ne mogu precizno predvidjeti deformaciju visoke{7}}temperature. Da bi se riješio ovaj izazov, ova studija usvaja više{9}}kolaborativni pristup karakterizaciji i modeliranju, fokusirajući se na heterogenost svojstava mikro-zona u laserskim-zavarenim spojevima. Integracijom nanoindentacije, simulacije konačnih elemenata (FE) i tehnika testiranja korelacije digitalne slike (DIC), uspostavljena je metoda za predviđanje ne-ujednačene termičke deformacije u temperaturnom rasponu od 20-800 stepeni.
02 Pregled punog teksta
Ova studija koristi superleguru na bazi nikla GH3536- kao eksperimentalni materijal za karakterizaciju i modeliranje ponašanja heterogenih termičkih deformacija laser-zavarenih spojeva. Integracijom tehnika nanoindentacije, FE simulacije i DIC testiranja, u kombinaciji sa modelom tvrdoće (Ludwick model) i metodom bezdimenzionalne identifikacije parametara, istražuje se mikro-mehanička svojstva i deformacijski obrasci FZ, HAZ i BM unutar temperaturnog raspona od 20-800 stepeni. Eksperimentalni rezultati pokazuju da ova više{8}}metoda može precizno dobiti mehaničke parametre svakog mikro-regiona, sa maksimalnom greškom granice popuštanja od samo 9,8% u poređenju sa rezultatima DIC testiranja; na 800 stepeni, ne-devijacija neujednačene deformacije zateznog uzorka FZ širine 3,0 mm dostiže 67%. Primjenom ovog modela na testove savijanja sučelja i T{16}}zgloba potvrđen je utjecaj lokalnih svojstava na performanse pri visokim{17}temperaturama, objašnjavajući intrinzičnu korelaciju između strukturne heterogenosti mikro{19}}koregiona i ponašanja deformacija. Ova studija razjašnjava osnovne mehanizme heterogene deformacije u zavarenim spojevima od visoko{20}}temperaturnih legura, bavi se pitanjem neujednačenih deformacija koje se tradicionalne metode bore da riješe i ima značajnu teorijsku i inženjersku vrijednost za optimizaciju procesa zavarivanja u zrakoplovstvu i srodnim poljima.
Slika 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, te da povećanje temperature pogoršava ovu heterogenost. Na 500 stepeni, kriva pokazuje nazubljene fluktuacije koje odgovaraju Portevin-Le Chatelier efektu (PLC), fenomenu plastične nestabilnosti uzrokovane dinamičkim naprezanjem tokom plastične deformacije visokotemperaturnih legura na bazi nikla-na bazi -).
Slika 1. P-h krive testova udubljenja u različitim regijama na različitim temperaturama: (a) 20 stepeni; (b) 300 stepeni; (c) 500 stepeni; (d) 800 stepeni
Na slici 2 prikazan je DIC test zatezanja laserski-zavarenih spojeva od visokotemperaturne legure GH3536- na 20 stepeni, što ukazuje da FZ ima najslabija mehanička svojstva, sa deformacijom od 0,544 na 350 s, zatim slijedi HAZ, dok BM vizualno ispoljava najmanju deformaciju{7} heterogenost performansi mikro{8}} DIC test krivulja odgovara krivulji ekstenzometra, potvrđujući točnost i pouzdanost DIC tehnike u karakterizaciji lokalne deformacije zavarenih spojeva.
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 na svim temperaturama, a povećanje temperature pogoršava ovu ne-ujednačenu deformaciju; FE simulacijske krive se usko poklapaju s eksperimentalnim krivuljama, s maksimalnom greškom čvrstoće tečenja od samo 9,8%, što potvrđuje tačnost inverzije nanoindentacije plus modificirani Ludwick model i pruža pouzdanu podršku za predviđanje performansi visoko{2}}usluga pri visokim temperaturama i optimizaciju procesa zavarivanja.
Slika 4 prikazuje konturne karte ekvivalentne plastične deformacije pri 20 stepeni za laserski-zavarene spojeve od visokotemperaturne legure GH3536- sa različitim širinama FZ. Rezultati pokazuju da je FZ uvijek područje koncentrisane deformacije na svim temperaturama. Na širini FZ od 3,0 mm, neujednačena deformacija je značajna, sa odstupanjem od 68% od jednolike deformacije na 800 stepeni, a ovo odstupanje raste sa temperaturom. Utjecaj širine FZ na ujednačenost deformacije pokazuje nelinearni trend prvo povećanja, a zatim opadanja. Na 1,5 mm, neujednačenost deformacije-je slabija zbog jakih ograničenja osnovnog materijala, a na 4,5 mm i 6,0 mm slabija je zbog preraspodjele naprezanja. Jasno je da je 3,0 mm kritična širina koju treba izbjegavati, pružajući ključne smjernice za optimizaciju parametara procesa zavarivanja.
