01 Pappersintroduktion
Nickel-baserade hög-högtemperaturlegeringar, som material som används i extrema miljöer, uppvisar komplex o-enhetlig deformation vid höga temperaturer på grund av heterogeniteten hos mikrostrukturerna i fusionszonen (FZ), värme-påverkad zon (HAZ) och basmaterial (BM) som påverkar den lasersvetsade{4s}} last-bärande kapacitet och livslängd för komponenter. Traditionella testmetoder kämpar för att exakt mäta mekaniska egenskaper och kan inte exakt förutsäga hög-temperaturdeformation. För att ta itu med denna utmaning använder den här studien en multi-samarbetande karaktäriserings- och modelleringsmetod, med fokus på heterogeniteten hos mikro-zonegenskaper i laser-svetsade fogar. Genom att integrera nanoindentation, simulering av finita element (FE) och testtekniker för digital bildkorrelation (DIC) etablerades en metod för att förutsäga o{13}}enhetlig termisk deformation över temperaturområdet 20-800 grader.
02 Fulltextöversikt
Denna studie använder GH3536 nickel-baserad superlegering som experimentmaterial för att utföra karakterisering och modellering av det heterogena termiska deformationsbeteendet hos lasersvetsade-förband. Genom att integrera nanoindentation, FE-simulering och DIC-testtekniker, kombinerat med hårdhetsmodellen (Ludwick-modellen) och den dimensionslösa parameteridentifieringsmetoden, undersöker den de mikro-mekaniska egenskaperna och deformationsmönstren för FZ, HAZ och BM inom temperaturområdet 20-800 grader. Experimentella resultat visar att den här fler-skalmetoden exakt kan erhålla de mekaniska parametrarna för varje mikro-region, med ett maximalt sträckgränsfel på endast 9,8 % jämfört med DIC-testresultat; vid 800 grader når den icke-likformiga deformationsavvikelsen för ett 3,0 mm brett FZ-dragprov 67 %. Genom att tillämpa den här modellen på böjningstester för plattor och T-fogar verifierades inverkan av lokala egenskaper på hög-temperaturprestanda, vilket förklarar den inneboende korrelationen mellan strukturell heterogenitet i mikro-regionen och deformationsbeteende. Den här studien belyser kärnmekanismerna för heterogen deformation i högtemperaturlegeringssvetsade fogar, tar upp frågan om ojämn deformation som traditionella metoder kämpar för att lösa och har ett betydande teoretiskt och ingenjörsmässigt värde för optimering av svetsprocesser inom flyg och relaterade områden.
Bild 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, och att en ökning av temperaturen förvärrar denna heterogenitet. Vid 500 grader visar kurvan tandade fluktuationer motsvarande Portevin-Le Chatelier-effekten (PLC), ett plastisk instabilitetsfenomen som orsakas av dynamisk töjning under plastisk deformation av nickel-baserade hög-temperaturlegeringar).
Figur 1. P-h-kurvor för intryckningstest i olika regioner vid olika temperaturer: (a) 20 grader; (b) 300 grader; (c) 500 grader; (d) 800 grader
Figur 2 visar DIC-dragtestet av laser-svetsade GH3536 hög-legeringsförband vid 20 grader, vilket indikerar att FZ har de svagaste mekaniska egenskaperna, med en töjning på 0,544 vid 350 s, följt av HAZ, medan den minsta{7 deformerar visuellt} orsakas av heterogenitet i mikro-regionens prestanda. DIC-testkurvan matchar extensometerkurvan, vilket bekräftar noggrannheten och tillförlitligheten hos DIC-tekniken för att karakterisera lokal deformation av svetsfogar.
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 vid alla temperaturer, och att ökande temperatur förvärrar denna o{0}}enhetliga deformation; FE-simuleringskurvorna matchar de experimentella kurvorna nära, med ett maximalt sträckgränsfel på endast 9,8 %, vilket validerar noggrannheten för nanointryckningsinversionen plus modifierad Ludwick-modell och ger tillförlitligt stöd för att förutsäga serviceprestanda vid hög-temperatur och optimera svetsprocesser.
Figur 4 visar konturkartor över motsvarande plasttöjning vid 20 grader för laser-svetsade GH3536 hög- legeringsförband med olika FZ-bredder. Resultaten indikerar att FZ alltid är ett område med koncentrerad deformation vid alla temperaturer. Vid en FZ-bredd på 3,0 mm är o-likformig deformation signifikant, med en avvikelse på 68 % från enhetlig deformation vid 800 grader, och denna avvikelse ökar med temperaturen. Inverkan av FZ-bredd på deformationslikformighet visar en olinjär trend av först ökande och sedan minskande. Vid 1,5 mm är ojämnheten i deformationen-svagare på grund av starka basmaterialbegränsningar, och vid 4,5 mm och 6,0 mm är den svagare på grund av omfördelning av spänningen. Det är tydligt att 3,0 mm är en kritisk bredd att undvika, vilket ger viktig vägledning för att optimera svetsprocessparametrar.
