01 Ponència Introducció
Els aliatges d'alta temperatura-basats en-níquel, com a materials utilitzats en entorns extrems, presenten deformacions complexes no-uniformes a altes temperatures a causa de l'heterogeneïtat de les microestructures a la zona de fusió (FZ), la-zona afectada per la calor (HAZ) i el material base (BM) de les estructures-de càrrega{5}soldades per làser, afectant la capacitat de càrrega{4}}de la soldadura{5}de la vida útil de les estructures de soldadura làser. components. Els mètodes de prova tradicionals tenen problemes per mesurar amb precisió les propietats mecàniques i no poden predir amb precisió la deformació a alta-temperatura. Per abordar aquest repte, aquest estudi adopta un enfocament de modelització i caracterització col·laborativa a múltiples-escala, centrat en l'heterogeneïtat de les propietats de la micro-zona a les juntes-soldades per làser. Mitjançant la integració de tècniques de prova de nanoindentació, simulació d'elements finits (FE) i correlació d'imatges digitals (DIC), es va establir un mètode per predir una deformació tèrmica no uniforme en el rang de temperatures de 20 a 800 graus.
02 Visió general del text complet
Aquest estudi utilitza un superaliatge-basat en níquel GH3536 com a material experimental per dur a terme la caracterització i el modelatge del comportament heterogeni de deformació tèrmica de les juntes-soldades per làser. Mitjançant la integració de tècniques de nanoindentació, simulació FE i proves DIC, combinades amb el model de duresa (model Ludwick) i el mètode d'identificació de paràmetres adimensionals, investiga les propietats micromecàniques i els patrons de deformació de FZ, HAZ i BM dins del rang de temperatura de 20-800 graus. Els resultats experimentals demostren que aquest mètode multi-escala pot obtenir amb precisió els paràmetres mecànics de cada micro-regió, amb un error màxim de límit elàstic de només un 9,8% en comparació amb els resultats de les proves DIC; a 800 graus, la desviació de deformació no-uniforme d'una mostra de tracció FZ de 3,0 mm d'ample arriba al 67%. L'aplicació d'aquest model a les proves de flexió de l'articulació en T-a l'aspecte de la placa va verificar la influència de les propietats locals en el rendiment a alta-temperatura, explicant la correlació intrínseca entre l'heterogeneïtat estructural de la micro-regió i el comportament de deformació. Aquest estudi dilucida els mecanismes bàsics de la deformació heterogènia a les juntes soldades d'aliatges d'alta temperatura, aborda el problema de la deformació no uniforme que els mètodes tradicionals lluiten per resoldre i té un valor teòric i d'enginyeria important per a l'optimització del procés de soldadura en camps aeroespacials i relacionats.
Figura 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, i que un augment de la temperatura agreuja aquesta heterogeneïtat. A 500 graus, la corba mostra fluctuacions dentades corresponents a l'efecte Portevin-Le Chatelier (PLC), un fenomen d'inestabilitat plàstica causat per la deformació dinàmica durant la deformació plàstica dels aliatges d'alta-temperatura basats en níquel-).
Figura 1. Corbes P-h de proves de sagnat en diverses regions a diferents temperatures: (a) 20 graus; (b) 300 graus; (c) 500 graus; (d) 800 graus
La figura 2 mostra la prova de tracció DIC de juntes d'aliatge d'alta temperatura-soldades per làser GH3536 a 20 graus, que indica que la FZ té les propietats mecàniques més febles, amb una tensió de 0,544 a 350 s, seguida de la HAZ, mentre que la BM presenta la deformació visual menys{7}. causada per l'heterogeneïtat del rendiment de la micro-regió. La corba de prova DIC coincideix amb la corba de l'extensòmetre, confirmant la precisió i la fiabilitat de la tècnica DIC per caracteritzar la deformació local de les juntes soldades.
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 a totes les temperatures, i que l'augment de la temperatura agreuja aquesta deformació no-uniforme; les corbes de simulació FE coincideixen estretament amb les corbes experimentals, amb un error màxim de rendiment de només un 9,8%, validant la precisió de la inversió de nanoindentació més el model de Ludwick modificat i proporcionant un suport fiable per predir el rendiment del servei a -alta temperatura i optimitzar els processos de soldadura.
La figura 4 presenta mapes de contorn de la tensió plàstica equivalent a 20 graus per a juntes d'aliatge d'alta temperatura-soldades per làser GH3536 amb diferents amplades FZ. Els resultats indiquen que la FZ és sempre una regió de deformació concentrada a totes les temperatures. A una amplada FZ de 3,0 mm, la deformació no-uniforme és significativa, amb una desviació del 68% de la deformació uniforme a 800 graus, i aquesta desviació augmenta amb la temperatura. La influència de l'amplada FZ sobre la uniformitat de la deformació mostra una tendència no lineal de primer augment i després decreixent. A 1,5 mm, la no{14}}uniformitat de deformació és més feble a causa de les fortes limitacions del material base, i a 4,5 mm i 6,0 mm, és més feble a causa de la redistribució de tensions. És clar que 3,0 mm és una amplada crítica que cal evitar, proporcionant una guia clau per optimitzar els paràmetres del procés de soldadura.
