דער איינפלוס פון אן ענערגיע-אדזשאַסטאַבאַל רינג-פלעק לאַזער אויף דער פאָרמירונג און מעכאַנישע אייגנשאַפטן פון אינטערמעטאַלישע קאַמפּאַונדז אין שטאָל-אַלומינום לאַזער-געשוועיסטע לאַפּ דזשוינץ

ווען מען פארבינדט שטאל צו אלומיניום, פארמירט די רעאקציע צווישן Fe און Al אטאמען בעת ​​דעם פארבינדונג פראצעס שבריכע אינטערמעטאלישע פארבינדונגען (IMCs). די אנוועזנהייט פון די IMCs באגרענעצט די מעכאנישע שטארקייט פון דער פארבינדונג, דעריבער איז נויטיק צו קאנטראלירן די קוואנטיטעט פון די פארבינדונגען. די סיבה פאר דער פארמאציע פון ​​IMCs איז ווייל די לייזלעכקייט פון Fe אין Al איז שוואך. אויב עס איבערשטייגט א געוויסע מאס, קען עס אפעקטירן די מעכאנישע אייגנשאפטן פון דער שווייס. IMCs האבן אייגנארטיגע אייגנשאפטן ווי הארטקייט, באגרענעצטע דאַקטיליטעט און טאפקייט, און מארפאָלאָגישע אייגנשאפטן. פארשונג האט געפונען אז אין פארגלייך מיט אנדערע IMCs, ווערט די Fe2Al5 IMC שיכט ברייט באטראכט אלס די מערסט שבריכע (11.8± 1.8 GPa) IMC פאזע, און איז אויך די הויפט סיבה פאר דער פארקלענערונג אין מעכאנישע אייגנשאפטן צוליב וועַלדינג דורכפאַל. די דאזיקע פאפיר אויספארשט דעם ווייטערדיקן לייזער וועַלדינג פּראָצעס פון IF שטאָל און 1050 אַלומינום ניצנדיק אַן אַדזשאַסטאַבאַל רינג מאָדע לייזער, און אויספארשט אין טיפקייט דעם איינפלוס פון לייזער שטראַל פאָרעם אויף דער פאָרמירונג פון אינטערמעטאַלישע קאַמפּאַונדז און מעכאנישע אייגנשאפטן. דורך אַדזשאַסטינג די קערן/רינג מאַכט פאַרהעלטעניש, איז געפונען געוואָרן אַז אונטער קאַנדאַקשאַן מאָדע, אַ קערן/רינג מאַכט פאַרהעלטעניש פון 0.2 קען דערגרייכן בעסער וועַלדינג צובינד באַנדינג ייבערפלאַך שטח און באַדייטנד רעדוצירן די גרעב פון Fe2Al5 IMC, דערמיט פֿאַרבעסערן די שער שטאַרקייט פון די דזשוינט.

דיזער אַרטיקל שטעלט פֿאָר דעם השפּעה פֿון אַדזשאַסטאַבאַל רינג מאָדע לאַזער אויף דער פֿאָרמירונג פֿון אינטערמעטאַלישע קאַמפּאַונדז און מעכאַנישע אייגנשאַפֿטן בעת ​​ווײַט לאַזער וועַלדינג פֿון IF שטאָל און 1050 אַלומינום. די פֿאָרשונג רעזולטאַטן ווײַזן אַז אונטער קאַנדאַקשאַן מאָדע, אַ קערן/רינג מאַכט פאַרהעלטעניש פֿון 0.2 גיט אַ גרעסערע וועַלד צובינד באַנדינג ייבערפלאַך שטח, וואָס איז רעפֿלעקטירט דורך אַ מאַקסימום שער שטאַרקייט פֿון 97.6 N/mm2 (דזשוינט עפֿיקאַסי פֿון 71%). אין דערצו, קאַמפּערד צו גאַוססיאַן בימז מיט אַ מאַכט פאַרהעלטעניש גרעסער ווי 1, דאָס ראַדוסאַז באַדײַטנדיק די גרעב פֿון Fe2Al5 אינטערמעטאַלישע קאַמפּאַונד (IMC) מיט 62% און די גאַנץ IMC גרעב מיט 40%. אין די פּערפֿאָראַציע מאָדע, ריסן און נידעריקער שער שטאַרקייט זענען באמערקט געוואָרן קאַמפּערד צו די קאַנדאַקשאַן מאָדע. עס איז ווערט צו באַמערקן אַז באַדײַטנדיק קערן ראַפֿינמאַנט איז באמערקט געוואָרן אין די וועַלד נאָט ווען די קערן/רינג מאַכט פאַרהעלטעניש איז געווען 0.5.

ווען r=0, ווערט נאר שלייף-קראפט גענערירט, בשעת ווען r=1, ווערט נאר קערן-קראפט גענערירט.

סכעמאטישע דיאַגראַמע פון ​​מאַכט פאַרהעלטעניש r צווישן גאַוסיאַן שטראַל און רינג-שטראַל

(א) שווייס אַפּאַראַט; (ב) די טיפקייט און ברייט פון די שווייס פּראָפיל; (ג) סכעמאַטישע דיאַגראַמע פון ​​​​ווייַזונג פון מוסטער און פיקסטשער סעטטינגס

MC טעסט: נאר אין פאַל פון גאַוסיאַן שטראַל, איז די וועַלסט נאָט אָנהייב אין פּליטקע קאַנדאַקשאַן מאָדע (ID 1 און 2), און דאַן גייט עס איבער צו טיילווייז דורכדרינגענדיק לאָכאָל מאָדע (ID 3-5), מיט קלאָרע ריסן וואָס דערשייַנען. ווען די רינג מאַכט איז געוואַקסן פון 0 צו 1000 וואט, זענען נישט געווען קיין קלאָרע ריסן ביי ID 7 און די טיפקייט פון אייַזן ענריטשמענט איז געווען רעלאַטיוו קליין. ווען די רינג מאַכט וואַקסט צו 2000 און 2500 וואט (IDs 9 און 10), וואַקסט די טיפקייט פון דער רייכער אייַזן זאָנע. איבערגעטריבענע ריסן ביי 2500 וואט רינג מאַכט (ID 10).

MR טעסט: ווען די קערן מאַכט איז צווישן 500 און 1000 וואט (ID 11 און 12), איז די וועַלסט נאָט אין קאַנדאַקשאַן מאָדע; אין פאַרגלייך מיט ID 12 און ID 7, כאָטש די גאַנצע מאַכט (6000 וואט) איז די זעלבע, ID 7 ימפּלעמענטירט אַ שלאָס לאָך מאָדע. דאָס איז רעכט צו דער באַטייטיקער פאַרקלענערונג אין מאַכט געדיכטקייט ביי ID 12 רעכט צו דער דאָמינאַנטער שלייף כאַראַקטעריסטיק (r=0.2). ווען די גאַנצע מאַכט דערגרייכט 7500 וואט (ID 15), קען מען דערגרייכן פול דורכדרינגונג מאָדע, און אין פאַרגלייך מיט די 6000 וואט געניצט אין ID 7, איז די מאַכט פון פול דורכדרינגונג מאָדע באַטייטיק געוואקסן.

IC טעסט: קאנדוקטעד מאָדע (ID 16 און 17) איז דערגרייכט געווארן ביי 1500 וואט קערן מאַכט און 3000 וואט און 3500 וואט רינג מאַכט. ווען די קערן מאַכט איז 3000 וואט און די רינג מאַכט איז צווישן 1500 וואט און 2500 וואט (ID 19-20), דערשייַנען קלאָרע ריסן ביי די גרענעץ צווישן רייך אייַזן און רייך אַלומינום, וואָס שאַפֿן אַ לאָקאַל דורכדרינגענדיק קליין לאָך מוסטער. ווען די רינג מאַכט איז 3000 און 3500 וואט (ID 21 און 22), דערגרייכט פול דורכדרינגענדיק שליסל לאָך מאָדע.

רעפּרעזענטאַטיווע קראָס-סעקשאַנאַל בילדער פון יעדער וועַלדינג אידענטיפיקאַציע אונטער אַן אָפּטישן מיקראָסקאָפּ

פיגור 4. (א) די באַציִונג צווישן לעצטן טענסאַל שטאַרקייט (UTS) און מאַכט פאַרהעלטעניש אין וועַלדינג טעסץ; (ב) די גאַנץ מאַכט פון אַלע וועַלדינג טעסץ

פיגור 5. (א) באַציִונג צווישן אַספּעקט פאַרהעלטעניש און UTS; (ב) די באַציִונג צווישן אויסברייטונג און דורכדרינגונג טיפקייט און UTS; (ג) מאַכט געדיכטקייט פֿאַר אַלע וועַלדינג טעסץ

פיגור 6. (ac) וויקערס מיקראָהאַרטקייט אינדענטאַציע קאָנטור מאַפּע; (df) קאָרעספּאָנדירנדיקע SEM-EDS כעמישע ספּעקטראַ פֿאַר רעפּרעזענטאַטיוו קאַנדאַקשאַן מאָדע וועַלדינג; (g) סכעמאַטישע דיאַגראַמע פון ​​די צובינד צווישן שטאָל און אַלומינום; (h) Fe2Al5 און גאַנץ IMC גרעב פון קאַנדאַקטיוו מאָדע וועַלס

פיגור 7. (ac) וויקערס מיקראָהאַרטקייט אינדענטאַציע קאָנטור מאַפּע; (df) קאָרעספּאָנדירנדיק SEM-EDS כעמישער ספּעקטרום פֿאַר רעפּרעזענטאַטיוו לאָקאַל דורכדרינגונג פּערפאָראַציע מאָדע וועַלדינג

פיגור 8. (ac) וויקערס מיקראָהאַרטקייט אינדענטאַציע קאָנטור מאַפּע; (df) קאָרעספּאָנדירנדיק SEM-EDS כעמישער ספּעקטרום פֿאַר רעפּרעזענטאַטיוו פול דורכדרינגונג פּערפאָראַציע מאָדע וועַלדינג

פיגור 9. EBSD פלאָט ווייזט די קערל גרייס פון דער אייַזן-רייַכער געגנט (אויבערשטער פּלאַטע) אין דעם פולן דורכדרינגונג פּערפאָראַציע מאָדע טעסט, און קוואַנטיפיצירט די קערל גרייס פאַרשפּרייטונג.

פיגור 10. SEM-EDS ספּעקטראַ פון די צובינד צווישן רייך אייַזן און רייך אַלומינום

די שטודיע האט אויסגעפארשט די ווירקונגען פון ARM לייזער אויף דער פאָרמאַציע, מיקראָסטרוקטור, און מעכאַנישע אייגנשאַפטן פון IMC אין IF שטאָל-1050 אַלומינום צומיש אַנדערש לאַפּ וועַלסטעד דזשוינץ. די שטודיע האט באַטראַכט דרייַ וועַלדינג מאָדעס (קאַנדאַקשאַן מאָדע, היגע דורכדרינגונג מאָדע, און פול דורכדרינגונג מאָדע) און דרייַ אויסגעקליבענע לייזער שטראַל שאַפּעס (גאַוסיאַן שטראַל, רינג-שטראַל, און גאַוסיאַן רינג-שטראַל). די פאָרשונג רעזולטאַטן ווייַזן אַז סעלעקטינג די צונעמען מאַכט פאַרהעלטעניש פון גאַוסיאַן שטראַל און רינג-שטראַל איז אַ שליסל פּאַראַמעטער פֿאַר קאַנטראָולינג די פאָרמאַציע און מיקראָסטרוקטור פון ינערלעך מאָדאַל טשאַד, דערמיט מאַקסאַמייזינג די מעכאַנישע אייגנשאַפטן פון די וועַל. אין קאַנדאַקשאַן מאָדע, אַ קייַלעכדיק שטראַל מיט אַ מאַכט פאַרהעלטעניש פון 0.2 גיט די בעסטע וועַלדינג שטאַרקייַט (71% דזשוינט עפעקטיווקייַט). אין די פּערפאָראַטיאָן מאָדע, די גאַוסיאַן שטראַל פּראָדוצירט גרעסערע וועַלדינג טיפקייַט און העכער אַספּעקט פאַרהעלטעניש, אָבער די וועַלדינג אינטענסיטי איז באַטייטיק רידוסט. די רינג-שטראַל מיט אַ מאַכט פאַרהעלטעניש פון 0.5 האט אַ באַטייטיק פּראַל אויף די ראַפינירן פון שטאָל זייַט גריינז אין די וועַל נאָט. דאָס איז צוליב דער נידעריקער שפּיץ טעמפּעראַטור פֿון דעם רינגפֿאָרמיגן שטראַל, וואָס פֿירט צו אַ שנעלערער קיל-ראַטע, און דעם וואוקס-באַגרענעצונג-עפֿעקט פֿון דער מיגראַציע פֿון אלומיניום-געלייזטער מאַטעריאַל צו דעם אויבערשטן טייל פֿון דער שוועַל-נאָט אויף דער קערל-סטרוקטור. עס איז פֿאַראַן אַ שטאַרקע קאָרעלאַציע צווישן וויקערס מיקראָכאַרדנאַס און טערמאָ קאַלקס פֿאָרויסזאָגן פֿון פֿאַזע-וואָלומען פּראָצענט. ווי גרעסער דער וואָלומען פּראָצענט פֿון Fe4Al13, אַלץ העכער די מיקראָכאַרדנאַס.