אָביעקטיוו צו רעדוצירן די קאָמפּלעקס ריזידזשואַל דרוק, דיפאָרמיישאַן און פּראָסט גריינז דזשענערייטאַד אין די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס פון דין פּלאַטעס, און פֿאַרבעסערן די קוואַליטעט פון קלאַדדינג שיכטע און די רילייאַבילאַטי פון פּאַרץ פֿאַרזאַמלונג. מעטהאָדס א סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג אופֿן פֿאַר לאַזער קלאַדדינג ניצן פליסיק ניטראָגען צו קילן ניטראָגען איז געווען פארגעלייגט. א טאָפּל יליפּסאָיד היץ מקור איז געניצט, און די טעמפּעראַטור-אָפענגיק טהערמאָפיסיקאַל פּאַראַמעטערס, היץ קאַנדאַקשאַן, היץ ראַדיאַציע, פּודער-ליכט ינטעראַקשאַן און די ראָלע פון ​​לייטאַנט היץ פון פאַסע ענדערונג בעשאַס סאָלידיפיקאַטיאָן זענען קאַמפּריכענסיוולי באַטראַכט. א דריי-דימענשאַנאַל נומעריקאַל מאָדעל פון לאַזער קלאַדדינג מיט סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג איז געגרינדעט, און די טראַנזשאַנט טעמפּעראַטור פעלד, מאָולטאַן בעקן לויפן פעלד און דרוק עוואָלוציע פּראָצעס אונטער פאַרשידענע קאָאָלינג דיסטאַנסאַז (ד) זענען נומעריקאַללי קאַלקיאַלייטיד. אין דער זעלביקער צייט, די טעמפּעראַטור פעלד פאַרשפּרייטונג איז געווען וועראַפייד דורך טהערמאָקאָופּלעס, און די מיקראָסטרוקטורע און קאָוטינג כאַרדנאַס זענען אַנאַלייזד דורך סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (SEM) און מיקראָהאַרדנעסס טעסטער. רעזולטאַט די הקדמה פון קאָאָלינג ניטראָגען ענכאַנסט די היץ וועקסל צווישן די מאָולטאַן בעקן ייבערפלאַך און די פונדרויסנדיק סוויווע, דערמיט ימפּרוווינג די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג פון די מאָולטאַן בעקן און אַקסעלערייטינג די קאָאָלינג קורס פון די מאָולטאַן בעקן. די לויפן פעלד טוישן גאַנג פון די מאָולטאַן בעקן פון קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג איז בייסיקלי די זעלבע, ווייזונג אַ לויפן פון די צענטער צו די סוויווע, מיט אַ קליין לויפן גיכקייַט אין דעם צענטער און אַ גרויס לויפן גיכקייַט בייַ די ברעג , און אַ לויפן גיכקייַט אין פראָנט פון די צעלאָזן בעקן גרעסער ווי אַז הינטער די צעלאָזן בעקן. ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 5 מם, די מאַקסימום לאַטעראַל ריזידזשואַל דרוק פון די סאַבסטרייט דיקריסאַז פון 204 מפּאַ צו 181 מפּאַ, די ריזידזשואַל דרוק אין די שפּיץ פון די קלאַדדינג שיכטע דיקריסאַז פון 190 מפּאַ צו 172 מפּאַ, און די ריזידזשואַל דרוק אין די צובינד באַנדינג שטח דיקריסאַז פון 234 מפּאַ צו 211 מפּאַ, און די וואָרפּינג דיפאָרמיישאַן אויף ביידע זייטן פון די סאַבסטרייט איז אויך רידוסט מיט 50%. ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 10 מם, די קערל סטרוקטור פון די קאָוטינג איז באטייטיק ראַפינירט, די דיסאָרדערד אָרדענונג פון די קאָלומנער קריסטאַלז אין די מיטל איז באטייטיק געוואקסן, און די מיקראָהאַרדנאַס פון די קאָוטינג איז געוואקסן פון 348.2HV0.2 צו 375HV0.2. מסקנא דעם אופֿן קענען יפעקטיוולי רעדוצירן די ריזידזשואַל דרוק און דיפאָרמיישאַן פון די סאַבסטרייט, און צושטעלן אַ נייַע אופֿן פֿאַר בעסער קאַנטראָולינג די קערל און מיקראָסטרוקטורע פון ​​די לאַזער קלאַדדינג קאָוטינג.

די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס האט די אַדוואַנטידזשיז פון קליין היץ-אַפעקטאַד זאָנע, נידעריק דיילושאַן קורס און גוט מעטאַלערדזשיקאַל באַנדינג. עס איז וויידלי געניצט אין פאַרשידן ינדאַסטרי פעלדער אַזאַ ווי ויטאָמאָביל אינדוסטריע, עראָוספּייס, שיפּבילדינג און פּעטראָוקעמיקאַל. אָבער, אין די פאַקטיש פאָרמינג פּראָצעס, רעכט צו דער חילוק אין טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס צווישן די קלאַדדינג שיכטע מאַטעריאַל און די סאַבסטרייט און די הויך טעמפּעראַטור גראַדיענט אין די העאַטעד זאָנע, די היגע טערמאַל דרוק איז צו הויך און פּלאַסטיק דיפאָרמיישאַן אַקערז. די סאַבסאַקוואַנט קאָאָלינג און שרינגקידזש בינע טראגט הויך ריזידזשואַל דרוק, וואָס לייכט פירט צו טייל דיפאָרמיישאַן, ספּעציעל אין דין-וואָלד טיילן. די דיפאָרמיישאַן קען פאַרשאַפן די פּאַרץ צו פאַרלאָזן צו טרעפן די פֿאַרזאַמלונג רעקווירעמענץ אָדער דורכפאַל בעשאַס די וישאַלט פון טייל. אין סדר צו סאָלווע דעם פּראָבלעם, Li Guangqi עט על. געלערנט די ווירקונג פון פאַרשידענע סקאַנינג מעטהאָדס אויף די ריזידזשואַל דרוק פאַרשפּרייטונג פון די לאַזער קלאַדדינג שיכטע און די דיפאָרמיישאַן פון די סאַבסטרייט, און געפֿונען אַז די בלאָק סקאַנינג אופֿן קענען באטייטיק רעדוצירן די ריזידזשואַל דרוק פאַרשפּרייטונג פון די קלאַדדינג שיכטע און פֿאַרבעסערן די גראַד פון וואָרפּינג דיפאָרמיישאַן. די סאַבסטרייט. אָבער, דעם אופֿן קען ווירקן די קוילעלדיק קלאַדדינג עפעקטיווקייַט און פאַרשאַפן קוילעלדיק ינכאָומאַדזשיניאַטי פון די קלאַדדינג שיכטע. דו עט על. צוגעגרייט אַ Fe60 לאַזער קלאַדדינג שיכטע אויף 304 ומבאַפלעקט שטאָל און דורכגעקאָכט היץ באַהאַנדלונג. די רעזולטאַטן געוויזן אַז די היץ באַהאַנדלונג יפעקטיוולי רידוסט די ריזידזשואַל דרוק און לאַטאַס דיפאָרמיישאַן אין די קאָוטינג, אָבער אויך רידוסט די מיקראָהאַרדנעסס. דעריבער, דעוועלאָפּינג אַ טעכנאָלאָגיע וואָס קענען יפישאַנטלי קאָנטראָלירן ריזידזשואַל דרוק און דיפאָרמיישאַן בעשאַס לאַזער קלאַדדינג איז פון גרויס פּראַקטיש באַטייַט פֿאַר ימפּרוווינג די קוואַליטעט פון לאַזער קלאַדדינג לייַערס.

סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג טעכנאָלאָגיע אַדזשאַסטיד די לאַזער קלאַדדינג טעמפּעראַטור פעלד דורך היגע קאָאָלינג, קאָנטראָלס די אַנטוויקלונג פון פּלאַסטיק שפּאַנונג הינטער און אויף ביידע זייטן פון די צעשמעלצן קאַנאַל, און טראגט אַ שטאַרק טענסאַל ווירקונג אין די קלאַדדינג מעטאַל אין די ראַפּאַדלי שרינגקינג קאַלט מקור געגנט, קאַמפּאַנסייטינג פֿאַר די פּלאַסטיק דיפאָרמיישאַן אין די קאַמפּרעשאַן שטאַט פון די קלאַדדינג הויך טעמפּעראַטור געגנט, אַזוי אַז נאָך די קלאַדדינג איז געענדיקט, די שפּיץ ווערט פון די ריזידזשואַל טענסאַל דרוק געגנט איז קאַנטראָולד, און די קווענטשינג אַקסעלערייץ די קאָאָלינג קורס פון די מאָולטאַן בעקן, פּראַמאָוץ די ראַפינירטקייַט פון גריינז, און ווייַטער ימפּרוווז די מיקראָסטרוקטורע און פאָרשטעלונג פון די קלאַדדינג שיכטע. Guan Qiao עט על. פארגעלייגט אַ דינאַמיש נידעריק-דרוק און דיפאָרמיישאַן-פֿרייַ וועלדינג אופֿן, וואָס קענען יפעקטיוולי פאַרמייַדן די ינסטאַביליטי און דיפאָרמיישאַן פון דין טעלער וועלדינג. זשאַנג עט על. פארגעלייגט אַ דינאַמיש קאָאָלינג אופֿן פון וועלדינג גאַז פּאַסיק פֿאַר לאַזער וועלדינג דיפאָרמיישאַן קאָנטראָל. דער אופֿן ניצט פליסיק ניטראָגען צו קילן אַרגאָן גאַז, און ווייַטער ניצט די קולד אַרגאָן גאַז ווי אַ קאָאָלינג מיטל, וואָס האט אַ גוט קאָנטראָל ווירקונג אויף לאַנדזשאַטודאַנאַל פלעקסוראַל דיפאָרמיישאַן. דעם אופֿן קענען רעדוצירן דיפאָרמיישאַן מיט 71%, לאַנדזשאַטודאַנאַל ריזידזשואַל דרוק מיט 21%, און לאַנדזשאַטודאַנאַל פּלאַסטיק שפּאַנונג מיט 14%. Xie Hao עט על. געוויינט האַרט טרוקן ייַז ווי אַ קווענטשינג מיטל צו באטייטיק רעדוצירן די וועלדינג דיפאָרמיישאַן און ריזידזשואַל דרוק פון אַלומינום צומיש דין פּלאַטעס, און האט אַ זיכער ראַפינירטקייַט ווירקונג אויף די מיקראָסטרוקטורע פון ​​די וועלד געגנט פון די וועלד שלאָס. ליו עט על. געלערנט די ווירקונג פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג אויף די מיקראָסטרוקטורע און מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון טי6אַל4וו טיטאַניום צומיש לאַזער וועלדעד דזשוינץ. די הקדמה פון קאָאָלינג אַרגאָן גאַז דער הויפּט ענכאַנסט די היץ וועקסל צווישן די מאָולטאַן בעקן ייבערפלאַך און די פונדרויסנדיק סוויווע, דערמיט ימפּרוווינג די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג פון די מאָולטאַן בעקן און ינקריסינג די מיקראָהאַרדנעסס ווערט פון די וועלד מעטאַל פון 423.7HV1.0 צו 453.7HV1.0. לאַזער קלאַדדינג האט אַ ענלעך פּרינציפּ צו לאַזער וועלדינג. דערווייַל, עס זענען ווייניק שטודיום אויף די אַפּלאַקיישאַן פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג טעכנאָלאָגיע אין לאַזער קלאַדדינג צו קאָנטראָלירן ריזידזשואַל דרוק און דיפאָרמיישאַן.

אין דעם לערנען, די סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג עקספּערימענט פון Q235 דין טעלער איז דורכגעקאָכט מיט באַטייַטיק ויסריכט, און COMSOL ווייכווארג איז געניצט צו סימולירן די לאַזער קלאַדדינג באזירט אויף די טערמאָולאַסטיק-פּלאַסטיק ענדלעך עלעמענט אופֿן, גענומען אין חשבון די טשאַראַקטעריסטיקס פון די היץ מקור און דער מאַטעריאַל, און די טעמפּעראַטור פעלד, לויפן פעלד, דרוק און אנדערע רעזולטאַטן זענען קאַלקיאַלייטיד. די קאָראַספּאַנדינג יקספּערמענאַל קאָמפּאַראַטיווע אַנאַליסיס איז דורכגעקאָכט, און די ריזידזשואַל דרוק, מאָולטאַן בעקן לויפן פעלד און מיקראָסטרוקטורע אונטער פאַרשידענע קאָאָלינג דיסטאַנסאַז זענען אַנאַלייזד צו אַפּטאַמייז די סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג טעכנאָלאָגיע.

1 עקספּערימענטאַל מאַטעריאַלס און מעטהאָדס

1.1 עקספּערימענטאַל מאַטעריאַלס
דעם לערנען געניצט Q235 ווי די באַזע מאַטעריאַל און 316 ל ומבאַפלעקט שטאָל ווי פּודער. זייַן כעמישער זאַץ איז געוויזן אין טאַבלע 1. איידער דער עקספּערימענט, די ייבערפלאַך פון Q235 איז פּאַלישט מיט 400#~1000#סיק סאַנדפּייפּער צו באַזייַטיקן די ייבערפלאַך אַקסיידז און ימפּיוראַטיז.

1.2 עקספּערימענטאַל מעטהאָדס
די סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג אַססיסטעד לאַזער קלאַדדינג סיסטעם איז געבויט אין דער עקספּערימענט, וואָס באשטייט פון HWF20 לאַזער סיסטעם, פליסיק ניטראָגען אַססיסטעד קאָאָלינג סיסטעם און פּראַטעקטיוו גאַז סיסטעם. די סטרוקטור פון די גאנצע יקספּערמענאַל סיסטעם איז געוויזן אין פיגורע 1. די טעמפּעראַטור פון ניטראָגען בייַ די ווענטיל פון די פליסיק ניטראָגען מיטל איז געמאסטן ניצן אַ 1310K טערמאַקאָופּלע עלעקטראָניש טערמאָמעטער. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז די ספּעציעל פליסיק ניטראָגען קאָאָלינג מיטל קענען רעדוצירן די טעמפּעראַטור פון די ווענטיל ניטראָגען צו -40 °C. בעשאַס די קלאַדדינג פּראָצעס, די מיטל קענען דערגרייכן סינטשראָנאָוס נאָכגיין-אַרויף קאָאָלינג פון די צוריק פון די סאַבסטרייט אין אַ זיכער ווייַטקייט הינטער די היץ מקור, געשווינד אַרייַנציען רובֿ פון די היץ און יפעקטיוולי דערגרייכן גיך קאָאָלינג. די לאַזער קלאַדדינג פּאַראַמעטערס געניצט אין דער עקספּערימענט זענען: לאַזער מאַכט 1 000 וו, סקאַנינג גיכקייַט 8 מם / s, און פּודער פידינג קורס 1.4 ר / מין. דער עקספּערימענט איז געווען געפירט מיט איין-פאָרן לאַזער קלאַדדינג אָן קאָאָלינג און מיט קאָאָלינג דיסטאַנסאַז פון 5 מם, 10 מם און 15 מם. בעשאַס די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס, אַרגאָן איז געניצט צו באַשיצן די מאָולטאַן בעקן.
די ספּעסאַמאַנז זענען צוגעגרייט צוזאמען די לאַנדזשאַטודאַנאַל און טראַנזווערס אינסטרוקציעס פון די קלאַדדינג שיכטע מיט Guangdong Datie DK350 דראָט קאַטינג. נאָך גרינדינג און פּאַלישינג, די קרייַז אָפּטיילונג פון די קלאַדדינג שיכטע איז קעראָודיד דורך אַקוואַ רעגיאַ פֿאַר 10 ס, קלינד מיט אַלקאָהאָל אין אַלטראַסאַניק כוואליעס, און דעמאָלט דאַר. די פאַקטיש קרייַז-סעקשאַנאַל מאָרפאַלאַדזשיקאַל פּאַראַמעטערס פון די קאָוטינג זענען געמאסטן מיט אַ הינטער-טיפקייַט מיקראָסקאָפּ (Keyence VHX-6000), און די רעזולטאַטן זענען קאַמפּערד מיט די נומעריקאַל סימיאַליישאַן דאַטן צו באַשטעטיקן די רילייאַבילאַטי פון די כעזשבן מאָדעל. די דיפאָרמיישאַן פון די סאַבסטרייט נאָך לאַזער קלאַדדינג איז געמאסטן מיט אַ הינטער-טיפקייַט מיקראָסקאָפּ. מיט די הילף פון די דריי-דימענשאַנאַל ימידזשינג פונקציע פון ​​די מיקראָסקאָפּ, די מאָרפאָלאָגי פון די מיטל טייל פון די סאַבסטרייט דיפאָרמיישאַן איז געמאסטן מיט אַ מאַגנאַפאַקיישאַן פון 100 מאל. יעדער גאַנג פון פּאַראַמעטער מעזשערמאַנץ איז דורכגעקאָכט אין דער זעלביקער שטעלע צו ענשור די אַקיעראַסי און פאַרגלייַך פון די דאַטן. די טעמפּעראַטור איז געמאסטן בעשאַס די קלאַדדינג פּראָצעס ניצן אַ טהערמאָקאָופּלע. די מיקראָסטרוקטורע פון ​​דער אויבערשטער, מיטל און נידעריקער טיילן פון די קאָוטינג איז אַנאַלייזד מיט אַ סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (Zeiss SUPRA55). א מיקראָהאַרדנעסס טעסטער (TMHV-1000Z) איז געניצט צו מעסטן די כאַרדנאַס יעדער 0.1 מם אין די טיפעניש ריכטונג פון די קלאַדדינג שיכטע (פּרובירן מאַסע 200 ען, האלטן צייט 15 s).

2 פאַרלייגן פון נומעריקאַל מאָדעל פון לאַזער קלאַדדינג

2.1 יקערדיק אַסאַמפּשאַנז
לאַזער קלאַדדינג איז אַ פּראָצעס אין וואָס פּודער און סאַבסטרייט צעשמעלצן און ראַפּאַדלי פאַרגליווערט נאָך היץ אַרייַנשרייַב. אין סדר צו ענשור די אַקיעראַסי פון די מאָדעל כעזשבן און פֿאַרבעסערן די כעזשבן עפעקטיווקייַט, די פאלגענדע אַסאַמפּשאַנז זענען געמאכט אין די מאָדעל קאַנסטראַקשאַן [11,12]: (1) די טעמפּעראַטור-פֿאַרבונדענע מאַטעריאַל טהערמאָפיסיקאַל פּראָפּערטיעס זענען קאַלקיאַלייטיד דורך JMatPro; (2) די פּראַל פון לאַזער דויפעק, פּודער טרעגער גאַז, שילדינג גאַז און מעטאַל פּודער אויף די מאָרפאָלאָגי פון די קלאַדדינג שיכטע איז נישט באַטראַכט; (3) די מאָולטאַן בעקן פליסיק איז אַ ינקאַמפּרעסאַבאַל לאַמאַנער לויפן, און די פליסיק איז אַקטאַד דורך ערלעכקייט און בויאַנס. די יפעקץ פון שילדינג גאַז, פּודער פידינג גאַז און פּודער אויף די מאָולטאַן בעקן צובינד זענען איגנאָרירט; (4) די אַמביאַנט טעמפּעראַטור איז אנגענומען צו זיין 293 ק בעשאַס די לערנען, און בלויז די היץ קאַנוועקשאַן און היץ ראַדיאַציע צווישן די סאַבסטרייט און די אַרומיק סוויווע זענען באַטראַכט בעשאַס די כעזשבן; (5) די טראָגן פון די קלאַדדינג מאַטעריאַל פאָלגן די Von Mises טראָגן קריטעריע.

2.2 דזשיאַמעטריק מאָדעל און מעשינג
א דריי-דימענשאַנאַל נומעריקאַל מאָדעל איז געגרינדעט, וואָס כולל פליסיק היץ אַריבערפירן, לאַמאַנער לויפן, דינאַמיש ייגל און האַרט מאַקאַניקס מאַדזשולז. דער מאָדעל איז געווען מאָדעלעד לויט די פאַקטיש גרייס 1:1 און צעטיילט אין צוויי מקומות פֿאַר מער פּינטלעך כעזשבן. די מיטל געגנט ניצט אַ העקסאַהעדראַל ייגל, און די צוויי זייטן נוצן אַ פריי טעטראַהעדראַל ייגל צו ייגל די סאַבסטרייט. די דימענשאַנז פון די מאָדעל זענען ריספּעקטיוולי 150 מם×60 מם×2 מם און 150 מם×4 מם×2 מם, און אַנטהאַלטן אַ גאַנץ פון 197,897 פעלד וניץ, ווי געוויזן אין פיגורע 2. די פּאַראַמעטערס געניצט אין די כעזשבן זענען געוויזן אין טיש 2. פיגורע 3 גיט די טהערמאָפיסיקאַל פּאַראַמעטערס פון Q235 און 316L מאַטעריאַלס. די פּאַראַמעטערס זענען ימפּאָרטיד אין די COMSOL ווייכווארג אין די פאָרעם פון ינטערפּאָלאַטיאָן פאַנגקשאַנז, און די גרענעץ טנאָים פון די מאָדעל זענען דיפיינד און סאַלווד.

2.3 קאָנטראָל יקווייזשאַנז פון טעמפּעראַטור פעלד, לויפן פעלד און דרוק פעלד
די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס ינוואַלווז מולטי-פיסיק פעלד קאַפּלינג, און די מאַסע, מאָמענטום, און ענערגיע קאַנסערוויישאַן יקווייזשאַנז אין דעם פּראָצעס זענען ווי גייט (1) - (3): זען די פאָרמולע אין די פיגור.
𝐹 איז די באַנד קראַפט אַקטינג אויף די פליסיק (N), וואָס קענען זיין אויסגעדריקט ווי: זען פאָרמולע (4) אין די פיגור.
ווו: 𝜌 איז די מאַטעריאַל געדיכטקייַט (קג·מ-3); 𝑢 איז די גיכקייַט פון די פליסיק לויפן אין די מאָולטאַן בעקן (מ·ס-1); 𝑡 איז צייט (s); 𝐶𝑝 איז די ספּעציפיש היץ פון די מאַטעריאַל (דזש·קג-1·ק-1); 𝑇 איז די טעמפּעראַטור (ק); 𝑇𝑚 איז די מעלטינג טעמפּעראַטור (ק); 𝑘 איז די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (W·m-1·K-1); 𝑄𝑚 איז דער לאַזער היץ מקור (W·m-3); 𝑃 איז די פליסיק דרוק (פּאַ); 𝐼 איז די אַפּאַראַט מאַטריץ; 𝜇 איז די דינאַמיש וויסקאָסיטי פון פליסיק מעטאַל (פּאַ·s); 𝛽 איז דער פּראָדוקט יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט (K-1); 𝐾0 איז דער מושי שטח קאָואַפישאַנט, 𝐵 איז אַ דעצימאַל (0.001) צו ויסמיידן אַז די דענאָמינאַטאָר איז נול; 𝑓𝑙 איז די פליסיק פאַסע באַנד בראָכצאָל. זען פאָרמולע (5) אין די פיגור.
ווו: 𝑠 און 𝑙 רעפּראַזענץ די האַרט פאַסע און פליסיק פאַסע ריספּעקטיוולי. אין די כעזשבן פון פּלאַסטיק דרוק פעלד, די Von Mises טראָגן קריטעריאָן איז געניצט צו ריכטער צי די מאַטעריאַל אַנדערגאָוז פּלאַסטיק טראַנספאָרמאַציע. דער משפט אויסדרוק איז געוויזן אין (6).
ווו: 𝜎1, 𝜎2, 𝜎3 רעפּראַזענץ די הויפּט סטרעסאַז צוזאמען די X-אַקס, י-אַקס און ז-אַקס ריספּעקטיוולי (מפּאַ); 𝜎𝑠 רעפּראַזענץ די טראָגן שטאַרקייַט פון די מאַטעריאַל (מפּאַ). ווען די דורכשניטלעך דרוק 𝜎̅ איז ניט ווייניקער ווי די טראָגן שטאַרקייַט 𝜎𝑠, דער מאַטעריאַל הייבט צו אַנדערגאָו פּלאַסטיק דיפאָרמיישאַן.

2.4 גרענעץ טנאָים פון טעמפּעראַטור פעלד, לויפן פעלד און דרוק פעלד

2.4.1 היץ מקור מאָדעל
די טאָפּל יליפּסאָיד היץ מקור מאָדעל באטראכט די קעראַקטעריסטיקס פון גרויס טעמפּעראַטור גראַדיענט אין די פראָנט סוף פון די מאָולטאַן בעקן און קליין טעמפּעראַטור גראַדיענט אין די עק סוף אין די פאַקטיש טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג. אין דעם מאָדעל, די היץ מקור 𝑞𝑓 (W·m-3) אין די פראָנט טייל און די היץ מקור 𝑞𝑟 (W·m-3) אין די צוריק טייל זענען אויסגעדריקט דורך פאָרמולאַס (7) און (8), ריספּעקטיוולי.
ווו: 𝑝 איז די לאַזער מאַכט (וו); 𝛼 איז די אַבזאָרפּשאַן קורס פון דעם מאַטעריאַל צו די לאַזער ענערגיע, וואָס איז באַשטימט צו 0.5 דאָ; 𝑉 איז די מאָווינג גיכקייַט בעשאַס די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס; די דזשיאַמעטריק פּאַראַמעטערס a, 𝑏𝑓, 𝑏𝑟, און C פון די טאָפּל יליפּסאָיד היץ מקור מאָדעל
ריספּעקטיוולי פאָרשטעלן די האַלב-אַקס לענגקטס אין פאַרשידענע אינסטרוקציעס. לויט פיגור 4, די וואַלועס פון די פּאַראַמעטערס זענען ריספּעקטיוולי 1 מם, 1 מם, 1.5 מם און 0.4 מם; 𝑓1 און 𝑓2 רעפּראַזענץ די ענערגיע פאַרשפּרייטונג קאָואַפישאַנץ פון די פראָנט און צוריק פון די טאָפּל יליפּסאָיד היץ מקור, וואָס זענען ריספּעקטיוולי 0.6 און 0.4; 𝑡 איז דער געדויער פון די לאַזער קאַמף (s).
בעשאַס די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס, די היץ דיסיפּיישאַן צווישן די מאָולטאַן בעקן און די סוויווע איז דער הויפּט קאַנוועקשאַן 𝑞𝑐 (W·m-2) און ראַדיאַציע 𝑞𝑓 (W·m-2) צווישן די מאָולטאַן בעקן און די סוויווע. די יקווייזשאַנז זענען ווי גייט: זען פאָרמולאַס (9) און (10) אין די פיגור.
ווו: ℎ𝑐 איז די קאַנוועקשאַן היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט (W·m-2·K-1); 𝑇𝑎𝑚𝑏 איז די באַשטימט אַמביאַנט טעמפּעראַטור (ק); 𝜎𝑏 איז דער באָלצמאַן קעסיידערדיק (W·m-2·K-4); 𝜀 איז די ייבערפלאַך עמיסיוויטי פון דעם מאַטעריאַל.
אין די לאַזער קלאַדדינג לויפן פעלד, די קאַפּאַלערי קראַפט איז דערלאנגט אין די פאָרעם פון ייבערפלאַך שפּאַנונג. די ייבערפלאַך שפּאַנונג אקטן אויף די ייבערפלאַך פון די מאָולטאַן בעקן, ריסטריקטינג די לויפן פון ייבערפלאַך פליסיק און פּראָדוצירן די מאַראַנגאָני ווירקונג. די יקווייזשאַנז זענען ווי גייט: זען פאָרמולע (11) אין די פיגור.
ווו: 𝛾1 איז די ייבערפלאַך שפּאַנונג פון ריין מעטאַל (N·m-1); 𝛾0 איז די ייבערפלאַך שפּאַנונג ביי רעפֿערענץ טעמפּעראַטור (N·m-1·K-1); 𝑇𝑀 איז די מעלטינג טעמפּעראַטור (ק). די פאָרעם פון די צעשמעלצן קאַנאַל איז באשלאסן דורך די ינטעראַקשאַן צווישן די לאַזער ענערגיע פאַרשפּרייטונג און די פאַרשפּרייטונג פון פּודער געדיכטקייַט. קאָאַקסיאַל פּודער פידינג איז אנגענומען, און די פּודער איז גאַוססיאַן פאַרשפּרייטונג. די יקווייזשאַן פון 𝑉𝑝(m·s-1) איז: זען פאָרמולע (12) אין די פיגור.
ווו: 𝑚𝑓 איז די פּודער פידינג גיכקייַט (ג·ס-1); 𝜂𝑝 איז די יוטאַלאַזיישאַן עפעקטיווקייַט פון די פּודער; 𝜌𝑝 איז די געדיכטקייַט פון פּודער מאַטעריאַל (קג·ם-3); 𝑟𝑝 איז דער מאַסע לויפן ראַדיוס (מם); 𝑧⃗ איז דער אַפּאַראַט וועקטאָר אין די ז ריכטונג.
2.4.2 קאַלט מקור מאָדעל
די ניטראָגען גאַז קולד דורך פליסיק ניטראָגען איז בלאָון אַנטו די סאַבסטרייט ייבערפלאַך צו קילן די היגע געגנט אין אַ זיכער ווייַטקייט הינטער די היץ מקור. געצווונגען קאַנוועקשאַן איז געניצט אין COMSOL אַנאַליסיס, און דער אויסדרוק פון די קאַנוועקשאַן היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט איז ווי גייט: זען פאָרמולע (13) אין די פיגור.
די קאַנוועקשאַן היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט ℎ𝑐(W·m-2·K-1)[19] אין דעם צענטער פון דער קאַלט מקור קענען זיין געשריבן ווי גייט: זען פאָרמולע (14) אין די פיגור.
ווו: די עפעקטיוו ראַדיוס פון די קאַלט מקור 𝑟0 איז 2 מם; די צימער טעמפּעראַטור 𝑇0 איז 293 ק; די ווענטיל טעמפּעראַטור פון די קאָאָלינג ניטראָגען 𝑇𝐶 איז 233 K; זינט די קאָאָלינג ווירקונג איז געווענדט צו די Q235 שטאָל סאַבסטרייט אין דער עקספּערימענט און סימיאַליישאַן, די גשמיות פּאַראַמעטערס פון Q235 זענען געניצט צו אָפּשאַצן די קאַנוועקשאַן היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט. 𝛿 איז די גרעב פון די סאַבסטרייט (מם); 𝜌 איז די געדיכטקייַט פון די מאַטעריאַל (קג·מ-3); 𝑐𝑝 איז די ספּעציפיש היץ קאַפּאַציטעט (דזש·קג-1·ק-1); 𝜕𝑇⁄𝜕𝑡 איז די קאָאָלינג קורס (K·s-1).

2.5 מאָדעל וועראַפאַקיישאַן
אין סדר צו באַשטעטיקן די גילטיקייַט פון די נומעריקאַל מאָדעל, יקספּערמענאַל וועראַפאַקיישאַן איז דורכגעקאָכט. די צעשמעלצן הייך, צעשמעלצן טיפקייַט, צעשמעלצן ברייט און היץ אַפעקטאַד זאָנע (האַז) פון די קאָוטינג זענען געמאסטן דורך עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי. פיגורע 5 ווייזט די פאַרגלייַך צווישן די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן און די סימיאַליישאַן רעזולטאטן פון די קרייַז-סעקשאַנאַל מאָרפאַלאַדזשי פון די קאָוטינג. דורך קאָמפּאַראַטיווע אַנאַליסיס, עס איז געפונען אַז די מאַקסימום דיווייישאַנז צווישן די סימיאַליישאַן וואַלועס און יקספּערמענאַל מעזשערמאַנץ אין טערמינען פון צעשמעלצן הייך, צעשמעלצן טיפקייַט, צעשמעלצן ברייט און היץ אַפעקטאַד זאָנע איז נישט יקסיד 1%, 4%, 2% און 19% , ריספּעקטיוולי, אַזוי וועראַפייינג די גילטיקייַט פון די מאָדעל.

3 רעזולטאַטן און אַנאַליסיס

3.1 טעמפּעראַטור פעלד כעזשבן רעזולטאַטן
באַזירט אויף די געגרינדעט טעמפּעראַטור פעלד מאָדעל, די טעמפּעראַטור פעלד פאַרשפּרייטונג וואָלקן דייאַגראַמז פון קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג (ד = 5 מם) זענען געוויזן אין פיגורע 6. עס קענען זיין באמערקט אַז די טעמפּעראַטור פעלד פאַרשפּרייטונג קייט פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג איז פיל קלענערער ווי אַז פון קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג. נאָך גרינדן די יסאָטהערמס פון די היץ אַפעקטאַד זאָנע (800 ק) און די מעלטינג זאָנע (1 800 ק), עס קענען זיין געפֿונען אַז די 800 ק יסאָטהערם פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג קלאַדדינג איז נעענטער צו אַ קרייַז רעכט צו דער קאָאָלינג אין די הינטן, בשעת די יסאָטהערם פון קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג איז נעענטער צו אַן יליפּס. פֿאַר די 1 800 ק יסאָטהערם, די פאָרעם טוט נישט טוישן באטייטיק. דאָס ווייזט אַז די השפּעה פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג אויף טעמפּעראַטור איז דער הויפּט אין די היץ אַפעקטאַד זאָנע. דערצו, אונטער די זעלבע קלאַדדינג טנאָים, די מאָולטאַן בעקן פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג ריטשאַז אַ פעסט שטאַט פריער ווי אַז פון קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג.
פיגורע 7 ווייזט די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג אויף די ייבערפלאַך פון די קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג סאַבסטרייץ ווען די קלאַדדינג ריטשאַז X = 120 מם. די דאַטן אין פיגור 7 ווייַזן אַז אין פראָנט פון די מאָולטאַן בעקן, די טעמפּעראַטור פעלד פאַרשפּרייטונג איז בייסיקלי ענלעך, די טעמפּעראַטור גראַדיענט איז גרויס, און די יסאָטהערמיז זענען געדיכט. אָבער, הינטער די מאָולטאַן בעקן, די טעמפּעראַטור פעלד פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג האט דענסער יסאָטהערמס ווי קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג. סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג ענכאַנסיז די היץ וועקסל צווישן די מאָולטאַן בעקן ייבערפלאַך און די פונדרויסנדיק סוויווע דורך ינטראָודוסינג קאָאָלינג ניטראָגען, פאָרמינג אַ היגע נידעריק-טעמפּעראַטור געגנט. דעם ימפּרוווז די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג פון די מאָולטאַן בעקן און אַקסעלערייץ די קאָאָלינג קורס פון די מאָולטאַן בעקן.
פיגורע 8 ווייזט די טעמפּעראַטור אַקוואַזישאַן קורוועס בייַ 3 מם (פונט א), 6 מם (פונט ב), און 9 מם (פונט C) פון די צענטער פון די צעשמעלצן. צולי ב דע ר באשטראלונ ג פו ן דע ר לאזער , צעשמעל ט זי ך דע ר מאטעריא ל אי ן דע ר לאזע ר שטראל־באשטראלונג־געביט , או ן ד י טעמפערא ץ פו ן דע ם מאטעריא ל אי ן דע ם געגנ ט הויב ט זי ך שטארק . ווי די היץ מקור פון די לאַזער שטראַל באוועגט צו פאַרשידענע שטעלעס, די מאַטעריאַל אין די העאַטעד געגנט ביסלעכווייַז קולז אַראָפּ. די סימיאַלייטיד טערמאַל ציקל ויסבייג איז קאָנסיסטענט מיט די יקספּערמענאַל טערמאַל ציקל ויסבייג, וואָס לייז די יסוד פֿאַר די סאַבסאַקוואַנט מאָולטאַן בעקן לויפן קורס און דרוק אַנאַליסיס.

3.2 גיכקייַט לויפן פעלד כעזשבן רעזולטאַטן
די מאַראַנגאָני קראַפט איז די הויפּט דרייווינג קראַפט פֿאַר פליסיק לויפן אין די לאַזער מאָולטאַן בעקן. די Marangoni קראַפט אין די מאָולטאַן בעקן וועט האָבן אַ וויכטיק פּראַל אויף די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג און די סאַלידאַפאַקיישאַן נאַטור פון די מיקראָסטרוקטורע, דערמיט טשאַנגינג די גראָוט פּראָצעס פון די מאָולטאַן בעקן, קאָזינג די דור פון ינערלעך דרוק אין דעם מאַטעריאַל און פירן צו דיפאָרמיישאַן און קראַקס. . דעריבער, עס איז פון גרויס באַטייַט צו לערנען די באַוועגונג פון די מאָולטאַן בעקן. אין סדר צו באַקומען די געזעץ פון טוישן פון די מאָולטאַן בעקן לויפן פעלד, די פאַרשפּרייטונג פון די מאָולטאַן בעקן לויפן פעלד פון קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג איז אויסגעקליבן, ווי געוויזן אין פיגורע 9. די אַראָוז אין די פיגור אָנווייַזן די לויפן ריכטונג פון די פליסיק אין די מאָולטאַן בעקן. זינט די ייבערפלאַך שפּאַנונג טעמפּעראַטור קאָואַפישאַנט פון 316 ל ומבאַפלעקט שטאָל איז נעגאַטיוו, די פליסיק מעטאַל אויף דער אויבערשטער ייבערפלאַך פלאָוז פון די צענטער צו די סוויווע, מיט אַ נידעריק לויפן גיכקייַט אין דעם צענטער און אַ הויך לויפן גיכקייַט אין דעם ברעג, און די לויפן גיכקייַט אין די ברעג. פראָנט פון די מאָולטאַן בעקן איז גרעסער ווי די לויפן גיכקייַט אין די הינטן פון די מאָולטאַן בעקן. די דערשיינונג איז רעכט צו דער קליין טעמפּעראַטור חילוק אין דעם צענטער פון די מאָולטאַן בעקן און די גרויס טעמפּעראַטור גראַדיענט 𝑑𝑇⁄𝑑𝑥 אין פראָנט פון די מאָולטאַן בעקן, וואָס אין קער געפֿירט די שפּאַנונג גראַדיענט 𝑑𝛾⁄𝑑𝑥 אין פראָנט פון די מאָולטאַן בעקן צו ביסלעכווייַז פאַרגרעסערן. די גרויס ייבערפלאַך שפּאַנונג חילוק וועט ווייַטער פארשטארקן די מאַראַנגאָני קאַנוועקשאַן, ריזאַלטינג אין אַ דערשיינונג אין וואָס די לויפן גיכקייַט אין פראָנט פון די מאָולטאַן בעקן איז העכער ווי די לויפן גיכקייַט אין די דערציען. עס קענען זיין געזען אַז די טרענדס פון די לויפן פעלד טוישן פון קאַנווענשאַנאַל קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג קלאַדדינג זענען בייסיקלי ענלעך. זינט סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג דער הויפּט אקטן אויף די הינטן פון די מאָולטאַן בעקן, זייַן ווירקונג אויף די קוילעלדיק טעמפּעראַטור פון די מאָולטאַן בעקן איז לימיטעד. דעריבער, די לויפן ין די מאָולטאַן בעקן וועט נישט זיין באטייטיק ענכאַנסט, וואָס אַוווידז די אַניוואַן טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג געפֿירט דורך די געשטארקט לויפן ין די מאָולטאַן בעקן און ראַדוסאַז די מעגלעכקייט פון ריזידזשואַל דרוק אין די קלאַדדינג שיכטע בעשאַס די סאָלידיפיקאַטיאָן פּראָצעס.
אין סדר צו ווייַטער לערנען די שייכות צווישן די לויפן גיכקייַט און טעמפּעראַטור אין די מאָולטאַן בעקן, די טעמפּעראַטור, לויפן גיכקייַט און טעמפּעראַטור גראַדיענט צוזאמען די X ריכטונג פון די מאָולטאַן בעקן זענען קאַלקיאַלייטיד אין אַ פעסט שטאַט, און די ספּעציפיש שייכות איז באקומען ווי געוויזן אין פיגור 10. לויט די פיגור, עס קענען זיין באמערקט אַז די טעמפּעראַטור פון די מאָולטאַן בעקן אין די צענטער געגנט פון די לאַזער קאַמף איז העכער, בשעת די קאָראַספּאַנדינג לויפן גיכקייַט איז נידעריקער. ווען די ווייַטקייט פון די לאַזער צענטער פונט ינקריסיז, די לויפן גיכקייַט אויף ביידע זייטן פון די מאָולטאַן בעקן הייבט צו ביסלעכווייַז פאַרגרעסערן, ספּעציעל אין די פּעריפעריע פון ​​די הויך-טעמפּעראַטור געגנט פון די מאָולטאַן בעקן, ווו די לויפן גיכקייַט ריטשאַז אַ שפּיץ. די הויפּט סיבה פֿאַר דעם דערשיינונג איז אַז די טעמפּעראַטור גראַדיענט אין דעם צענטער פון די מאָולטאַן בעקן איז לעפיערעך קליין, בשעת די טעמפּעראַטור גראַדיענט אויף ביידע זייטן ינקריסיז באטייטיק. דער גאַנג פון די טעמפּעראַטור גראַדיענט און די לויפן גיכקייַט איז קאָנסיסטענט, וואָס אויך ווייזט אַז די ייבערפלאַך שפּאַנונג גראַדיענט געפֿירט דורך די טעמפּעראַטור גראַדיענט אין די מאָולטאַן בעקן איז דער שליסל פאַקטאָר דרייווינג די לויפן פון מעטאַל פליסיק.

3.3 דרוק פעלד כעזשבן רעזולטאַטן
אין סדר צו לערנען די ווירקונג פון קאָאָלינג ווייַטקייט אויף ריזידזשואַל דרוק, ריזידזשואַל דרוק סימיאַליישאַן איז דורכגעקאָכט אין די טראַנזווערס און מיטל סעקשאַנז פון די קלאַדדינג שיכטע צוזאמען די גרעב ריכטונג, ווי געוויזן אין פיגורע 11. ווי קענען זיין געזען פון פיגורע 11 (אַ), איידער און נאָך קולד די סאַבסטרייט, די מאַקסימום פונקטן פון די ריזידזשואַל דרוק ויסבייג אין די טראַנזווערס ריכטונג דערשייַנען לעבן די צוויי ענדס פון דעם דרך, דאָס איז, נאָענט צו די עדזשאַז פון די צוויי זייטן פון די מאָולטאַן דרך. פון די צענטער פון די צעשמעלצן צו די זייַט פון די סאַבסטרייט, די ריזידזשואַל דרוק ווייזט אַ גאַנג פון ינקריסינג ערשטער און דעמאָלט דיקריסינג, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט די סימיאַליישאַן רעזולטאַטן פון Huang Guoshun עט על. [24]. דאָס איז דער הויפּט רעכט צו דעם פאַקט אַז די טאָפּל יליפּסאָיד לאַזער היץ מקור גיט העכער ענערגיע אין די הויפט געגנט, בשעת די ענערגיע אין די ברעג געגנט איז נידעריקער, ריזאַלטינג אין אַ פאַסטער קאָאָלינג קורס פון די מאָולטאַן בעקן בייַ די ברעג פון די קלאַדדינג שיכטע. דעם אַניוואַן קאָאָלינג קורס ז די געגנט לעבן די צענטער פון די היץ מקור צו טראָגן גרעסער דרוק. אָבער, נאָך די ימפּלאַמענטיישאַן פון סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג, עס איז באמערקט אַז די טראַנזווערס ריזידזשואַל דרוק איז באטייטיק רידוסט, און די מאַקסימום טראַנזווערס ריזידזשואַל דרוק פון די סאַבסטרייט דיקריסט פון 204 מפּאַ צו 181 מפּאַ, אַ פאַרקלענערן פון 11%. פיגורע 11 (ב) ווייזט אַז אין דער ריכטונג פון די שיכטע גרעב, די מאַקסימום ריזידזשואַל דרוק אויס אין די באַנדינג געגנט צווישן די קלאַדדינג שיכטע און די סאַבסטרייט. דאָס איז דער הויפּט רעכט צו דער חילוק אין מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס צווישן די 316 ל קלאַדדינג מאַטעריאַל און די Q235 סאַבסטרייט, ספּעציעל די באַטייטיק חילוק אין באַנד שרינגקידזש צווישן די צוויי, וואָס פירט צו דרוק קאַנסאַנטריישאַן. ווי די ווייַטקייט פון די צובינד באַנדינג געגנט מיט די סאַבסטרייט ינקריסיז, די ריזידזשואַל דרוק ווערט ביסלעכווייַז דיקריסאַז. עס איז כדאי צו באמערקן אַז סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג טוט נישט טוישן די פאַרשפּרייטונג שטעלע פון ​​די דרוק עקסטרעם פונט אין די שיכטע גרעב ריכטונג, אָבער ראַדוסאַז די ריזידזשואַל דרוק ווערט. די ריזידזשואַל דרוק אין די שפּיץ פון די קלאַדדינג שיכטע דיקריסאַז פון 190 מפּאַ צו 172 מפּאַ, און די ריזידזשואַל דרוק אין די צובינד באַנדינג געגנט דיקריסאַז פון 234 מפּאַ צו 211 מפּאַ. דאָס איז דער הויפּט ווייַל די ניטראָגען גאַז קולד דורך פליסיק ניטראָגען איז ספּרייד אויף די הויך-טעמפּעראַטור מעטאַל הינטער די היץ מקור, וואָס יפעקטיוולי ראַדוסאַז די שטח פון די הויך-טעמפּעראַטור געגנט און ז אַ באַטייטיק טענסאַל ווירקונג אויף די מעטאַל ייבערפלאַך צווישן די היץ. מקור און קאַלט מקור, וואָס קענען לאַרגעלי אָפסעט די קאַמפּרעסיוו פּלאַסטיק דיפאָרמיישאַן וואָס איז פארגעקומען, אַזוי עס קענען יפעקטיוולי רעגולירן און קאָנטראָלירן די ריזידזשואַל דרוק. דורך קאַמפּערינג די רעזולטאַטן, ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 5 מם, די קאָנטראָל ווירקונג פון ריזידזשואַל דרוק איז דער בעסטער.

3.4 סאַבסטרייט דיפאָרמיישאַן
די דעפאָרמאַטיאָן רעזולטאַטן פון די לאַזער קלאַדדינג סאַבסטרייט זענען געוויזן אין פיגורע 12. עס קענען זיין באמערקט אַז ביידע קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג ווייַזן וואָרפּינג דיפאָרמיישאַן, אין וואָס די צעשמעלצן קאַנאַל איז בייַ די לאָואַסט פונט און די מאַקסימום דיפאָרמיישאַן אַקערז אויף ביידע זייטן פון די צעשמעלצן קאַנאַל. קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג, ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 5 מם, עס איז געפונען אַז די מאַקסימום דיפאָרמיישאַן פון די קלאַדדינג סאַבסטרייט איז רידוסט דורך 50%. דאָס איז ווייַל די ווירקונג פון די קאַלט מקור גאַז אין דעם שטעלע ראַדוסאַז די קייט פון די הויך-טעמפּעראַטור געגנט, אַקסעלערייץ די קאָאָלינג קורס און יגזערט אַ טענסאַל ווירקונג אויף די הויך-טעמפּעראַטור געגנט פון די צעשמעלצן קאַנאַל וואָס איז קאָאָלינג און שרינגקינג. , באטייטיק רידוסינג די ריזידזשואַל קאַמפּרעסיוו דרוק, און יפעקטיוולי רידוסינג די בענדינג דיפאָרמיישאַן געפֿירט דורך די ריזידזשואַל קאַמפּרעסיוו דרוק יקסידינג די קריטיש ינסטאַביליטי דרוק.

3.5 מיקראָסטרוקטורע
פיגורע 13 ווייזט די מיקראָסטרוקטורע פון ​​די שפּיץ, מיטן און דנאָ באַנדינג געביטן פון דער מוסטער אונטער קיין קאָאָלינג און פאַרשידענע קאָאָלינג דיסטאַנסאַז. עס קענען זיין געזען אַז די קלאַדדינג שיכטע און די סאַבסטרייט ווייַזן גוט מעטאַלערדזשיקאַל באַנדינג, אָן חסרונות אַזאַ ווי קראַקס אָדער ינקלוזשאַנז. דער שפּיץ פון די קלאַדדינג שיכטע איז דער הויפּט קאַמפּאָוזד פון עקוויאַקסעד קריסטאַלז, די מיטל טייל גיט אַן עקוויאַקסעד אָדער קאָלומנער קריסטאַל סטרוקטור מיט גענייגט וווּקס, און די דנאָ געגנט כּולל פּליינער קריסטאַלז. לויט די סאַלידאַפאַקיישאַן טעאָריע, די טעמפּעראַטור גראַדיענט (𝐺) און די סאַלידאַפאַקיישאַן קורס (𝑅) האָבן אַ וויכטיק השפּעה אויף די גרייס און מאָרפאָלאָגי פון די קאָוטינג גריינז. בעשאַס די לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס, די פּודער אויף די ייבערפלאַך פון די סאַבסטרייט איז ראַפּאַדלי צעלאָזן און דיפיוזד אונטער דער קאַמף פון די לאַזער, און דעמאָלט ראַפּאַדלי קולד דורך די היץ דיסיפּיישאַן פון די סאַבסטרייט. רעכט צו דער ווירקונג פון די לאַזער, די פּודער איז העאַטעד צו אַ גאָר הויך טעמפּעראַטור בעשאַס די גאנצע פּראָצעס, אָבער די סאַבסטרייט איז נישט אַפעקטאַד דורך די לאַזער, אַזוי די 𝐺 ווערט איז זייער גרויס, ריזאַלטינג אין אַ זייער הויך 𝐺⁄𝑅 ווערט. די יקסעסיוולי גרויס 𝐺⁄𝑅 פאַרהעלטעניש דיטערמאַנז אַז די נוקלעאַטיאָן קורס פון די קריסטאַלז אין די קאָוטינג איז פאַסטער ווי די וווּקס קורס, ריזאַלטינג אין די פאָרמירונג פון פּלאַנער קריסטאַלז אָדער כאַניקאָום קריסטאַלז אויף די צובינד אין די היץ דיסיפּיישאַן ריכטונג. ווי די האַרט-פליסיק צובינד אַדוואַנסיז, 𝐺 ביסלעכווייַז דיקריסאַז און 𝑅 ינקריסיז לעפיערעך, ריזאַלטינג אין אַ פאַרקלענערן אין די 𝐺⁄𝑅 פאַרהעלטעניש. אין דעם צייַט, די פּלאַנער קריסטאַלז זענען פארוואנדלען אין קאָלומנער קריסטאַל סטראַקטשערז. ווען די 𝐺 ווערט דיקריסט, היץ הייבט זיך אן צו אקלאפן אויף ביידע זייטן, און די קריסטאַלז אין די צענטראלע געגנט האָבן לעפיערעך גענוג צייט צו וואַקסן צוזאמען די היץ לויפן ריכטונג, וואָס קען פאַרשאַפן די קאָלומנער קריסטאַלז וואָס ערידזשנאַלי געוואקסן אין די ווערטיקאַל ריכטונג צו וואַקסן אַבליק אָדער פאָרעם אַבליק עקוויאַקסעד קריסטאַלז. ווי די האַרט-פליסיק צובינד האלט צו שטייַגן, די שפּיץ פון די מאָולטאַן בעקן איז אין דירעקט קאָנטאַקט מיט די אַרויס וועלט, וואָס אַקסעלערייץ די היץ דיסיפּיישאַן קורס. דער פּראָצעס פּראַמאָוץ די פאַרגרעסערן אין די קריסטאַל נוקלעאַטיאָן און סאָלידיפיקאַטיאָן רייץ, ריזאַלטינג אין די פאָרמירונג פון פייַן עקוויאַקסעד גריינז אויף די ייבערפלאַך פון די קלאַדדינג שיכטע.
אין דערצו, דורך פאַרגלייַכן מיט און אָן קאָאָלינג, עס איז געפונען אַז די קריסטאַל טיפּ פון די קלאַדדינג שיכטע איז די זעלבע, און די קריסטאַל גרייס פון די קלאַדדינג שיכטע נאָך קאָאָלינג איז קלענערער ווי אַז פון די קריסטאַל גרייס אָן קאָאָלינג. ספּעציעל ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 10 מם, די גרייס פון די שפּיץ עקוויאַקסעד קריסטאַל ריטשאַז די מינימום ווערט, ווייַל די גיך קאָאָלינג קורס פון די מאָולטאַן בעקן כינדערז די גאַנץ וווּקס פון די עקוויאַקסעד קריסטאַל. אין די מיטל געגנט, די גרייס פון די קאָלומנער קריסטאַל ווערט קלענערער נאָך קאָאָלינג, און די דיסאָרדערד אָרדענונג פון די קאָלומנער קריסטאַל אין די מיטל ינקריסיז באטייטיק אונטער קאָאָלינג טנאָים. די קאָאָלינג צושטאַנד ענדערונגען די טעמפּעראַטור גראַדיענט פּערפּענדיקולאַר צו די וווּקס ריכטונג פון די קאָלומנער קריסטאַל, אַזוי אַז זייער וווּקס ריכטונג ענדערונגען. אין אַלגעמיין, דער מוסטער מיט קאָאָלינג האט אַ מער דיסאָרדערד און ראַפינירט מיקראָסטרוקטורע ווי די קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג מוסטער, וואָס העלפּס צו פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון די קאָוטינג.

3.6 כאַרדנאַס
פיגורע 14(אַ) ווייזט די מיקראָהאַרדנעסס פון די קאָוטינג אין פאַרשידענע קאָאָלינג דיסטאַנסאַז. עס קענען זיין באמערקט אַז די מיקראָהאַרדנעסס ווערט דיקריסאַז פון די שפּיץ פון די קלאַדדינג שיכטע צו די סאַבסטרייט שטעלע, און פיגורע 14 (ב) ווייזט די דורכשניטלעך מיקראָהאַרדנעסס פאַרגלייַך פון די 316 ל קלאַדדינג שיכטע און די Q235 סאַבסטרייט אין פאַרשידענע קאָאָלינג דיסטאַנסאַז. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז נאָך קאָאָלינג די כאַרדנאַס איז ימפּרוווד. די דורכשניטלעך כאַרדנאַס פון די קלאַדדינג שיכטע מיט קאָאָלינג איז 5-29HV0.2 העכער ווי די מוסטער אָן קאָאָלינג. אונטער די קאָאָלינג צושטאַנד פון 5 מם הינטער די קלאַדדינג שיכטע, די קאָאָלינג ווירקונג פון די קאָוטינג איז נישט באַטייטיק ווייַל פון די פּראַקסימאַטי צו דער אויבערשטער הויך-טעמפּעראַטור זאָנע, און די כאַרדנאַס פון די היץ-אַפעקטאַד זאָנע איז זייער אַפעקטאַד. אונטער די קאָאָלינג צושטאַנד פון 10 מם הינטער, די כאַרדנאַס פון די קלאַדדינג שיכטע איז מער באטייטיק אַפעקטאַד ווי די קאָאָלינג לייזונג. אין אַ העכער קאָאָלינג קורס, די קערל גרייס דיקריסאַז און די נומער פון קערל באַונדריז ינקריסיז, וואָס יפעקטיוולי כינדערז די דיספּלייסמאַנט פון דיסלאָוקיישאַנז און באטייטיק ימפּרוווז די כאַרדנאַס פון די קלאַדדינג שיכטע מיט וועגן 40HV0.2. אָבער, ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז געוואקסן צו 15 מם, רעכט צו דער לאַנג דיסטאַנסע, די היץ דיסיפּיישאַן קורס פון די סאַבסטרייט איז אויך שנעל, און די ווירקונג פון קאָאָלינג אויף די טעמפּעראַטור קאַפּ איז קליין, ריזאַלטינג אין אַ ווייניקער באַטייַטיק פֿאַרבעסערונג אין כאַרדנאַס. אין קיצער, דער גראַד פון ראַפינירטקייַט פון קערל איז די הויפּט סיבה פֿאַר די ענדערונג אין כאַרדנאַס. א פייַן מיקראָסטרוקטור איז געשאפן אין אַ העכער קאָאָלינג קורס, ריזאַלטינג אין אַ פאַרגרעסערן אין די כאַרדנאַס פון די קאָוטינג.

4 Conclusions

1) בעשאַס די סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג פּראָצעס, די קאָאָלינג ניטראָגען ז היגע נידעריק טעמפּעראַטור, וואָס האט קליין ווירקונג אויף די טעמפּעראַטור פון די מעלטינג זאָנע, אָבער האט אַ גרעסערע ווירקונג אויף די טעמפּעראַטור פון די היץ אַפעקטאַד זאָנע, ספּעציעל הינטער די מאָולטאַן בעקן. דעם ווירקונג ז די יסאָטהערמס הינטער די מאָולטאַן בעקן צו ווערן מער געדיכט.
2) עס קענען זיין געזען אַז די טרענדס פון די מאָולטאַן בעקן טוישן די לויפן פעלד אין קאַנווענשאַנאַל לאַזער קלאַדדינג און סינטשראָנאָוס גאַז קאָאָלינג לאַזער קלאַדדינג זענען בייסיקלי די זעלבע, ווייזונג אַ לויפן פון דעם צענטער צו די סוויווע, מיט אַ קליין לויפן גיכקייַט אין דעם צענטער און אַ גרויס לויפן גיכקייַט בייַ די ברעג, און די לויפן גיכקייַט אין פראָנט פון די צעלאָזן בעקן איז גרעסער ווי אַז הינטער די צעלאָזן בעקן. די ענדערונג טרענדס פון די טעמפּעראַטור גראַדיענט און די לויפן גיכקייַט זענען קאָנסיסטענט, וואָס אויך ווייזט אַז די ייבערפלאַך שפּאַנונג גראַדיענט געפֿירט דורך די טעמפּעראַטור גראַדיענט אין די מאָולטאַן בעקן איז דער שליסל פאַקטאָר דרייווינג די לויפן פון מעטאַל פליסיק.
3) ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 5 מם, די מאַקסימום לאַטעראַל ריזידזשואַל דרוק פון די סאַבסטרייט דיקריסאַז פון 204 מפּאַ צו 181 מפּאַ, די ריזידזשואַל דרוק אין די שפּיץ פון די קלאַדדינג שיכטע דיקריסאַז פון 190 מפּאַ צו 172 מפּאַ, די ריזידזשואַל דרוק אין די צובינד באַנדינג זאָנע דיקריסאַז פון 234 מפּאַ צו 211 מפּאַ, און די וואָרפּינג דיפאָרמיישאַן אויף ביידע זייטן פון די סאַבסטרייט איז אויך רידוסט מיט 50%. ווען די קאָאָלינג דיסטאַנסע איז 10 מם, די קערל סטרוקטור פון די קאָוטינג איז באטייטיק ראַפינירט, די דיסאָרדערד אָרדענונג פון די קאָלומנער קריסטאַלז אין די מיטל איז באטייטיק געוואקסן, און די מיקראָהאַרדנאַס פון די קאָוטינג איז געוואקסן פון 348.2HV0.2 צו 375HV0.2.