爆炸焊接装药方式对钛/钢复合板组织及性能的影响

分别采用等厚度装药及分段装药两种不同的装药方式制备了钛/钢复合板,研究了金属复合板在爆炸焊接过程中爆炸压力分布及覆层金属变形规律,并对所制备的Gr1/Gr70爆炸复合板结合界面的微观组织特征和力学性能进行了分析。结果表明,采用分段装药工艺所制备的大面积钛/钢复合板界面无分层、夹杂等缺陷,且各项力学性能均符合ASTM B898—2005标准,能够满足装备的使用要求。     

锡黄铜/钢复合板的制备方法及性能研究

采用爆炸焊接技术制备了锡黄铜/钢复合板(HSn62-1/16MnIII),通过试板制备进行工艺实验并对过程中的关键参数进行控制。利用特殊的复层刻槽工艺保证爆炸焊接的工艺质量,并降低了厚复层爆炸焊接的边界效应。对复合板的界面结合质量、界面形貌及力学性能进行分析,结果表明:对于规格为(10+75)×1800×3000 mm的锡黄铜/钢复合板,其成品界面结合率达到100%;其微观形态均呈波纹状结合,波形在漩涡区存在小量的熔化;经退火消应力后,铜钢界面两侧的硬度值随距离的增大而减小并趋于稳定;三个批次试样的剪切强度、低温冲击功、拉伸试验结果均远高于压力容器铜-钢复合板的行业要求标准。产品充分结合了锡黄铜的耐腐蚀及钢板的高强度优势,满足客户及市场的需求。     

爆炸焊接法制备的钛/钢复合管板界面组织与力学性能分析

对?4 600 mmASME SB265 Gr.1/SA266Gr.2钛/钢复合管板进行爆炸焊接试验,并对复合板结合界面的微观组织特征及力学性能进行了分析测试。宏观、微观分析显示,复合板的结合界面为波状结合,界面两侧的金属均发生了不同程度的塑性变形;界面附近存在短距离的元素互相扩散;界面无分层、夹杂等缺陷。力学性能测试表明,结合界面处的维氏硬度最高,随着与界面距离的增大逐渐降低;复合板的拉伸、冲击、弯曲性能符合ASTM B 898标准的要求,能够满足装备使用要求。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

爆炸焊接层状复合板的研究及发展

综述了爆炸焊接层状复合板在实际中的应用,对焊接工艺参数的选择与制定做了简要的分析,更加深层次的剖析了同种材料和不同种材料界面的结合情况,不同种热处理方式对结合的影响,以及不同的工艺参数对复合板结合界面及强度的影响,最后对爆炸焊接的最新技术的发展做了一个介绍与展望。     

爆炸焊接—热轧法生产复合板界面研究

采用“爆炸焊接－热轧”新工艺生产的１６ＭｎＲ／不锈钢复合板，在爆炸焊接热轧坯料界面中，发现了以前从未报道过的非晶态结构层及混乱的微晶层的形成，并对界面形态，结合方式及界面成分，组织结构的变化所引起的性能变化做了全面的分析。     

基于DIC方法R60702/TA2爆炸焊接复合板力学性能研究

锆-钛爆炸焊接复合板的应用用越来越广泛,力学性能是关注的重点。爆炸焊接过程对复合板力学性能的影响至关重要。对锆-钛爆炸焊接复合板进行分层拉伸试验,结合扫描电子显微镜(SEM)对拉伸试验后断口形貌进行观察,研究了爆炸焊接后锆-钛复合板沿着厚度方向拉伸力学性能的变化;通过引伸计法和数字图像相关(DIC)方法得到拉伸试验的应变;使用数字图像相关方法对弯曲试验全场应变进行测量,并与有限元模拟得到的弯曲应变场进行比较。结果表明:锆-钛结合界面层抗拉强度最大,断后延伸率最小;随着与结合界面距离的增加,钛侧的抗拉强度逐渐减小,断后延伸率缓慢增加;数字图像相关方法和引伸计法得到的弹性模量相对误差为1. 06%;不同分层之间的断口形貌存在差异,离结合界面越远,材料的塑韧性越好;数字图像相关方法和有限元方法得到的弯曲应变场吻合较好,相对误差不超过5%。     

钛-铝复合板界面组织及其对加工性能的影响

使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和显微硬度计(MHTM)对爆炸焊接钛-铝复合板的爆炸态、退火态、轧制态界面进行了研究.结果表明:结合面呈波状结合,距爆炸点越远,界面波的波长和波幅越大;周期性轧制裂纹的分布和界面波波形的分布吻合;复合板的界面分布着周期性中间相,中同相由TiAl和TiAl<,2>组成;在450℃×10 h,490℃×3 h的退火条件下,界面钛铝原子相互扩散不明显,更不会生产中间相.由于爆炸硬化和爆炸热效应的共同作用,界面附近钛板和铝板硬度分布规律不同.周期性轧制裂纹是变形时界面的附加拉应力引起的,裂纹源在钛层的最薄处,界面波形参数过大是钛板面出现轧制裂纹的主要原因.爆炸复合时应严格控制波形参数和中间相.     

轧制温度对TA1/Q345复合板性能的影响

相对于爆炸复合法和爆炸轧制复合法而言,采用真空-轧制生产钛钢复合板的方法更加适应大规模生产需要.本实验将TA1钛材置于两块Q345钢材中间组成组合坯,组合坯经抽真空至0.1 Pa后密封,在840~930℃下进行加热轧制,对轧制复合样进行力学性能检测,并利用扫描电镜、X射线衍射分析及显微硬度仪对组织与界面结合度进行分析.在该实验条件下,钛钢复合板剪切强度在159 MPa以上,达到了1类复合板标准要求,870℃轧制复合板性能较优.900和930℃轧制时,钛发生相变,同时在界面处生成了较多的金属问化合物,钛和钢的变形抗力相差过大和变形不协调导致界面附近的内应力变大,这些因素都降低了界面的剪切强度.840℃轧制后剪切强度低的原因是由于温度过低影响了界面附近元素的扩散.      

钛钢复合板弯曲过程的扫描电镜原位观察

为了研究钛钢复合板在弯曲过程中的断裂行为,利用扫描电镜原位观察了爆炸和爆炸-轧制两种工艺生产的钛钢复合板在弯曲过程中裂纹的萌生和扩展.结果表明:外弯过程裂纹萌生的角度小于内弯过程,钛钢复合板内弯比外弯具有更强的抗裂纹产生能力.在爆炸钛钢复合板的弯曲过程中,裂纹主要在波头的界面结合处和漩涡中心处萌生;在爆炸-轧制钛钢复合板的弯曲过程中,裂纹在Ti-Fe金属间化合物硬块界面处萌生.产生裂纹的主要原因爆炸钛钢复合板的波头界面结合处和漩涡中心处、爆炸-轧制钛钢复合板的界面块状Ti-Fe金属间化合物具有较高的硬度,在变形的过程中难以协调变形.      

钛/钢复合板及其制备应用研究现状与发展趋势

随着钛/钢复合板的应用领域不断拓展,市场对钛/钢复合板的尺寸和性能都提出了新的要求,现有的制备方法和工艺也面临着巨大挑战。本文从原材料情况、复合板尺寸、界面特征和力学性能等方面概述了钛/钢复合板研究现状,评述了钛/钢复合板目前的主要制备方法及其优缺点,综述了表面处理方法、热轧温度、过渡层金属和热处理工艺对钛/钢复合板界面结合质量的影响,阐述了钛/钢复合板的应用现状,指出了钛/钢复合板面临的主要问题及未来的重点研究方向。      

Manufacturing Technology and Application Trends of Titanium Clad Steel Plates

Some of the major manufacturing processes and corresponding mechanical properties of titanium clad steel plates were analyzed, and the consequences of research, manufacturing, and application of titanium clad steel plates in both markets of China and overseas were also summarized. As an economical and environmentally friendly technology, the roll bonding process is expected to become the next-generation mainstream process for the manufacturing of titanium clad steel plate. Some of the crucial and most important technical problems of this particular process, including vacuum sealing technology, surface treatment process technology, application of a transition layer, and rolling process, were discussed along with the advantageous mechanical properties and life-cycle economy of these plates processed by this technology. Finally, the market needs, application trends, and requirements of titanium clad steel plate were also considered from industries of petrochemical, shipbuilding, marine, and electric power.     

Microstructural modifications in an explosively welded Ti/Ti clad material: I. Bonding interface

Microstructural modifications of the bonding interface in an explosively welded Ti/Ti clad material using the preset angle standoff configuration with various flyer plate speeds have been studied. Explosive welding was completed at flyer plate speed over 420 m/s. The wavelength and amplitude of the wavy interface increased with increasing flyer plate speed up to 1060 m/s. The planar interface was obtained at flyer plate speed of 1150 m/s. The trace of melting was observed at the bonding interface in the present experimental conditions. It is concluded that the melting layer is responsible for the bonding of explosively welded Ti/Ti clad materials. An anomaly hardening zone was formed at the bonding interface in the clad material welded at flyer plate speed of 1150 m/s. The origin of the observed anomalous hardening has also been discussed. H. MINATO and J. SHUDO, formerly Graduate Students, Department of Materials Science and Resource Engineering, Kumamoto University.     

Microstructural modifications in an explosively welded Ti/Ti clad material: II. Deformation structures around bonding interface

The residual deformation structures around the bonding interface in an explosively welded Ti/Ti clad material have been studied by optical microscopy and transmission electron microscopy (TEM). The microstructures around the bonding interface in the clad material welded at flyer plate speed of 420 m/s were consistent with the deformation structures of pure titanium under conventional quasistatic deformation around ambient temperature, except for the development of c + a dislocations just near the bonding interface and the presence of {10-13} twinning. The latter has been newly observed in pure titanium. The deformation modes within 50 μm from the bonding interface in system IV were essentially the same as those in pure titanium under conventional quasistatic deformation at elevated temperatures. The {13-41} twinning has been newly confirmed experimentally and was defined as an active twinning mode under high strain rate and/or at elevated temperatures. The microstructural aspects of adiabatic shear band (ASB) were also described. H. MINATO, formerly Graduate Student, Department of Materials Science and Resource Engineering, Kumamoto University.     

真空制坯热轧钛/钢复合板工艺及性能

钛/钢复合板的需求量日益增多，真空制坯热轧复合法（VRC）是制备高性能钛/钢复合板的有效工艺。介绍了钛/钢复合板制备工艺的国内外现状和工艺特点。依托863重点项目“钛/钢复合板研究与生产技术开发”和十三五重大课题“容器板轧制复合原理与关键技术”，利用真空制坯热轧复合法（VRC）在实验室和钢厂进行了一系列钛/钢复合板的轧制试验，对复合板的界面组织与力学性能进行了分析。实验室制备的钛/钢复合板，界面生成了明显的TiC层，未发现氧化物等杂质，断口有大量韧窝生成，复合界面平均拉剪强度达到了230MPa。钢厂试生产的钛/钢复合板，宽幅达到3500mm，界面生成连续的β- Ti层，拉剪断口未检测到氧化物，拉伸、冲击、弯曲等力学性能均满足国家标准，剪切强度均在196MPa以上，已达国内领先水平。     

真空轧制钛/钢复合板的组织与性能

钛/钢复合板兼具钢的良好力学性能及钛的优异耐腐蚀性,广泛应用于石油、化工、电力及海洋工程等领域。南钢采用真空轧制复合法制备的钛/钢复合板,不添加过渡层,其拉伸性能、弯曲性能及剪切强度等均满足标准要求,而且剪切强度平均在209 MPa左右,超过标准要求的140 MPa。钛/钢复合板的各项性能达到GB/T8547-2006标准R1类复合板的要求。     

非对称热轧单面不锈钢-碳钢复合板生产工艺研究

釆用“电子束真空焊接制坯+热轧”的工艺在钢厂热连轧生产线上进行了“316L不锈钢+Q345C碳 钢”的单面不锈钢复合板热轧生产。采用非对称制坯及异步轧制的手段生产出了高品质单面不锈钢复合板,所生 产的不锈钢复合板界面剪切强度大于320 MPa、屈服强度大于370 MPa、抗拉强度大于520 MPa、断后伸长率大于 30%,各项指标均达到GB/T8165-2008的要求。不锈钢层和碳钢层结合度良好,复合界面平直,无明显缺陷,不锈 钢与碳钢之间实现了良好的冶金结合,结合率达100% 。     

焊接参数对Gr1钛板焊缝组织和性能的影响

Gr1钛板是爆炸法制金属复合板常用材料,大幅Gr1板常需进行拼焊处理。为了使拼焊后的Gr1钛板的塑性指标能够满足后续爆炸复合工艺的要求,选择不同焊接参数和送丝方式对5.5 mm厚的Gr1钛板进行拼焊,通过金相、硬度、拉伸、弯曲等对比分析,研究不同工艺参数对其焊缝组织和力学性能的影响。结果表明,Gr1板在I=90A,U=10 V,v=4.8 mm/s,不添加焊丝的自熔方式下拼焊,可以在焊缝处获得大片细小的α态晶粒组织和较好的综合力学性能,在该工艺下拼焊的Gr1钛板满足爆炸复合用钛板的使用要求。