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。     

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。     

大规格爆炸钛/钢复合板力学性能及界面的研究

分别以3 mm×3 m×7 m的TA2板和9 mm×3.2 m×7.2 m的Q235钢板作为覆板和基板,使用四种不同成分的炸药制备了大规格TA2/Q235钛/钢爆炸复合板,并对复合板的剪切强度以及界面组织进行了研究。结果表明,炸药的爆速、猛度和做功能力随乳化炸药含量的增多而增大。经UT检测,使用4#炸药爆炸制备的钛/钢复合板结合率接近100%;平均剪切强度最高为278 MPa。爆炸钛/钢复合板都存在一定厚度的界面层,炸药做功能力越强,界面层厚度越薄。该试验所制备的钛/钢复合板界面层厚度最薄仅为1.1μm。爆炸钛/钢复合板界面层的形成是Ti和Fe元素互扩散的结果。扩散过程中,在高温的作用下,界面层中容易形成β-Ti、TiFe和TiFe2金属间化合物。     

铜／钢爆炸复合板界面层的金相分析

用光学显微镜和电子探针对两种不同爆炸复合工艺的铜／钢复合板界面层进行了观察分析，结果表明，两种爆炸复合工艺的界面均正弦波状结合，界面焊合良好，其界面质量２号爆炸复全合工艺优于１号，界面上存在Ｃｕ和Ｆｅ元素的相互扩工用现象。     

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。      

相控阵技术在爆炸焊接钛/钢复合板检测中的应用

国内某化工项目使用爆炸焊接钛/钢复合板,除了对结合性能有高于标准要求的指标外,对界面结合的均匀性也提出要求。目前,对界面结合均匀性的判定采用常规的超声脉冲回波法难以实现,采用常规超声C扫检测速度较慢,无法满足大批量的生产进度要求。国内首次将相控阵技术应用到爆炸焊接层状金属复合板产品检测和验收中。相控阵检测通过电子扫查技术,大大提升了检测效率,同时结合C扫描像,使得爆炸焊接钛/钢复合板界面波纹的辨别与判定分析变得清晰直观,并与结合性能有一定的对应关系。     

钛—钢复合板钛复层的焊接技术

自从60年代中期钛-钢复合板出现以来,已大量应用于石化、冶金、医药、制盐等部门。由于钛、钢互熔问题尚未解决,故给钛-钢复合板的焊接带来了许多困难。目前钛-钢复合板的焊接工艺普遍采用钛复层和钢基层进行焊接,而复合层之间互不熔合。钢基层的焊     

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。     

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。     

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。     

热处理温度对1Cr18Ni9Ti／16Mn爆炸焊接复合钢板界面组织和性能的影响

研究了不同热处理温度对爆炸焊接复合钢板结合界面组织和性能的影响。试验表明，随着热处理温度升高，界面强度降低，但温度超过某一值后，界面强度急剧下降。利用扫描电镜观察不同热处理温度下的剪切试样断口，发现复合钢板的开裂部位有明显不同。通过光学及电镜金相观察发现，复合钢板界面结合区包括基板变形区、覆板绝热剪切区及中间共熔区。共熔区的成分既不同于基板，也不同于覆板。分析表明，界面区域强度急剧下降不仅与基板变形区的晶粒长大有关，也与热处理时产生的相变有关。     

钽钢复合板钽覆层的焊接工艺研究

对钽钢复合板的钽覆层采用敷设盖板的方式焊接，研究了直流氩弧焊与交流脉冲氩弧焊两种焊接工艺对钽钢复合板焊接质量的影响。结果表明，直流氩弧焊的焊接热影响区较宽，焊接熔深为1～1．5mm，在钢与过渡金属层之间形成了中间夹层；交流脉冲氩弧焊的焊接热影响区较窄，焊接熔深为0．5～1mm，复合板焊接质量较好。与直流氩弧焊相比，交流脉冲氩弧焊焊接参数范围较宽，对焊工技能的要求相对较低，可实现连续化生产，因此更适合用于钽钢复合板钽覆层的焊接。     

Physical foundations and fields of practical application of explosive welding of metals

Main kinematic and energy-related aspects of the formation of two-layer and multilayer joints upon explosive welding of metals are considered; the principal characteristic regions of this process are shown; the critical energy boundaries depending on the Astrov criterion have been established. The kinematics of plastic flow of metal in the heat-affected zone upon explosive welding under various regimes of collision has been studied; the energy balance in the system of collided plates has been analyzed. A new parameter for characterizing the process of explosive welding has been suggested, namely, the magnitude of a deforming pressure momentum. A mathematical model that describes the process of the acceleration and interaction of metallic plates in a multilayer packet upon welding with a simultaneous cladding scheme is presented. The main fields of practical application of layered composite materials produced by explosive welding are shown.     

Microstructure and Mechanical Properties of Electroslag Strip and Explosively Clad Low Alloy Steel: Stainless Steel Joints

The surface properties such as wear, corrosion, oxidation resistance etc., can be improved by using suitable cladding technique. The most commonly used cladding material is stainless steel for cladding on carbon and low alloy steel base materials. Mechanical properties are considered important for satisfactory performance of clad joints used in several defence applications. In this work, cladding of a high strength low alloy steel with stainless steel was carried out using explosive cladding and electroslag strip cladding processes. The relationship between mechanical properties and microstructure of clad materials was evaluated. The bond interface in explosively clad material shows a wavy interface compared to strip clad interface. Electron probe microanalysis revealed that inter-diffusion of elements was significant in strip clad joints and insignificant in explosively clad joints. Shear strength, notch tensile strength and impact toughness of explosive clad joints are much superior compared to those in strip clad joints.     

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.      

Lower limit law of welding windows for explosive welding of dissimilar metals

The influence of explosive charge thickness on the quality of explosive welding of dissimilar metals was in-vestigated.The lower limit law should be followed in the course of explosive welding.Three welding ex-periments of stainless steel (410S) and steel (Q345R) were carried out in three different kinds of explo-sive charge thicknesses, namely 15, 25 and 35 mm.Interfaces of morphology and mechanical properties of three samples were observed and tested.It was found that micro and small wavy bonding is mainly formed for charge thickness of 15 mm whose strength is the highest with minor deformation and few defects in the interface; small and middle wavy bonding are mainly formed for charge thickness of 25 mm whose strength is comparatively mediocre; big wavy bonding is mainly formed for charge thickness of 35 mm whose strength is the lowest.The cause of high bonding strength of the micro and small wavy interface was analyzed and verified on the basis of the results of Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) tests of three selected samples.     

感应加热温度对冷?热轧制成形钛/钢复合板界面的影响

对钛/钢组坯进行冷轧预复合成形,将钛/钢预复合板感应加热至热轧温度后单道次热轧成形制备了钛/钢复合板,研究了感应加热温度对钛/钢复合板的界面组织和界面结合性能的影响。结果表明,冷?热轧制复合法制备的钛/钢复合板的界面结合紧密,没有孔洞和间隙。钛/钢复合板由于感应加热和热轧的时间较短（<5 s）,钛/钢界面仅有少量硬化层碎块,没有金属间化合物析出。钛/钢复合板的界面Ti和Fe元素扩散层宽度随感应加热温度增大而增大,950 ℃时界面扩散层宽度达到8 μm。在感应加热温度为750 ~ 950 ℃的条件下,钛/钢复合板的界面结合良好。      

铜钢复合冷却壁热变形分析

提高高炉炉腰及炉身下部冷却壁抗热变形能力是维持高炉长寿的关键.采用热态实验和数值模拟手段研究高炉炉腰及炉身下部区域铜钢复合冷却壁的传热及热变形行为,并与铜冷却壁进行对比分析.铜钢复合冷却壁热面无渣铁壳覆盖,煤气温度1200℃条件下,铜钢复合冷却壁最高温度为180℃,传热性能与铜冷却壁接近.铜钢界面最大等效应力约为114.45 MPa,低于铜钢复合板的抗拉强度.铜钢复合冷却壁发生弯曲变形,中心z向位移为0.66 mm,较铜冷却壁低约25.8%;顶底端沿z向位移为0.13 mm,较铜冷却壁低约50%;曲率为0.93×10-4 mm-1,较铜冷却壁低约51.81%.铜钢复合冷却壁抗变形能力优于铜冷却壁,可以避免铜冷却壁热变形过大导致的螺栓及冷却水管断裂破损问题.