坡口形式对钛/钢复合板对接接头组织及性能的影响

为研究钛/钢复合板熔焊对接坡口工艺,设计出V型、双V型及X型坡口形式,每种坡口的焊接试验均采用4种不同焊接材料,并通过OM、SEM、EDS及X射线探伤等测试,研究坡口形式对钛/钢复合板熔焊对接接头组织及性能的影响。结果表明,钛/钢复合板开双V型坡口,接头各层焊缝组织过渡最平缓,钛层为细小的颗粒状α等轴晶,近钛层为细小的颗粒状晶粒,近钢层为不规则的铁素体和块状珠光体,钢层为铁素体和珠光体;3种坡口形式接头力学性能均与母材差距较大,接头硬度变化均较小,但双V型坡口接头综合力学性能最佳;双V型坡口钛侧为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的断裂机制,钢侧为韧窝断裂和滑移断裂相结合的断裂机制。     

钛/钢复合板显微组织及拉伸和疲劳断口分析

室温下对TA2/Q345爆炸复合板进行静态拉伸和动载拉-压高周疲劳试验,分析其拉伸和疲劳力学性能;用金相显微镜、扫描电镜对TA2/Q345复合板界面金相组织和拉伸、疲劳断口进行分析.结果表明:结合界面至基材Q345显微组织演变为等轴细晶区、纤维状变形组织区、扭曲原始组织、原始组织区(铁素体和珠光体条带);结合界面至覆材TA2表面,出现孪晶组织.拉伸断口为韧性断裂,结合界面波状分离;疲劳断口为准解理断裂,疲劳断裂的应力远低于静态拉伸.     

TA1-Q345爆炸焊接复合板组织与性能研究

采用爆炸焊接法获得TA1-Q345复合板,兼具TA1钛合金钢的高耐蚀性和Q345钢的高强度.对复合板界面显微组织观察发现结合界面以往复循环波纹结合,界面两侧金属不同程度塑性变形,界面波纹状端部存在熔化区.对界面EDS面扫描显示界面两侧金属元素相互扩散.结果表明:界面处显微硬度最高,沿两边母材方向硬度逐渐减小,直到和母材硬度相同.复合板纵向剪切强度为334 MPa,横向剪切强度为298 MPa,均高于理论下限(196 MPa).     

铝钢复合板结合性能研究

通过铝钢复合板试制和力学性能对比,实验研究了铝／钢复合板的结合性能。实验结果表明,镍作为铝／钢复合板过渡层时,剪切强度能达到195MPa,拉脱强度能达到236MPa,远远大于钛或铝作为过渡层时复合板的结合强度;同时表明镍作为铝／钢过渡层有效地改善了铝钢复合板的结合品质,进一步拓宽了铝钢复合板的使用范围。     

钛-钢爆炸压接-轧制复合板的研究

为减小焊接炸药装药量,采用间隙配合的Q345燕尾槽钢板与TA2燕尾槽钛板,分别作为覆板和基板。燕尾槽的上底面、下底面和高分别为2,3,1 mm。所有燕尾槽的间隔为3 mm。间隙配合的钛板和钢板通过爆炸压接以及热轧得到尺寸为7.0 mm×300 mm×750 mm的钛-钢复合板。用力学性能检测以及微观形貌观察分析复合板界面结合质量。结果表明,间隙配合的燕尾槽钛板与钢板经爆炸压接-热轧工艺实现冶金结合,复合板界面结合良好,界面呈直线形,无金属间化合物生成,复合板弯曲性能良好。爆炸压接-热轧法制备钛-钢复合板相比爆炸焊接法可节约62.7%炸药。     

钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限研究

分析以往钛/钢复合板爆炸焊接装药量计算过程中存在的问题,结合可焊性窗口下限理论及爆速试验结果,提出钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限的计算方法,从数值上阐明装药厚度下限值与复板厚度、复板密度、炸药参数、基复板最小碰撞速度之间的函数关系。参照此装药厚度下限值进行钛/钢复合板爆炸焊接验证试验,结果表明,钛金属复板的延展变形得到很好的控制,结合界面没有产生Ti-Fe脆性金属间化合物,结合界面抗剪切强度达到380MPa。     

大面积铜/钢爆炸焊接复合板结合性能分析

通过力学性能、界面形态及能谱分析实验研究了大面积铜/钢（T2/Q235B）复合板。金相分析结果显示,铜/钢界面呈现典型的正弦波形状特征。SEM和EDX能谱分析结果表明,在爆炸焊接过程中,铜/钢界面在高温高压作用下,发生原子扩散。力学性能检验结果表明,铜/钢复合板剪切强度达到170 MPa以上,满足GB13238—1991《铜钢复合钢板》的要求。研究结果表明,大面积铜/钢复合板可满足后继的使用要求。     

服役温度和时间对TA2/Q235爆炸复合板接头组织及硬度的影响

用热处理方式模拟TA2/Q235爆炸复合板服役过程,揭示温度对复合板接头组织及硬度的影响规律;利用EBSD获取TA2/Q235爆炸复合板200℃服役不同时间后样品的应力等高线图谱,探讨残余应力分布规律。结果表明:TA2/Q235爆炸焊接复合板,200～400℃服役168 h内,接头显微组织无明显变化,硬度在10 h内起伏波动后上升;600℃服役10 h后,Q235开始再结晶,服役168 h后结合区TA2和Q235部分组织反常长大,硬度在10 h内起伏波动后下降;复合板焊接过程中加工硬化主要发生在Q235钢一侧。     

1060-T2-Q235爆炸焊接试验及数值模拟

为改善铝-钢爆炸焊接复合板的结合质量,以T2纯铜作为中间层、Q235钢作为基板、1060铝作为复板进行了爆炸焊接试验,通过金相显微镜观察复合板界面形貌并通过拉伸试验测试其力学性能;采用ANSYS/AUTODYN软件对爆炸焊接过程进行数值模拟。试验结果表明：1060-T2与T2-Q235界面均呈波状结合;T2铜中间层的引入减少了复合板结合界面的孔洞、裂纹等微观缺陷;1060-T2-Q235爆炸焊接系统的复板动能利用率较1060-Q235系统提高了3.01%;1060-T2-Q235复合板抗拉强度为319.2MPa,满足抗拉强度要求。数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

钛-钢爆炸专用炸药及复合板结合性能的研究

以乳化炸药为基,玻璃微球作为稀释剂,通过铝蜂窝板制备低爆速蜂窝结构炸药。对间隙配合的槽型界面钛板与钢板进行爆炸-轧制复合,并分析研究钛-钢复合板界面结合性能。实验结果表明:乳化炸药爆速随着玻璃微球含量的增加而线性降低;铝蜂窝板可以降低乳化炸药临界直径,爆速为2 549m/s的铝蜂窝炸药临界厚度为9mm。爆炸压接后复合板未实现冶金结合,界面出现缝隙,轧制后钛-钢复合板界面实现冶金结合。     

钛/镍/不锈钢脉冲加压扩散连接接头组织及力学性能研究

为抑制钛/不锈钢脉冲加压扩散连接接头界面产物的过度生长,降低界面脆性相对接头性能的不利影响,选用Ni做中间层对Ti和不锈钢进行扩散连接实验。利用扫描电镜、能谱分析、万能拉伸试验和XRD对脉冲加压扩散连接钛/镍/不锈钢接头显微组织和力学性能进行研究。结果表明:在钛/镍界面生成了Ti2Ni、Ti Ni和Ti Ni3金属间化合物层,在镍/不锈钢界面生成了Ni-Fe固溶体;当连接时间为90 s时,接头强度达到最大值,为360 MPa;在拉伸载荷下,接头沿钛/镍界面Ti2Ni和Ti Ni层发生断裂;接头断口形貌为大量的解理条纹,说明接头呈脆性。     

热处理工艺对304L不锈钢/Gr70碳素钢爆炸复合板界面硬度的影响

通过对比分析不同热处理工艺对304L不锈钢复合板界面硬度及结合强度影响规律,发现随着回火温度的提高,钢侧硬度逐渐降低,而304L侧的界面硬度,当保温温度在640℃以上时,才开始下降.经对试验结果对比分析后发现,当回火热处理工艺为:640℃保温4h,炉冷,复合板界面硬度值降低至350HV且均匀,更便于后续加工使用.     

不同起爆方式对钛/钢复合板质量的影响

针对采用瞬发电雷管同时起爆多块复合板存在的爆破振动等有害现象,提出采用延时电雷管起爆,通过实验得到不同延时时间对应的安全板间距,进一步对比两种起爆方式下制备钛/钢复合板的外观品质、结合率及力学性能.当延时25 ms、50 ms,对应板间距分别大于临界板间距15 m、30 m时,采用延时电雷管起爆方式制备的钛/钢复合板性能完全满足要求,为延时起爆技术在爆炸复合中的应用提供了重要依据.     

爆炸焊接银/钢复合板性能与微观组织检测

通过对爆炸焊接银/钢复合板的力学性能和微观组织进行检验,综合评估银/钢复合板的品质.试验结果表明,银/钢复合板的各项性能指标满足用户使用要求.     

钢/锌基合金复合的界面行为

通过钢丝热浸锌合金后再与锌基合金复合 ,制得钢 /锌基合金复合材料。借助扫描电镜、显微硬度分析了复合材料界面结构及力学性能。结果表明 :钢丝热浸锌合金促进了钢与锌合金的浸润 ,过渡层与基体组织之间有较好的连续性 ,形成强界面结合。     

铝/燕尾槽钢爆炸焊接的研究

为研究熔点、强度等性能相差较大金属板的爆炸焊接,实验采用尺寸为5 mm×300 mm×300 mm的1060铝板与28 mm×300 mm×300 mm Q345燕尾槽钢板分别作为爆炸焊接的覆板和基板。爆炸焊接炸药采用铝蜂窝乳化炸药,然后通过爆炸焊接公式得到焊接参数,使铝与燕尾槽钢爆炸焊接时铝板内表面产生金属射流,而钢板内表面只发生塑性变形。结果表明,铝板与燕尾槽钢板依靠冶金结合以及燕尾槽的挤压啮合共同作用复合在一起,比传统铝-钢爆炸焊接节约炸药31%以上,降低了铝-钢复合板爆炸焊接窗口下限。爆炸复合板界面结合紧密,其面积比传统铝-钢爆炸复合板大141%,剪切强度大于79 MPa,满足铝-钢复合板结合强度的要求。     

玻璃/铝多层结构间阳极键合机理及界面微观分析

采用阳极键合法对玻璃/铝多层结构层间连接进行试验,通过SEM、EDS分析玻璃/铝多层结构键合界面的显微组织。结果表明:对连接接头进行拉伸试验时,断裂发生在玻璃基体中,这表明键合界面的结合强度高于玻璃基体;界面由过渡层组成,且过渡层元素呈梯度分布,过渡区主要为Al2Si O5复合氧化物。分析认为键合界面处复合氧化物Al2Si O5的形成是实现玻璃/铝界面连接的主要原因。     

50SiMnVB钢圆筒在爆炸载荷作用下断裂行为研究

研究了在爆炸载荷作用下,50 SiMnVB钢圆筒自然破碎和高能束改性破碎后,破片拉伸和剪切断口在整个断面上的比例所发生的变化规律,表明采用高能束局部改性技术可以实现脆性材料圆筒断裂方式的转化。试验中还观察到在拉伸断口应力方向的断面上出现了熔化现象,这说明在拉伸断裂区局部存在着剪切现象,同时证明采用高能束改性后圆筒在爆炸载荷作用下可产生全壁厚剪切断裂。     

Ta-10W合金与30CrNi2MoA钢爆炸复合的研究

本文通过理论计算和实验,确定了Ta—10W合金与 30CrNi2MoA钢爆炸复合的焊接参数和“爆炸焊接可焊性窗口”。利用电子探针、金相分析、硬度试验,拉剪试验、超声检测等分析手段,对复合层界面状态、结合强度、塑性变形层深度、界面成份等进行了实验研究。实验优选了获得高强度冶金结合界面条件下的合理工艺参数。本文并通过腐蚀剥离方法研究了Ta—10W与30CrNi2MoA钢的波状界面的立体形貌,实验证明了波状界面结构中的干涉现象     

爆炸载荷下泡沫铝夹芯板变形与破坏模式的实验研究

系统地开展了爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板变形与破坏的实验研究,获得了冲量45.6 N·s、 76.2 N·s、104.6 N·s、131.7 N·s、183.6 N·s 5种不同爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板背面板中心点的变形挠度,给出了泡沫铝夹芯板前面板、泡沫铝芯体和背面板在不同爆炸载荷作用下的变形与破坏模式,分析了泡沫铝芯体产生的剪切断裂和拉伸断裂两种不同机理。研究结果表明,泡沫铝芯体呈现“渐进式”压缩变形,泡沫铝夹芯板背面板中心点的变形挠度与爆炸冲量之间近似满足二次关系。