铝钢爆炸焊复合板微观结构和性能研究
发布时间：2021-08-08 19:08
爆炸焊接是一种广泛应用于复合板制造的技术,其特点是可以直接焊接同种金属和不容易通过其他技术焊接的异种金属。自从Phillpchuk将其引入工业以来,爆炸焊接已广泛于船舶材料、化学药品、制药、运输和航空航天领域的复合板制造。现在,爆炸焊接已发展出一个相对完整的理论体系,但显微组织对其力学性能和实际应用的影响仍有待进一步研究。本文制备了两种复合板（5083铝合金-1060纯铝-CCSB钢,3A21铝合金-TA1纯钛-NiCr低合金钢）,并对其界面结构（铝-铝,铝-钢,铝-钛）进行观察和分析,研究界面的微观结构对机械性能和实际应用的影响。本文通过金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析界面的测试手段观察材料的微观结构和成分。微观结构显示通过爆炸焊接工艺成功地制备了两种复合板,在焊接界面处实现了冶金结合,无肉眼可见裂纹。复合板界面具有波状结构,并且在波峰处形成了一些涡旋结构。爆炸焊接过程中不同种类的金属间化合物在基体包围的旋涡区域和在复合界面区域形成。本文通过硬度分析、拉伸、剪切和弯曲测试研究了微观结构与力学性能之间的关系。爆炸焊接复合板的界面具有可靠的剪切强度、拉伸强度和弯曲性能。虽然微裂纹很容...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２爆炸焊接典型波形结构［３］??
?第２章实验材料及实验方法???第２章实验材料及实验方法??２．１本课题整体方案路线??本文选用两种金属复合板，其成分为铝－铝－钢和铝－钛－钢，共四种界面（铝－铝、铝－??钢、铝－钛、钛－钢），旨在探索４种界面在拉伸、弯曲、剪切时不同的变化规律和对力学??性能的影响方式，同时确定在模拟实际工况下材料的应用性能，设计了如图２．１所示的??试验方案。??图２．１给出了本论文研宄过程的整体方案路线。??复合板选材??Ｖ??＾???ｙ???▼???ｉ???ｆ复合板组织、?；复合板?力学??＾成分分析Ｊ?Ｌ应用性能Ｊ?，圆ｊ??ｆｌｆｌｆ］?（Ｉ?ｆ）?ｆ?）?ｆ?］??二??次?Ｉ?ｉ?Ｉ?拉??Ｉ?｜?Ｉ?｜?界?［ｍ?ｉ?｜?ｉ?界?￥??｜?Ｉ?｜?ｉ?Ｉ?Ｉ?｜?＾?ｓ??８?丨芎１?素?能?Ｓ?ｉ度：｜?、??｜?ｉ?ｇ?分?评?ｆｌ?测?ｉ弯??｜?Ｉ?｜?｜?布?Ｉ估?Ｓ?｜试丨：農！??形ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?能??貌??＇ｖ?＾?＼?／?Ｖ?ｙ??ｙ?Ｖ?ｘ．?Ｖ．．??图２．１论文实验方案流程图?＜??１１??
哈＆滨工程大ｇ颂士圭ａ论文??２．３各试样取样位置??图２．２上板为铝－钛－钢宏观照片，下板为铝－铝－钢宏观照片，可见复合板复合界面结??合良好，焊缝处无开裂。上板铝－钛－钢成分分别为３Ａ２１－ＴＡ１－ＭＣＩ？低合金钢，厚度分别??为８ｍｍ、２ｍｍ和１６ｍｍ，总板厚度２６ｍｍ；下板错－错－钢成分为５０８３?合金－１０６０纯错??－ＣＣＳＢ钢板，厚度分另丨Ｊ为８ｍｍ、６ｍｍ和２０ｍｍ。??Ｒ?????ｉｍ—??图２．２复合板宏观照片??图２．３为各测试所需试样的取样位置示意图，其中，拉伸试样取样方向垂直于炸药??轰爆方向，其余其余取样方向均平行于轰爆方向，各试样尺寸由２．５节给出。??炸药轰爆方向??拉＾样?盐雾试验??疲劳式样金相，硬度??弯曲试样剪切试样?□□□??Ｍ丨丨?ＩＩ?１?□□??图２．３取样位置示意图??２．４显微组织观察方法??２．４．１爆炸焊接复合材料金相制备??目前，金属复合材料的界面的金相试样制备技术并不成熟，由于异种金属间强度和??化学性质的差异，导致抛光过程容易产生台阶和较软金属过抛，并且难以选择腐蚀剂。??本文对金相试样处理借鉴了何伟［６５］和徐国富［６６］的方法，同时在二者的方法上进行了改??进。??（１）取样：爆炸焊接复合板观察的主要部位，一般是含有结合界面的焊缝区域，??取样的同时要注意保护好结合界面，避免冲击或受热造成的组织、结构变化；样品大小??一般取１０?ＭＯｍｍ金相观察面为宜，样品过大在下面的磨光、抛光步骤较难，样品过小??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸焊接技术的发展现状及展望[J]. 张东杰. 煤矿爆破. 2018(04)
[2]爆炸焊接304/Q245复合钢界面结构及剪切行为各向异性[J]. 付艳恕,王震. 稀有金属材料与工程. 2018(08)
[3]铁铝金属间化合物的改性研究进展[J]. 胡胜华,王菲菲,向军淮,张洪华. 化工设计通讯. 2018(07)
[4]某型船用铝-钢复合过渡接头焊接态疲劳性能试验研究[J]. 黄健,刘金涛,王小华,辛宝,李亚. 材料开发与应用. 2018(01)
[5]AZ31B/TA2爆炸焊接复合板界面结合机制及力学性能（英文）[J]. 武佳琪,王文先,曹晓卿,张楠. 稀有金属材料与工程. 2017(03)
[6]动态应变时效对5083铝合金强度的影响[J]. 徐魁龙,张先锋. 材料开发与应用. 2015(01)
[7]铁铝金属间化合物的研究进展[J]. 钟庆东,勒霞文,纪丹,牟童,顾帅帅. 粉末冶金技术. 2014(06)
[8]爆炸复合材料金相技术[J]. 何伟,郭征,杜小平,马红征,惠晓原. 物理测试. 2014(06)
[9]5083铝合金与CCSB钢的爆炸焊接研究[J]. 侯发臣,李演楷,曲瑞波. 材料开发与应用. 2014(01)
[10]Pb1-Q245R爆炸焊接复合板结合界面研究[J]. 韩刚,邓光平,李军,侯发臣. 材料开发与应用. 2011(06)
本文编号：3330517
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２爆炸焊接典型波形结构［３］??
?第２章实验材料及实验方法???第２章实验材料及实验方法??２．１本课题整体方案路线??本文选用两种金属复合板，其成分为铝－铝－钢和铝－钛－钢，共四种界面（铝－铝、铝－??钢、铝－钛、钛－钢），旨在探索４种界面在拉伸、弯曲、剪切时不同的变化规律和对力学??性能的影响方式，同时确定在模拟实际工况下材料的应用性能，设计了如图２．１所示的??试验方案。??图２．１给出了本论文研宄过程的整体方案路线。??复合板选材??Ｖ??＾???ｙ???▼???ｉ???ｆ复合板组织、?；复合板?力学??＾成分分析Ｊ?Ｌ应用性能Ｊ?，圆ｊ??ｆｌｆｌｆ］?（Ｉ?ｆ）?ｆ?）?ｆ?］??二??次?Ｉ?ｉ?Ｉ?拉??Ｉ?｜?Ｉ?｜?界?［ｍ?ｉ?｜?ｉ?界?￥??｜?Ｉ?｜?ｉ?Ｉ?Ｉ?｜?＾?ｓ??８?丨芎１?素?能?Ｓ?ｉ度：｜?、??｜?ｉ?ｇ?分?评?ｆｌ?测?ｉ弯??｜?Ｉ?｜?｜?布?Ｉ估?Ｓ?｜试丨：農！??形ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?能??貌??＇ｖ?＾?＼?／?Ｖ?ｙ??ｙ?Ｖ?ｘ．?Ｖ．．??图２．１论文实验方案流程图?＜??１１??
哈＆滨工程大ｇ颂士圭ａ论文??２．３各试样取样位置??图２．２上板为铝－钛－钢宏观照片，下板为铝－铝－钢宏观照片，可见复合板复合界面结??合良好，焊缝处无开裂。上板铝－钛－钢成分分别为３Ａ２１－ＴＡ１－ＭＣＩ？低合金钢，厚度分别??为８ｍｍ、２ｍｍ和１６ｍｍ，总板厚度２６ｍｍ；下板错－错－钢成分为５０８３?合金－１０６０纯错??－ＣＣＳＢ钢板，厚度分另丨Ｊ为８ｍｍ、６ｍｍ和２０ｍｍ。??Ｒ?????ｉｍ—??图２．２复合板宏观照片??图２．３为各测试所需试样的取样位置示意图，其中，拉伸试样取样方向垂直于炸药??轰爆方向，其余其余取样方向均平行于轰爆方向，各试样尺寸由２．５节给出。??炸药轰爆方向??拉＾样?盐雾试验??疲劳式样金相，硬度??弯曲试样剪切试样?□□□??Ｍ丨丨?ＩＩ?１?□□??图２．３取样位置示意图??２．４显微组织观察方法??２．４．１爆炸焊接复合材料金相制备??目前，金属复合材料的界面的金相试样制备技术并不成熟，由于异种金属间强度和??化学性质的差异，导致抛光过程容易产生台阶和较软金属过抛，并且难以选择腐蚀剂。??本文对金相试样处理借鉴了何伟［６５］和徐国富［６６］的方法，同时在二者的方法上进行了改??进。??（１）取样：爆炸焊接复合板观察的主要部位，一般是含有结合界面的焊缝区域，??取样的同时要注意保护好结合界面，避免冲击或受热造成的组织、结构变化；样品大小??一般取１０?ＭＯｍｍ金相观察面为宜，样品过大在下面的磨光、抛光步骤较难，样品过小??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸焊接技术的发展现状及展望[J]. 张东杰. 煤矿爆破. 2018(04)
[2]爆炸焊接304/Q245复合钢界面结构及剪切行为各向异性[J]. 付艳恕,王震. 稀有金属材料与工程. 2018(08)
[3]铁铝金属间化合物的改性研究进展[J]. 胡胜华,王菲菲,向军淮,张洪华. 化工设计通讯. 2018(07)
[4]某型船用铝-钢复合过渡接头焊接态疲劳性能试验研究[J]. 黄健,刘金涛,王小华,辛宝,李亚. 材料开发与应用. 2018(01)
[5]AZ31B/TA2爆炸焊接复合板界面结合机制及力学性能（英文）[J]. 武佳琪,王文先,曹晓卿,张楠. 稀有金属材料与工程. 2017(03)
[6]动态应变时效对5083铝合金强度的影响[J]. 徐魁龙,张先锋. 材料开发与应用. 2015(01)
[7]铁铝金属间化合物的研究进展[J]. 钟庆东,勒霞文,纪丹,牟童,顾帅帅. 粉末冶金技术. 2014(06)
[8]爆炸复合材料金相技术[J]. 何伟,郭征,杜小平,马红征,惠晓原. 物理测试. 2014(06)
[9]5083铝合金与CCSB钢的爆炸焊接研究[J]. 侯发臣,李演楷,曲瑞波. 材料开发与应用. 2014(01)
[10]Pb1-Q245R爆炸焊接复合板结合界面研究[J]. 韩刚,邓光平,李军,侯发臣. 材料开发与应用. 2011(06)
本文编号：3330517
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