爆炸焊接结合界面不均匀性与电化学性能

发布时间：2020-10-09 18:59

　　 爆炸复合板以其耐蚀性和强度相匹配的综合性能,在大面积和特殊复合材料的制备上展现了广阔的前景,在压力容器和交通运输等领域受到了广泛的应用。然而复合板结合界面处的不均匀性严重制约了其发展优势。本文针对304/Q245R和TA2/316L复合板进行金相、电化学、硬度、拉伸以及剪切试验;针对TA2/316L和316L/15CrMoR复合板进行常规和低温的冲击试验。通过金相显微镜、纳米压痕仪、力学万能实验机等表征手段,系统的研究了结合界面的层次、组织结构、力学性能以及电化学性能的规律及其形成机理。主要的研究成果如下:爆炸复合板结合界面具有分层次、变形程度不同且组织结构发生显著变化的特征,宽度约500μm~800μm波状结合界面贯穿覆板和基板的五个层次,如复合板碳钢侧的组织依次为细晶区、纤维区以及扭转区;不锈钢侧依次分为纤维区和变形区。在界面处均存在漩涡缺陷及绝热剪切线组织。由于基覆板两侧组织的变形程度逐渐减弱其硬度值随着向基覆板延伸逐渐降低。304/Q245R复合板结合界面存在前旋涡(3.14GPa)和后旋涡(7.01GPa)和绝热剪切线(7.45GPa)。碳钢侧界面内纤维区硬度值最高(铁素体3.84GPa,珠光体4.74GPa);分层拉伸试验中结合界面处强度较高(617MPa)但韧性较差,断后伸长率(8.31%)仅为覆板的30.3%。基板侧随着远离结合界面强度与塑性逐渐提高。复合板剪切强度良好为韧性断裂且断口位置处于波状界面上。TA2/316L复合板不锈钢侧界面存在硬度较高的绝热剪切线(7.16GPa)和旋涡(14.33GPa);剪切断口在结合界面靠近波谷的一侧为脆性断裂;冲击实验中覆板缺口和基板缺口的平均冲击功分别为410J和285J,相对提高了30.5%;低温冲击中覆板侧缺口处在-50℃下的冲击功也相对-25℃下降了17.7%,基板侧缺口处-50℃时的冲击同样相对-25℃下降了25%。316L/15CrMoR复合板冲击实验中复合板缺口开在覆板侧的平均冲击功(138J)相对于基板侧的下降了15.1%,低温冲击试验中基板侧缺口处-30℃时的冲击功相比较于0℃和室温的分别下降2.20%和3.40%,覆板侧缺口处-30℃时的冲击功相比较于0℃和室温的分别下降1.82%和2.17%;且由于结合界面对冲击的阻碍作用,试样未发生完全断裂且波状界面得以机械的显露,机械剥离结合界面中存在基板侧的细晶区、纤维区以及漩涡组织,漩涡组织由侧面及心部的微树枝状晶和胞状树枝晶组成。304/Q245R和TA2/316L爆炸复合板的电化学实验表明:复合板的耐蚀性能均为复板结合界面基板;对304/Q245R进行微区SKP测试可知:结合界面内的耐蚀性能为细晶区纤维区扭转区。界面内晶粒尺寸的细化导致晶界比增加、原子互扩散增强使得表面更易形成钝化膜,为结合界面较基板耐蚀性能显著提高的主要原因。
【学位单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG456.6
【部分图文】：

图 1.1 爆炸焊接工艺图Fig.1.1 The process drawing of explosive welding期的研究阶段，曾出现各种不同的机理来解释爆爆炸焊接实际上是一种熔焊工艺，其论点是：在合界面的两侧发生熔化。并且在熔层中互相扩散属至另一种金属之间产生逐渐过渡的区域。但是剧的过渡，甚至在这样的情况下，熔融金属凝固粒结构确定）仍具有局部性。这些形状能够很好其他的研究者[7]认为爆炸焊接是一种压力焊，其量巨大，从而使得表面相当清洁，并且只要在足就可以进行固态扩散过程。然而，在爆炸焊的过存在的时间极短，通常为 2-4μs，同时扩散系数也

图 1.2 爆炸焊接技术装配方式示意图(a)平行法 (b)倾斜法Fig.1.2 The schematic diagram of assembly method of explosive welding technology(a)Parallel method (b)Tilt method1.1.2.2 爆炸焊接的条件为了相当程度上的得到可靠地爆炸焊接工艺参数，需要理论与积累的经验结合使用。然而，相当多的参数及它们相互之间的关系要求有一个比较系统的方法来确定各个参数的工作范围。其中 El-Sobky[10]采用图解法，给出了每个参数的上下限范围，在此范围内可以得到合格的焊接产品。绘制这种图解时，他们把波形的形成作为优质爆炸焊接的指标。但是在某些情况下，质量低劣的结合界面也会有波形的出现，而且在焊接后由于应力波的作用在界面上发生分离。应力波的作用是 EI-Sobky 提出的。因此通过试验证明来判定，波的形成被认为是一个合理的准则，以用来确定各参数的范围，也就是控制优质焊接件的工艺条件，从而在碰

图 1.3 爆炸焊接工艺窗口Fig.1.3 The process window of explosive welding接金属复合板性能表征综述接金属复合板概述及应用、储存以及军事装备等行业随着科技不断的进步也在质量、广用途以及低成本的材料需求应运而生。传统不了现代工业的需求标准，因此，爆炸焊接复合板在未来的几十年内，爆炸焊接复合板将具有广阔的应用炸焊接复合板一直是研究者们的讨论焦点。叙述可知，爆炸复合板是两层或者多层金属板材通过压力焊原理）或是高温高压下熔融原子结合（熔化焊

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张罡;林东升;姜岳峰;;304/Q245R爆炸复合板结合界面的退火组织和硬度[J];焊接学报;2015年09期

2 姜岳峰;林东升;张罡;;TA2/316L爆炸复合板结合界面的微观结构研究[J];压力容器;2015年02期

3 王宁;杜华云;安艳丽;卫英慧;;Q235钢表面纳米化的电化学腐蚀行为[J];热加工工艺;2014年06期

4 刘莉;李瑛;王福会;;钝性纳米金属材料的电化学腐蚀行为研究:钝化膜生长和局部点蚀行为[J];金属学报;2014年02期

5 衣海龙;孙明雪;徐洋;刘振宇;;轧制工艺对Q690工程机械用钢低温冲击功的影响[J];材料热处理学报;2013年10期

6 蔡华;孔晓芳;肖荣诗;;表面状态对2524铝合金激光焊接组织和结晶裂纹的影响[J];中国激光;2013年02期

7 黄杏利;李平仓;郝红卫;薛治国;;大面积铜/钢爆炸焊接复合板结合性能分析[J];四川兵工学报;2011年09期

8 赵惠;李平仓;何晓松;周颖刚;邓启平;;爆炸冲击载荷对复合板低温冲击性能的影响[J];塑性工程学报;2011年01期

9 丁彦军;佟铮;李进福;蔺宇龙;;NiTi合金爆炸焊接试验分析[J];焊接学报;2010年12期

10 孙坤;程兴旺;自兴发;刘瑞明;王富耻;;Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成机制[J];稀有金属材料与工程;2010年12期

相关会议论文 前1条

1 李天书;刘莉;李瑛;王福会;;316L纳米孪晶不锈钢钝化行为研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年

相关硕士学位论文 前2条

1 李风波;BFe30-1-1/16MnR爆炸复合板组织和性能的研究[D];大连交通大学;2006年

2 张保奇;异种金属爆炸焊接结合界面的研究[D];大连理工大学;2005年

本文编号：2834071