爆炸焊接研制核聚变用大厚度铜−不锈钢复合板

大厚度铜–不锈钢复合板是核聚变反应堆的重要部件,除了要满足复合率技术指标外,复合界面抗拉强度、抗剪强度和界面波形态也远远高于常规复合板材的要求,单纯依靠常规的技术工艺需要多次试验才能满足技术要求. 为了解决这个技术难题,基于爆炸焊接理论计算确定大厚度铜–不锈钢爆炸焊接窗口和合理的爆炸焊接工艺参数以确保复合板的质量. 结果表明,将理论分析、数值计算和爆炸焊接试验相结合可以作为爆炸复合材料的生产加工一种标准化的技术方法.     

爆炸焊接可焊性窗口下限药量试验研究

在T10／Q235复合板的爆炸焊接试验中发现,成功爆炸焊接所需的实际最少药量比传统可焊性窗口下限动态参数确定的药量还减少了15％－20％左右,由此给出爆炸焊接药量系数修正式。依据修正式对3Cr13/Q235、1Cr18Ni9Ti／铸钢和62硬质黄铜／Q235复合板进行实际爆炸焊接生产检验,不仅大大减少了焊接药量和减轻了爆炸效应对环境的危害,而且复合板的焊接质量也完全满足工程的使用要求。因此,将修正式定义为对复合板爆炸焊接生产具有重要实际指导意义“最佳焊接药量窗口”。     

爆炸焊接装药厚度可焊性窗口

通过X射线观测爆炸焊接复板的运动姿态,得出了爆轰载荷与复板的作用过程,从而提出了在爆炸焊接过程中"爆轰载荷产生的复板的最大弯矩必须大于复板材料在其动态屈服极限时的弯矩而小于其在动态抗拉极限时的弯矩,才能实现成功爆炸焊接"这一新观点,并由此得出了爆炸焊接装药厚度的上限和下限,此即为爆炸焊接装药厚度可焊性窗口.在此基础上,...     

爆炸焊接制备大厚度Cu-Fe-Cu复合板（英文）

铜-铁复合板既有良好的延展性、导电和导热性,又有铁的铁磁性和铜的抗磁性,因此可广泛应用于电力、电子等行业。但铜和铁较差的相容性又使得两种金属难以用常规方法进行焊接。本研究采用爆炸焊接方法进行了大厚度Cu-Fe-Cu复合板的制备。首先,采用爆炸焊接理论获得了可焊性窗口,确定了炸药爆速、装药厚度和间隙高度;随后,在数值模拟中同时使用SPH、Lagrange和Euler方法完整模拟了整个爆炸焊接过程,获得了复板的碰撞速度、结合界面温度和压力,验证了理论设计参数的有效性;最后,开展了爆炸焊接试验,成功制备了大厚度Cu-Fe-Cu复合板,分析了结合界面近区的硬度分布和界面结合强度,借助于试验和数值模拟结果讨论了界面波的形成过程。结果表明:数值模拟和试验得到的Fe-Cu结合界面的波形参数基本一致;铁和铜在结合面附近的硬度较母材分别增加了约34.2%和49.8%;第一和第二结合界面的剪切强度分别为212.7 MPa和225.3 MPa。     

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。     

碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板界面的显微结构

通过力学性能测定、SEM检测以及EDS线扫描分析,分别观察了焊态及退火态碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板结合界面的显微结构,研究了爆炸焊接形成的波状界面和界面间的过渡层.结果表明,该碳钢-不锈钢复合板的结合界面属于大波状结合界面,这种大波状界面并未使复合板的力学性能出现明显的降低,在爆炸焊接形成结合界面处出现了微观熔化现象,形成了一个宽度仅5μm左右的扩散过渡层.     

工具钢/Q235复合板爆炸焊接试验及性能研究

分析了工具钢／Q235碳钢复合板在爆炸焊接中易产生裂纹以及四个周边不焊接的原因。通过对复合板结合界面波大小及其抗剪强度分布规律的测试和研究,发现炸药爆速、界面波以及抗剪强度三者之间存在着一定关联,并指出近似于直接结合（也可称细波结合）的界面不仅结合强度满足要求,而且焊炸加载也较小,是最为理想的结合。在试验及分析的基础上对36块0．5－1．5m^2的T10／Q235成品复合板进行爆炸焊接,其焊合率大于98％且无裂纹,抗剪强度及抗弯曲性能均满足使用要求。     

TiC硬质合金/碳钢爆炸焊接复合板界面微观组织

用透射电镜、扫描电镜和X射线能谱仪对TiC硬质合金/碳钢爆炸焊接复合板界面微观组织和相组成进行分析.结果表明,界面上有一断续的熔合层,层厚约10μm,层内为尺寸位于几十个～几百个纳米之间的纳米或亚微米超细晶粒,组成相为铁素体、奥氏体和少量TiC.在界面附近碳钢侧可以看到明显的流线状组织特征,铁索体具有板条状马氏体的结构特征,珠光体层片间距减小,呈流线分布.焊接过程中Ti向钢中扩散15μm左右.     

爆炸焊接N6/45#复合板的数值模拟与实验分析

为降低使用成本,充分发挥镍材优异的耐腐蚀性能优势,选用厚度1 mm的纯镍N6作为复板、3 mm厚的中碳钢45#作为基板进行爆炸焊接试验。通过爆炸焊接窗口计算出了各动态参数,采用金相光学显微镜和扫描电镜对界面结合形貌和元素进行分析,通过拉剪试验测试复合板力学性能,并借助AUTODYN模拟了爆炸焊接过程。结果表明,爆炸点附近存在边界效应,沿着爆炸焊接方向结合界面由平直状转变为稳定的波状界面,界面附近元素扩散层厚度为20 μm,波状的扩散层增大了结合面积,有利于冶金结合,复合板剪切强度达到325.5 MPa。数值模拟结果表明,界面形貌与试验得到的界面形貌具有一致性。模拟结果表明特征点的速度和塑性变形程度与实验结果基本吻合。     

爆炸焊接法制备铟/铁复合板的实验与数值模拟

提出了一种通过在炸药与复合板之间增加一层速度调整板,以获得理想焊接条件的用于制备铟/铁复合板的新型爆炸焊接方法。通过理论方法计算了爆炸焊接参数,通过实验对炸药载荷的影响进行了研究。应用光滑粒子流体动力学（SPH）方法进行数值模拟以验证参数有效性,探究了结合界面的成型机理,并研究了压力和塑性应变的分布。结果表明,当炸药厚度增加时,界面波形结构更明显。界面剪切试验结果表明铟/铁复合板结合面抗剪切强度为16 MPa,比纯铟材料的抗剪切强度高,且三点弯曲试验之后复合板结合界面无裂纹。采用改进的爆炸焊接方法可以有效制备高质量铟/铁复合板。     

爆炸焊接钢/钢复合板接合界面微观结构分析

用HRTEM、TEM和SEM研究了 0 0Cr18Ni5Mo3Si2 16Mn爆炸接合复合板性能及接合界面微区组织结构。结果表明 ,0 0Cr18Ni5Mo3Si2 16Mn复合板强度不低于 16Mn基板的强度 ,180°扭转无裂纹出现 ;接合区形貌近似呈正弦波形 ,接合界面附近形成微细晶区 ;接合界面处的白亮带可能是严重塑性变形和绝热熔化条件下急冷形成的纳米晶结构层和非晶态组织 ;爆炸方法可望用来制备纳米晶和非晶态薄膜材料。     

321/Qd370qD爆炸焊接复合板焊缝界面TEM特征

利用透射电子显微镜研究了爆炸焊接的321/Qd370qD复合钢板焊缝界面附近321板的组织及其形成机制。结果表明,从界面向基体方向依次出现非晶、纳米晶、M23C6相、渗碳体、孪晶及层错,在部分区域奥氏体内存在非常细小的颗粒。     

锆钢爆炸复合板界面波形影响参数研究

为了研究爆炸焊接参数对锆钢复合板界面波的影响,对锆钢进行了小倾角法爆炸焊接,在不同碰撞速度和碰撞角条件下,得到了连续变化的界面波。通过对界面波进行金相显微观察,测量了不同位置界面波的波长和波高。采用SPH无网格方法对小倾角法爆炸焊接过程进行了数值模拟,计算出了不同位置的碰撞速度、碰撞角、比压强。研究表明,碰撞速度和碰撞角是影响界面波形的关键参数,当碰撞速度为493 m/s,碰撞角为9.8°时,开始产生界面波。随着碰撞速度和碰撞角的增加,界面波波长逐渐增加,比波长先减小后增加。     

爆炸焊不锈复合钢板结合面裂纹的判定

通过对X射线底片中可疑影像的分析，结合爆炸焊不锈复合钢板的成型过程，利用金相检验、无损检测、受力分析等方法，确定这一影像为爆炸焊不锈复合钢板结合面产生的裂纹。对可疑部位进行机械清理．发现裂纹形态与分析结果相吻合，为以后处理类似问题提供了判定依据。     

爆炸焊不锈复合钢板结合面裂纹的判定

通过对X射线底片中可疑影像的分析,结合爆炸焊不锈复合钢板的成型过程,利用金相检验、无损检测、受力分析等方法,确定这一影像为爆炸焊不锈复合钢板结合面产生的裂纹。对可疑部位进行机械清理,发现裂纹形态与分析结果相吻合,为以后处理类似问题提供了判定依据。     

爆炸焊接界面的结合机理

爆炸焊接界面虽然同时具有熔化、扩散和压力焊的特征 ,但熔化所产生的缝隙和”空洞物”大大削弱了界面的结合强度 ,在爆炸焊接过程中 ,要尽量消除熔化的影响 ,因此本文否定了爆炸焊接传统的熔焊机理 ;而扩散焊是压力焊的一种形式 ,同时扩散也只是界面由于高压产生结合的结果 ,而不是界面结合的原因 ,所以也不宜用扩散焊接解释爆炸焊接界面的成因。试验和理论研究表明 ,爆炸焊接是一种特殊的压力焊。为了获得没有熔化的微小波状的良好界面 ,爆炸焊接装药参数应取焊接窗口的下限。     

铝—铝爆炸焊接界面形貌特征研究

基于爆炸焊接波状界面形成的失稳机理与流体—弹塑性模型,在飞板反向射流与空气之间存在着Rayleigh-Taylor、Kelvin-Helmholtz不稳定性条件,因而提出失稳是发生在金属流体薄膜与空气之间。由界面波幅与波长之比判定线性理论成立,从而建立双层流体失稳线性控制方程,获得失稳发展特征指数表达式。结果表明在金属流体弹—粘性与失稳机制竞争作用下,特定波长范围的扰动能够被优先发展,其他波长的扰动被抑制或未能发展,从而使得波状界面在沿爆轰方向较为一致,实验结果也验证了这一结论的正确性。