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为了节约宝贵的稀有金属材料并充分利用各种金属材料的物理、化学和力学性能,人们开始把目光转向金属复合材料的研制。爆炸焊接方法能够将大面积的同种的或异种金属板材在瞬间内实现牢固的结合,特别是在生产异种金属过渡接头方面显示出其独特的优势,因而得到了工业上的青睐。 爆炸焊接是人们在生产实践中偶然发现并加以开发利用的,迄今,它在力学上已形成较为完整的理论体系,然而在爆炸焊接结合界面区的细观结构方面,仍缺乏系统的实验数据。为了给工业生产提供理论指导,推动爆炸焊接在工业应用上的进一步发展,本文根据工业生产上较为常用的钛-钢和铝-钢两种组合的爆炸焊接这一实际情况,仍选用这两种组合(TA2-Q235B和L2-Q235B)进行倾斜安装爆炸焊接;然后对界面区的波形、塑性变形、熔化和扩散四大特征进行较为系统的研究。结果表明:①结合界面的形态随着碰撞速度V_p的增加,按照平直→小波→中波→大波顺序依次变化。波形的存在充分地证明了在爆炸载荷作用下的复板材料的性态表现为类流体状态以及爆炸载荷本身具有波动特性;②界面近区基体金属发生了剧烈的多种形式的塑性变形,变形主要集中于波前漩涡附近。在Q235B钢基体中观察到形变孪晶,而在TA2侧观察到的绝热剪切带(ASBs),它是材料在高应变速率下塑性变形的结果,同时又是一种裂纹源;③TA2-Q235B爆炸焊接界面区的熔体主要集中于波前漩涡,而L2-Q235B的熔体以连续中间层或漩涡形式分布于界面。熔体内含有硬而脆的金属间化合物,它呈微晶甚至非晶态。 本文还研究了退火对界面区组织的影响、界面区的断口特征和显微硬度变化特点,更加深刻地认识爆炸焊接界面区的变形规律和熔化特点,并指出:TA2-Q235B爆炸焊接复合板在经过650℃加热保温1h便可获得较为理想的组织,而L2-Q235B爆炸焊接复合板或过渡接头不能在200℃以上长期使用;界面区的断口常表现为脆性断裂,漩涡或连续中间层呈典型的铸态组织特征;界面硬度值最高,基体硬度值因爆炸载荷的作用而升高。 综上可知:能够用爆炸焊接方法实现TA2和Q235B,L2和Q235B的焊接,其主要原因是爆炸焊接时在界面区发生的上述互相联系的四个过程,并分别对界面的冶金结合作出贡献。