爆炸焊接作为一种特殊的固态焊接工艺,已经广泛应用于生产各种金属及非金属复合材料,它利用炸药爆轰产生的巨大能量,驱动材料间发生碰撞,使得碰撞区产生塑性流动和熔化,并在高温、高压和相互扩散等作用下实现材料间的焊接,爆炸焊接是集熔化焊、压力焊与扩散焊为一体的焊接技术。铝/铜复合材料由于其优良的导电及导热性能,在电极材料、电子工艺等领域应用十分广泛,本文利用传统爆炸焊接技术制备了铝/铜金属复合板。目前,国内外关于普通金属材料的焊接研究已有许多,然而对于新型合金材料的焊接研究较少。非晶合金作为一种新型合金材料,与传统金属相比,拥有许多优异的性能,如高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温等,广泛应用于军事国防、航空航天、原子能等领域。由于块体非晶合金韧性低及高温下易晶化的特性,传统的焊接技术无法实现其与普通金属的有效复合,本文创新性的利用水下爆炸焊接技术,对铝和锆基非晶合金进行复合。通过理论分析、试验研究和数值计算相结合的方法对铝/铜和铝/锆基非晶合金进行系统的研究。主要研究内容和结论如下:(1)通过爆炸焊接技术制备了Al/Cu金属复合板,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和显微硬度仪对焊后复合板结合界面进行表征分析。为了验证铝和铜的可焊性,计算了铝/铜爆炸焊接窗口。结果表明,爆炸焊接技术成功地实现了铝/铜复合材料的制备,焊接界面呈现规律的波形结构特征,无明显裂纹或缺陷,结合界面涡旋区出现元素扩散现象,有金属间化合物生成。焊接界面附近的显微硬度增加,远离焊接界面的显微硬度降低。试验所用参数位于爆炸焊接窗口内,实验与理论计算结果相吻合。(2)采用不同厚度的铵油炸药,通过水下爆炸焊接的方式制备了锆基非晶合金和铝的复合板。利用光学显微镜、扫描电镜、高分辨率透射电镜(HRTEM)和显微硬度仪对焊接后的复合板结合界面进行表征分析。为了验证铝和锆基非晶合金的可焊性,计算了水下爆炸焊接窗口,并根据动能损失理论分析不同厚度炸药对焊接界面的影响。结果表明,水下爆炸焊接技术成功的实现了铝和锆基非晶合金的复合,焊接界面无明显的缺陷,结合界面处有明显的过渡层生成,焊接后的非晶合金未发生晶化,靠近焊接界面处的材料硬度有所增加。三组试验参数均位于焊接窗口内,实验与理论计算结果相吻合。(3)为了揭示铝/铜和铝/锆基非晶合金的爆炸焊接机理,验证材料间的可焊性情况,通过SPH方法对铝/铜和铝/锆基非晶合金的爆炸焊接过程进行数值计算。结果显示,铝/铜结合界面有明显的金属射流产生,界面呈现规律性的波纹结构特征,数值计算所得界面涡旋结构与试验所得的涡旋结构十分相似,模拟与实验结果吻合。铝/锆基非晶合金焊接界面呈现近似平纹的结构特征,结合质量良好,与试验结果相一致。同时,选用Johnson-Holmquist-Ceramics(JH-2)模型作为锆基非晶合金的材料本构模型,对铝/锆基非晶合金的焊接进行模拟,模拟结果证实了JH-2本构模型对于非晶合金的动力学模拟具有一定的可行性。该论文有图36幅,表7个,参考文献145篇。