Plahvatuskeevitatud komposiitplaatide liidese liimimise kvaliteet on peamine tegur, mis mõjutab komposiitplaatide üldist jõudlust ja tööohutust. Praegu keskenduvad titaanterasest plahvatuskeevitatud komposiitplaatide uuringud nii kodu- kui ka välismaal peamiselt sidumisliidese tasemele, struktuurile, mehaanilistele omadustele, elektrokeemilistele omadustele ja muudele aspektidele. Erinevatest teguritest põhjustatud liidese ebaühtlus põhjustab erinevusi tõmbe-, nihke-, löök-, elektrokeemilistes, väsimus- ja muudes omadustes plahvatuskeevitatud komposiitplaatide ning homogeense katte ja substraatide vahel.
Uuringud on näidanud, et lamedaid või lainelisi liideseid on võimalik saada erinevate protsessiparameetritega ning tüüpilisi lainelisi liideseid saab keevitada erinevate metallkomposiitplaatidega sobivates keevitusakendes; Suur plahvatuskoormus intensiivistab plastilist deformatsiooni liimimisliideses, põhjustades terade erineval määral pikenemist plahvatussuunas ja sellega kaasneb mõnede uute rabedate intermetalliliste faaside moodustumine. Lainekujuline liides, mille moodustab intensiivne metallivool titaanterasest plahvatuskeevitatud komposiitplaadi liideses, parandab liidese nakkumist ja suurendab ühendusliidese nihkejõudlust piki plahvatuskeevitussuunda. Titaanterasest komposiitplaatide liidese lähedal asuvad terad on väga väikesed ja ebaühtlase suuruse ja kujuga; Terade piirkondlik jaotus on selgelt jaotatud aluspinnapoolsest liidesest kuni liidesest kaugel asuva alani ning ka kattepoolsed terad deformeeruvad; Mikrokõvaduse väärtus on üldiselt kõrgeim sidumisliideses, kuna mikrokõvaduse väärtuse suurenemist mõjutavad tera suurus, plastiline deformatsioon ja isegi faasimuutus. Titaanliideses katteküljel on adiabaatilised nihkejooned, mida tuntakse ka lendjoontena. See struktuur muutub lõõmutamise ajal erinevatel temperatuuridel, kuni see kaob. Titaanterasest komposiitplaatide mehaaniliste omaduste testimise eesmärk on hinnata ja täita titaanterasest lõhkekomposiitplaatide tõmbetugevuse, voolavuspiiri ja nihketugevuse näitajaid, et need vastaksid standardi nõuetele. Selles artiklis võetakse uurimisobjektiks titaanterasest plahvatuskomposiitplaat, milles on tööstuslik puhas titaan ja substraatsüsinikteras, ning uuritakse titaanterasest komposiitplaadi liimimisliidese mikrostruktuuri, struktuuri, hierarhiat ja mehaanilisi omadusi. Analüüsitakse titaanterasest komposiitplaadi liimimisliidese ebaühtluse mõju materjali mehaanilistele omadustele, andes teoreetilise aluse surveanumate, relvade ja seadmete projekteerimisel ja insenerirakendusel.
1. Materjalide valik ja ettevalmistamine
Kasutades kattekihina titaani ASTM B265 Gr.1, paksusega 5 mm; Aluspinnana kasutatakse ASTM A516 Gr.70 süsinikterast paksusega 35 mm. Vastavalt ASTM B898-11 (2016) andmetele valmistati titaanterasest komposiitplaadid plahvatusohtlikul keevitusmeetodil. Substraadi ja katte keemiline koostis ja mehaanilised omadused on näidatud vastavalt tabelites 1-3.
Vahekaart. 1 Plakeeritud plaadi keemiline koostis B265Gr. 1
2. Titaanterasest komposiitplaadi liidese mikrostruktuur ja morfoloogia
Titaanterasest plahvatuskomposiitplaadi liimimisliidese tüüpiline morfoloogia on näidatud joonisel 1. Ühendusliides on tüüpiline laineline kuju, mille lainepikkus on umbes 1723,5 μm ja laine kõrgus umbes 300 μm, nagu on näidatud joonisel 1. (a). Mikrostruktuuri kattekihist aluspinnani piki liidese paksusega risti olevat suunda saab jaotada deformatsiooni mikrostruktuuriks katte küljel + lokaalseks sulamistsooniks → tasapinnaliseks peeneteraliseks tsooniks substraadi küljel (umbes 21 μm) → kiuline deformatsiooni mikrostruktuur tsoon (umbes 200 μm) → painduva ja väänduva mikrostruktuuri tsoon (umbes 108 μm) → algse mikrostruktuuri tsoon (ferriidi ja perliidi triibud).
Plahvatusohtliku keevitamise ajal levib lõhkeaine energia lainetena plahvatuse suunas. Metallpind läbib lööklaine mõjul tugeva plastilise deformatsiooni ja kontaktpinnal tekib suur hulk soojust, mis põhjustab metalli sulamise. Metall voolab ja tekitab joa, moodustades keerise (vt joonis 1 (b)) ja lõplik liides ühineb lainekujuliselt. Keeris on üldiselt mehaaniline segu, mis koosneb erinevatest ainetest, nagu metallipuru, mida kannab joa, sulanud jahutusmaterjalid, metallidevahelised ühendid ja katte või põhimiku metalliterad algses asendis. Seal on defekte, nagu kinni jäänud poorid ja lahtised või pragunenud struktuurid, mis on tekkinud keerise sees kiirel tahkumisel. Joonisel 2 on näidatud erinevate hierarhiliste piirkondade SEM-morfoloogia titaanterasest komposiitplaatide liideses.
(1) Titaanterasest plahvatuskeevitatud komposiitplaadi liidesel on kattekihilt substraadile ülemineku tasemed järgmised: katte külgkonstruktsiooni deformatsioonitsoon, kohalik sulamistsoon, võrdne peeneteraline tsoon, riba. -kujuline kiudude tsoon ja väändetsoon aluspinna küljel.
(2) Võrreldes algse substraadiga suurenes kõige olulisem peeneteralise piirkonna kõvadus põhimiku poolel (3,60 GPa) ja lokaalselt sulanud piirkonna kõvadus keerises (11,73 GPa), samas kui kahe piirkonna moodul suurenes. ei suurene oluliselt; Teiste piirkondade kõvadus ja moodul näitavad ilmset ebaühtlast jaotumist ning titaanterasest liimimisliidese ebaühtlane struktuur erinevatel tasanditel põhjustab ebaühtlase kõvaduse ja elastsusmooduli.
(3) Liidese lainetustest mõjutatud sidekihi tõmbetugevus (578 GPa) piki detonatsioonisuunda jääb põhimiku ja kattekihi vahele, väikseim venivus lõikes (31,5%) ja kokkutõmbumine lõikes (40%); Detonatsioonisuunaga risti oleva sidekihi tõmbetugevus (472 GPa) on madalam kui aluspinnal ja kattekihil, väikseima pikenemisega lõigul (31,12%) ning kokkutõmbumiskiirusega pärast purunemist (58%) aluspinna ja katte vahel. vooderdus. Selle titaanterasest komposiitplaadi tõmbeomadused on anisotroopsed.
