碳钢-不锈钢水下爆炸焊接的试验研究

为探究中间水层厚度及炸药厚度对Q235R碳钢-304不锈钢水下爆炸焊接质量的影响,设计了不同工艺条件下的水下爆炸焊接试验,测试了焊接过程中基复板的结合速度和结合压力,并对复合板结合界面波形和力学性能进行了检测。结果表明:水下爆炸焊接由于对基复板进行了抽真空处理可以采用高爆速炸药;当中间水层厚度一定时,增加炸药厚度反而导致复合板力学性能下降;当炸药厚度一定时,随着中间水层厚度增大,结合压力减小,导致结合界面波形的波长和振幅均增大,复合板力学性能下降。

水下爆炸焊接和压实

回顾了水下爆炸在军事海战和经济建设方面的应用,并且探索了水下爆炸在工业方面的发展。结合水下冲击波独特的性能,提出了水下爆炸焊接和水下冲击波压实粉末混合物2种加工方法。焊接试样显微组织中典型的波状界面表明水下冲击波对于脆性和薄片材料具有很好的焊接效果。粉末混合物在水下冲击波加载作用下能形成致密体。利用水下冲击波,在纯铜表面制备出了性能优良的弥散强化涂层。涂层内部弥散颗粒分布均匀,高硬度显示了优良的机械性能。

合金工具钢的水下爆炸焊接

针对水下爆炸焊接法对超薄、高硬度脆性材料的独特应用特点,开展合金工具钢与铜箔的焊接复合实验。采用高爆速炸药倾斜装药方式,开展实验研究。利用有限元软件ANASYS/LS-DYNA对水下爆炸冲击波驱动飞板的飞行过程进行数值模拟,验证焊接参数合理性。模拟结果显示,飞板与基本碰撞速度沿焊接方向逐渐减小。微观组织观察显示,界面整体表现为爆炸焊接波状形态,呈沿焊接方向逐渐减弱的趋势,与模拟预计结果一致。对焊接实验样品界面处进行显微硬度测试,显示近界面处硬度稍有增加。

材料硬度对于水下爆炸焊接界面的影响

利用水下爆炸焊接方法,分别对初始态和硬化态工具合金钢与铜箔进行焊接试验.目的一,验证水下爆炸焊接法对于高硬度、超薄等难焊材料的焊接优势.目的二,对比两组试验,在相同材料成分,相同焊接参数下,可以研究材料初始硬度对爆炸焊接结果的影响.微观组织显示界面为连续的波纹形态.初始态工具钢和铜箔都显示硬度在界面处稍有增加,唯独在淬火硬化态工具钢焊接后出现硬度明显下降.金相组织观察,初始态合金工具钢在碰撞点处的细晶强化和高密度位错导致硬度增加,而淬火硬化态合金钢在界面处奥氏体化相变是导致硬度降低的主要原因.

水下爆炸焊接修补实验与分析

简要叙述了爆炸焊接的发展和应用情况,总结了爆炸焊接在水下修补作业中应用的优点。通过水下爆炸焊接实验,分析了爆炸焊接的结果,验证了水下爆炸的可行性。

Ti-Cu层状复合材料静态载荷下变形与失效机制

利用水下爆炸焊接法制备了Ti-Cu层状复合材料。为研究Ti-Cu层状复合材料静态荷载下变形和失效机制,对Ti-Cu层状复合材料进行了室温条件下单轴拉伸实验和预制裂纹的三点弯曲实验,并与Ti单层板和Cu单层板进行对比分析,采用SEM观察断口形貌。通过拉伸和三点弯曲实验后的微观分析表明:在拉伸实验中,Ti-Cu层状复合材料的破坏是由于多方向应力耦合作用,加工硬化和界面效应使其拉伸强度远高于Ti单层板和Cu单层板;在预制裂纹的三点弯曲实验中,Ti-Cu层状复合材料的断裂是多重损伤失效相互作用的结果。Cu层形成大量的滑移带和变形带,Ti层产生大量的微裂纹,Ti-Cu层状复合材料由于多种损伤累积,形成一种特有的沿基体和界面交替传播的裂纹形态;相对于均质金属,Ti-Cu层状复合材料复杂的变形和失效行为是其力学性能提高的重要原因。