La qualitat del rendiment d'unió de la interfície de les plaques compostes soldades per explosió és el principal factor que afecta el rendiment global i la seguretat del servei de les plaques compostes. Actualment, la investigació sobre plaques compostes soldades per explosió d'acer de titani a casa i a l'estranger se centra principalment en el nivell, l'estructura, les propietats mecàniques, les propietats electroquímiques i altres aspectes de la interfície d'enllaç. La falta d'uniformitat de la interfície causada per diversos factors condueix a diferències en propietats de tracció, cisalla, impacte, electroquímiques, fatiga i altres entre plaques compostes soldades per explosió i revestiments i substrats homogenis.
La investigació ha demostrat que es poden obtenir interfícies planes o ondulades amb diferents paràmetres de procés, i les interfícies ondulades típiques es poden obtenir soldant plaques compostes metàl·liques diferents dins de finestres de soldadura adequades; L'alta càrrega explosiva intensifica la deformació plàstica a la interfície d'enllaç, fent que els grans s'allargan en diferents graus al llarg de la direcció de l'explosió i s'acompanyen de la formació d'algunes noves fases intermetàl·liques fràgils. La interfície en forma d'ona formada per l'intens flux metàl·lic a la interfície de la placa composta soldada per explosió d'acer de titani millora la condició d'unió de la interfície i millora el rendiment de cisalla de la interfície d'unió al llarg de la direcció de soldadura d'explosió. Els grans prop de la interfície de les plaques compostes d'acer de titani són molt petits i desiguals en mida i forma; Hi ha una clara distribució regional dels grans des de la interfície del costat del substrat fins a la zona allunyada de la interfície, i els grans del costat del revestiment també es deformen; El valor de microduresa és generalment més alt a la interfície d'enllaç, ja que l'augment del valor de microduresa està influenciat per la mida del gra, la deformació plàstica i fins i tot la transformació de fase. Hi ha línies de cisalla adiabàtica, també conegudes com a línies voladores, a la interfície de titani del costat del revestiment. Aquesta estructura canvia sota tractament de recuit a diferents temperatures fins que desapareix. L'objectiu de realitzar proves de propietats mecàniques en plaques compostes d'acer de titani és avaluar i complir els indicadors de resistència a la tracció, resistència a la fluència i resistència a tall de les plaques compostes explosives d'acer de titani, per tal de complir els requisits estàndard. Aquest article pren com a objecte d'investigació la placa composta d'explosió d'acer de titani amb titani pur industrial i acer al carboni de substrat com a objecte d'investigació, i estudia la microestructura, l'estructura, la jerarquia i les propietats mecàniques de la interfície d'unió de la placa composta d'acer de titani. S'analitza la influència de la no uniformitat de la interfície d'unió de la placa composta d'acer de titani sobre les propietats mecàniques del material, proporcionant una base teòrica per al càlcul del disseny i l'aplicació d'enginyeria de recipients a pressió, armes i equips, etc.
1. Selecció i preparació de materials
Utilitzant titani ASTM B265 Gr.1 com a revestiment, amb un gruix de 5 mm; Com a substrat s'utilitza acer al carboni ASTM A516 Gr.70 amb un gruix de 35 mm. Segons ASTM B898-11 (2016), es van preparar plaques compostes d'acer de titani mitjançant el mètode de soldadura explosiva. La composició química i les propietats mecàniques del substrat i del revestiment es mostren a les taules 1-3, respectivament.
pestanya. 1 Composició química de la placa revestida B265Gr. 1
2.Microestructura i morfologia de la interfície d'unió de la placa composta d'acer de titani
La morfologia típica de la interfície d'unió de la placa composta d'explosió d'acer de titani es mostra a la figura 1. La interfície d'enllaç és una forma ondulada típica amb una longitud d'ona d'uns 1723,5 μm i una alçada d'ona d'uns 300 μm, tal com es mostra a la figura 1. (a). La microestructura des del revestiment fins al substrat al llarg de la direcció perpendicular al gruix de la interfície es pot subdividir en microestructura de deformació al costat del revestiment + zona de fusió local → zona equiaxial de gra fi al costat del substrat (uns 21 μ m) → microestructura de deformació fibrosa zona (uns 200 μ m) → zona de microestructura de flexió i torsió (uns 108 μ m) → zona de microestructura original (franges de ferrita i perlita).
Durant la soldadura explosiva, l'energia de l'explosiu es propaga en forma d'ones al llarg de la direcció de l'explosió. La superfície metàl·lica pateix una deformació plàstica severa sota l'acció de l'ona de xoc i es genera una gran quantitat de calor a la superfície de contacte, fent que el metall es fongui. El metall flueix i genera un raig, formant un vòrtex (vegeu la figura 1 (b)), i la interfície final es combina en forma d'ona. Un vòrtex és generalment una mescla mecànica composta per diverses substàncies com ara restes metàl·liques transportades per un raig, materials de refrigeració fosos, compostos intermetàl·lics i grans metàl·lics del recobriment o substrat en la posició original. Hi ha defectes com porus atrapats i estructures soltes o esquerdades formades per una ràpida solidificació dins del vòrtex. La figura 2 mostra la morfologia SEM de diferents regions jeràrquiques a la interfície d'enllaç de plaques compostes d'acer de titani.
(1) Els nivells de transició del revestiment al substrat a la interfície de la placa composta soldada per explosió d'acer de titani són els següents: la zona de deformació de l'estructura lateral del revestiment, la zona de fusió local, la zona de gra fi equiaxial, la tira zona de fibra en forma, i la zona de torsió al costat del substrat.
(2) En comparació amb el substrat original, la duresa de la regió de gra fi del costat del substrat (3,60 GPa) i la regió fosa localment al vòrtex (11,73 GPa) van augmentar de manera més significativa, mentre que el mòdul de les dues regions va augmentar de manera més significativa. no augmentar significativament; La duresa i el mòdul en altres àrees mostren una distribució desigual òbvia, i l'estructura desigual de la interfície d'unió d'acer de titani a diversos nivells produeix una duresa i un mòdul elàstic desiguals.
(3) Influenciat per les ondulacions de la interfície, la resistència a la tracció (578 GPa) de la capa d'enllaç al llarg de la direcció de detonació es troba entre el substrat i el revestiment, amb l'allargament més baix a la secció (31,5%) i la contracció a la secció (40%); La resistència a la tracció de la capa d'unió perpendicular a la direcció de detonació (472 GPa) és inferior a la del substrat i del revestiment, amb l'allargament més baix a la secció (31,12%) i una taxa de contracció després de la fractura (58%) entre el substrat i el revestiment. revestiment. Les propietats de tracció d'aquesta placa composta d'acer de titani són anisòtropes.
