Tanulmány a robbanásveszélyes hegesztési felület egyenetlen mikroszerkezetéről titán acél kompozit lemezben

A robbantással hegesztett kompozit lemezek interfész-kötési teljesítményének minősége a fő tényező, amely befolyásolja a kompozit lemezek általános teljesítményét és üzembiztonságát. Jelenleg a titán acél robbanással hegesztett kompozit lemezekkel kapcsolatos kutatások itthon és külföldön elsősorban a kötési felület szintjére, szerkezetére, mechanikai tulajdonságaira, elektrokémiai tulajdonságaira és egyéb vonatkozásaira összpontosítanak. A különböző tényezők okozta felületi egyenetlenség különbségeket okoz a szakító, nyíró, ütési, elektrokémiai, kifáradási és egyéb tulajdonságokban a robbanással hegesztett kompozit lemezek és a homogén burkolatok és hordozók között.

A kutatások kimutatták, hogy lapos vagy hullámos felületek különböző folyamatparaméterek mellett, tipikus hullámos felületek pedig eltérő fém kompozit lemezek megfelelő hegesztőablakon belüli hegesztésével érhetők el; A nagy robbanási terhelés felerősíti a kötési határfelületen a képlékeny deformációt, aminek következtében a szemcsék a robbanás iránya mentén különböző mértékben megnyúlnak, és néhány új rideg intermetallikus fázis képződik. A titán acél robbanással hegesztett kompozit lemez határfelületén az intenzív fémáramlás által kialakított hullám alakú interfész javítja a határfelület kötési állapotát és növeli a kötési felület nyírási teljesítményét a robbantási hegesztési irány mentén. A titán acél kompozit lemezek határfelülete közelében lévő szemcsék nagyon kicsik és egyenetlen méretűek és alakúak; A hordozóoldali határfelülettől a határfelülettől távol eső területig egyértelmű a szemcsék regionális eloszlása, és a burkolat oldali szemcsék is deformálódnak; A mikrokeménységi érték általában a kötési határfelületen a legmagasabb, mivel a mikrokeménységi érték növekedését a szemcseméret, a képlékeny deformáció, sőt a fázisátalakulás is befolyásolja. A burkolat oldalán a titán határfelületen adiabatikus nyíróvonalak, más néven repülő vonalak találhatók. Ez a szerkezet különböző hőmérsékleteken végzett izzítás hatására addig változik, amíg el nem tűnik. A titán acél kompozit lemezeken végzett mechanikai tulajdonságvizsgálatok célja a titán acél robbanóanyag kompozit lemezek szakítószilárdságának, folyáshatárának és nyírószilárdságának mutatóinak értékelése és teljesítése a szabványos követelmények teljesítése érdekében. Ez a cikk az ipari tisztaságú titánnal és szubsztrát szénacéllal készült titán acél robbanó kompozit lemezt veszi kutatási tárgynak, és tanulmányozza a titán acél kompozit lemez kötőfelületének mikroszerkezetét, szerkezetét, hierarchiáját és mechanikai tulajdonságait. Elemezzük a titán acél kompozit lemez kötési felületének egyenetlenségének az anyag mechanikai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását, elméleti alapot adva a nyomástartó edények, fegyverek, berendezések stb. tervezési számításaihoz és mérnöki alkalmazásához.

1. Anyagok kiválasztása és előkészítése

ASTM B265 Gr.1 titán burkolatként, 5 mm vastagsággal; Aljzatként 35 mm vastag ASTM A516 Gr.70 szénacélt használnak. Az ASTM B898-11 (2016) szerint a titán acél kompozit lemezeket robbanékony hegesztési módszerrel készítettek. Az aljzat és a burkolat kémiai összetételét és mechanikai tulajdonságait a 1-3 táblázat tartalmazza.

Tab. 1 A burkolat kémiai összetétele B265Gr. 1

A robbanóanyag hegesztése során a robbanóanyag energiája hullámok formájában terjed a robbanás iránya mentén. A fémfelület a lökéshullám hatására erős képlékeny deformáción megy keresztül, és az érintkezési felületen nagy mennyiségű hő keletkezik, ami a fém megolvadását okozza. A fém áramlik, és örvényt hoz létre (lásd 1. ábra (b)), és a végső határfelület hullámszerű formában egyesül. Az örvény általában egy mechanikai keverék, amely különféle anyagokból, például sugár által szállított fémtörmelékből, megolvadt hűtőanyagokból, intermetallikus vegyületekből és a bevonat vagy a szubsztrát eredeti helyén lévő fémszemcséiből áll. Vannak olyan hibák, mint például beszorult pórusok és laza vagy repedezett szerkezetek, amelyek az örvényen belüli gyors megszilárdulás következtében alakulnak ki. A 2. ábra a különböző hierarchikus régiók SEM morfológiáját mutatja be a titán acél kompozit lemezek kötési határfelületén.