爆炸焊接与爆炸复合材料.doc

:..--------------------校验:_____________--------------------日期:_____________爆炸焊接与爆炸复合材料爆炸焊接和爆炸复合材料 金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科,爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。它的最大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合,简单、迅速和强固地焊接在一起。它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。1爆炸焊接的过程将炸药、雷管、覆板和基板在基础(地面)上安装起来。当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后,炸药的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在覆板上传播。随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急骤膨胀,炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能。随后该动能的一部分传递给覆板,从而推动覆板向基板高速运动。在两板之间的空气迅速和全部排出的同时,覆板和基板随即在接触点上依次发生撞击。在这个过程中,在两板间的接触面上,借助波的形成,一薄层金属由于倾斜撞击和切向应力的作用而发生强烈的塑性变形。在此过程中又借助于金属塑性变形的热效应将覆板高速运动的动能的90%~95%转换成热能。如此大量的热能在近似绝热的情况下促使塑性变形后的金属的温度升高。当此温度达到其熔点以后,就会使紧靠界面的一薄层塑性变形的金属发生熔化。剩余的热能还会使部分塑性变形的金属发生回复和再结晶,并使双金属整体的温度升高。由金属物理学的原理可知,在爆炸焊接过程中,由于不同金属间的高的浓度梯度,界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变形及熔化等条件的存在及其综合作用,必然导致基体金属原子间的相互扩散。这样,当界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属迅速冷凝后,便在界面上形成了包括金属塑性变形特征、熔化特征和原子间相互扩散特征的结合区。此结合区就是2种金属之间的焊接过渡区,亦称焊接接头。众所周知,爆炸焊接双金属的结合区在一般和正常的情况下还具有波形特征(图2)。此波形的形成与爆炸载荷在金属中和界面上的波动传播有关,并且不同强度和特性的金属材料,在不同强度和特性的爆炸载荷作用下,发生不同强度和特性的相互作用──冲击碰撞,便在结合界面上形成不同形状和参数(波长、波辐和频率)的波形。实际上,用爆炸焊接法生产的爆炸复合材料的冶金结合,就是在上述结合区金属的塑性变形、熔化和扩散等冶金过程中形成的。由此推论,爆炸焊接是以炸药为能源的压焊、熔焊和扩散焊“三位一体”的一种金属焊接的新工艺及新技术。也许,正因为如此,爆炸焊接作为一种新的焊接技术具有非常好的焊接性。上述就是爆炸焊接的金属物理学原理。2爆炸焊接的特点爆炸焊接和用爆炸焊接技术生产的金属复合材料有如下特点和优点:(1)爆炸焊接工艺的实施需要一些专用设备和金属材料、炸药和爆炸场地(采石场),以及一些辅助工具,就可以进行任意组合和相当尺寸的金属复合材料的生产。(2)爆炸焊接工艺要求参加此项工作的人员必须安全教育和进行专门的培训。(3)爆炸焊接的能源是廉价的炸药与生产金属复合材料的其他技术相比,其成本低,经济效益显著。(4)板与板,