爆炸焊接复合材料.ppt

爆炸焊接复合材料.ppt爆炸焊接复合材料
潘学强魏菊英

荣誉出品
内容框架
内容
框架
简介及发展
爆炸焊接过程
爆炸焊接应用
爆炸焊接优点
简介及发展
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。
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提高股东的投资收益
简介及发展
焊接过程
爆炸焊接过程
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。
爆炸焊接过程
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。
爆炸焊接过程
爆炸焊接双金属结合区在正常的情况下具有波形特征。
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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。
右图为不同材料强度在爆炸复合过程中形成不同的波形。
下图为不同装药量时结合区的金像图片。
爆炸焊接过程
焊
接
特
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。
2
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。
爆炸焊接优点
3
爆炸复合不仅可以用于平板复合,也可用于管材的内包与外包复合来制备复合管材、棒材。
4
覆层材料和基层材料都可以根据实际需要而任意选择
5
由于爆炸复合是在高温、高压下微秒级的时间内完成的,结合面发生扩散、夹杂、晶形改变等现象较少,为冶金结合,因此复合界面保持一定的韧性。
6
爆炸复合材料可以是三层和多层。三层如钛-钢-不锈钢、钛-钢-镍等。还能使金属与陶瓷、塑料和玻璃等非金属焊接在一起而组成复合材料。
爆炸焊接优点