GR12 Verbundplatte mit Explosionsschweißung

Metallographische Beobachtung Fig. 1 zeigt das Mikrostrukturfoto der Bindungsgrenzfläche der Sprengstoffverbundplatte. Im Allgemeinen umfassen die Grenzflächen von Verbundplatten nach dem Explosionsschweißen gerade, wellige Grenzflächen und Schmelzschichten. Es wird allgemein angenommen, dass Verbundplatten mit welligen Bindungsgrenzflächen eine bessere Leistung aufweisen. Beim Explosionsschweißen verformt sich das Metall in der Verbindungszone unter Einwirkung von hohem Druck und schlagartiger Stoßbelastung unterschiedlich stark. Aus Abbildung 1 (a) ist ersichtlich, dass die Grenzfläche der Verbundplatte eine offensichtliche wellenförmige Kombination aufweist und sich periodisch entlang der Explosionsrichtung wiederholt.

Abbildung 1 (b) zeigt die Mikrostruktur der Stahlseite der Verbundplatte. Es ist ersichtlich, dass die Zug- und Faserplastikverformung im Mikrostrukturkorn der Seite auftritt und in der Nähe der Grenzfläche am stärksten ist. Die Mikrostruktur von der Grenzflächenbindungszone zur Matrix kann in eine feinkörnige Zone, eine faserige Zone und eine ursprüngliche Mikrostrukturzone unterteilt werden, und die Breite der feinkörnigen Zone ist relativ schmal.

Auf der Titanseite nahe der Grenzfläche werden keine plastischen Verformungseigenschaften ähnlich denen der Stahlseite gefunden, aber es gibt geneigte Linien mit einem Winkel von ungefähr 45 Grad zur Verbindungsgrenzfläche und sich bis zur Titanseite erstreckend, und es gibt viele geneigte Linien am Wellenberg, die als adiabatische Scherlinien bezeichnet werden, wie in Abbildung 1 (c) gezeigt. Titan mit geringer Zähigkeit hat aufgrund der hohen Druckmomentanität des Explosionsschweißprozesses keine Zeit, plastische Verformungen im Sinne von Gleiten und Zwillingsbildung durchzuführen, sondern kann nur im Sinne von Scherung verformt werden. Die durchgehende Bahn seines Scherpunktes bildet eine adiabatische Scherlinie. Es wird allgemein angenommen, dass die Erzeugung von adiabatischen Scherlinien mit der Schlagzähigkeit und Explosionsbelastung von Materialien zusammenhängt.

Beim Explosionsschweißen schwankt der Metallstrahl aufgrund der Druckschwankung, was dazu führt, dass der Strahl periodisch von der plattierten Basisplatte eingefangen wird, wodurch eine einzigartige Wirbelstruktur entsteht, wie in Abbildung 1 (d) gezeigt. Es können Poren, Risse und Verunreinigungen im Wirbel vorhanden sein. Denn beim Explosionsschweißen ist einerseits die Schweißzeit kurz, die Abkühlung sehr schnell und das beteiligte Gas darf nicht rechtzeitig abgeführt werden; Andererseits werden diese Gase unter der Einwirkung starker Turbulenzen im Wirbel eingeschlossen, was den Austritt erschwert und somit Poren bildet. Die Bildung von Rissen ist hauptsächlich auf die innere Spannung zurückzuführen, die durch eine zu schnelle Abkühlgeschwindigkeit verursacht wird. Verunreinigungen entstehen hauptsächlich, wenn der Strahl die Oberfläche wäscht. Da diese Defekte nur im Schmelzblock vorhanden sind, haben sie keinen großen nachteiligen Effekt auf die Grenzflächenbindung. Dies liegt auch an der Existenz des Wirbels, der die Verbindungsfläche zwischen den Basisplatten vergrößert und der Verbesserung ihrer Verbindungsfestigkeit förderlich ist.

Beim Explosionsschweißen unterschiedlicher Metalle kann das Metall an der Grenzfläche unter Einwirkung eines komplexen Wärmezyklus lokal schmelzen und eine spröde Phase an der Grenzfläche bilden, was die Bindungsfestigkeit verringern und sogar Risse verursachen kann. Daher ist es notwendig, die Phasenstrukturzusammensetzung an der Grenzfläche zu analysieren. Fig. 2 zeigt die gemessene XRD-Analysekurve des Bindungsgrenzflächenbereichs der Titan-Stahl-Sprengstoff-Verbundplatte. Es ist ersichtlich, dass der Grenzflächenbindungsbereich hauptsächlich aus einer Grundphasenzusammensetzung von Ti, B-Ti und a-Fe besteht; Gleichzeitig wurde auch eine kleine Menge an intermetallischen Verbindungen FeTi und Fe2Ti gebildet. Der Grund kann darin liegen, dass der lokale Schmelzbereich der Grenzfläche während des Abkühlvorgangs beim Explosionsschweißen aufgrund der Löslichkeitsbegrenzung ausfällt oder dass T und Fe an der Grenzfläche miteinander reagieren. Im Allgemeinen haben die nachfolgenden Test- und Analyseergebnisse in diesem Dokument aufgrund der geringen Anzahl an spröden Phasen, die sich in der Verbindungsgrenzfläche der Verbundplatte bilden, keinen signifikant nachteiligen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Verbundplatte.