GR12 kompozitna plošča z eksplozivnim varjenjem

Metalografsko opazovanje Slika 1 prikazuje fotografijo mikrostrukture veznega vmesnika eksplozivne kompozitne plošče. Na splošno vmesniki kompozitnih plošč po eksplozivnem varjenju vključujejo ravne, valovite vmesnike in talilne plasti. Na splošno velja, da imajo kompozitne plošče z valovitimi veznimi vmesniki boljše lastnosti. V procesu eksplozivnega varjenja se kovina v območju lepljenja različno deformira pod vplivom visokega tlaka in trenutne udarne obremenitve. Na sliki 1 (a) je razvidno, da vmesnik kompozitne plošče kaže očitno valovito kombinacijo in se občasno ponavlja vzdolž smeri eksplozije.

Slika 1 (b) prikazuje mikrostrukturo jeklene strani kompozitne plošče. Vidimo lahko, da se natezna in vlaknasta plastična deformacija pojavi v zrnu mikrostrukture na strani in je najmočnejša blizu vmesnika. Mikrostrukturo od vmesne vezne cone do matrike lahko razdelimo na finozrnato cono, vlaknasto cono in prvotno mikrostrukturno cono, širina finozrnate cone pa je relativno ozka.

Na titanovi strani v bližini vmesnika ni najti nobenih značilnosti plastične deformacije, podobnih tistim na jekleni strani, vendar obstajajo nagnjene črte s približno 45-stopinjskim kotom na vezni vmesnik in segajo do titanove strani, poleg tega pa je veliko nagnjenih črt na grebenu vala, ki se imenujejo adiabatne strižne črte, kot je prikazano na sliki 1 (c). Titan z nizko žilavostjo zaradi visoke tlačne trenutnosti procesa eksplozivnega varjenja nima časa za izvedbo plastične deformacije na način drsenja in dvojjenja, ampak se lahko deformira le na način striga. Neprekinjena sled njegove strižne točke tvori adiabatno strižno črto. Na splošno velja, da je nastanek adiabatnih strižnih linij povezan z udarno žilavostjo in eksplozivno obremenitvijo materialov.

V procesu eksplozivnega varjenja kovinski curek niha zaradi nihanja tlaka, zaradi česar curek občasno zajame osnovna plošča in tako tvori edinstveno vrtinčno strukturo, kot je prikazano na sliki 1 (d). V vrtincu so lahko pore, razpoke in nečistoče. To je zato, ker je v procesu eksplozivnega varjenja po eni strani čas varjenja kratek, ohlajanje je zelo hitro in vpleteni plin se morda ne izprazni pravočasno; Po drugi strani pa se ti plini zaradi močne turbulence zaprejo v vrtinec, kar oteži odvajanje in tako nastanejo pore. Nastanek razpok je predvsem posledica notranje napetosti, ki jo povzroči prehitro ohlajanje. Nečistoče nastanejo predvsem pri spiranju površine s curkom. Ker te napake obstajajo samo v talilnem bloku, ne bodo imele velikega škodljivega učinka na povezovanje vmesnika. Tudi zaradi obstoja vrtinca, ki poveča vezno površino med osnovnimi ploščami in prispeva k izboljšanju njihove vezne trdnosti.

V procesu eksplozivnega varjenja različnih kovin lahko kovina na vmesniku povzroči lokalno taljenje in tvori krhko fazo na vmesniku pod delovanjem zapletenega termičnega cikla, kar lahko zmanjša trdnost lepljenja in celo povzroči razpoke. Zato je treba analizirati sestavo fazne strukture na vmesniku. Na sliki 2 je prikazana izmerjena XRD analitična krivulja območja veznega vmesnika eksplozivne kompozitne plošče iz titana in jekla. Vidimo lahko, da je vmesniško vezno območje v glavnem sestavljeno iz - osnovne fazne sestave Ti, B-Ti in a-Fe; Hkrati je nastala tudi majhna količina intermetalnih spojin FeTi in Fe2Ti. Razlog je lahko v tem, da se območje lokalnega taljenja vmesnika obori med postopkom ohlajanja eksplozivnega varjenja zaradi omejitve topnosti ali da T in Fe reagirata drug z drugim na vmesniku. Na splošno zaradi majhnega števila krhkih faz, ki nastanejo na veznem vmesniku kompozitne plošče, kasnejši rezultati preskusa in analize v tem prispevku nimajo pomembnega škodljivega vpliva na mehanske lastnosti kompozitne plošče.