Kakovost povezovalne zmogljivosti eksplozivno varjenih kompozitnih plošč je glavni dejavnik, ki vpliva na splošno učinkovitost in varnost uporabe kompozitnih plošč. Trenutno se raziskave eksplozivno varjenih kompozitnih plošč iz titanovega jekla doma in v tujini osredotočajo predvsem na raven, strukturo, mehanske lastnosti, elektrokemične lastnosti in druge vidike veznega vmesnika. Neenakomernost vmesnika, ki jo povzročajo različni dejavniki, vodi do razlik v nateznih, strižnih, udarnih, elektrokemičnih, utrujenostnih in drugih lastnostih med eksplozivno varjenimi kompozitnimi ploščami ter homogenimi oblogami in podlagami.
Raziskave so pokazale, da je mogoče dobiti ravne ali valovite vmesnike pri različnih procesnih parametrih, tipične valovite vmesnike pa je mogoče dobiti z varjenjem različnih kovinskih kompozitnih plošč znotraj ustreznih varilnih oken; Velika eksplozivna obremenitev poveča plastično deformacijo na vezni meji, zaradi česar se zrna raztezajo do različnih stopenj vzdolž smeri eksplozije, kar spremlja nastanek nekaterih novih krhkih intermetalnih faz. Vmesnik v obliki valov, ki ga tvori intenziven kovinski tok na vmesniku eksplozivno varjene kompozitne plošče iz titanovega jekla, izboljša stanje lepljenja vmesnika in izboljša strižno zmogljivost veznega vmesnika vzdolž smeri eksplozivnega varjenja. Zrna v bližini vmesnika kompozitnih plošč iz titanovega jekla so zelo majhna in neenakomerna po velikosti in obliki; Obstaja jasna regionalna porazdelitev zrn od vmesnika na strani substrata do območja, ki je daleč od vmesnika, zrna na strani obloge pa so tudi podvržena deformaciji; Vrednost mikrotrdote je na splošno največja na vezni površini, saj na povečanje vrednosti mikrotrdote vplivajo velikost zrn, plastična deformacija in celo fazna transformacija. Na vmesniku titana na strani obloge so adiabatne strižne črte, znane tudi kot leteče črte. Ta struktura se med žarjenjem spreminja pri različnih temperaturah, dokler ne izgine. Namen izvajanja testiranja mehanskih lastnosti kompozitnih plošč iz titanovega jekla je oceniti in izpolniti kazalnike natezne trdnosti, meje tečenja in strižne trdnosti eksplozivnih kompozitnih plošč iz titanovega jekla, da bi izpolnili standardne zahteve. Ta članek vzame eksplozivno kompozitno ploščo iz titanovega jekla z industrijskim čistim titanom in substratnim ogljikovim jeklom kot raziskovalni predmet ter proučuje mikrostrukturo, strukturo, hierarhijo in mehanske lastnosti veznega vmesnika kompozitne plošče iz titanovega jekla. Analiziran je vpliv neenotnosti veznega vmesnika kompozitne plošče iz titanovega jekla na mehanske lastnosti materiala, kar zagotavlja teoretično osnovo za načrtovanje in inženirsko uporabo tlačnih posod, orožja in opreme itd.
1. Izbira in priprava materialov
Uporaba titana ASTM B265 Gr.1 kot obloge z debelino 5 mm; Kot substrat je uporabljeno ogljikovo jeklo ASTM A516 Gr.70 debeline 35 mm. V skladu z ASTM B898-11 (2016) so bile kompozitne plošče iz titanovega jekla pripravljene z metodo eksplozivnega varjenja. Kemična sestava in mehanske lastnosti podlage in obloge so prikazane v tabelah 1-3.
Zavihek． 1 Kemična sestava prevlečene plošče B265Gr． 1
2. Mikrostruktura in morfologija veznega vmesnika kompozitne plošče iz titanovega jekla
Tipična morfologija veznega vmesnika eksplozivne kompozitne plošče iz titanovega jekla je prikazana na sliki 1. Vezni vmesnik je tipične valovite oblike z valovno dolžino približno 1723,5 μm in višino valov približno 300 μm, kot je prikazano na sliki 1 (a). Mikrostrukturo od obloge do podlage vzdolž smeri, ki je pravokotna na debelino vmesnika, lahko razdelimo na deformacijsko mikrostrukturo na strani obloge + lokalno območje taljenja → enakoosno drobnozrnato območje na strani podlage (približno 21 μm) → vlaknasto deformacijsko mikrostrukturo cona (približno 200 μm) → cona upogibne in zvijalne mikrostrukture (približno 108 μm) → cona originalne mikrostrukture (feritni in perlitni trakovi).
Pri eksplozivnem varjenju se energija eksploziva širi v obliki valov vzdolž smeri eksplozije. Kovinska površina se pod vplivom udarnega vala močno plastično deformira, na kontaktni površini pa se ustvari velika količina toplote, ki povzroči taljenje kovine. Kovina teče in ustvarja curek, ki tvori vrtinec (glej sliko 1 (b)), končni vmesnik pa se združi v obliki vala. Vrtinec je na splošno mehanska zmes, sestavljena iz različnih snovi, kot so kovinski ostanki, ki jih prenaša curek, staljeni hladilni materiali, intermetalne spojine in kovinska zrna prevleke ali podlage na prvotnem položaju. Obstajajo napake, kot so ujete pore in ohlapne ali razpokane strukture, ki nastanejo zaradi hitrega strjevanja znotraj vrtinca. Slika 2 prikazuje morfologijo SEM različnih hierarhičnih regij na veznem vmesniku kompozitnih plošč iz titanovega jekla.
(1) Ravni prehoda od oplaščenja do podlage na vmesniku eksplozivno varjene kompozitne plošče iz titanovega jekla so naslednje: območje deformacije stranske strukture oplaščenja, lokalno območje taljenja, enakoosno območje drobnih zrn, trak cono vlaken v obliki črke in torzijsko cono na strani substrata.
(2) V primerjavi s prvotnim substratom se je najbolj povečala trdota drobnozrnatega območja na strani substrata (3,60 GPa) in lokalno staljenega območja na vrtincu (11,73 GPa), medtem ko se je modul obeh regij povečal se ne poveča bistveno; Trdota in modul na drugih območjih kažeta očitno neenakomerno porazdelitev, neenakomerna struktura veznega vmesnika iz titanovega jekla na različnih ravneh pa povzroči neenakomerno trdoto in modul elastičnosti.
(3) Pod vplivom valovanja vmesnika je natezna trdnost (578 GPa) vezne plasti vzdolž smeri detonacije med podlago in oblogo, z najnižjim raztezkom na odseku (31,5 %) in krčenjem na odseku (40 %); Natezna trdnost vezne plasti pravokotno na smer detonacije (472 GPa) je nižja od natezne trdnosti podlage in obloge, z najmanjšim raztezkom na odseku (31,12 %) in stopnjo krčenja po zlomu (58 %) med podlago in obloge. Natezne lastnosti te kompozitne plošče iz titanovega jekla so anizotropne.
