侧 晶粒 细化不明显 ，这 主要 是 由于熔化 的基覆 板材 料首 先 形成 一个 小的熔池 ，在这个 熔池 中细小 的基 体颗粒 和各 种 细小夹杂 物提供 了大量 的结 晶核心 ，在 相对较 庞大 的处 于 室温 的基体材料 的冷却下迅速结 晶，形成一薄层细 晶组织 ； 另一方 面 ，当复板 以几 百米 每秒 的速度 向基 板撞 击时 ，界 面两侧一 薄层 金属在 切 应力 的作 用 下 ，在 波形 成 的 同时 ，
复合材料拉伸后波状界面发生 了分离 ，且有 明显 颈缩 ， 典 型断 口如 图 １ 。图 ２是 表示在 复合 板结 合界 面两 侧 ，南
界 面向外显微硬度 的分布线 （ 沿界面 向外每隔 ０ ． １ ｍｍ打一
本试验采用平行安装 法 ，炸药选 用爆速 较低 的硝铵 膨
点） ，虚 线 表示 小 波 状 界 面 ，实线 表 示 微 波 状 界 面 ， 由此 可
０ 引 言
金属 复合材料是供 特殊用途设 备使用 的两种 或两种 以
上 的金属经 复合 而形 成的一种 新型材料 。达到既 节约贵 重 材料又能满足设备 技术 条件 的要求 。当前生 产复 合材料 的 方法很多 ， 但 最简便 又实用 的是爆 炸复合 法 。因 它具有 Ｔ 艺简单 、生产速度快 、劳 动条件较 好等优 点 ，故是 较理想 的生产 复合材 的方 法。而爆炸复合 板是利用 炸药 爆炸释 放 的能量 ，使两种或两种 以 上的金属高速 碰撞 ，在 结合界 面 达到冶金结合 的 一种 复合材 料 ，由于爆 炸焊 接 的独特 性 ， 所形成 的复合材料 的复 合界面及 界面两侧 材料 的微 观组织 有其独具 的特 点 。现 以 ＴＡ２ ／ ３ １ ６ Ｌ两 种爆 炸 复合 板为 例 ， 对其进行金相组织 、显 微硬度 、扫 描电镜及 能谱 仪 的观 察
２ ０ １ ３ 年 ・ 第 ４期
技术与研究
巾国材料科技与设备 （ 双月Ｏ Ｊ ）
ＴＡ２ ／ ３ １ ６ Ｌ爆 炸 复 合 板 界 面 分 析
张奕 男 ，张航 永
（ 宝 钛 集 团有 限 公 司 ，陕 西 宝鸡 ７ ２ １ ０ １ ４ ）
摘 要 ：通 过 对 ＴＡ ２ ／ ３ １ ６ Ｌ金 属爆 炸 焊接 复合 板 的 结合 界 面进 行 金 相 显 微 镜 、光 学 显 微镜 、电 子 显微 镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 等 的 测 试 ，依 据 测 试 结 果 研 究 了界 面 的 力 学 性 能 、界 面微 观 组 织 、界 面应 力 消除 工 艺 。研 究 结 果 对 爆 炸 工 艺 的 制 定 具 有 较 科 学 的 指导意义。 关键 词 ：爆 炸 复合 ；界 面微 观 组 织 ；扩散 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｇ３ ３ ５ ． ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
和３ １ ６ Ｉ 的 复合 。
胀 系数 以及 晶体结构 等物理 性能差 异很大 ，熔 合 区内 的这 些元素可能生成大量脆性金属 问化合物 。详见表 ３ 所示 。
表 ３ 结 合 界 面 成 分 及 产 生的 化 合 物
Ｔ ｉ 一侧
主要 ：Ｆ ｅ Ｔｉ 较 多
Ｎｉ Ｔ ／ 、Ｆ ｅ Ｔ ｉ 微 量 Ｆ ｅ ２ Ｔｉ 、Ｔ ｉ Ｎ 微 量 Ｆｅ ２ Ｔ ｉ 微 量
化学成分见表 １ 。 主要 力 学 性 能 见 表 ２ ，大 小 为 ３ ／ ２ ０ ×４ ０ ０
×５ ００。
表 １ 化 学 成 分
图 １ 拉伸后界面断 口
材料
．
．
力 学性 能 — — Ｒ ｍ （ ＭＰ ａ ） Ｒｐ ｏ ２（ ＭＰ ａ ） ８（ ）
硬 度
图 ２ 界面 附近 硬 度 测试 结 果
中国材料科技与设备 （ 双月 刊）
ＴＡ２ ／ ３ １ ６ Ｌ爆炸复合板界面分析
２ ０ １ ３ 年・ 第 ４期
度最高 ，随着与界面距 离 的增 大 ，塑性 变形 和硬度 逐渐 降 低 ，当距 离增加到 ｌ ｍ ｍ 左右 ，硬度就趋近 于基体金 属的原 始硬度 。试验结果表 明，界面结合 区域 的力 学性 能高 于基 体材料的力学性能 ，因此用爆 炸焊接 技术可 以完成 对 ＴＡ２
见 ，界 面处 塑性变形最严重 ，加工 硬 化 程度 最 大 ，因此硬
＊作者简介 ：张奕男 （ １ ９ ７ Ｏ 一） ，男 ，工程师 ，主要从事技术： ｒ艺纪律检查方面 的工作 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｚ ｙ ｎ ４ ６ ５ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｌ ｎ
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５ ８・ｈ ｔ ｔ ｐ ｝ ｆ Ｒ ㈣ ． ｃ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｑ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
化炸药 ，炸药与复板之 间加缓 冲层 以保证 复板表 面的外 观 均匀性 在爆炸复合过程 中，基复板 间距根 据提 出 的经 验
公式：
／ Ｔ ／ 一 ｓ一 ０ ． ２ （ ＋ ｈ ） （ １ ） （ ２ ）
式 中：ｍ 为装药密度 ；ｓ 为基 、复板问的间隙 ；ｋ为系 数 ，钛／ 钢 复合取 ｋ ＝４ ；ｐ为复板 密度 ；６与 ｈ分别 为炸药 与复板厚度 。因此在本 工艺中采用 ｓ 一６ ｍｍ，ｉ ｎ 一１ ９ ． ５ ｋ ｇ ／
ｒ ｎ ２ 进 行 爆 炸焊 接 。
２ 讨 论 与 分 析
２ ． １ 爆 炸 复合 板 复 合 界 ，以期说 明奥 氏体不锈钢一 钛爆炸 复合板 微观组 织
的特性及热处理后力学性能 的变化 。
１ 试 验 材 料 及 方 法
本试验复板采用 ＴＡ２ ，基材采用不 锈钢 ３ １ ６ Ｉ ，其 主要
钢一侧
主 要 ：Ｆ ｅ Ｔｉ 较 多
Ｔｉ Ｃ微 量
２ ． ２界 面 形 貌 及 微 观 组 织 分 析
图 ３是 Ｔ Ａ２ ／ ３ １ ６ Ｌ焊接 试样 结合 区组 织形貌 ，界面 呈
波纹 状 ，可 看 到 界 面 附 近 ＴＡ２侧 的 晶 粒 明 显 细 小 ，３ １ ６ Ｌ
Ｆ ｅ ＴＩ （ ） 微量 Ｆ ｅ Ｃ ｒ 微 量