Kvaliteta performansi spajanja spojeva kompozitnih ploča zavarenih eksplozijom je glavni faktor koji utiče na ukupne performanse i sigurnost rada kompozitnih ploča. Trenutno se istraživanja kompozitnih ploča od titanijumskog čelika zavarenih eksplozijom u zemlji i inostranstvu uglavnom fokusiraju na nivo, strukturu, mehanička svojstva, elektrohemijska svojstva i druge aspekte veznog interfejsa. Neujednačenost interfejsa uzrokovana različitim faktorima dovodi do razlika u vlačnoj, smičnoj, udarnoj, elektrohemijskoj, zamornoj i drugim svojstvima između eksplozivno zavarenih kompozitnih ploča i homogenih obloga i podloga.
Istraživanja su pokazala da se ravni ili talasasti interfejsi mogu dobiti pod različitim parametrima procesa, a tipični talasni interfejsi mogu se dobiti zavarivanjem različitih metalnih kompozitnih ploča unutar odgovarajućih prozora za zavarivanje; Visoko eksplozivno opterećenje intenzivira plastičnu deformaciju na veznoj površini, uzrokujući izduživanje zrna u različitim stupnjevima duž smjera eksplozije i praćeno stvaranjem nekih novih krhkih intermetalnih faza. Interfejs u obliku talasa formiran intenzivnim strujanjem metala na interfejsu kompozitne ploče zavarene eksplozijom čelika od titanijuma poboljšava stanje vezivanja interfejsa i poboljšava performanse smicanja interfejsa vezivanja duž pravca zavarivanja eksplozijom. Zrna u blizini sučelja kompozitnih ploča od titan čelika su vrlo mala i nejednake veličine i oblika; Postoji jasna regionalna distribucija zrna od interfejsa na strani supstrata do područja udaljenog od interfejsa, a zrna na strani obloge takođe prolaze kroz deformaciju; Vrijednost mikrotvrdoće je općenito najveća na graničnoj površini vezivanja, jer na povećanje vrijednosti mikrotvrdoće utiču veličina zrna, plastična deformacija, pa čak i fazna transformacija. Postoje adijabatske smične linije, poznate i kao leteće linije, na titanijumskom interfejsu na strani obloge. Ova struktura se mijenja u procesu žarenja na različitim temperaturama sve dok ne nestane. Svrha ispitivanja mehaničkih svojstava kompozitnih ploča od titan čelika je da se procijene i ispune indikatori zatezne čvrstoće, granice popuštanja i smične čvrstoće eksplozivnih kompozitnih ploča od titan čelika, kako bi se ispunili zahtjevi standarda. Ovaj članak uzima eksplozivnu kompozitnu ploču od titanijumskog čelika sa industrijskim čistim titanom i supstratnim ugljeničnim čelikom kao predmet istraživanja i proučava mikrostrukturu, strukturu, hijerarhiju i mehanička svojstva veznog interfejsa kompozitne ploče od titan čelika. Analiziran je uticaj neujednačenosti veznog interfejsa kompozitne ploče od titan čelika na mehanička svojstva materijala, dajući teorijsku osnovu za projektovanje i inženjersku primenu posuda pod pritiskom, naoružanja i opreme itd.
1. Izbor i priprema materijala
Koristeći ASTM B265 Gr.1 titanijum kao oblogu, debljine 5 mm; Kao podloga koristi se ugljični čelik ASTM A516 Gr.70 debljine 35 mm. Prema ASTM B898-11 (2016), kompozitne ploče od titanijumskog čelika pripremljene su metodom eksplozivnog zavarivanja. Hemijski sastav i mehanička svojstva podloge i obloge prikazani su u tabelama 1-3, respektivno.
Tab． 1 Hemijski sastav obložene ploče B265Gr. 1
2.Mikrostruktura i morfologija veznog interfejsa kompozitne ploče od titan čelika
Tipična morfologija veznog interfejsa kompozitne ploče od titanijumskog čelika je prikazana na slici 1. Interfejs vezivanja je tipičan talasast oblik sa talasnom dužinom od oko 1723,5 μm i visinom talasa od oko 300 μm, kao što je prikazano na slici 1. (a). Mikrostruktura od obloge do podloge duž pravca okomitog na debljinu međusloja može se podijeliti na deformacijsku mikrostrukturu na strani obloge + lokalnu zonu topljenja → jednakoosnu fino zrnatu zonu na strani supstrata (oko 21 μm) → vlaknastu deformacijsku mikrostrukturu zona (oko 200 μm) → zona mikrostrukture savijanja i uvijanja (oko 108 μm) → izvorna zona mikrostrukture (feritne i perlitne pruge).
Tokom eksplozivnog zavarivanja, energija eksploziva se širi u obliku talasa duž pravca eksplozije. Metalna površina podliježe velikoj plastičnoj deformaciji pod djelovanjem udarnog vala, a na dodirnoj površini se stvara velika količina topline, što uzrokuje topljenje metala. Metal teče i stvara mlaz, formirajući vrtlog (vidi Sliku 1 (b)), a konačni interfejs se kombinuje u obliku talasa. Vrtlog je općenito mehanička mješavina sastavljena od različitih supstanci kao što su metalni ostaci nošeni mlazom, rastopljeni rashladni materijali, intermetalna jedinjenja i metalna zrna premaza ili podloge na originalnom položaju. Postoje defekti kao što su zarobljene pore i labave ili napukle strukture nastale brzim očvršćavanjem unutar vrtloga. Slika 2 prikazuje SEM morfologiju različitih hijerarhijskih regija na veznoj površini kompozitnih ploča od titan čelika.
(1) Nivoi prijelaza sa obloge na podlogu na međuprostoru kompozitne ploče zavarene eksplozijom od titan čelika su sljedeći: zona deformacije bočne strukture obloge, lokalna zona topljenja, ravnoosna zona finih zrna, traka - zona vlakana, i zona torzije na strani podloge.
(2) U poređenju sa originalnom podlogom, tvrdoća finozrnastog područja na strani supstrata (3,60 GPa) i lokalno otopljenog područja na vrtlogu (11,73 GPa) su se najviše povećale, dok je modul dvaju područja povećan. ne povećava se značajno; Tvrdoća i modul u drugim područjima pokazuju očiglednu neravnomjernu distribuciju, a neravnomjerna struktura vezivnog sučelja od titan čelika na različitim razinama rezultira neujednačenom tvrdoćom i modulom elastičnosti.
(3) Pod utjecajem valovitosti međupovršine, vlačna čvrstoća (578 GPa) veznog sloja duž smjera detonacije je između podloge i obloge, s najmanjim izduženjem u presjeku (31,5%) i skupljanjem u presjeku (40%); Vlačna čvrstoća veznog sloja okomitog na smjer detonacije (472 GPa) je niža od one podloge i obloge, s najmanjim izduženjem na presjeku (31,12%) i stopom skupljanja nakon loma (58%) između podloge i obloge. obloge. Zatezna svojstva ove kompozitne ploče od titan čelika su anizotropna.
