Квалитет перформанси спајања спојева композитних плоча заварених експлозијом је главни фактор који утиче на укупне перформансе и сигурност рада композитних плоча. Тренутно се истраживања композитних плоча од титанијумског челика заварених експлозијом у земљи и иностранству углавном фокусирају на ниво, структуру, механичка својства, електрохемијска својства и друге аспекте интерфејса везивања. Неуједначеност интерфејса узрокована различитим факторима доводи до разлика у затезању, смицању, удару, електрохемијским, заморним и другим својствима између композитних плоча заварених експлозијом и хомогених облога и подлога.
Истраживања су показала да се равни или таласасти интерфејси могу добити под различитим параметрима процеса, а типични таласасти интерфејси могу се добити заваривањем различитих металних композитних плоча унутар одговарајућих прозора за заваривање; Високо експлозивно оптерећење интензивира пластичну деформацију на граничној површини везивања, узрокујући издуживање зрна у различитим степенима дуж правца експлозије и праћено формирањем неких нових крхких интерметалних фаза. Интерфејс у облику таласа формиран интензивним струјањем метала на интерфејсу композитне плоче заварене експлозијом челика од титанијума побољшава стање везивања интерфејса и побољшава перформансе смицања интерфејса везивања дуж правца заваривања експлозијом. Зрна у близини интерфејса композитних плоча од титанијумског челика су веома мала и неуједначена по величини и облику; Постоји јасна регионална дистрибуција зрна од интерфејса на страни супстрата до подручја далеко од интерфејса, а зрна на страни облоге такође пролазе кроз деформацију; Вредност микротврдоће је генерално највећа на интерфејсу везивања, пошто на повећање вредности микротврдоће утичу величина зрна, пластична деформација, па чак и фазна трансформација. Постоје адијабатске смичне линије, познате и као летеће линије, на титанијумском интерфејсу на страни облоге. Ова структура се мења под третманом жарења на различитим температурама док не нестане. Сврха спровођења испитивања механичких својстава композитних плоча од титанијумског челика је да се процене и испуне индикатори затезне чврстоће, чврстоће течења и чврстоће на смицање експлозивних композитних плоча од титанијум челика, како би се испунили стандардни захтеви. Овај чланак узима експлозивну композитну плочу од титанијумског челика са индустријским чистим титанијумом и супстратним угљеничним челиком као предметом истраживања и проучава микроструктуру, структуру, хијерархију и механичка својства везивног интерфејса композитне плоче од титанијумског челика. Анализиран је утицај неуједначености интерфејса везивања композитне плоче од титанијум челика на механичка својства материјала, дајући теоријску основу за пројектовање и инжењерску примену посуда под притиском, наоружања и опреме итд.
1. Избор и припрема материјала
Користећи АСТМ Б265 Гр.1 титанијум као облогу, дебљине 5 мм; Као подлога се користи угљенични челик АСТМ А516 Гр.70 дебљине 35 мм. Према АСТМ Б898-11 (2016), композитне плоче од титанијумског челика су припремљене методом експлозивног заваривања. Хемијски састав и механичка својства подлоге и облоге приказани су у табелама 1-3, респективно.
Таб． 1 Хемијски састав обложене плоче Б265Гр. 1
2.Микроструктура и морфологија везног интерфејса композитне плоче од титанијум челика
Типична морфологија интерфејса везивања композитне плоче од титанијумског челика је приказана на слици 1. Интерфејс везивања је типичан таласасти облик са таласном дужином од око 1723,5 μм и висином таласа од око 300 μм, као што је приказано на слици 1. (а). Микроструктура од облоге до подлоге дуж правца који је окомит на дебљину интерфејса може се поделити на деформациону микроструктуру на страни облоге + локалну зону топљења → равноосна фино зрнаста зона на страни супстрата (око 21 μм) → микроструктура влакнасте деформације зона (око 200 μ м) → зона микроструктуре савијања и увијања (око 108 μ м) → зона изворне микроструктуре (феритне и перлитне пруге).
Током експлозивног заваривања, енергија експлозива се шири у облику таласа дуж правца експлозије. Под дејством ударног таласа површина метала пролази кроз озбиљну пластичну деформацију, а на контактној површини се ствара велика количина топлоте, што доводи до топљења метала. Метал тече и ствара млаз, формирајући вртлог (видети слику 1 (б)), а коначни интерфејс се комбинује у облику таласа. Вртлог је генерално механичка мешавина састављена од различитих супстанци као што су метални остаци ношени млазом, растопљени расхладни материјали, интерметална једињења и метална зрна премаза или подлоге на првобитном положају. Постоје дефекти као што су заробљене поре и лабаве или напукле структуре настале брзим очвршћавањем унутар вртлога. Слика 2 приказује морфологију СЕМ различитих хијерархијских региона на интерфејсу везивања композитних плоча од титанијум челика.
(1) Нивои прелаза са облоге на подлогу на интерфејсу композитне плоче заварене експлозијом челика од титанијума су следећи: зона деформације бочне структуре облоге, локална зона топљења, зона финих зрна са једнаком осовином, трака зона влакана у облику облика и зона торзије на страни подлоге.
(2) У поређењу са оригиналном подлогом, тврдоћа финозрнастог региона на страни супстрата (3,60 ГПа) и локално отопљеног региона на вртлогу (11,73 ГПа) су се највише повећале, док је модул два региона учинио не повећава се значајно; Тврдоћа и модул у другим областима показују очигледну неравномерну дистрибуцију, а неуједначена структура везивног интерфејса од титанијум челика на различитим нивоима резултира неуједначеном тврдоћом и модулом еластичности.
(3) Под утицајем таласања интерфејса, затезна чврстоћа (578 ГПа) везног слоја дуж правца детонације је између подлоге и облоге, са најмањим издужењем на пресеку (31,5%) и скупљањем у пресеку (40%); Затезна чврстоћа везног слоја окомитог на правац детонације (472 ГПа) је нижа од оне подлоге и облоге, са најмањим издужењем на пресеку (31,12%) и стопом скупљања након лома (58%) између подлоге и облоге. облоге. Затезна својства ове композитне плоче од титанијумског челика су анизотропна.
