爆炸焊复合板界面特征和性能研究+文献综述(3)
但是这些研究还不能够完全解释爆炸焊接的机理，因而对爆炸焊复合板界面的特征和性能研究还显得尤为重要。本课题选取了常用且典型的Q235/不锈钢和 7A52铝/镁合金爆炸焊接复合板作为实验对象，来进一步探索爆炸焊复合板界面的特征和性能。
1.2 爆炸焊接国内外现状
1.3 课题研究的主要内容
本课题通过对典型的爆炸焊接获得的Q235/304不锈钢、7A52铝/镁合金和 Al-Mg-Al三层爆炸复合板界面的微观特征及其结合机理开展分析研究，进而来探讨爆炸焊复合板界面特征与性能，主要研究内容有：
1. Q235/304不锈钢、7A52铝/镁合金和 Al-Mg-Al爆炸焊工艺研究；
2. Q235/304不锈钢、7A52铝/镁合金和 Al-Mg-Al微观组织特征分析；
3. Q235/304不锈钢、7A52铝/镁合金和 Al-Mg-Al界面元素扩散特征分析；
4. Q235/304不锈钢、7A52铝/镁合金和 Al-Mg-Al界面显微硬度分布测试；
5. Q235/304不锈钢、7A52铝/镁合金和 Al-Mg-Al三层复合板爆炸焊界面结合机理综合讨论。
第二章 爆炸焊接
2.1 爆炸焊接的基本理论
爆炸焊接是利用炸药爆炸瞬间产生的巨大能量作为能源使金属产生塑性变形、熔化，并达到原子间结合的一种崭新焊接技术。它是一门介于爆炸物理学、金属物理学、焊接学之间的边缘学科，其基本原理是依靠爆炸产生的冲击和摩擦作用把待焊金属表面的氧化膜破碎并清除，使新鲜的金属表面裸露，利用爆炸产生的高压脉冲载荷推动2种或多种金属高速撞击而焊接在一起。在工程应用中，常采用平行法与角度法2种方式进行爆炸焊接(见图1)。当炸药一端被引爆后，爆炸产物形成高压脉冲载荷，直接作用在覆板上，覆板在几微秒内被加速到几百米每秒。它从起始端开始依次与基板碰撞，当两金属板以一定角度相撞时会产生很大的碰撞压力，这种压力大大超过金属的动态屈服极限，因而碰撞区产生高速度的塑性变形，同时伴随着热效应。此时碰撞面的性质类似于流体，这样在两金属板的内表面将形成两股运动方向相反的金属射流，一股是碰撞点前的自由射流向未结合的空间高速喷出，冲刷金属表面的表面膜，使金属露出新鲜的清洁表面，为2种金属的结合提供了条件；另一股是在碰撞点后的凸角射流，它被凝固在两金属板之间形成两金属的冶金结合[5]～[17]。
图1 平板爆炸焊接装置示意图
2.2 爆炸焊接的特点
爆炸焊接是一个非常复杂的过程，它综合了熔化焊、压力焊与扩散焊的特点，这门新工艺和新技术之所以能够独立存在，并且在不长的时间内获得迅速发展和广泛的应用，主要原因就在它与其他连接方法相比具有显著的优点[1][18]。
(1)爆炸焊接工艺简单，不需要成套的复杂设备，而且能源方便，因此应用方便、成本低廉。
(2)爆炸焊接可适用于广泛的材料组合。到目前为止，爆炸焊接几乎可实现任意金属的连接，如熔点相差很大的金属（铅和钽）、热膨胀系数相差很大的金属（钛和不锈钢）以及硬度差别很大的金属都能进行焊接。另外，爆炸焊接还可实现金属与非金属之间的连接（如陶瓷和碳素钢）。
(3)爆炸焊接具有很大的灵活性。理论上焊接板的尺寸和规格不受限制，爆炸焊接允许有很大范围的复合比，有较大的选择材料尺寸的灵活性。它既适用于薄板也适用于厚板，还可应用于不同形状复合板的焊接。
(4)爆炸焊接材料不仅具有较高的结合强度和优良的应用性能，而且还具有优良的再加工性能，可经受多种再加工。
应当指出，爆炸焊接也有其缺点、不足和局限性。首先，在掌握炸药这种危险性物质的使用规律之前，人们往往存在一定的恐惧感。这是阻碍这门学科发展的心理障碍。其次，爆炸声响和震动是不受人们欢迎的。第三，这种工艺的实施多在野外进行，难免受气候的影响。第四，难于实现自动化，在机械化程度不高的今天，体力劳动的强度还是比较大的。第五，难于应用到有突变截面的材料的焊接，大厚度覆层的对接也较难。第吹冰，对于复合板的爆炸焊接来说，面积不能无限大；覆层的厚度不能太厚，基层的厚度不能太薄。第七，对于强度高和塑性低的材料，焊接强度较低；冲击韧性低的材料在常温下爆炸容易脆裂。第八，这门学科的理论基础还存在严重的不足。特别是在爆炸载荷下金属材料在高压、高速、高温和瞬时的塑性变形过程中的性态还研究的不够，结合区的微观组织和性能也研究的不充分，等等。因而，爆炸焊接的机理还未彻底揭露。然而，这些问题不仅会被逐步解决，而且与上述优点比较起来毕竟是次要的。