Kualiti prestasi ikatan antara muka plat komposit dikimpal letupan adalah faktor utama yang mempengaruhi prestasi keseluruhan dan keselamatan perkhidmatan plat komposit. Pada masa ini, penyelidikan mengenai plat komposit dikimpal letupan keluli titanium di dalam dan luar negara terutamanya tertumpu pada tahap, struktur, sifat mekanikal, sifat elektrokimia, dan aspek lain antara muka ikatan. Ketidakseragaman antara muka yang disebabkan oleh pelbagai faktor membawa kepada perbezaan tegangan, ricih, hentaman, elektrokimia, kelesuan dan sifat-sifat lain antara plat komposit dikimpal letupan dan pelapisan dan substrat homogen.
Penyelidikan telah menunjukkan bahawa antara muka rata atau beralun boleh diperolehi di bawah parameter proses yang berbeza, dan antara muka beralun biasa boleh diperolehi dengan mengimpal plat komposit logam yang berbeza dalam tingkap kimpalan yang sesuai; Beban letupan yang tinggi memperhebatkan ubah bentuk plastik pada antara muka ikatan, menyebabkan butiran memanjang ke tahap yang berbeza-beza sepanjang arah letupan dan disertai dengan pembentukan beberapa fasa antara logam rapuh yang baru. Antara muka berbentuk gelombang yang dibentuk oleh aliran logam yang sengit pada antara muka plat komposit dikimpal letupan keluli titanium meningkatkan keadaan ikatan antara muka dan meningkatkan prestasi ricih antara muka ikatan sepanjang arah kimpalan letupan. Butiran berhampiran antara muka plat komposit keluli titanium adalah sangat kecil dan tidak sekata dalam saiz dan bentuk; Terdapat taburan serantau yang jelas bagi bijirin dari antara muka pada bahagian substrat ke kawasan yang jauh dari antara muka, dan bijirin pada bahagian pelapisan juga mengalami ubah bentuk; Nilai kekerasan mikro biasanya paling tinggi pada antara muka ikatan, kerana peningkatan nilai kekerasan mikro dipengaruhi oleh saiz butiran, ubah bentuk plastik, dan juga perubahan fasa. Terdapat garis ricih adiabatik, juga dikenali sebagai garis terbang, pada antara muka titanium pada bahagian pelapisan. Struktur ini berubah di bawah rawatan penyepuhlindapan pada suhu yang berbeza sehingga ia hilang. Tujuan menjalankan ujian sifat mekanikal pada plat komposit keluli titanium adalah untuk menilai dan memenuhi penunjuk kekuatan tegangan, kekuatan hasil, dan kekuatan ricih plat komposit letupan keluli titanium, untuk memenuhi keperluan standard. Artikel ini mengambil plat komposit letupan keluli titanium dengan titanium tulen industri dan keluli karbon substrat sebagai objek penyelidikan, dan mengkaji struktur mikro, struktur, hierarki, dan sifat mekanikal antara muka ikatan plat komposit keluli titanium. Pengaruh ketidakseragaman antara muka ikatan plat komposit keluli titanium pada sifat mekanikal bahan dianalisis, memberikan asas teori untuk pengiraan reka bentuk dan aplikasi kejuruteraan kapal tekanan, senjata dan peralatan, dsb.
1. Pemilihan dan penyediaan bahan
Menggunakan titanium ASTM B265 Gr.1 sebagai pelapisan, dengan ketebalan 5mm; Keluli karbon ASTM A516 Gr.70 dengan ketebalan 35 mm digunakan sebagai substrat. Menurut ASTM B898-11 (2016), plat komposit keluli titanium disediakan menggunakan kaedah kimpalan letupan. Komposisi kimia dan sifat mekanikal substrat dan pelapisan ditunjukkan dalam Jadual 1-3, masing-masing.
tab. 1 Komposisi kimia plat bersalut B265Gr． 1
2.Microstructure dan morfologi antara muka ikatan plat komposit keluli titanium
Morfologi tipikal antara muka ikatan plat komposit letupan keluli titanium ditunjukkan dalam Rajah 1. Antara muka ikatan ialah bentuk bergelombang tipikal dengan panjang gelombang kira-kira 1723.5 μm dan ketinggian gelombang kira-kira 300 μm, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (a). Struktur mikro dari pelapisan ke substrat sepanjang arah berserenjang dengan ketebalan antara muka boleh dibahagikan kepada mikrostruktur ubah bentuk pada bahagian pelapisan+zon lebur tempatan → zon berbutir halus sama pada sisi substrat (kira-kira 21 μ m) → mikrostruktur ubah bentuk berserabut zon (kira-kira 200 μ m) → zon mikrostruktur lentur dan berpusing (kira-kira 108 μ m) → zon mikrostruktur asal (jalur ferit dan perlit).
Semasa kimpalan bahan letupan, tenaga bahan letupan disebarkan dalam bentuk gelombang sepanjang arah letupan. Permukaan logam mengalami ubah bentuk plastik yang teruk di bawah tindakan gelombang kejutan, dan sejumlah besar haba dihasilkan pada permukaan sentuhan, menyebabkan logam cair. Logam mengalir dan menghasilkan pancutan, membentuk pusaran (lihat Rajah 1 (b)), dan antara muka akhir bergabung dalam bentuk seperti gelombang. Pusaran biasanya merupakan campuran mekanikal yang terdiri daripada pelbagai bahan seperti serpihan logam yang dibawa oleh pancutan, bahan penyejuk cair, sebatian antara logam, dan butiran logam salutan atau substrat pada kedudukan asal. Terdapat kecacatan seperti liang terperangkap dan struktur longgar atau retak yang terbentuk oleh pemejalan pantas di dalam pusaran. Rajah 2 menunjukkan morfologi SEM bagi kawasan hierarki yang berbeza pada antara muka ikatan plat komposit keluli titanium.
(1) Tahap peralihan dari pelapisan ke substrat pada antara muka plat komposit dikimpal letupan keluli titanium adalah seperti berikut: zon ubah bentuk struktur sisi pelapisan, zon lebur tempatan, zon butiran halus yang sama, jalur -zon gentian berbentuk, dan zon kilasan pada bahagian substrat.
(2) Berbanding dengan substrat asal, kekerasan kawasan berbutir halus pada bahagian substrat (3.60 GPa) dan kawasan cair tempatan pada pusaran (11.73 GPa) meningkat dengan paling ketara, manakala modulus kedua-dua kawasan meningkat dengan ketara. tidak meningkat dengan ketara; Kekerasan dan modulus di kawasan lain menunjukkan taburan tidak sekata yang jelas, dan struktur tidak sekata antara muka ikatan keluli titanium pada pelbagai peringkat menghasilkan kekerasan tidak sekata dan modulus elastik.
(3) Dipengaruhi oleh riak antara muka, kekuatan tegangan (578 GPa) lapisan ikatan sepanjang arah letupan adalah di antara substrat dan pelapisan, dengan pemanjangan terendah pada bahagian (31.5%) dan pengecutan pada bahagian (40%); Kekuatan tegangan lapisan ikatan berserenjang dengan arah letupan (472 GPa) adalah lebih rendah daripada substrat dan pelapisan, dengan pemanjangan terendah pada bahagian (31.12%) dan kadar pengecutan selepas patah (58%) antara substrat dan pelapisan. Sifat tegangan plat komposit keluli titanium ini adalah anisotropik.
