Płyta kompozytowa GR12 ze spawaniem wybuchowym

Obserwacja metalograficzna Ryc. 1 przedstawia zdjęcie mikrostruktury interfejsu wiążącego wybuchowej płyty kompozytowej. Na ogół interfejsy płyt kompozytowych po zgrzewaniu wybuchowym obejmują interfejsy proste, faliste i warstwy topliwe. Powszechnie uważa się, że płyty kompozytowe z falistymi powierzchniami styku mają lepszą wydajność. W procesie spawania wybuchowego metal w strefie spajania odkształca się w różnym stopniu pod wpływem wysokiego ciśnienia i chwilowego obciążenia udarowego. Na rysunku 1 (a) widać, że interfejs płyty kompozytowej wykazuje oczywistą kombinację fal i powtarza się okresowo wzdłuż kierunku wybuchu.

Rysunek 1 (b) przedstawia mikrostrukturę stalowej strony płyty kompozytowej. Można zauważyć, że rozciąganie i włókniste odkształcenie plastyczne występuje w ziarnie mikrostruktury boku i jest najsilniejsze w pobliżu granicy faz. Mikrostrukturę od strefy wiązania interfejsu do matrycy można podzielić na strefę drobnoziarnistą, strefę włóknistą i pierwotną strefę mikrostruktury, a szerokość strefy drobnoziarnistej jest stosunkowo wąska.

Po stronie tytanu w pobliżu interfejsu nie stwierdzono odkształceń plastycznych podobnych do tych po stronie stali, ale są nachylone linie o kącie około 45 stopni w stosunku do interfejsu spajania i rozciągające się na stronę tytanu, a także wiele nachylonych linii na grzbiecie fali, które nazywane są adiabatycznymi liniami ścinania, jak pokazano na rysunku 1 (c). Ze względu na wysokociśnieniową natychmiastowość procesu zgrzewania wybuchowego, tytan o małej ciągliwości nie ma czasu na odkształcenie plastyczne na drodze ślizgania się i bliźniakowania, a jedynie na ścinanie. Ciągły tor jego punktu ścinania tworzy adiabatyczną linię ścinania. Powszechnie uważa się, że powstawanie adiabatycznych linii ścinania jest związane z udarnością i ładunkiem wybuchowym materiałów.

W procesie spawania wybuchowego strumień metalu oscyluje z powodu wahań ciśnienia, powodując okresowe wychwytywanie strumienia przez płytę platerowaną podstawy, tworząc w ten sposób unikalną strukturę wirową, jak pokazano na rysunku 1 (d). W wirze mogą znajdować się pory, pęknięcia i zanieczyszczenia. Dzieje się tak dlatego, że w procesie spawania wybuchowego z jednej strony czas spawania jest krótki, chłodzenie jest bardzo szybkie, a zaangażowany gaz może nie zostać odprowadzony na czas; Z drugiej strony gazy te zamykają się w wirze pod działaniem silnej turbulencji, co utrudnia ich odprowadzanie, tworząc w ten sposób pory. Powstawanie pęknięć jest głównie spowodowane naprężeniami wewnętrznymi spowodowanymi zbyt dużą szybkością chłodzenia. Zanieczyszczenia powstają głównie wtedy, gdy strumień myje powierzchnię. Ponieważ te defekty występują tylko w bloku topienia, nie będą miały dużego negatywnego wpływu na wiązanie międzyfazowe. Dzieje się tak również dzięki istnieniu wiru, który zwiększa powierzchnię łączenia między płytkami podłoża i sprzyja poprawie ich siły wiązania.

W procesie zgrzewania wybuchowego różnych metali metal na styku może miejscowo topić i tworzyć na styku fazę kruchą pod wpływem złożonego cyklu termicznego, co może zmniejszać siłę wiązania, a nawet powodować pękanie. Dlatego konieczna jest analiza składu struktury fazowej na granicy faz. Rycina 2 przedstawia zmierzoną krzywą analizy XRD powierzchni międzyfazowej wiązania kompozytowej płyty wybuchowej tytan-stal. Można zauważyć, że obszar wiązania międzyfazowego składa się głównie z: - podstawowego składu fazowego Ti, B-Ti i a-Fe; W tym samym czasie powstały również niewielkie ilości związków międzymetalicznych FeTi i Fe2Ti. Przyczyną może być to, że miejscowy obszar topnienia granicy faz wytrąca się podczas procesu chłodzenia zgrzewania wybuchowego z powodu ograniczenia rozpuszczalności lub że T i Fe reagują ze sobą na granicy faz. Ogólnie rzecz biorąc, ze względu na niewielką liczbę faz kruchych powstających na styku płyty kompozytowej, późniejsze wyniki badań i analiz przedstawione w niniejszej pracy nie mają istotnego niekorzystnego wpływu na właściwości mechaniczne płyty kompozytowej.