Kompozitná doska GR12 s výbušným zváraním

Metalografické pozorovanie Obrázok 1 ukazuje fotografiu mikroštruktúry spojovacieho rozhrania dosky z výbušného kompozitu. Vo všeobecnosti rozhrania kompozitných dosiek po výbušnom zváraní zahŕňajú priame, zvlnené rozhrania a tavné vrstvy. Všeobecne sa verí, že kompozitné dosky s vlnitými spojovacími rozhraniami majú lepší výkon. V procese výbušného zvárania sa kov v zóne spájania deformuje v rôznych stupňoch pôsobením vysokého tlaku a okamžitého nárazového zaťaženia. Z obrázku 1 (a) je možné vidieť, že rozhranie kompozitnej dosky vykazuje zjavnú vlnitú kombináciu a periodicky sa opakuje v smere výbuchu.

Obrázok 1(b) znázorňuje mikroštruktúru oceľovej strany kompozitnej dosky. Je vidieť, že ťahová a vláknitá plastická deformácia nastáva v zrne mikroštruktúry strany a je najsilnejšia v blízkosti rozhrania. Mikroštruktúra od zóny spojovania rozhrania s matricou môže byť rozdelená na jemnozrnnú zónu, vláknitú zónu a zónu pôvodnej mikroštruktúry, pričom šírka jemnozrnnej zóny je relatívne úzka.

Na titánovej strane v blízkosti rozhrania sa nenašli žiadne charakteristiky plastickej deformácie podobné charakteristikám na oceľovej strane, ale existujú naklonené čiary s približným uhlom 45 stupňov k spojovaciemu rozhraniu a siahajúce k titánovej strane a existuje veľa naklonených čiar na vrchole vlny, ktoré sa nazývajú adiabatické šmykové čiary, ako je znázornené na obrázku 1 (c). Vzhľadom na okamžitú vysokú tlakovú rýchlosť procesu výbušného zvárania nemá titán s nízkou húževnatosťou čas na plastickú deformáciu spôsobom kĺzania a zdvojovania, ale môže sa deformovať iba spôsobom strihu. Súvislá dráha jeho strihového bodu tvorí adiabatickú šmykovú čiaru. Všeobecne sa predpokladá, že vytváranie adiabatických šmykových čiar súvisí s rázovou húževnatosťou a výbušným zaťažením materiálov.

V procese výbušného zvárania prúd kovu kolíše v dôsledku kolísania tlaku, čo spôsobuje, že prúd je periodicky zachytávaný základnou plátovanou doskou, čím sa vytvára jedinečná vírivá štruktúra, ako je znázornené na obrázku 1 (d). Vo vortexe môžu byť póry, praskliny a nečistoty. Je to preto, že v procese výbušného zvárania je na jednej strane čas zvárania krátky, chladenie je veľmi rýchle a príslušný plyn sa nemusí včas vypustiť; Na druhej strane sú tieto plyny pôsobením silnej turbulencie uzavreté vo vortexe, čo sťažuje vypúšťanie, čím sa vytvárajú póry. Vznik trhlín je spôsobený najmä vnútorným napätím spôsobeným príliš rýchlou rýchlosťou ochladzovania. Nečistoty vznikajú najmä vtedy, keď prúd omýva povrch. Pretože tieto defekty existujú iba v tavnom bloku, nebudú mať veľký nepriaznivý vplyv na spojenie rozhrania. Je to tiež kvôli existencii víru, ktorý zväčšuje oblasť spojenia medzi základnými doskami a prispieva k zlepšeniu ich pevnosti spojenia.

V procese explozívneho zvárania rôznych kovov môže kov na rozhraní spôsobiť lokálne tavenie a vytvoriť krehkú fázu na rozhraní pôsobením komplexného tepelného cyklu, čo môže znížiť pevnosť spojenia a dokonca spôsobiť praskanie. Preto je potrebné analyzovať zloženie fázovej štruktúry na rozhraní. Obrázok 2 ukazuje nameranú krivku XRD analýzy oblasti spojovacieho rozhrania titánovo-oceľovej výbušnej kompozitnej dosky. Je možné vidieť, že oblasť spájania rozhrania pozostáva hlavne z - Ti, B-Ti a a-Fe základného fázového zloženia; Súčasne sa vytvorilo aj malé množstvo intermetalických zlúčenín FeTi a Fe2Ti. Príčinou môže byť, že lokálna oblasť tavenia rozhrania sa pri ochladzovaní výbušného zvárania zráža v dôsledku obmedzenia rozpustnosti, alebo že T a Fe na rozhraní navzájom reagujú. Vo všeobecnosti, vzhľadom na malý počet krehkých fáz vytvorených na spojovacom rozhraní kompozitnej dosky, výsledky následných testov a analýz v tomto článku nemajú významný nepriaznivý vplyv na mechanické vlastnosti kompozitnej dosky.