爆炸复合板焊接接头组织及性能研究

摘要

爆炸焊接作为一种特殊焊接，以其优良的工程使用性能、较低成本、日益增长的产量，赢得了认可和信赖。不锈钢/碳钢爆炸复合板因其覆层的耐蚀性和基层高强度的统一结合，具有表面腐蚀和耐热等服役条件下的应用特点。
　　本文针对奥氏体不锈钢和碳素钢的爆炸复合板焊接接头，采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、显微硬度仪和冲击试验机等检测手段,对界面结合区波形形貌、塑性变形、漩涡组织、熔化层、“岛”组织、孔洞夹杂、缩松、元素扩散和物相等进行了研究，并对结合区硬度分布和韧性变化与结合界面微观组织结构之间进行分析讨论。
　　结果表明:本工艺下复合板界面以小波状结合，波长和波高平均值分别为1299μ和412μm。碳钢侧塑性变形区从界面到基体依次为细晶区、纤维区、扭曲原始晶粒区和原始晶粒区。细晶区晶粒尺寸为5～12μm左右，平均晶粒度为9.4级;纤维区晶粒尺寸为12～20μm左右，平均晶粒度为8.2级;扭曲原始晶粒区晶粒尺寸为30μm左右，平均晶粒度为7.3级;原始晶粒区晶粒尺寸为35μm左右，平均晶粒度为6.4级。复合板结合区存在铸造漩涡组织、熔化层、“全岛”、“半岛”、孔洞夹杂、缩松、位错网络和孪晶网络等缺陷，并且伴有Cr和Ni元素的扩散以及物相变化。结合区硬度以结合界面为中心呈向两侧减小趋势，最高硬度值出现在结合界面波谷位置的覆层侧为531.5HV。基体冲击韧性值为130J，含结合区的基体冲击韧性值降低到70J，而基层侧开V型口含覆层的冲击试样没有完全断裂，爆炸轰击波所产生的塑性变形导致韧性降低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 爆炸焊接技术简介

1．1．1 爆炸焊接基本原理介绍

1．1．2 国内外爆炸焊接技术发展历程

1．2 爆炸复合板结合界面特征研究

1．2．1 爆炸焊接界面波形成机理

1．2．2 爆炸焊接能量及结合波形态

1．2．3 结合界面细晶区

1．2．4 塑性变形区

1．2．5 界面扩散区

1．2．6 界面缺陷组织

1．2．7 马氏体转变

1．3 爆炸复合板结合界面力学性能研究

1．3．1 爆炸焊接复合板冲击性能

1．3．2 爆炸焊接结合界面显微硬度

1．4 选题背景及意义

1．4．1 选题背景

1．4．2 意义

第2章 实验方案

2．1 试验方法

2．1．1 研究目的

2．1．2 爆炸复合板焊接工艺流程

2．1．3 研究内容

2．2 试验材料及设备

2．2．1 爆炸复合板材料

2．2．2 复合板加工

2．2．3 试验药品

2．2．4 试验设备

2．3 试验过程

2．3．1 金相组织检测

2．3．2 扫描电镜形貌观察及元素检测

2．3．3 爆炸焊接复合板XRD检测

2．3．4 结合界面附近力学性能检测

2．3．5 透射电镜微观组织检测

第3章 复合板结合区波形形貌

3．1 结合界面组织观察

3．1．1 复合板基覆层组织观察

3．1．2 复合板波状结合形貌

3．2 复合板微观形貌观察

3．2．1 复合板基覆层形貌

3．2．2 塑性变形区和基板微观形貌

3．3 小结

第4章 复合板结合区组织与结构

4．1 复合板结合区内金属的熔化

4．1．1 结合区熔化块

4．1．2 结合区熔化层

4．2 “全岛”和“半岛”组织

4．3 界面结合区元素扩散

4．4 复合板物相变化

4．4．1 基层物相

4．4．2 覆层物相

4．4．3 界面结合区物相

4．4．4 复合板基覆层和结合区物相对比分析

4．5 小结

第5章 复合板结合区硬度和冲击韧性

5．1 结合界面显微硬度

5．2 复合板冲击韧性

5．2．1 基层断口形貌分析

5．2．2 含结合区断口形貌分析

5．3 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢