钛钢钛爆炸复合板拼接工艺研究(2)

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3.1坡口设计 12

3.2 焊前清理 12

3.3 焊接参数的选择 13

4实验结果及分析 15

4.1宏观焊缝成型 15

4.2金相结果分析 16

4.3扫描电镜实验结果分析 20

4.3.1母材的扫描电镜分析 20

4.3.2试样的电镜扫描分析 20

4.4显微硬度分布测试实验结果分析 22

结论 24

致谢 26

参考文献 27

1 绪论

1.1选题背景及意义

钛及其合金由于具有密度小、强度高、耐热，以及良好的耐蚀性能等，被广泛用于制作各种化学反应容器、热交换器等石油化工和航空航天领域中的产品。但是，钛及其合金的价格相对较高，导致其工业产品的成本增加，在满足产品使用能要求的前提下，如何降低产品成本一直是人们努力追求的目标。采用爆炸复合法生产的钛钢复合板既能保持钛优异的耐蚀性，又具有普通钢板作为结构件的高强度和一定塑性，使产品的生产成本大幅度降低，因此钛钢复合板在石油化工、海洋工程等许多领域中有着广泛的应用前景 [1-4]。在某些需要双面抗腐蚀性材料的位置更是需要钛钢钛这样三重复合的特殊材料。已有的实践表明，与其他金属复合板的爆炸焊接相比，钛钢钛的三重爆炸焊接具有较大难度和特殊性，在爆炸焊接过程中存在一些技术上的问题或不足，例如，在钛钢结合界面处易形成FeTi，Fe：Ti等脆性金属问化合物，导致降低复合板界面的结合强度等,三重复合板焊接界面的结合质量是保证实际工程结构能够安全服役的关键所在。使用爆炸复合法生产的钛钢复合板既可以保证产品具有钛优异的耐腐蚀性，又可以使得其具有普通钢板作为结构件所需的强度和塑性，使产品的生产成本大幅度降低。近年来国内外钛钢爆炸复合板的制造技术在理论分析、数值模拟等方面已有大量的研究积累，在实际应用方面已日趋成熟，但复合板的焊接却存在着很多问题。因为钛与钢是不能直接熔焊的，这是由于液态下钛与钢会产生金属间化合物而严重脆化，因而无法实现焊接。论文网

本论文以此为出发点，利用熔化极惰性气体保护焊接技术和钨极惰性气体焊接技术对钛钢钛爆炸复合板进行了探索性试验，通过对焊接工艺和机理的分析研究，以及焊接接头的力学性能测试和接头各区域微观组织的观察，为钛钢钛复合板的拼接探索提供了理论参考和实践经验。

1.2钛钢钛爆炸复合板的国内外研究现状

1.3爆炸复合材料应用前景和市场预测

金属爆炸复合材料具有很高的结合性能以及加工性能。很多力学试验结果表明,双金属综合的抗拉强度高于基材中抗拉强度最高者的标准位,剪切强度试验时,通常在基材中强度较弱者的一边破断；在一定的试验条件下,复合钢板的弯曲角一般能够达到180度，而且不会分层和断裂。[9]

爆炸复合材料用量最大的部门是化学和石油化学工业。例如由一薄层不锈钢或钛和一厚层普碳钢组成的复合板(中、厚板),是化工设备不可缺少的结构材料。此外,还有汽车、造船、电力、冶金、建筑、造纸、轻工、食品、医药、农药、化肥、原子能、电子仪表、火箭制造、航空航天和兵器工业等。这些新型的复合结构材料对于充分发挥和综合利用金属各自某些特殊的理化性质、节省稀缺和贵重金属、降低成本、延长寿命、强化工艺、提高劳动生产率、满足生产和科学技术日益增长的多种需要,打开了广阔的前景 [10]。