一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬鉬，因其高硬度、高強(qiáng)度、高熔點、高溫比強(qiáng)度大、熱穩(wěn)定性好、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性等特性，在航空航天、核工業(yè)、電子行業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]在工程實踐中，單一材料很難滿足使用要求，迫切需要將不同材料組合在一起，以擴(kuò)大金屬鉬的應(yīng)用。由于鉬存在低溫脆性、高溫氧化性差等特點，在應(yīng)用常規(guī)焊接方法(如電子書焊、氬弧焊、激光焊等)時，存在很多問題。如金屬鉬對氣體雜質(zhì)十分敏感，很容易形成淬硬；在焊接界面存在很大的熱應(yīng)力；焊接溫度太高，使得晶粒粗大，導(dǎo)致組織脆化，焊接接頭的韌性和強(qiáng)度下降，還易產(chǎn)生氣孔和裂紋。
[0004]爆炸焊接技術(shù)作為一種固相結(jié)合技術(shù)，采用炸藥作為能量源，通過炸藥爆轟驅(qū)動金屬板以一定角度撞擊其他金屬板，在撞擊處形成高溫高壓的極端條件，并在碰撞點附近產(chǎn)生射流，兩種金屬材料在塑性流動和射流侵徹沖刷的作用下，形成高強(qiáng)度的結(jié)合。這些特性使得爆炸焊接技術(shù)適用于將性質(zhì)差異較大的金屬材料結(jié)合到一起。由于爆炸焊接是通過在金屬表面敷設(shè)炸藥來進(jìn)行的，因此可以形成大面積的焊接，可以制備大尺寸的復(fù)合材料，同時，還具有成本低廉，易于操作等優(yōu)點。但由于金屬鉬低溫脆性的特點，在爆炸加載下，非常容易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重限制了爆炸焊接在高熔點金屬焊接中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，該方法能夠?qū)⒓冦f這種高熔點、高強(qiáng)度、脆性的難熔金屬與其他與之性能差異較大的金屬材料焊接到一起，制備的復(fù)合材料無裂紋，具備較高結(jié)合強(qiáng)度。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，具體步驟如下:
[0008]步驟一、以純鉬板為基板，將基板置于電加熱板上；
[0009]步驟二、以其他金屬板為覆板，將覆板通過支撐物平行置于基板之上，基板與覆板之間預(yù)留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬；
[0010]步驟三、在覆板表面敷設(shè)等厚度炸藥，炸藥敷設(shè)尺寸與覆板尺寸相同，均大于基板尺寸；
[0011]步驟四、接通電加熱板對基板進(jìn)行加熱；
[0012]步驟五、當(dāng)基板達(dá)到預(yù)定溫度后，通過雷管引爆炸藥，完成爆炸焊接，制備出高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板。
[0013]進(jìn)一步地，基板與覆板之間預(yù)留的空隙為0.5mm-3mm。
[0014]進(jìn)一步地，基板的加熱溫度為300°C。
[0015]有益效果:
[0016]本發(fā)明提供的高溫預(yù)熱爆炸焊接方法，通過對純鉬板進(jìn)行預(yù)熱，來提高純鉬板的韌性和延展性，以消除沖擊加載造成的裂紋，可以制備厚度較厚(大于1_)的純鉬復(fù)合板；預(yù)熱方式采用電加熱板原位加熱，結(jié)構(gòu)簡單，可靠，易于操作。
【附圖說明】
[0017]圖1為純鉬復(fù)合材料高溫預(yù)熱爆炸焊接裝置總體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2a為本發(fā)明制備的尺寸為100X 50mm的純鉬-純銅爆炸焊接樣品實物圖。
[0019]圖2b為本發(fā)明制備的純鉬-純銅爆炸焊接樣品鉬板表面的宏觀形貌。
[0020]圖3為本發(fā)明制備的純鉬-純銅爆炸焊接樣品結(jié)合區(qū)域顯微照片。
[0021]其中，1-電雷管，2-炸藥，3-覆板，4-支撐柱，5-基板，6-電加熱板。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]本發(fā)明提供了一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，目的在于實現(xiàn)較厚(大于1_)純鉬板的大面積焊接，主要通過爆炸焊接與高溫預(yù)熱相結(jié)合而實現(xiàn)，其中高溫預(yù)熱用于提高鉬板的韌性和延展性，以消除沖擊導(dǎo)致的裂紋。附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布置圖，具體步驟如下:
[0024]步驟一、將電加熱板6置于平整的木板上，放置在木板上是為了減少電加熱板6在工作時的熱量損失，連接好電加熱板6的導(dǎo)線，以純鉬板為基板5，將純鉬板上下表面打磨后，置于電加熱板6上，確保電加熱板6和基板5接觸良好；
[0025]步驟二、以其他金屬板為覆板3，將覆板3朝向純鉬板的一面，即覆板3的下表面進(jìn)行打磨，將覆板3通過支撐柱4平行置于基板5之上，基板5與覆板3之間預(yù)留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬，如銅、鋼、鋯等；
[0026]步驟三、在覆板3的上表面均勻涂抹黃油，然后布置藥框，黃油用于將覆板3和藥框粘接在一起，確保覆板3和藥框之間無空氣，向藥框中填充炸藥2，并確保炸藥2厚度均勻，各處密度一致，炸藥2厚度根據(jù)設(shè)定的基板5和覆板3的碰撞速度與碰撞角計算得出，覆板3的密度和厚度、基板5與覆板3的間隙、炸藥2的爆速和藥量等參數(shù)均會影響到碰撞速度。炸藥2敷設(shè)尺寸與覆板3尺寸相同，均略大于基板5尺寸；
[0027]步驟四、接通電加熱板6對基板5進(jìn)行加熱；
[0028]步驟五、當(dāng)基板5達(dá)到預(yù)定溫度300°C后，切斷電加熱板6電源，基板5的預(yù)定溫度主要根據(jù)金屬鉬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度來決定，該溫度除受材料性質(zhì)影響外，還取決于材料的厚度，厚度越大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度越高。在實施中，該溫度由實驗確定，即以不產(chǎn)生裂紋為佳。通過電雷管I引爆炸藥2，炸藥2爆轟驅(qū)動覆板3碰撞基板5，完成爆炸焊接，制備出高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板。
[0029]本發(fā)明中基板5與覆板3之間預(yù)留的空隙為0.5mm-3mm。
[0030]本發(fā)明中炸藥選用低爆速的工業(yè)粉狀炸藥，炸藥通過8號工業(yè)電雷管從端部引爆。
[0031]本發(fā)明的實例:T1銅板與純鉬板高溫預(yù)熱爆炸焊接實驗
[0032]采用2mm厚的Tl紫銅板作為覆板，5mm厚的純鉬板為基板，按照圖1所示結(jié)構(gòu)布置，基板與覆板間隙為2.5mm。炸藥采用爆速為2100?2300m/s的膨化硝銨炸藥，裝藥密度為0.6g/cm3，裝藥厚度為10mm，采用8號工業(yè)電雷管引爆炸藥。在達(dá)到預(yù)定溫度(300°C )后，引爆炸藥，完成焊接實驗。
[0033]如圖2a所示，通過本發(fā)明制備的Mo-Cu復(fù)合板，具有良好的性能。如圖2b所示，通過本發(fā)明制備的Mo-Cu復(fù)合板的鉬板表面無裂紋。如圖3所示，Mo-Cu焊接界面呈波紋狀，是典型的爆炸焊接結(jié)合形貌。
[0034]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟一、以純鉬板為基板，將基板置于電加熱板上； 步驟二、以其他金屬板為覆板，將覆板通過支撐物平行置于基板之上，基板與覆板之間預(yù)留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬； 步驟三、在覆板表面敷設(shè)等厚度炸藥，炸藥敷設(shè)尺寸與覆板尺寸相同，均大于基板尺寸； 步驟四、接通電加熱板對基板進(jìn)行加熱； 步驟五、當(dāng)基板達(dá)到預(yù)定溫度后，通過雷管引爆炸藥，完成爆炸焊接，制備出高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板。
2.如權(quán)利要求1所述的一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，其特征在于，基板與覆板之間預(yù)留的空隙為0.5mm-3mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度為300 °C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)熱爆炸焊接制備高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板的方法，可以制備厚度較大的純鉬復(fù)合板，制備的復(fù)合材料無裂紋，具備較高結(jié)合強(qiáng)度；該方法包括:步驟一、以純鉬板為基板，將基板置于電加熱板上；步驟二、以其他金屬板為覆板，將覆板通過支撐物平行置于基板之上，基板與覆板之間預(yù)留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬；步驟三、在覆板表面敷設(shè)等厚度炸藥，炸藥敷設(shè)尺寸與覆板尺寸相同，均大于基板尺寸；步驟四、接通電加熱板對基板進(jìn)行加熱；步驟五、當(dāng)基板達(dá)到預(yù)定溫度后，通過雷管引爆炸藥，完成爆炸焊接，制備出高結(jié)合強(qiáng)度純鉬復(fù)合板。
【IPC分類】B23K20-24, B23K20-08
【公開號】CN104741765
【申請?zhí)枴緾N201510104543
【發(fā)明人】陳鵬萬, 周強(qiáng), 馮健銳, 戴開達(dá), 安二峰
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月10日