Patlama kaynaklı kompozit plakaların arayüz bağlama performansının kalitesi, kompozit plakaların genel performansını ve servis güvenliğini etkileyen ana faktördür. Şu anda, yurtiçinde ve yurtdışında titanyum çelik patlama kaynaklı kompozit plakalar üzerine yapılan araştırmalar temel olarak seviye, yapı, mekanik özellikler, elektrokimyasal özellikler ve bağlanma arayüzünün diğer yönlerine odaklanmaktadır. Çeşitli faktörlerin neden olduğu ara yüzey düzensizliği, patlama kaynaklı kompozit plakalar ile homojen kaplama ve alt tabakalar arasında çekme, kesme, darbe, elektrokimyasal, yorulma ve diğer özelliklerde farklılıklara yol açar.
Araştırmalar, farklı proses parametreleri altında düz veya dalgalı arayüzlerin elde edilebileceğini ve farklı metal kompozit plakaların uygun kaynak pencereleri içerisinde kaynaklanmasıyla tipik dalgalı arayüzlerin elde edilebileceğini göstermiştir; Yüksek patlayıcı yük, bağlanma ara yüzeyindeki plastik deformasyonu yoğunlaştırarak taneciklerin patlama yönü boyunca değişen derecelerde uzamasına neden olur ve buna bazı yeni kırılgan intermetalik fazların oluşması eşlik eder. Titanyum çelik patlama kaynaklı kompozit plakanın arayüzündeki yoğun metal akışıyla oluşturulan dalga şekilli arayüz, arayüzün bağlanma durumunu iyileştirir ve patlama kaynak yönü boyunca yapıştırma arayüzünün kesme performansını artırır. Titanyum çelik kompozit plakaların ara yüzeyine yakın tanecikler çok küçük olup, boyut ve şekil açısından düzensizdir; Alt tabaka tarafındaki arayüzden arayüzden uzaktaki alana kadar belirgin bir bölgesel tane dağılımı vardır ve kaplama tarafındaki taneler de deformasyona uğrar; Mikro sertlik değerindeki artış tane boyutundan, plastik deformasyondan ve hatta faz dönüşümünden etkilendiğinden, mikro sertlik değeri genellikle bağlanma arayüzünde en yüksektir. Kaplama tarafındaki titanyum arayüzünde uçan çizgiler olarak da bilinen adyabatik kesme çizgileri bulunmaktadır. Bu yapı, farklı sıcaklıklardaki tavlama işlemi altında kayboluncaya kadar değişir. Titanyum çelik kompozit plakalar üzerinde mekanik özellik testi yapmanın amacı, standart gereklilikleri karşılamak amacıyla titanyum çelik patlayıcı kompozit plakaların çekme mukavemeti, akma mukavemeti ve kesme mukavemeti göstergelerini değerlendirmek ve karşılamaktır. Bu makale, endüstriyel saf titanyum ve alt tabaka karbon çeliği içeren titanyum çelik patlama kompozit plakasını araştırma nesnesi olarak alıyor ve titanyum çelik kompozit plakanın bağlanma arayüzünün mikro yapısını, yapısını, hiyerarşisini ve mekanik özelliklerini inceliyor. Titanyum çelik kompozit plakanın bağlanma arayüzünün düzensizliğinin malzemenin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi analiz edilerek basınçlı kapların, silahların ve ekipmanların vb. tasarım hesaplamaları ve mühendislik uygulamaları için teorik temel sağlanır.
1. Malzemelerin seçimi ve hazırlanması
Kaplama olarak 5 mm kalınlığında ASTM B265 Gr.1 titanyum kullanılarak; Alt tabaka olarak 35 mm kalınlığında ASTM A516 Gr.70 karbon çeliği kullanılmıştır. ASTM B898-11 (2016)'ya göre titanyum çelik kompozit plakalar patlayıcı kaynak yöntemi kullanılarak hazırlandı. Alt tabakanın ve kaplamanın kimyasal bileşimi ve mekanik özellikleri sırasıyla Tablolarda 1-3 gösterilmektedir.
Sekme. 1 Kaplamalı plaka B265Gr'nin kimyasal bileşimi. 1
2. Titanyum çelik kompozit plakanın bağlanma arayüzünün mikro yapısı ve morfolojisi
Titanyum çeliği patlama kompozit plakasının bağlanma arayüzünün tipik morfolojisi Şekil 1'de gösterilmektedir. Bağlanma arayüzü, Şekil 1'de gösterildiği gibi yaklaşık 1723,5 μm dalga boyuna ve yaklaşık 300 μm dalga yüksekliğine sahip tipik bir dalgalı şekildir. (A). Ara yüzey kalınlığına dik yön boyunca kaplamadan alt tabakaya kadar olan mikro yapı, kaplama tarafındaki deformasyon mikro yapısına + yerel erime bölgesine → alt tabaka tarafındaki eş eksenli ince taneli bölgeye (yaklaşık 21 µm) → lifli deformasyon mikro yapısına bölünebilir bölge (yaklaşık 200 μm) → bükme ve bükme mikroyapı bölgesi (yaklaşık 108 μm) → orijinal mikroyapı bölgesi (ferrit ve perlit şeritleri).
Patlayıcı kaynak sırasında patlayıcının enerjisi, patlama yönü boyunca dalgalar halinde yayılır. Şok dalgasının etkisi altında metal yüzey ciddi plastik deformasyona uğrar ve temas yüzeyinde büyük miktarda ısı üretilerek metalin erimesine neden olur. Metal akar ve bir jet oluşturarak bir girdap oluşturur (bkz. Şekil 1 (b)) ve son arayüz dalgaya benzer bir şekilde birleşir. Bir girdap genellikle bir jet tarafından taşınan metal artıkları, erimiş soğutma malzemeleri, intermetalik bileşikler ve orijinal konumdaki kaplamanın veya alt tabakanın metal taneleri gibi çeşitli maddelerden oluşan mekanik bir karışımdır. Girdap içerisinde hızlı katılaşma sonucu oluşan sıkışmış gözenekler, gevşek veya çatlak yapılar gibi kusurlar bulunmaktadır. Şekil 2, titanyum çelik kompozit plakaların bağlanma arayüzündeki farklı hiyerarşik bölgelerin SEM morfolojisini göstermektedir.
(1) Titanyum çelik patlama kaynaklı kompozit plakanın arayüzünde kaplamadan alt tabakaya geçiş seviyeleri aşağıdaki gibidir: kaplama yan yapısının deformasyon bölgesi, yerel erime bölgesi, eş eksenli ince taneli bölge, şerit şeklindeki fiber bölgesi ve alt tabaka tarafındaki burulma bölgesi.
(2) Orijinal alt tabakayla karşılaştırıldığında, alt tabaka tarafındaki ince taneli bölgenin sertliği (3,60 GPa) ve girdaptaki lokal olarak erimiş bölgenin sertliği (11,73 GPa) en önemli artışı sağlarken, iki bölgenin modülü arttı. önemli ölçüde artmaz; Diğer alanlardaki sertlik ve modül, bariz eşit olmayan bir dağılım gösterir ve titanyum çelik bağlantı arayüzünün çeşitli düzeylerdeki eşit olmayan yapısı, eşit olmayan sertlik ve elastik modül ile sonuçlanır.
(3) Ara yüzey dalgalanmalarından etkilenen, patlama yönü boyunca bağlanma katmanının gerilme mukavemeti (578 GPa), alt tabaka ile kaplama arasındadır; en düşük uzama kesitte (%31,5) ve büzülme kesitte (%40) görülür; Patlama yönüne dik olan bağlama tabakasının gerilme mukavemeti (472 GPa), alt tabaka ve kaplamanınkinden daha düşüktür; en düşük uzama kesitte (%31,12) ve kırılma sonrası büzülme oranı (%58) alt tabaka ile kaplama arasında bulunur. kaplama. Bu titanyum çelik kompozit plakanın çekme özellikleri anizotropiktir.
