爆炸焊接金相技術(shù)

libo1986

1 　引言

爆炸焊接金相技術(shù)是將一般的金相技術(shù)應(yīng)用于爆炸復(fù)合材料的研究之中,是揭示其宏觀和微觀組織的一種研究方法和手段,并為制訂和完善爆炸焊接工藝、檢驗和提高產(chǎn)品質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

自爆炸焊接工藝問世后,通過光學(xué)顯微鏡首次觀察到結(jié)合界面上的波形這一奇特現(xiàn)象,受到了焊接工藝人員和金相檢驗工作者的普遍關(guān)注。隨后各種金相研究方法和手段迅速地被應(yīng)用到該領(lǐng)域的深入研究之中。幾十年來,為金屬爆炸焊接理論的研究、建立,為爆炸復(fù)合材料的工程應(yīng)用作出了很大貢獻(xiàn)。特別是在爆炸焊接的雙金屬和多金屬材料的金相研究中,建立了許多新的方法,在實踐中解決了許多新的課題,已形成一門特殊的爆炸焊接金相技術(shù)。隨著爆炸焊接技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,將會同時促進(jìn)焊接金相技術(shù)的發(fā)展。

2 　爆炸焊接金相技術(shù)的特點
爆炸焊接金相技術(shù)是運(yùn)用各種金相分析手段研究金屬爆炸復(fù)合材料的工藝、組織和性能之間關(guān)系的一種技術(shù)。在研究對象、內(nèi)容和方法上不完全相同于一般常規(guī)的金相分析技術(shù),它具有如下特點:
(1) 爆炸焊接金相技術(shù)主要研究應(yīng)用爆炸焊接工藝生產(chǎn)的雙金屬和多金屬復(fù)合材料。
(2) 主要研究爆炸焊接復(fù)合材料基材之間結(jié)合界面的組織(形態(tài)) 、性能與工藝參數(shù)三者之間的關(guān)系。
(3) 由于研究對象是兩種或兩種以上的相同或不同材料的爆炸焊接件,因此往往會存在一個或多個結(jié)合面,組織情況和內(nèi)部的應(yīng)力情況都不盡相同,十分復(fù)雜,具有極大的分析難度
(4) 由于組織情況復(fù)雜和分析難度大,爆炸焊接金相技術(shù)幾乎涉及所有的常規(guī)金相研究的儀器和設(shè)備,或需要幾種設(shè)備配合使用。除常用的普通光學(xué)顯微鏡外,其它如高溫金相顯微鏡、定量金相顯微鏡、顯微硬度計、電子探針和電子顯微鏡等。
3 　爆炸焊接金相樣品的制備
與常規(guī)金相檢驗一樣,爆炸焊接金相樣品的制備同樣是分析研究工作的基礎(chǔ)。其制樣的步驟和操作方法與單金屬材料的制備方法基本相似,但有如下幾個需要特別注意的事項:
(1) 取樣　以復(fù)合板為例,樣品通常取自于沿爆炸方向中心線稍前一點的地方,磨面長度一般不小于20mm。
(2) 預(yù)磨和拋光　這類復(fù)合材料常帶有軟層和硬層,因此特別是對雙金屬材料的預(yù)磨和拋光用力一定要均勻,避免出現(xiàn)斜面和臺階。
(3) 侵蝕　通常用化學(xué)侵蝕的方法來顯示爆炸復(fù)合材料的內(nèi)部組織。由于爆炸焊接件是由兩種或兩種以上金屬結(jié)合在一起,故侵蝕所用的化學(xué)試劑、方法和過程與單金屬往往不同。目前除少數(shù)組合外,大多需要使用兩種或多種侵蝕劑分次侵蝕不同的金屬層,有些金屬層還難于被顯示
4 　爆炸焊接金相觀察
用15～200倍的普通光學(xué)金相顯微鏡可對爆炸復(fù)合材料的宏觀和微觀組織進(jìn)行觀察和拍照。主要內(nèi)容有:
(1) 單金屬板、雙金屬板和多金屬板的表面波形與底面波形;
(2) 雙金屬與多金屬結(jié)合區(qū)(界面) 波形;
(3) 宏觀下整塊復(fù)合材料的界面形態(tài);
(4) 熱加工和熱處理狀態(tài)下復(fù)合材料的界面形態(tài)。
(5) 爆炸焊接狀態(tài)下結(jié)合區(qū)金屬的塑性變形、熔化和擴(kuò)散。
(6) 不同狀態(tài)下基材中組織的變化。
利用高溫金相顯微鏡可連續(xù)觀察、拍攝結(jié)合區(qū)在升溫、保溫及降溫過程中每一階段的組織形態(tài)。

利用定量金相顯微鏡可對基材和結(jié)合區(qū)中各種組織組成物形態(tài)、大小和分布進(jìn)行定量測定;利用顯微硬度計按要求對復(fù)合材料進(jìn)行顯微硬度測定,根據(jù)測定結(jié)果繪制結(jié)合區(qū)和斷面上的顯微硬度分布曲線。電子顯微鏡和電子探針也是爆炸復(fù)合材料微觀組織結(jié)構(gòu)和微區(qū)成分進(jìn)行分析的常用手段,是爆炸焊接金相技術(shù)的重要組成部分。

5 　爆炸焊接金相圖譜
作者在爆炸焊接領(lǐng)域長期的研究過程中,金相技術(shù)得到了很好應(yīng)用與發(fā)展,取得了豐碩的科技成果,積累了數(shù)百幅宏觀與微觀的金相圖片。爆炸焊接金相技術(shù)的一般介紹,其金相圖譜的種類和圖片由于受篇幅的限制只能摘其很少部分介紹,所有圖譜和圖片匯集在文獻(xiàn)[2 ]中。爆炸焊接金相技術(shù)是隨爆炸焊接工藝的研究與應(yīng)用不斷發(fā)展起來的一種金相分析技術(shù)。它的發(fā)展又大大地推動了爆炸焊接技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展,這些發(fā)展對豐富焊接及材料科學(xué)的理論都將起到了積極的作用。隨著爆炸焊接技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的日趨擴(kuò)大,爆炸焊接金相技術(shù)將會得到進(jìn)一步的發(fā)展