復(fù)層強(qiáng)度對(duì)鈦鋼復(fù)合板焊接性能的影響

摘 要：鈦/鋼爆炸焊接時(shí)對(duì)鈦材有著極為嚴(yán)格的技術(shù)質(zhì)量要求，對(duì)鈦材的要求為低強(qiáng)度、高塑性、高延伸率。通過(guò)對(duì)5/20×100×200板幅鈦鋼復(fù)合板進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)鈦板σb值小于300MPa時(shí)，鈦鋼復(fù)合板結(jié)合性能較好。采用此類(lèi)鈦板材能較好地實(shí)現(xiàn)爆炸焊接且復(fù)合板綜合性能優(yōu)異。進(jìn)而通過(guò)控制O元素和Fe元素的含量來(lái)調(diào)整鈦板材的強(qiáng)度，使鈦板強(qiáng)度滿足爆炸復(fù)合焊接要求。

關(guān)鍵詞：爆炸焊接；鈦鋼復(fù)合板；復(fù)層

鈦/鋼復(fù)合板作為最具代表性的層狀金屬?gòu)?fù)合材料，廣泛應(yīng)用于能源、冶金、石化、環(huán)保、氯堿工業(yè)、航空航天、核工業(yè)等大型工程項(xiàng)目中，具有節(jié)約稀貴金屬資源、降低設(shè)備制造成本、滿足多種特殊應(yīng)用功能等優(yōu)點(diǎn)。由于鈦和鋼兩種金屬有著較差的相容性，通常采用爆炸焊接方法制備高結(jié)合強(qiáng)度的鈦鋼復(fù)合板。在合適的爆炸焊接工藝窗口范圍內(nèi)，復(fù)層鈦板材性能對(duì)鈦鋼復(fù)合板的結(jié)合強(qiáng)度有較大影響。文章以TA2/Q235B復(fù)合板為研究對(duì)象，對(duì)比不同強(qiáng)度鈦板對(duì)鈦鋼復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度的影響規(guī)律，通過(guò)控制O元素和Fe元素的含量來(lái)調(diào)整鈦板材的合適強(qiáng)度，從而在原材料環(huán)節(jié)使鈦鋼復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到要求。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用鈦板為T(mén)A2，成分和性能如表1所示。復(fù)合板的基層為碳鋼板Q235B，成分滿足GB/T3274-2007 要求。

1.2 試驗(yàn)工藝方法

（1）材質(zhì)：TA1/Q235B

（2）規(guī)格（mm）：5/20×200×300，配對(duì)6組試板；

（3）工藝方案：邊部起爆；

（4）工藝參數(shù)：間隙h=8mm 質(zhì)量比R=1.0

（5）取樣位置：起爆點(diǎn)外100mm處；

（6）試樣狀態(tài)：退火態(tài)

（7）熱處理工藝：電阻爐540±10℃，4小時(shí)，空冷。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

選用不同強(qiáng)度的鈦板材進(jìn)行爆炸焊接后，對(duì)6組試樣取樣對(duì)比測(cè)試，結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，當(dāng)鈦板σb小于300Mpa時(shí)，加工出的復(fù)合板剪切強(qiáng)度、彎曲性能性能均滿足ASME898-2005標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)資料表明，可以通過(guò)控制O元素和Fe元素的含量來(lái)調(diào)整鈦板材的強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)不同O、Fe元素含量的鈦板的σb值進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如表3所示。

從以上兩表中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

（1）鈦鋼復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度與鈦板強(qiáng)度成反向關(guān)系，鈦板需保持合適的強(qiáng)度、塑性方可滿足爆炸焊接要求，從而制備出性能達(dá)標(biāo)的鈦/鋼復(fù)合板。

（2）滿足鈦鋼復(fù)合板爆炸焊接要求的鈦板，可以通過(guò)控制其化學(xué)成分中的強(qiáng)化元素O和Fe的成分含量（Wt%），滿足符合O%≤0.08 Fe%≤0.07的范圍。

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