La qualité des performances de liaison d'interface des plaques composites soudées par explosion est le principal facteur affectant les performances globales et la sécurité de service des plaques composites. Actuellement, la recherche sur les plaques composites soudées par explosion en acier au titane, au pays et à l'étranger, se concentre principalement sur le niveau, la structure, les propriétés mécaniques, les propriétés électrochimiques et d'autres aspects de l'interface de liaison. La non-uniformité de l'interface causée par divers facteurs entraîne des différences de propriétés de traction, de cisaillement, d'impact, électrochimiques, de fatigue et autres entre les plaques composites soudées par explosion et les revêtements et substrats homogènes.
La recherche a montré que des interfaces plates ou ondulées peuvent être obtenues sous différents paramètres de processus, et des interfaces ondulées typiques peuvent être obtenues en soudant des plaques composites métalliques différentes dans des fenêtres de soudage appropriées ; La charge explosive élevée intensifie la déformation plastique au niveau de l'interface de liaison, provoquant un allongement des grains à des degrés divers dans la direction de l'explosion et accompagnée de la formation de nouvelles phases intermétalliques fragiles. L'interface en forme de vague formée par l'écoulement intense du métal à l'interface de la plaque composite soudée par explosion en acier au titane améliore les conditions de liaison de l'interface et améliore les performances de cisaillement de l'interface de liaison dans la direction du soudage par explosion. Les grains proches de l'interface des plaques composites en acier au titane sont très petits et de taille et de forme inégales ; Il existe une répartition régionale claire des grains depuis l'interface côté substrat jusqu'à la zone éloignée de l'interface, et les grains côté gaine subissent également une déformation ; La valeur de microdureté est généralement la plus élevée à l'interface de liaison, car l'augmentation de la valeur de microdureté est influencée par la taille des grains, la déformation plastique et même la transformation de phase. Il existe des lignes de cisaillement adiabatiques, également appelées lignes volantes, à l'interface du titane, côté gaine. Cette structure change sous traitement de recuit à différentes températures jusqu'à disparaître. Le but des tests de propriétés mécaniques sur les plaques composites en acier au titane est d'évaluer et de répondre aux indicateurs de résistance à la traction, de limite d'élasticité et de résistance au cisaillement des plaques composites explosives en acier au titane, afin de répondre aux exigences de la norme. Cet article prend la plaque composite d'explosion en acier au titane avec du titane pur industriel et de l'acier au carbone de substrat comme objet de recherche et étudie la microstructure, la structure, la hiérarchie et les propriétés mécaniques de l'interface de liaison de la plaque composite en acier au titane. L'influence de la non-uniformité de l'interface de liaison de la plaque composite titane-acier sur les propriétés mécaniques du matériau est analysée, fournissant une base théorique pour le calcul de conception et l'application technique des récipients sous pression, des armes et des équipements, etc.
1. Sélection et préparation du matériel
Utilisation de titane ASTM B265 Gr.1 comme revêtement, d'une épaisseur de 5 mm ; L'acier au carbone ASTM A516 Gr.70 d'une épaisseur de 35 mm est utilisé comme substrat. Selon ASTM B898-11 (2016), les plaques composites en acier au titane ont été préparées à l'aide d'une méthode de soudage explosive. La composition chimique et les propriétés mécaniques du substrat et du revêtement sont présentées respectivement dans les tableaux 1-3.
Languette. 1 Composition chimique de la plaque plaquée B265Gr． 1
2.Microstructure et morphologie de l'interface de liaison de la plaque composite en acier au titane
La morphologie typique de l'interface de liaison d'une plaque composite d'explosion en acier au titane est illustrée à la figure 1. L'interface de liaison est une forme ondulée typique avec une longueur d'onde d'environ 1 723,5 μm et une hauteur d'onde d'environ 300 μm, comme le montre la figure 1. (un). La microstructure de la gaine au substrat dans la direction perpendiculaire à l'épaisseur de l'interface peut être subdivisée en microstructure de déformation côté gaine + zone de fusion locale → zone à grains fins équiaxe côté substrat (environ 21 µm) → microstructure de déformation fibreuse zone (environ 200 μm) → zone de microstructure de flexion et de torsion (environ 108 μm) → zone de microstructure originale (rayures de ferrite et de perlite).
Lors du soudage explosif, l’énergie de l’explosif se propage sous forme d’ondes dans la direction de l’explosion. La surface métallique subit une forte déformation plastique sous l'action de l'onde de choc, et une grande quantité de chaleur est générée au niveau de la surface de contact, provoquant la fusion du métal. Le métal coule et génère un jet, formant un vortex (voir Figure 1 (b)), et l'interface finale se combine en forme de vague. Un vortex est généralement un mélange mécanique composé de diverses substances telles que des débris métalliques transportés par un jet, des matériaux de refroidissement fondus, des composés intermétalliques et des grains métalliques du revêtement ou du substrat à leur position d'origine. Il existe des défauts tels que des pores piégés et des structures lâches ou fissurées formées par une solidification rapide à l'intérieur du vortex. La figure 2 montre la morphologie SEM de différentes régions hiérarchiques à l'interface de liaison de plaques composites en acier au titane.
(1) Les niveaux de transition du revêtement au substrat à l'interface de la plaque composite soudée par explosion en acier au titane sont les suivants : la zone de déformation de la structure latérale du revêtement, la zone de fusion locale, la zone à grains fins équiaxe, la bande -zone de fibre en forme, et la zone de torsion côté substrat.
(2) Par rapport au substrat d'origine, la dureté de la région à grains fins du côté du substrat (3,60 GPa) et de la région localement fondue au niveau du vortex (11,73 GPa) a augmenté de la manière la plus significative, tandis que le module des deux régions a augmenté de manière plus significative. n'augmente pas de manière significative ; La dureté et le module dans d'autres domaines présentent une répartition inégale évidente, et la structure inégale de l'interface de liaison de l'acier au titane à différents niveaux entraîne une dureté et un module élastique inégaux.
(3) Influencée par les ondulations de l'interface, la résistance à la traction (578 GPa) de la couche de liaison le long de la direction de détonation se situe entre le substrat et le revêtement, avec l'allongement à la section (31,5 %) et le retrait à la section (40 %) les plus faibles ; La résistance à la traction de la couche de liaison perpendiculaire à la direction de détonation (472 GPa) est inférieure à celle du substrat et du gainage, avec un allongement en section le plus faible (31,12%) et un taux de retrait après rupture (58%) entre le substrat et revêtement. Les propriétés de traction de cette plaque composite titane-acier sont anisotropes.
