爆炸焊接复合材料
爆炸焊304／Q345R复合板热处理工艺及分析
磨性 、 抗 磁性 、 豪华 性 和装饰 性 ， 又 具 有 碳 钢 良好 的
焊接性 、 成型性 、 拉 延性 和导 热性 ， 因 而 它 是 一 种 多
功能材料 ， 由于 节 约 镍 铬 合 金 的使 用 降 低 了成 本 ， 同
时适 用 性 很 强 。
试 验 所采 用 的 材 料 为 ３ ０ ４ ／ Ｑ ３ ４ ５ Ｒ爆 炸焊 复 合 板 。 爆炸 焊工 艺为 采用 ４ ７ 拌沙 的膨化 硝铵 炸药 ， 间距 为 １ ０ ａ ｒ ｍ（ 使用 重金 属皮 制作 的 间 隙作 为支撑 物 ） ， 炸 药 高度 为３ ８ ｍｍ， 如图 １ 所 示 。其 中复板 ３ ０ ４不锈 钢主要 化学 成分 、 力 学性 能见 表 １ ， 尺寸规 格 为 ３ ０ ０ ｍ ｍ× ３ ５ ０ ｍｍ Ｘ ４ ｍｍ； 基板 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ主要 化 学 成分 、 力 学 性 能见 表 ２ ， 尺
３ ０ ４ ／ Ｑ ３ ４ ５ Ｒ复合板最佳 的热处理方案为 （ ８ ８ ０±１ ５ ）ｏ Ｃ， １ ｈ ， 风冷 。
关键词 ： 爆 炸焊 复合板 热 处 理
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ２ ２
０ 前
言
属 材料 的表 面 氧化 膜 破 碎 并 消 除 ， 再 加 上 在 冲 击 及 摩
寸规 格 为 ３ ０ ０ ｍｍ Ｘ ３ ５ ０ ｍ ｍ×２ ２ ｍ ｍ。
复合 板 的复 合 方 法 有 爆 炸 复 合 、 轧制 复合 、 爆 炸
轧 制 复 合 等 Ｊ 。文 中 爆 炸 复 合 板 的生 产 工 艺 是将 覆
板 重 叠 置 于 基板 上 ， 覆板 和基 板 之 间用 垫 子 间 隔 一 定
采 用上 海 中加 电 炉 有 限 公 司 制 造 的 １ ２—１ ２型 号
爆炸焊接和爆炸复合材料
爆炸焊接和爆炸复合材料金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科，爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。
它的最大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合，简单、迅速和强固地焊接在一起。
它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。
1 爆炸焊接的过程将炸药、雷管、覆板和基板在基础（地面）上安装起来。
当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后，炸药的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在覆板上传播。
随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急骤膨胀，炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能。
随后该动能的一部分传递给覆板，从而推动覆板向基板高速运动。
在两板之间的空气迅速和全部排出的同时，覆板和基板随即在接触点上依次发生撞击。
在这个过程中，在两板间的接触面上，借助波的形成，一薄层金属由于倾斜撞击和切向应力的作用而发生强烈的塑性变形。
在此过程中又借助于金属塑性变形的热效应将覆板高速运动的动能的90％～95％转换成热能。
如此大量的热能在近似绝热的情况下促使塑性变形后的金属的温度升高。
当此温度达到其熔点以后，就会使紧靠界面的一薄层塑性变形的金属发生熔化。
剩余的热能还会使部分塑性变形的金属发生回复和再结晶，并使双金属整体的温度升高。
由金属物理学的原理可知，在爆炸焊接过程中，由于不同金属间的高的浓度梯度，界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变形及熔化等条件的存在及其综合作用，必然导致基体金属原子间的相互扩散。
这样，当界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属迅速冷凝后，便在界面上形成了包括金属塑性变形特征、熔化特征和原子间相互扩散特征的结合区。
此结合区就是2种金属之间的焊接过渡区，亦称焊接接头。
众所周知，爆炸焊接双金属的结合区在一般和正常的情况下还具有波形特征（图2）。
此波形的形成与爆炸载荷在金属中和界面上的波动传播有关，并且不同强度和特性的金属材料，在不同强度和特性的爆炸载荷作用下，发生不同强度和特性的相互作用──冲击碰撞，便在结合界面上形成不同形状和参数（波长、波辐和频率）的波形。
有关于爆炸焊接与爆炸复合材料的探讨
有关于爆炸焊接与爆炸复合材料的探讨作者：刘春娟来源：《科技资讯》 2012年第35期刘春娟(中电投宁夏能源铝业集团公司检修分公司宁夏吴忠 751603)摘要:本文主要论述了金属材料爆炸焊接在实际应用中的特点与性能,并分析了采用爆炸焊接方法生产出的复合材料的使用价值和品种类型,同时预测了该项技术与材料的发展空间,以期能够为相关的理论研究提供些许参考意见。
关键词:爆炸焊接复合材料性能应用中图分类号:T46 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(b)-0074-01爆炸焊接,顾名思义,就是利用爆炸技术进行的材料之间的焊接,使用的能源就是炸药,可以在最短的时间内把同一种类、不同种类的金属焊接在一起,且速度非常快,焊接的效果非常牢固,它经常用于制造面积较大的双金属材料,在多金属复合材料的生产工艺中也广泛使用。
1 爆炸焊接的具体程序爆炸焊接时要按照一定的步骤进行才能保证焊接的质量。
例如要焊接一块钛板和一块钢板,要先将钛板和钢板进行支撑,中间留有一定的距离,将炸药均匀放置在腹板表面,引爆炸药之后复板以极快的速度朝着基板进行倾斜撞击,借助这种撞击的力度使复板之间原来拥有的动能迅速地迸发出来,在撞击的表面上形成一种焊接能,使两种金属牢固的连接在一起。
该过程包含有化学反应和物理反应两种过程,当复板和基板在高温、高压、高速与瞬时撞击的情况下发生反应,在接触面上实际上就是完成了一个冶金的过程。
当钛板和钢板待焊面上一薄层的金属产生塑性变形的时候,同时会发生金属间的熔化和原子间的扩散等反应,不同性质的金属就实现了融合。
2 爆炸焊接技术的特点爆炸焊接技术的特点主要体现在以下几个方面。
第一点,爆炸焊接所属的学科范围比较复杂,同时属于金属物理学、爆炸物理学,也是一种操作性比较强的焊接工艺。
在爆炸焊接技术研究的过程中,学科的理论建设为技术的创新提供了依据,也为技术的拓展奠定了基础。
同时爆炸焊接工艺在实践中的发展也促进了学科的建设。
金属爆炸复合材料的热处理 (2)
411 爆炸复合材料热处理的特点
金属爆炸复合材料的热处理与单金属材料的热处理相比 有许多相似之处 。例如 ,都是以一定的加热速度将材料加热 到预定高的温度 ,在此温度下保持一定的时间 ,然后以一定的 速度冷却 。全过程在空气中 、在真空中或在其他介质 (水 、油) 中进行 。以退火为例 ,分高温 、中温和低温退火 。目的亦为再 结晶或消除应力等 。根据不同的材料 、组织 、状态和性能的要 求进行不同工艺下的热处理 。
《金属热处理》1999 年第 1 期
27
图 3 不锈钢2钢 (1) 和钛2钢 (2) 爆炸复合板剪切 强度随退火温度的变化 (爆为爆炸态)
图 2 高温退火后几种复合板结合区的微观形貌 (均缩小 1 倍) (a) 铜2L Y2M 550 ℃退 火 ×100 ( b) 铜2L Y12 550 ℃退 火 ×100 (c) 镍2钛 1000 ℃退火 ×50 ( d) 锆2钢 1000 ℃退火 ×100 (e) 铜2铝 550 ℃退火 ×50 (f) 镍2不锈钢 1100 ℃退火 ×50 上所述的不同的组织变化 。这些变化必然地反映到它们的力 学性能上来 。试验结果如图 3～图 6 所示 。
退火后 ,结合区内的组织形态发生了许多变化 :500 ℃时钛 侧的飞线消失 ,钛开始再结晶 ,而钢侧的变形流线尚存 (图 1b) 。 600 ℃下退火钛的晶粒在长大 ;钢侧个别地方虽仍有变形流线 , 然而 绝 大 部 分 也 开 始 了 再 结 晶 ,珠 光 体 数 量 减 少 (图 1c) 。 700 ℃退火时 ,钢中的变形组织完全消失 ,珠光体也消失 ,晶粒 在长大 ;钛的晶粒则长得更大一些 (图 1d) 。800 和 850 ℃退火 后钛和钢的晶粒还在长大 ,此时在它们的界面上出现一种断续
爆炸不锈钢复合板及其在石化设备上的应用
爆炸不锈钢复合板工艺及应用目前不锈钢复合板的生产方法主要有3种：爆炸法、轧制法和爆炸－轧制法。
我国目前主要采用爆炸法生产复合板，该方法生产工艺简单，使用的能源丰富，所生产的复合板性能好，已被广泛应用于石油、化工、制药、船舶、水电等行业，产生了很好的经济效益和社会效益。
1 爆炸焊接机理及工艺爆炸焊接是一种高能率的加工技术，是一种以炸药的爆轰为能源，将两层或多层相同的或不同的金属材料结合为整体材料（复合板）的材料加工工艺。
图1是爆炸焊接装置及焊接过程示意图。
当炸药被引爆后，复板在炸药爆炸释放的能量驱动下加速，当速度稳定时，与基板发生碰撞，从而在碰撞点形成足够的再入射流，靠再入射流清理待结合金属表面的氧化物、氮化物、气体薄膜及附着的水分等，使金属露出活性表面。
同时，金属碰撞产生的高压使金属活性表面紧密接触，通过原子间的作用力，实现两种金属间的可靠连接。
图1 爆炸焊接装置及焊接过程1-炸药;2-缓冲区;3-复板;4-基板;5-基础;6-起爆器；7-爆炸产物;8-再入射流;s-基复板安装间距;VD-炸药爆速;VP-复板运动速度;VCP-碰撞点运动速度;c-碰撞点1.1 实现焊接的必要条件（边界条件）爆炸焊接属于冷焊，要实现良好的焊接必须具备以下3个条件：(1)碰撞速度要超过某一最小值，产生的碰撞压力要大于材料的动态屈服极限，在碰撞点附近产生流体区。
Whitman等人［1］提出的最小碰撞速度vpmin＝（σb/ρ）1/2。
(2)形成足够稳定的再入射流，产生自清理过程。
产生再入射流，必须具备2个条件，一是动态碰撞角β必须大于某一临界值；二是碰撞点运动的速度要小于声音在该材料中的传播速度。
Crossland等人［1］提出最小碰撞角βmin=k0(Hv/ρvcp2)1/2(3)碰撞点运动的速度要大于某一临界值，界面才能呈波状结合特征，否则界面平直、结合强度低。
Cowan等人［1］提出最小碰撞点运动速度vcpmin=［2Re(Hv1＋Hv2)/(ρ1+ρ2)］1/2式中ρ—材料密度；Hv—硬度；σb—材料拉伸强度；Re—雷诺数；k0—材料表面状态系数。
金属复合板爆炸焊接生产工艺
金属复合板爆炸焊接生产工艺
一：爆前准备
（1）复板：爆炸复合板复板常规材料有：钛基合金，镍基合金，哈氏合金，不锈钢，双相不锈钢，铜，铝等材料为主。
规格由客户的要求而定制，大多数复板需要拼焊。
焊接的方法有：氩弧焊，等离子焊，电弧焊。
业内通常用氩弧焊焊接，在焊接过程中注意事项有：氩气的纯度要求在百分之99.99，焊接电流根据复板的厚度以及复板的材质而定。
焊接过程中焊缝的正负面都需用保护罩托保，防止焊缝氧化，确保焊接质量。
（2）基板：将制备好的基板先用砂轮去除氧化皮，而后用千页轮抛光，要使表面光滑而无瑕疵。
（3）配板：将拼焊好的复板校平抛光后配在规定的基板上。
复合板爆炸要求，复板必须大于基板。
二：爆炸场地
复合板爆炸场地要求在野外作业，距离居民房屋十公里以外，场地要求土质松软，不得有石头，防止爆炸过程中板面受损。
三：爆炸焊接
根据复合板材料的规格来修复地面的大小（业内称炮台）炮台修好后，将预备好的基板铺平，清理复合面的污垢。
根据工艺来铺垫间隙，而后将复板放置间隙之上。
铺好炸药，插入电雷管，准备施爆。
四：爆后处理
将爆炸成形的复合板清理干净，进行超声波探伤，探伤不合格的部位标记，之后进行修复。
之后进行热处理.热处理的温度根据材料的性能而定。
复合板热处理之后进行校平，校平后二次探伤，防止在校平过程中开裂。
最后将探伤合格的复合板进行切割,抛光.然后成品检验，合格后包装发货。
爆炸金属(不锈钢)复合板技术要求概述
爆炸金属（不锈钢）复合板技术要求概述技术投资分析：爆炸焊接技术（习惯称爆炸复合）是以炸药为能源，通过炸药爆轰产生的高压脉冲载荷，推动一种材料(复层)高速倾斜碰撞另一种材料(基层)，其加载应力远远高于金属材料的屈服强度，加载过程的瞬间性（一般为微量级），材料受载的局部性，交织发生在作用点的微小的邻近区域并且高速地移动等方法，实现两种金属的冶金结合，结合区呈现为波状的冶金结合。
与轧制、堆焊、浇铸等焊接技术相比爆炸焊接技术的优点在于：广泛的材料适应性的可焊性，适用于大多可塑性金属或合金，目前已有340种金属或合金的组合被验证是可焊的,不管材料是变形或铸态，任何规划形状的平面和圆柱面的，处于什么热处理状态都可进行爆炸焊接，在某些程度讲爆炸焊接技术是金属大面积的面连接唯一的焊接方法，即使熔点差别很大的铝(660℃)和钽(2996℃)；热膨胀系数差别很大的钛(8.35x10-6mm/mm℃)和不锈钢(18x10-6mm/mm℃)；硬度差别很大的铅(HB=4-6)和钢(HB=50)都可实现焊接。
不仅适用于相溶性金属的组合，而且适用于非相溶性金属的组合，也适用于易产生脆性金属间化合物的金属及合金，良好的导热性，低的界面电阻，结合区无热影响区构成良好的接头性能，瞬间的热过程使界面没有或仅有少量的溶化。
以爆炸焊接技术发展的项目无论在品种，规格，产量，质量，市场，成本，和效益上明显的优势。
技术的应用领域前景分析：复合材料按行业用途的需求划分：1）化工、石化、冶金，制盐，设备制造等传统行业的需求最大,随着经济全球化的发展和中国的崛起，现代制造业的重心正不断向中国转移。
需求10-15万吨2）电力，汽轮机，船舶领域需求：约5-8万吨。
3）陆地运输,建筑,办公设备行业:5.4万吨4）其它领域需求：包括军事2.6--4万吨。
效益分析：项目实施后，年销售收入达13240万元，利润2468.6万元，投资利32.54%投资利税率53.57%，内部收益33%，投资回收期限2.14.年（所得税后），盈亏平衡点47.85%。
《爆炸焊接复合板》课件
材料和制备
材料介绍
复合板通常由金属材料制成，例 如钢、铝和钛等，以满足不同应 用领域的要求。
板材准备
在制备复合板之前，需要对板材 进行处理，例如去除氧化层和清 洁表面。
焊接材料选择
选择适合的焊接材料非常重要， 它们应具有良好的焊接性能和相 容性。
制造工艺与检验
1
焊接工艺流程
爆炸焊接复合板的制造过程包括材料配
船舶工业
复合板在船舶建造中扮演着重 要角色，能够提供出色的耐腐 蚀性和结构强度。
高科技领域
由于其独特的性能特点，复合 板被广泛应用于高科技领域， 如能源、汽车和电子等领域。
市场前景
1 爆炸焊接复合板的未来发展
随着科技的不断进步，爆炸焊接复合板在新兴领域中的应用前景将逐渐扩大。
2 市场竞争现状
目前，国内外多家企业正在竞相研发和生产爆炸焊接复合板，市场竞争激烈。
《爆炸焊接复合板》PP
爆炸焊接复合板是一种由不同材料通过爆炸焊接工艺制造而成的复合材料。
产品特点
具有优异的力学性能、耐热性和耐腐蚀性，是一种广泛应用于高科技领域的创新材料。
发展历程
爆炸焊接复合板的发展经历了多年的研究和改进，成为现代工业中重要的材料之一。
3 未来市场预测
随着技术进步和市场需求的增加，爆炸焊接复合板的市场规模预计将继续增长。
总结
爆炸焊接复合板的优势和不足
爆炸焊接复合板的优势在于优异的力学性能，但在成本和制造工艺上仍存在一些挑战。
未来发展方向
未来的发展方向包括优化制造工艺、降低成本、扩大应用领域和提升产品质量。
结束语
通过本次课程，希望能够增加大家对爆炸焊接复合板的了解，促进其在各个领域的应用和发 展。
爆炸焊接和金属复合材料
爆炸焊接和金属复合材料爆炸焊接是用炸药作能源进行金属间焊接的一门新兴的边缘学科和很有实用价值的高新技术。
它的最大特点是在一瞬间能够将相同的、特别是不同的和任意的金属组合简单、迅速和强固地焊接在一起。
它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。
本文综述爆炸焊接的过程和本质、特点和应用，以及发展前景。
1 爆炸焊接的过程和本质以爆炸复合板为例，爆炸焊接的过程能够这样地来描述：如图1所示，置于地面之上的两块金属板（例如钛板和钢板）以一定的间隙距离支撑起来，当均匀布放在复板上面的炸药被雷管引爆之后，爆轰波和爆炸产物的能量便在其上传播并将一部分传递给它，使复板向下运动并加速，随后高速向基板倾斜撞击。
借助该撞击过程将复板高速运动的动能在撞击面上转变成金属之间的焊接能，使它们强固地焊接在一起。
1 雷管，2 炸药，3 复板，4 基板，5 基础（地面），Vd 爆轰速度，1/4Vd 爆炸产物速度，Vp 复板下落速度，Vcp 碰撞点S的移动速度、即焊接速度由于复板和基板在高压、高速、高温和瞬时下倾斜撞击，在它们的接触面上将发生许多的物理和化学过程、即冶金过程，例如界面两侧一簿层金属的塑性变形、熔化和原子间的扩散等。
不同的金属材料就是在这些冶金过程中实现冶金结合的。
爆炸焊接的焊接过渡区——结合区还具有波形特征（图2）。
不同的金属组合在不同的工艺条件下它们的波形形状和波形参数也不同。
据分析和研究，这种波形与在金属中和界面上波动传播的爆炸载荷密切相关，并且是爆炸焊接过程中能量转换和金属间结合的基础。
图2 一些爆炸焊接双金属结合区的波形形貌（均缩小1倍）如上所述，爆炸焊接结合区具有金属的塑性变形、熔化和扩散的特征。
在常规的焊接工艺中，这些特征分别为单一的压力焊、单一的熔化焊和单一的扩散焊所特有。
这就是说，爆炸焊的机理“综合”或称“融合”了压力焊、熔化焊和扩散焊三种机理。
由此能够推论爆炸焊是压力焊、熔化焊和扩散焊的“三位一体”的一种焊接新技术。
一种高纯铌-无氧铜复合板材的爆炸焊接制造方法
一种高纯铌-无氧铜复合板材的爆炸焊接制造
方法
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠高纯铌-无氧铜复合板材的爆炸焊接制造方法。
你说这高纯铌和无氧铜，一个硬实一个软乎，要把它们俩弄一块儿还真不是件容易事儿呢！但咱有办法呀，就是这神奇的爆炸焊接。
想象一下啊，就像一场特别的“婚礼”，高纯铌和无氧铜是两位主角，爆炸就是那个把他们紧紧结合在一起的神奇力量。
先得把这俩材料准备好，摆放得恰到好处，然后“嘭”的一声，它们就在瞬间拥抱在一起啦！
这爆炸可不能瞎搞，得控制好力度和时机。
太轻了不行，那可结合不牢固；太重了也不行，那不就搞砸了嘛！就好像做饭火候得掌握好，火大了糊了，火小了不熟，一个道理。
然后呢，爆炸完了还不算完事儿。
还得仔细检查检查，看看这“小两口”结合得咋样。
有没有啥缝隙啊，结合得牢不牢固啊。
要是有问题，那可得赶紧想办法解决。
你说这制造方法神奇不神奇？就这么一炸，两种完全不同的材料就紧密地合二为一了。
这就像是变魔术一样！而且这种复合板材用处可大了去了，在好多领域都能大显身手呢。
咱再想想，要是没有这种爆炸焊接的方法，那得费多大劲儿才能让高纯铌和无氧铜好好在一起呀。
这就是科技的力量，就是人类的智慧呀！咱们能想出这么巧妙的办法来，多了不起呀！
总之，高纯铌-无氧铜复合板材的爆炸焊接制造方法真的是太有意思啦！它让看似不可能的结合变得轻而易举，为我们的生活和各种产业带来了巨大的帮助。
所以说呀，咱们可得好好研究研究，让它发挥更大的作用，给我们带来更多的惊喜和好处，难道不是吗？。
爆炸复合板
爆炸复合板一、什么是爆炸复合板爆炸复合板即采用爆炸复合法（爆炸焊接法）生产的金属复合板，爆炸复合板一般指爆炸金属复合板。
二、爆炸复合板生产方法将制备好的复板放置在基板之上，然后在复板上铺设一层炸药，利用炸药爆炸时产生的瞬时超高压和超高速冲击能实现金属层间的固态冶金结合。
爆炸复合板生产工艺虽然简单，生产灵活，但是技术要求高，难于精确控制，母材性能（韧性、冲击性能等）、炸药性能（爆速稳定、安全等）、初始参数（单位面积炸药量、基复板间距等）和动态参数（碰撞角、复板碰撞速度等）的选择与系统配合对复合板的成品率及质量有着直接的影响。
复合界面由直接结合区、熔化层和漩涡组成。
结合界面存在原子扩散，结合区发生了严重的塑性变形并伴有加工硬化。
结合面为波状结构，对结合强度和抗拉强度的提高有益。
三、爆炸复合板性能爆炸焊接爆炸复合板不会改变原有材料的化学成分和物理状态，可以根据实际需要，将待复合材料单独处理成所需的最佳状态。
爆炸复合板的应用性能十分优良，可以经受冷、热加工而不改变组合材料的厚度比复合材料的结合强度很高，通常高于组合材料较低的一方，这是其它技术无法达到的。
复合材料在后续的热处理、校平、切割、卷筒、旋压等生产中，不会产生分层或开裂。
对常温和550℃热处理的碳钢表层（近界面层）有严重变形引起的纤维状组织和许多细小颗粒，心部组织为铁素体加珠光体；不锈钢界面为第二相点状组织，心部为针状组织。
但经650℃处理的碳钢样品近界面区小颗粒组织消失（表示可能发生脱碳），晶粒变得粗大，心部组织仍为铁素体加珠光体，但已看不到组织变形所产生的滑移线；而在不锈钢界面则有大量的黑色小颗粒，钛钢复合板可能是脱碳后形成的碳化铬颗粒料的优点于一体，充分发挥了不同金属材料的使用性能，大大节约了稀有金属材料，从而降低设备的生产成本。
铝/钢、铅/钢、钛/钢、银/铜等。
四、爆炸复合板的应用爆炸复合法生产的复合材料已经广泛应用于石油、化工、造船、电子、电力、冶金、机械、航空航天、原子能等工业领域。
爆炸焊奥氏体不锈钢复合板复层厚度测量,哪种方法更胜一筹？
以奥氏体不锈钢为复合层，碳钢为基层的复合板，既具有不锈钢的表面性能和耐腐蚀性能，又具有碳钢的机械强度和加工性能。
因此，奥氏体不锈钢复合板制成的压力容器在化工领域应用广泛。
奥氏体不锈钢与碳钢属于不同材料，爆炸焊接复合技术很好地实现了这两种材料的复合。
爆炸焊接主要是用炸药作为能源进行金属焊接的技术，其特点是充分发挥和利用组元材料的物理性能和力学性能，以满足不同场合的需求。
在压力容器的制备过程中，必须对复层奥氏体不锈钢厚度进行控制。
常用的复合板复层厚度的测量方法有磁性测厚法、超声测厚法和金相测厚法这三种方法。
其原理和操作过程不同，各自的影响因素和适用范围也不相同。
采用不适合的方法进行复层厚度测量，得到的结果往往存在较大误差。
那么，上述三种方法到底哪种更胜一筹呢？让我们来进行一次小测验吧！测量材料复层材料选取SA240 304L，名义厚度(设计图样上标注的厚度)为3.5mm；基板材料选取SA265 Gr70，名义厚度为30mm。
SA240 304L中各元素的质量分数完全符合标准ASME SA240-2015《压力容器和一般用途用耐热铬及铬镍不锈钢板､薄板和钢带》的相关指标要求，SA265 Gr70中各元素的质量分数完全符合标准ASME SA516-2015《中､低温压力容器用碳钢板》的相关指标要求。
对复层､基层材料分别用游标卡尺测出实际厚度。
复层材料8次测量的平均值是3.70mm，基层材料8次测量的平均值是30.62mm。
而客户要求复合板复层厚度的测量结果不得小于3.175mm，厚度公差为正公差。
爆炸焊接复合板采用爆炸焊接方法成型，执行ASME SA264-2015《铬-镍不锈钢复合板》标准，交货状态为退火后。
爆炸焊接主要是用炸药作为能源进行金属间焊接的，是一种很有实用价值的生产金属复合材料的高新技术。
其在一瞬间能将相同的､特别是不同的金属组合简单､迅速､强固地焊接在一起，使金属界面达到冶金结合状态。
工程中采用的爆炸焊接方法主要有平行安装法和角度安装法两种，这次我们采用平行安装法(见下图)进行爆炸焊接，并对爆炸焊接工艺进行优化。
金属爆炸复合材料技术特点及工业应用
Ｍｅ ｎ ｇ Ｆ ａ ｎ ｑ ｉ ，Ｙ ａ ｏ Ｙ ｉ ｌ ａ ｎ ， Ｍｅ ｎ ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｗ ｕ ，
Ｗｅ ｉ ｄ ｏ ｎ ｇ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｘ ｕ ｅ ． Ｒ ｅ ｎ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｎ ｇ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ／ ’ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ） ．
国内 乡 卜 面
金 属爆 炸复 合材 料技 术特 点及 工业应 用
爆 炸 复 合 是 利 川 炸 药 爆 轰 作 为 能 源 进 金 属 问 焊 接 的技术 ， 址 材 料 利． 学 体 系 的 丰 寓 和 扩 展 爆 炸 复 合 是
Ｃ ａ ） ｌ
－
复合 ， Ｊ ‘ 法。复合 界而 为波 状结 构 ， 形 成包
５ ０ ０ ℃ ，ｗｈ ｉ （ 。 ｈ Ｃ Ｏ ｌ ｔ ｈ ｌ ｒ ｅ ｍｌ ｈ ｉ ｎ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｏ ｖ ｅ ｌ 。 ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ． Ａｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｈ．ｆ ｔ ｕ ｂ ｅ ｐ ｒ ｏ ｎ ｅ ｍ Ｓ Ｉ Ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｆ ｒ ｏ ｍ ｍｉ （ ・ ｒ ｕ ｓ ｌ ｒ ｔ ｌ （ － ｌ ｉ ｌ ｔ ， ｔ ｉ ｎ ｊ ｕ ｒ ｙ［ １ ｌ ｌ ｄ
ｈ ｉ ｇ ｌ Ｉ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｃ ｒ ｅ ｅ Ｉ １ ．ｒ ｉ ｎ ｄ ｈ ｅ ｎ ｃ ｅ ｂｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ａ ｂ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｂ ｕｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ，ｆ ｉ ｒ ｅ ｔ ｕ ｂ ｅ，ｈｌ ｕ ｌ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉｅ ｆ ｈ ｌ ，ｓ ｉ ｎ ｍｌ ａ ＠） ｎ
爆炸复合钢板基础知识
爆炸复合钢板基础知识爆炸焊接是指利用炸药爆炸瞬间产生的巨大能量，把不同金属部件瞬间焊接起来的复合材料加工技术。
它的最大优点是这种技术能将性能不同，特别是不相溶的金属进行焊接成一体，可节约大量的不锈钢及贵重金属；它不仅有生产幅面大、结合率高、成本低的优势，同时具有贵重金属的耐磨性、耐腐蚀性，而且还有碳钢良好的可焊性、延伸性、成型性；新型的复合钢板以其经济的价格、优良的性能等特点。
例如，铝一钢、钛—钢等组合是常规方法所难以焊接的，即使采取特殊措施，其焊接质量也难以保证。
而利用爆炸方法，却能高质量地实现这样的焊接，而且焊接界面的强度往往大于母体金属的强度，一次爆破结合率达到99.9%，其抗剪切强度Jb达到300—450N/MM，远远大于国家标准及相应的日本标准JISG160的规定值>200Mpa,更加确保设备的安全性，钛—钢的抗剪切强度目前国内各厂家均可达到200Mpa以上，这是其它焊接方法所无法比拟的。
目前工程上常用的焊接组合有：铜-钢，铝-钢，铜-铝，钛-钢，不锈钢-钢，镍-钢，银-铜，铅-钢等。
爆炸焊接的另一个优点是可以进行大面积焊接，即可以把一个金属板，以“覆盖”的方式，焊接在另一个金属板上。
这是爆炸焊接的又一个突出特征，被特别取名为“爆炸复合”。
由此而得到的、由两种（或两种以上）金属板组成的新型板材，就叫“复合板”。
复合板用量最大的部门是化学和石油化学工业。
此外，还有其它部门，例如冶金、造船、制盐、制碱、核能、宇航、制药、食品、电子和机械制造等。
需要量最大的主要是大面积复合钢板，用以制造大型工件。
例如：石油精炼工厂的真空塔、蒸馏塔、热交换器；化工厂的各种反应塔、沉析槽、搅拌器；海水淡化厂的海水淡化装置；造纸工业中的染色缸、洗涤塔、高压釜；制盐工业中的蒸发器；核能工业中的加压器、脱盐装置、纯水装置、反应堆热交换器的管板，以及各种金属等接头等。
爆炸焊接方法是本世纪40年代提出的。
十几年后，爆炸焊接技术就已被引入到工业工程中。
安小龙爆炸焊接的钛钢复合材料的组织与性能
爆炸焊接的钛钢复合材料的组织与性能（陕西航空职业技术学院）引言爆炸焊（explosive welding,简称EXW）是一种固态焊接，它是以炸药为能源，利用炸药爆炸时产生的冲击波使两层或多层同种或异种材料高速倾斜碰撞、而焊合在一起的方法。
由于这种方法的动力学特点，在焊接界面上产生局部高温和高压，温度和塑性变形的共同作用而能够使界面结合处的强度等于或大于母体金属的的强度。
爆炸焊最早是由卡尔（L.R.Carl）在1944年首先提出来的。
他再一次炸药的爆炸试验中，偶尔发现很小的两片黄铜，由于受到爆炸的冲击而焊合在一起了，于是他提出了利用爆炸和超声波技术把金属焊接在一起的设想。
十几年后，美国的菲利普杰克（V.Philipchuk）第一次把爆炸焊技术引入到实际工业中。
我我国对爆炸寒的研究始于20世纪60年代，1968年大连造船厂试制成功了国内第一块爆炸焊复合板；此后西北有色金属研究院、洛阳船舶材料研究所开展了爆炸焊制备复合材料的工艺研究，随之投入了实际应用；大连理工大学、中科院力学所展开了爆炸焊冲击力学的研究；中南大学开展了爆炸复合材料物理冶金（如界面问题、材料动态行为等）的研究以及新型爆炸复合材料的研制。
河南科技大学与河南省耐磨材料工程技术研究中心进行了陶瓷与普通碳钢的爆炸焊实验，并取得了很好的效果。
爆炸韩能是物理性能（熔点、热膨胀特性、硬度等）有明显差异、用普通焊接方法无法实现焊接的金属焊合在一起，并且能获得高强度的焊接接头，从从而引起工业界的极大兴趣。
到1970年，文献已报导了260种以上由同种或异种金属组合的成功焊接实例，近十年中，这方面的报导又有所增加。
爆炸焊方法的早期研究主要是针对平面焊接以及包覆，但是爆炸焊的商业应用价值使这一技术扩展到管道衬层、曲面包覆、管子对接焊、过渡管接头焊接以及许多其他方面的应用。
自20世纪80年代以来，爆炸焊的理论和实验技术得到了长足的发展，特别是在应用技术上有了创新，在化工、石油、制药、造船、军事，甚至核工业、航空航天等领域都有广泛应用。
爆炸复合板原理
爆炸复合板原理
爆炸复合板是一种新型的复合材料，它由两层金属板通过爆炸焊接而成。
这种材料具有高强度、高韧性和优异的防护性能，被广泛应用于军事、航空航天、汽车和建筑等领域。
爆炸复合板的制备过程中，首先需要准备两层金属板。
这两层金属板可以是同种金属，也可以是不同种金属。
在这两层金属板之间放置一定量的爆炸剂，并将其密封起来。
然后，在一个安全的环境下进行爆炸焊接。
在爆炸焊接过程中，爆炸剂会产生高温和高压力，使得两层金属板迅速相互挤压并形成化学键结合。
同时，由于爆炸副产物的惯性作用和反冲力，使得两层金属板之间形成了一个非常均匀的界面，并且使得界面上存在着大量的微观结构缺陷。
这些微观结构缺陷包括位错、孪晶、晶界等等。
它们对材料的力学性能和防护性能都具有重要影响。
例如，位错可以增加材料的塑性变形能力，孪晶可以提高材料的韧性和断裂韧度，晶界则可以有效阻挡裂纹的扩展。
此外，爆炸复合板还具有一些其他特殊的性质。
例如，它可以在一定
程度上吸收冲击波和爆炸能量，并将其转化为热能或机械能。
这使得它在防护装备和车辆等领域中得到广泛应用。
总之，爆炸复合板是一种新型的复合材料，具有高强度、高韧性和优异的防护性能。
它的制备过程简单、成本低廉，并且可以根据需要调整其结构和组成。
因此，在未来的应用中，爆炸复合板将会得到更加广泛的应用和发展。
爆炸焊接与爆炸复合材料
爆炸焊接和爆炸复合材料金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科，爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。
它的最大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合，简单、迅速和强固地焊接在一起。
它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。
1 爆炸焊接的过程将炸药、雷管、覆板和基板在基础（地面）上安装起来。
当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后，炸药的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在覆板上传播。
随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急骤膨胀，炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能。
随后该动能的一部分传递给覆板，从而推动覆板向基板高速运动。
在两板之间的空气迅速和全部排出的同时，覆板和基板随即在接触点上依次发生撞击。
在这个过程中，在两板间的接触面上，借助波的形成，一薄层金属由于倾斜撞击和切向应力的作用而发生强烈的塑性变形。
在此过程中又借助于金属塑性变形的热效应将覆板高速运动的动能的90％～95％转换成热能。
如此大量的热能在近似绝热的情况下促使塑性变形后的金属的温度升高。
当此温度达到其熔点以后，就会使紧靠界面的一薄层塑性变形的金属发生熔化。
剩余的热能还会使部分塑性变形的金属发生回复和再结晶，并使双金属整体的温度升高。
由金属物理学的原理可知，在爆炸焊接过程中，由于不同金属间的高的浓度梯度，界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变形及熔化等条件的存在及其综合作用，必然导致基体金属原子间的相互扩散。
这样，当界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属迅速冷凝后，便在界面上形成了包括金属塑性变形特征、熔化特征和原子间相互扩散特征的结合区。
此结合区就是2种金属之间的焊接过渡区，亦称焊接接头。
众所周知，爆炸焊接双金属的结合区在一般和正常的情况下还具有波形特征（图2）。
此波形的形成与爆炸载荷在金属中和界面上的波动传播有关，并且不同强度和特性的金属材料，在不同强度和特性的爆炸载荷作用下，发生不同强度和特性的相互作用──冲击碰撞，便在结合界面上形成不同形状和参数（波长、波辐和频率）的波形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
有利于提高新潮实业的经营业绩 提高股东的投资收益
将炸药、雷管、覆板和基板在基础（地面）上安 装起来。当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后，炸药 的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在 覆板上传播。随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急 骤膨胀，炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆 轰波和爆炸产物的动能。随后该动能的一部分传递给 覆板，从而推动覆板向基板高速运动。在两板之间的 空气迅速和全部排出的同时，覆板和基板随即在接触 点上依次发生撞击。在这个过程中，在两板间的接触 面上，借助波的形成，一薄层金属由于倾斜撞击和切 向应力的作用而发生强烈的塑性变形。
棒材。
覆层材料和基层材料都可以根据实际需要而
4 任意选择
由于爆炸复合是在高温、高压下微秒级的时间内
5
完成的，结合面发生扩散、夹杂、晶形改变等现
象较少，为冶金结合，因此复合界面保持一定的
韧性。
爆炸复合材料可以是三层和多层。三层如钛－钢
6
－不锈钢、钛－钢－镍等。还能使金属与陶瓷、
塑料和玻璃等非金属焊接在一起而组成复合材料
在这个过程中，在两板间的 接触面上，借助波的形成，一薄 层金属由于倾斜撞击和切向应力 的作用而发生强烈的塑性变形。 在此过程中又借助于金属塑性变 形的热效应将覆板高速运动的动 能的90％～95％转换成热能。
如此大量的热能在近似绝热 的情况下促使塑性变形后的金属 的温度升高。当此温度达到其熔 点以后，就会使紧靠界面的一薄 层塑性变形的金属发生熔化。剩 余的热能还会使部分塑性变形的 金属发生回复和再结晶，并使双 金属整体的温度升高。
该复合结构材料系统的组成之一见表1。此外，还有三金属、四金属以及多金属 复合材料。表中，纯金属还包括它们的合金，“钢”也包括普通钢、合金钢和低合 金钢，不锈钢的种类也有100多种。
表1 双层金属
表2Biblioteka 品种和规格繁多、形状和尺寸各异的金属爆炸复合材料，如钛－钢，不锈钢－钢
，铜－钢、铝－钢、镍－钢、铜－铝、金－银金（铜）镍－铜镍、钛－钢－不锈钢 等双金属和多金属的板、管、管板、板管、管棒、带材、箔材、线材、型材、锻件 、粉末和异型件等，为生产和科学技术提供了一整套具有特殊物理和化学性能及有 广泛用途的复合结构材料系统。这个系统中的材料按性质和用途可分类如下。
由金属物理学的原理可知，在爆炸焊接 过程中，由于不同金属间的高的浓度梯度， 界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变 形及熔化等条件的存在及其综合作用，必然 导致基体金属原子间的相互扩散。这样，当 界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属 迅速冷凝后，便在界面上形成了包括金属塑 性变形特征、熔化特征和原子间相互扩散特 征的结合区。此结合区就是2种金属之间的 焊接过渡区，亦称焊接接头。
这类材料如复合纤维增强材料（抗拉强度显著提高）、复合装甲材料（各层具 有不同的硬度，可显著提高材料抗拒破甲的能力）、复合刀具材料（刀刃部分硬 度特高）、减摩复合材料（内层材料耐摩擦磨损，外层材料承压强度高），比强 度和比刚度更高的轻型复合材料（如铝－钛、铝－镁、铝－铍、铝－锂、钛－镁 、钛－铍、钛－锂等）。
爆炸焊接双金属结合区在正常的情况 下具有波形特征 。
此波形的形成与S爆u炸b载t荷itl在e金属中和界面上的波动传
播有关，并且不同强度和特性的金属材料，在不同强度和 特性的爆炸载荷作用下，发生不同强度和特性的相互作用 ──冲击碰撞，便在结合界面上形成不同形状和参数（波 长、波辐和频率）的波形。
右图为不同材料强度在爆炸复合过程中形成不同的波形。
。
1 爆炸焊接提供了一种新的复合材料的生产工艺
金属复合材料的生产方法很多，如叠轧不地、堆焊法、浇注法、电镀法、涂 层不地、共挤压法、共拉拔法、气相沉积法和粉末冶金法等。而爆炸焊接为任意 金属组合的复合材料的生产，提供了一种简单、价廉、迅速、有效和适用范围广 泛的新工艺及新技术。
2 爆炸复合材料提供了一套新的复合结构材料系统
LOGO
潘学强 魏菊英
荣誉出品
简介及发展
内容 框架
爆炸焊接过程 爆炸焊接优点
爆炸焊接应用
金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学 之间的一门边缘学科，爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊 接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。它的最 大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合 ，简单、迅速和强固地焊接在一起。它的最大用途是制造大面积 的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属 复合材料。
a) 充分利用金属化学性能的复合材料
钛、锆、铌、钽、钨、钼、铜、铝、镍、贵金属和不锈等，在相应的化学介 质中有良好的耐蚀性，它们与普通钢组成的复合板已较为广泛地应用在化工和 压力容器中。
b）充分发挥金属物理性能的复合材料
这类材料包括热双金属（热－力学性能），电力、电子和电化学用双金（电学 性能），音叉双金属（声学性能），涡轮叶片双金属（耐汽蚀性能），枪（炮） 管双金属（耐烧蚀性能），贵金属复合触点材料（耐电蚀性能），复合磁性材料 （磁学性能），复合超导材料（超导性能），以及复合原子能材料（核性能）等 。 c) 充分增强金属力学性能的复合材料
d) 其他特殊用途的复合材料
这类材料的代表有3层复合材料。它们的中间为与被焊结构材料相同的材料，两 侧为钎料。钎焊后除将多接头的结构件（如汽车散热器）牢固地焊成一体外，还 起加强作用。又如核燃料铀和钍的数量少、体积小、强度低，为了提高其刚度和 达到其他目的，将其与铜组成复合材料后作为重离子的靶子。
下图为不同装药量时结合区的金像图片。
爆炸焊接工艺的实施需要一些专用设备和金
1
属材料、炸药和爆炸场地（采石场），以及
一些辅助工具。
焊特 接点
2
爆炸焊接的能源是廉价的炸药,与生产金属复 合材料的其他技术相比，其成本低，经济效
益显著。
3
爆炸复合不仅可以用于平板复合，也可用 于管材的内包与外包复合来制备复合管材、
3 用爆炸焊接法制造异种金属的过渡连接头
用爆炸焊接法能够制造异种金属的搭接、对接和斜接的板接头、管接头及棒接 头。例如，锆–2+不锈钢管接头的两端分别 与同种管材用常规焊接工艺焊接起来之后， 放入反应堆内的锆–2管就可以发挥其优良的 核性能，而在堆外则使用廉价的不锈钢管即 可。此外，还有电冰箱内使用的铜－铝管接 头，宇宙飞船上使用的钛－不锈钢管接头， 现代铝生产和造船工中使用的铝－钢板接头 ，以及电力、电子和电化学工业中使用的导 电材料的板（管、棒）接头。上述过渡接头 主要用于异种结构材料和异种导电材料的 过渡连接。