论文摘要
为了节约宝贵的稀有金属材料,充分利用各种金属材料的物理、化学和力学性能,爆炸焊接以其独特的优点在异种材料连接上得到了广泛的应用。爆炸复合材料的界面在成分、组织和性能上有别于基体金属,因而具有自己独特的和重要的性能。爆炸复合技术能够将大面积的同种的或异种金属板材在瞬间实现牢固的冶金结合,是一种制备理化性能相差较大的厚规格复合板的主要生产方法。其中,利用铜-钛复合材料代替传统涂层钛阳极的新型复合电极的设计,改善了钛电极的导电性,同时提高了铜的耐腐蚀性,受到了氯碱工业的青睐。爆炸复合领域的研究多集中在复合工艺及复合过程的形变方面,但是在结合区的微观结构表征上,仍缺乏深入的分析。基于此,本研究以国内某大型爆炸复合板生产企业提供的铜-钛爆炸复合板为研究对象,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪分析了复合界面区的形态、结构、成分等特征,较为系统的研究了爆炸复合中界面区的波形形成及演化、塑性变形过程、熔化和扩散等物理冶金行为。研究结果表明：（1）爆炸过程中,在覆板高速冲击基板的作用下,界面区金属发生了剧烈的塑性变形,变形主要集中于波前漩涡附近。（2）金属熔化发生在铜-钛接触面上,大部分集中在波前漩涡中,漩涡中结构成分较为复杂,除了两侧金属的高温熔体外,还有大量的金属碎块。（3）铜-钛界面由于发生了原子间的相互扩散而形成了良好的冶金结合,影响界面附近元素扩散的因素包含温度、浓度、塑性变形、熔化等。（4）热处理对复合板界面区域的组织及形态影响较为显著。随着热处理温度的升高,结合区晶粒逐渐长大,铜、钛元素相互扩散的同时生成了多种金属间化合物。本文还采用电化学分析仪、万能试验机和显微硬度仪研究了铜-钛复合界面的电化学性能、界面区剪切性能和显微硬度的特点,更加深刻地认识界面特性对复合板性能的影响。研究结果表明：（1）爆炸复合材料的导电性要优于纯钛的导电性,在耐腐蚀方面介于纯铜和纯钛之间。（2）由结合区的断口分析可知,低温时复合材料的剪切断口呈脆性和韧性混合型断裂,高温下则是脆性断裂。（3）界面区显微硬度值的分布显示,对复合板进行适宜的热处理可在很大程度上消除爆炸复合过程中的加工硬化。