一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法。
【背景技術】
[0002]金屬鉬，因其高硬度、高強度、高熔點、高溫比強度大、熱穩定性好、良好的導熱導電性等特性，在航空航天、核工業、電子行業等工業生產中得到了廣泛應用。
[0003]在工程實踐中，單一材料很難滿足使用要求，迫切需要將不同材料組合在一起，以擴大金屬鉬的應用。由于鉬存在低溫脆性、高溫氧化性差等特點，在應用常規焊接方法(如電子書焊、氬弧焊、激光焊等)時，存在很多問題。如金屬鉬對氣體雜質十分敏感，很容易形成淬硬；在焊接界面存在很大的熱應力；焊接溫度太高，使得晶粒粗大，導致組織脆化，焊接接頭的韌性和強度下降，還易產生氣孔和裂紋。
[0004]爆炸焊接技術作為一種固相結合技術，采用炸藥作為能量源，通過炸藥爆轟驅動金屬板以一定角度撞擊其他金屬板，在撞擊處形成高溫高壓的極端條件，并在碰撞點附近產生射流，兩種金屬材料在塑性流動和射流侵徹沖刷的作用下，形成高強度的結合。這些特性使得爆炸焊接技術適用于將性質差異較大的金屬材料結合到一起。由于爆炸焊接是通過在金屬表面敷設炸藥來進行的，因此可以形成大面積的焊接，可以制備大尺寸的復合材料，同時，還具有成本低廉，易于操作等優點。但由于金屬鉬低溫脆性的特點，在爆炸加載下，非常容易產生裂紋，嚴重限制了爆炸焊接在高熔點金屬焊接中的應用。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供了一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，該方法能夠將純鉬這種高熔點、高強度、脆性的難熔金屬與其他與之性能差異較大的金屬材料焊接到一起，制備的復合材料無裂紋，具備較高結合強度。
[0006]實現本發明的技術方案如下:
[0007]一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，具體步驟如下:
[0008]步驟一、以純鉬板為基板，將基板置于電加熱板上；
[0009]步驟二、以其他金屬板為覆板，將覆板通過支撐物平行置于基板之上，基板與覆板之間預留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬；
[0010]步驟三、在覆板表面敷設等厚度炸藥，炸藥敷設尺寸與覆板尺寸相同，均大于基板尺寸；
[0011]步驟四、接通電加熱板對基板進行加熱；
[0012]步驟五、當基板達到預定溫度后，通過雷管引爆炸藥，完成爆炸焊接，制備出高結合強度純鉬復合板。
[0013]進一步地，基板與覆板之間預留的空隙為0.5mm-3mm。
[0014]進一步地，基板的加熱溫度為300°C。
[0015]有益效果:
[0016]本發明提供的高溫預熱爆炸焊接方法，通過對純鉬板進行預熱，來提高純鉬板的韌性和延展性，以消除沖擊加載造成的裂紋，可以制備厚度較厚(大于1_)的純鉬復合板；預熱方式采用電加熱板原位加熱，結構簡單，可靠，易于操作。
【附圖說明】
[0017]圖1為純鉬復合材料高溫預熱爆炸焊接裝置總體結構圖。
[0018]圖2a為本發明制備的尺寸為100X 50mm的純鉬-純銅爆炸焊接樣品實物圖。
[0019]圖2b為本發明制備的純鉬-純銅爆炸焊接樣品鉬板表面的宏觀形貌。
[0020]圖3為本發明制備的純鉬-純銅爆炸焊接樣品結合區域顯微照片。
[0021]其中，1-電雷管，2-炸藥，3-覆板，4-支撐柱，5-基板，6-電加熱板。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0023]本發明提供了一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，目的在于實現較厚(大于1_)純鉬板的大面積焊接，主要通過爆炸焊接與高溫預熱相結合而實現，其中高溫預熱用于提高鉬板的韌性和延展性，以消除沖擊導致的裂紋。附圖1為本發明的結構布置圖，具體步驟如下:
[0024]步驟一、將電加熱板6置于平整的木板上，放置在木板上是為了減少電加熱板6在工作時的熱量損失，連接好電加熱板6的導線，以純鉬板為基板5，將純鉬板上下表面打磨后，置于電加熱板6上，確保電加熱板6和基板5接觸良好；
[0025]步驟二、以其他金屬板為覆板3，將覆板3朝向純鉬板的一面，即覆板3的下表面進行打磨，將覆板3通過支撐柱4平行置于基板5之上，基板5與覆板3之間預留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬，如銅、鋼、鋯等；
[0026]步驟三、在覆板3的上表面均勻涂抹黃油，然后布置藥框，黃油用于將覆板3和藥框粘接在一起，確保覆板3和藥框之間無空氣，向藥框中填充炸藥2，并確保炸藥2厚度均勻，各處密度一致，炸藥2厚度根據設定的基板5和覆板3的碰撞速度與碰撞角計算得出，覆板3的密度和厚度、基板5與覆板3的間隙、炸藥2的爆速和藥量等參數均會影響到碰撞速度。炸藥2敷設尺寸與覆板3尺寸相同，均略大于基板5尺寸；
[0027]步驟四、接通電加熱板6對基板5進行加熱；
[0028]步驟五、當基板5達到預定溫度300°C后，切斷電加熱板6電源，基板5的預定溫度主要根據金屬鉬的韌脆轉變溫度來決定，該溫度除受材料性質影響外，還取決于材料的厚度，厚度越大，韌脆轉變溫度越高。在實施中，該溫度由實驗確定，即以不產生裂紋為佳。通過電雷管I引爆炸藥2，炸藥2爆轟驅動覆板3碰撞基板5，完成爆炸焊接，制備出高結合強度純鉬復合板。
[0029]本發明中基板5與覆板3之間預留的空隙為0.5mm-3mm。
[0030]本發明中炸藥選用低爆速的工業粉狀炸藥，炸藥通過8號工業電雷管從端部引爆。
[0031]本發明的實例:T1銅板與純鉬板高溫預熱爆炸焊接實驗
[0032]采用2mm厚的Tl紫銅板作為覆板，5mm厚的純鉬板為基板，按照圖1所示結構布置，基板與覆板間隙為2.5mm。炸藥采用爆速為2100?2300m/s的膨化硝銨炸藥，裝藥密度為0.6g/cm3，裝藥厚度為10mm，采用8號工業電雷管引爆炸藥。在達到預定溫度(300°C )后，引爆炸藥，完成焊接實驗。
[0033]如圖2a所示，通過本發明制備的Mo-Cu復合板，具有良好的性能。如圖2b所示，通過本發明制備的Mo-Cu復合板的鉬板表面無裂紋。如圖3所示，Mo-Cu焊接界面呈波紋狀，是典型的爆炸焊接結合形貌。
[0034]綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟一、以純鉬板為基板，將基板置于電加熱板上； 步驟二、以其他金屬板為覆板，將覆板通過支撐物平行置于基板之上，基板與覆板之間預留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬； 步驟三、在覆板表面敷設等厚度炸藥，炸藥敷設尺寸與覆板尺寸相同，均大于基板尺寸； 步驟四、接通電加熱板對基板進行加熱； 步驟五、當基板達到預定溫度后，通過雷管引爆炸藥，完成爆炸焊接，制備出高結合強度純鉬復合板。
2.如權利要求1所述的一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，其特征在于，基板與覆板之間預留的空隙為0.5mm-3mm。
3.如權利要求1所述的一種熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，其特征在于，所述預定溫度為300 °C。
【專利摘要】本發明公開了一種預熱爆炸焊接制備高結合強度純鉬復合板的方法，可以制備厚度較大的純鉬復合板，制備的復合材料無裂紋，具備較高結合強度；該方法包括:步驟一、以純鉬板為基板，將基板置于電加熱板上；步驟二、以其他金屬板為覆板，將覆板通過支撐物平行置于基板之上，基板與覆板之間預留空隙；所述其他金屬為與純鉬熔點和脆性差異大的金屬；步驟三、在覆板表面敷設等厚度炸藥，炸藥敷設尺寸與覆板尺寸相同，均大于基板尺寸；步驟四、接通電加熱板對基板進行加熱；步驟五、當基板達到預定溫度后，通過雷管引爆炸藥，完成爆炸焊接，制備出高結合強度純鉬復合板。
【IPC分類】B23K20-24, B23K20-08
【公開號】CN104741765
【申請號】CN201510104543
【發明人】陳鵬萬, 周強, 馮健銳, 戴開達, 安二峰
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月10日