金属爆炸复合材料的热处理
<P> <A title=点击进入热处理、表面处理产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2613/1.html"><FONT color=#cc3300>热处理</FONT></A>是单金属材料为获得一定组织和性能的重要加工工序，也是金属爆炸复合材料为获得一定组织和性能的重要加工工序。这类材料的<A title=点击进入热处理、表面处理产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2613/1.html"><FONT color=#cc3300>热处理</FONT></A>类型亦有退火、淬火、回火、正火和时效等。本文以几种爆炸复合板的退火为例，讨论与此有关的问题。</P><P> 1试验用材</P>
<P> 本试验使用了如下几种爆炸复合板：钛-钢、不锈钢-钢、镍-钛、镍-不锈钢、铜-铝、铜-LY12、铜-LY2M和锆-钢等。</P>
<P> 2试验方法</P>
<P> 将上述爆炸复合板样品的坯料按表1所示的工艺进行退火<A title=点击进入热处理、表面处理产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2613/1.html"><FONT color=#cc3300>热处理</FONT></A>。然后开展如下工作：</P>
<P> (1)将上述坯料的一部分用爆炸焊接的金相技术制成金相样品，在金相显微镜下观察不同退火工艺下复合板结合区的微观组织，并摄制相应的金相照片。</P>
<P> (2)用上述钛-钢、不锈钢-钢、镍-钛和镍-不锈钢复合板的坯料制成剪切试样，在万能材料试验机上测试其剪切强度，并绘制这些数据在不同退火工艺下的变化曲线。</P>
<P> (3)用钛-钢、不锈钢-钢、镍-钛和镍-不锈钢复合板的金相样品，按预定的程序和方法在显微硬度计上测量显微硬度，并绘制相应材料的结合区显微硬度分布曲线。</P>
<P> 3试验结果和分析</P>
<P> 用上述试验方法获得的结果如图1至图6所示。</P><P align=center>
<IMG height=671 src="http://news.mechnet.com.cn/upload/0809261049289564.bmp" width=513 border=0>
</P><P align=center> 图1不同工艺下的退火对钛-钢爆炸复合板结合区微观形貌的影响×50</P>
<P> (a)爆炸态(b)500℃(c)600℃(d)700℃(e)800℃(f)850℃(g)900℃(h)1000℃(均为空冷)</P>
<P> 3.1复合板的结合区组织</P>
<P> 由图1可见，钛-钢复合板结合区的微观形貌在退火以后发生了明显的变化。图1a为退火以前、即爆炸态的组织形态。由该图可见，其结合界面为波形形状。这种波形界面是爆炸焊接复合材料的过渡区所特有的。由该图还可见，波形界面的两侧出现了两种不同形式的塑性变形组织，在钢侧，这种变形表现为晶粒被拉长，就象常规轧制加工中的变形纤维一样。并且，在界面附近变形程度最严重，随着与界面距离的增加变形程度减弱。在波形以下的地方呈现出钢的原始组织，还可见到一些双晶。在高倍放大的情况下，在界面上可观察到亚晶粒和类似再结晶的等轴晶粒。在钛侧，金属的变形以从界面飞向钛内的“飞线”形式出现。这种飞线即绝热剪切线，实质上是一种特殊形式的塑性变形线［1］。钛内的双晶比钢内多。波前有一个漩涡区，这里汇聚了爆炸焊接过程中形成的大部分熔化金属，其中少量分布在波脊上，其厚度以μm计。具有如此特征的结合区即为爆炸焊接金属复合材料的焊接过渡区。</P>
<P> 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的团状新相区(图1e、f)。900℃时那种新相区已连接成带(图1g)。此时，由于钢中的铁向钛侧扩散，使钛的α→β相变温度升高，即在此温度下还未发生那种相变(该相变温度为882℃)。当温度升到1000℃后，钛侧便由α-Ti转变成β-Ti。并且，由于铁、碳和钛元素通过界面的彼此扩散，使得界面上及其两侧出现若干有明显区别的组织形态区(图1h)，即含有大量金属间化合物的中间层。</P>
<P align=center> 表1几种爆炸复合板的退火工艺</P><TABLE align=center border=1><TBODY><TR><TD align=middle>复合材料</TD><TD align=middle colSpan=7>退火温度／℃</TD><TD align=middle>保温时
间／h</TD></TR><TR><TD align=middle>钛-钢
不锈钢-钢
镍-钛
镍-不锈钢
锆-钢
铜-铝
铜-LY12
铜-LY2M</TD><TD align=middle>500
500
500
500
500
300
300
300</TD><TD align=middle>600
600
600
600
600
350
350
350</TD><TD align=middle>700
700
700
700
700
400
400
400</TD><TD align=middle>800
800
800
800
800
450
450
450</TD><TD align=middle>850
900
900
900
900
500
500
500</TD><TD align=middle>900
1000
1000
1000
1000
550
550
550</TD><TD vAlign=top align=middle>1000
1100</TD><TD align=middle>1
1
1
1
1
0.5
0.5
0.5</TD></TR></TBODY></TABLE>
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