金属爆炸复合材料的热处理

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　　热处理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。这类材料的热处理类型亦有退火、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。

　　1试验用材

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　　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。

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　　2试验方法

　　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热处理。然后开展如下工作：

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　　(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。

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　　(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。

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　　(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。

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　　3试验结果和分析

　　用上述试验方法获得的结果如图1至图6所示。

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　　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

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　　(a)爆炸态(b)500℃(c)600℃(d)700℃(e)800℃(f)850℃(g)900℃(h)1000℃(均为空冷)

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　　3.1复合板的结合区组织

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　　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。

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　　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。

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　　表1几种爆炸复合板的退火工艺

复合材料	退火温度／℃							保温时 6 P B4 }* j: v: N7 {) p7 [& t间／h
钛-钢 不锈钢-钢 镍-钛 镍-不锈钢 锆-钢 2 L0 v) U* f2 `. x9 b6 A铜-铝 铜-LY12 - |: P- H* y! w% ~铜-LY2M	500 $ v5 q5 C0 {$ ~; H: z& ?* L500 . u1 E( u' |) v0 Y500 % t9 |7 N$ m+ [. h500 5 v# d, P" f# g& e, g9 u# X( {5 w% U4 P; K500 300 300 " h: C$ s* \% u/ @300	600 ' ]' c- ?3 x' G8 E; j! Q: E4 A600 , |5 y! c" D7 B; V6 f+ o* p0 l2 \600 2 Z$ B) G9 B1 p, W600 600 350 - H P; i/ _3 \; K$ }' c350 350	700 700 1 U% z; k) h% |6 @0 z) y' Y+ k700 & J* f% k9 u7 ]' W8 b( G: z700 700 ; H: S- W$ E; E400 5 r" H6 y8 Q% C6 B. Q& R2 K3 Q400 $ E! H9 r0 t& @+ [. z- ~, Y- `400	800 # q# R L5 H+ B% V/ ?9 y4 R0 M800 + ?7 }5 Y: l5 k1 H; A800 800 8 O2 M. P G$ l/ W0 R- Y800 " w# ]: @" [4 N' x450 450 6 y g2 y- X7 A& q450	850 4 y7 d' x! N5 N- [7 k: k" ]900 0 W* h& N( y1 U' ~0 H- `0 m6 F8 B900 & s6 q3 f& Z) {2 B3 Q. s900 ' x1 h( _1 V" g |900 500 9 n3 e: T5 C5 m8 F" q500 500	900 1000 1000 1000 ; G3 F5 ~9 O. v' a8 J6 B- t; W1000 550 ( Q6 h2 ~6 Z8 ^, K }550 550	1000 1100	1 1 M+ m. ^! D" j$ \/ H1 w1 1 & u$ R; H1 Y) ?" \1 b1 1 0 H& r6 d+ o0 d! J2 g0.5 7 i) w) e' }. r- K5 L X- Y* [0.5 0 ^8 ~% J2 y3 f$ @( [0.5

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