專利名稱：固結(jié)多層脆性金屬箔材平板的爆炸焊接技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于爆炸焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種用于固結(jié)多層脆性金屬箔材成為平板的爆炸焊接技術(shù)。
背景技術(shù)：
多層爆炸焊接業(yè)已用來(lái)制造各種纖維增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料，如不銹鋼纖維增強(qiáng)鋁、鎢纖維增強(qiáng)鈦等，也被用與制造多層軟電纜、在金屬表面焊接多層非晶態(tài)合金層等。而對(duì)于金屬箔材的多層爆炸焊接有其獨(dú)特的應(yīng)用背景，用快淬技術(shù)生產(chǎn)的一系列合金，如非晶態(tài)合金、金屬準(zhǔn)晶材料、金屬微晶材料多是以箔材形式提供的，將其制成固結(jié)的塊體可擴(kuò)大這些材料的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，將鎢合金、鉬合金、高速鋼等金屬箔與高溫合金、鈦合金、不銹鋼、鋁合金箔材固結(jié)成復(fù)合材料，有利于提高材料的機(jī)械性能，尤其是高溫性能，用箔材增強(qiáng)復(fù)合材料較纖維增強(qiáng)有很好的二維增強(qiáng)效果。
目前的爆炸焊接技術(shù)，用于加工延伸率小于5％的脆性材料，不能防止脆性斷裂，主要存在以下困難1)由于爆炸焊接過(guò)程是在強(qiáng)大的沖擊壓力下進(jìn)行的，爆炸焊接后工件會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲變形，對(duì)于金屬纖維和塑性金屬材料有足夠的塑性變形能力，不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生過(guò)多的損傷。而對(duì)非晶態(tài)合金、金屬準(zhǔn)晶、微晶、鎢合金、鉬合金、高速鋼一類的脆性板材與箔材，焊接變形會(huì)造成強(qiáng)烈的破壞，致使材料發(fā)生碎裂。
2)由于爆炸焊接的邊界效應(yīng)，在復(fù)合板的邊緣部分爆炸的沖擊壓力會(huì)發(fā)生突降，產(chǎn)生強(qiáng)烈的拉伸波，拉伸波會(huì)使板材的邊緣部分拉斷，乃至飛散出去，于是會(huì)在板邊形成大量的裂紋。這些邊緣裂紋會(huì)在板材中繼續(xù)擴(kuò)展，造成材料的碎裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種固結(jié)脆性金屬箔材成為平板的多層爆炸焊接技術(shù)，保證焊接工件的平整，不發(fā)生彎曲變形，并且消除邊界效應(yīng)。從而制造出多層脆性金屬箔與普通金屬材料的復(fù)合板、多層脆性金屬箔材的平板固結(jié)體，以及脆性金屬箔材增強(qiáng)的金屬基復(fù)合板材。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下在爆炸焊接中，使材料發(fā)生斷裂的根源是焊接的彎曲變形與邊界效應(yīng)，只要克服彎曲變形、消除邊界效應(yīng)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)脆性材料的爆炸焊接。爆炸焊接的彎曲變形是由焊接后工件中的剩余動(dòng)能、炸藥爆轟的剩余壓力造成的，如果采用對(duì)稱爆炸焊接的方法，以平面對(duì)稱性實(shí)現(xiàn)對(duì)工件彎曲的剛性抵抗，就可以完全克服彎曲變形。而邊界效應(yīng)是由于自由邊界使炸藥爆炸壓力、材中的沖擊壓力突然卸載造成的，如果能消除自由邊界，就是消除邊界效應(yīng)產(chǎn)生的根源。因此，可設(shè)計(jì)一種對(duì)稱爆炸焊接方法，采用四周布藥的方式，給工件的兩側(cè)邊緣部分施加與平面部分相同的爆炸壓力，確保工件四周的壓力均勻，就可以消除自由邊界，抵抗彎曲變形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)脆性金屬箔材的爆炸焊接。
以下是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的具體步驟首先，將同樣層數(shù)的金屬箔對(duì)稱固定在金屬芯上，保證金屬箔間有不小于箔厚0.1倍的間隙，作為爆炸焊接時(shí)金屬箔的加速距離。然后，將爆炸焊接的復(fù)板材料兩側(cè)壓出1/4圓弧，將兩片復(fù)板對(duì)稱放置，焊接或膠接成扁管。再把固定在金屬芯上的多層金屬箔，放置在復(fù)板組成扁管正中部，保證與扁管之間四周有均勻的間隙，間隙大小可按一般爆炸焊接技術(shù)條件設(shè)計(jì)。接著，在上述組合件的兩端加上飛塊，防止兩端卸載時(shí)造成斷裂。最后，在復(fù)板的外面四周布以同樣厚度的炸藥，使爆炸壓力波形嚴(yán)格對(duì)稱，就可以達(dá)到防止變形、消除邊界效應(yīng)、焊接多層脆性金屬箔材的目的。爆炸焊接后，將爆炸焊接好的材料四周切去、分離，可制成兩塊復(fù)板材料與多層金屬箔組成的復(fù)合板。
使用本發(fā)明主要用以制造非晶態(tài)、準(zhǔn)晶、微晶等非平衡態(tài)合金這些脆性材料的板狀塊體，以及它們與普通金屬的復(fù)合板；也可用以制造由鎢合金、鉬合金、高速鋼箔等增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。其具體做法是將脆硬的快淬合金條帶、鎢、鉬、高強(qiáng)鋼箔與普通金屬箔材交替固定在上述金屬芯上，按上述步驟進(jìn)行爆炸焊接。
本發(fā)明的最大益處是可實(shí)現(xiàn)脆性金屬的爆炸焊接，在使多層脆性金屬箔材間產(chǎn)生焊接的同時(shí)，可限制箔材的斷裂損傷，制成平整無(wú)裂紋的復(fù)合板材。另外，該發(fā)明適于的制造材料范圍廣泛，可對(duì)許多脆性材料進(jìn)行爆炸焊接，如非晶態(tài)、準(zhǔn)晶、微晶等非平衡態(tài)合金、鎢、鉬、高速鋼箔材等。除可用于制造復(fù)合板材外，還可用以制造脆性金屬箔材固結(jié)的板材，如塊體非晶態(tài)合金、塊體準(zhǔn)晶合金，以及鎢、鉬、鋼帶增強(qiáng)高溫合金、鈦、鋁基復(fù)合材料。另外，該技術(shù)還可以直接用來(lái)制造內(nèi)包覆脆性合金層的復(fù)合扁管，塊體非晶態(tài)合金、準(zhǔn)晶合金扁管等。


附圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的爆炸焊接結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)所示，(1)起爆雷管，(2)炸藥，(3)隔爆塊，(4)芯板，(5)多層金屬箔，(6)間隙，(7)復(fù)板扁管，(8)卸載飛塊。
附圖2是爆炸焊接結(jié)構(gòu)示意圖的A-A剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)敘述本發(fā)明的最佳實(shí)施例實(shí)施例1采用約25μm厚、帶寬100mm的Fe78B13Si9鐵基非晶態(tài)合金箔，延伸率小于2％，顯微硬度Hv＝910Kg/m2。將非晶態(tài)合金箔卷緊在100×60×10mm涂有止焊層的芯板(4)上，共120層，卷好的多層非晶態(tài)合金箔(5)與芯板(4)的總厚約為20mm，寬度為65mm，非晶態(tài)箔之間的平均間隙為10μm。復(fù)板材料為普通鋼，厚度1.75mm，制成的扁管(7)寬75mm，高29.5mm，半圓段的外徑為Φ29.5mm，扁管(7)與多層箔(5)之間的間隙(6)約為3～3.25mm。外布炸藥(2)的厚度為37mm，爆速4800m·s-1。實(shí)施爆炸焊接后，用電火花加工切割掉兩端與邊緣的半圓部分，得到兩塊80×50×4.8mm的復(fù)合板，其中已固結(jié)的Fe78B13Si9非晶態(tài)合金層厚約3mm。
實(shí)施例2除在復(fù)板扁管(7)的內(nèi)表面上涂有滑石粉作為防粘層外，采用與實(shí)施例1相同的條件，經(jīng)爆炸焊接、電火花切割后，得到兩塊80×50×3mm的Fe78B13Si9非晶態(tài)塊體坯料，經(jīng)磨床磨削后，減薄為2.2mm厚。X射線衍射證實(shí)仍保持非晶態(tài)，外觀無(wú)宏觀裂紋。
實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同的條件，扁管(7)的內(nèi)表面涂上滑石粉防粘層，每隔20層非晶態(tài)合金箔，加入一層45μm的純鋁箔。經(jīng)爆炸焊接、電火花切割后，得到兩塊80×50×3.3mm的Fe78B13Si9非晶態(tài)合金與鋁箔的復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種固結(jié)多層脆性金屬箔材平板的爆炸焊接技術(shù)，用以固結(jié)延伸率小于5％脆性金屬箔材，其特征是兩塊對(duì)稱復(fù)板構(gòu)成兩端是半圓型的扁管，多層脆性金屬箔材對(duì)稱固定在置于扁管正中的芯板上，四周布置等厚度炸藥驅(qū)動(dòng)扁管，先將多層金屬箔材爆炸焊接成為扁管，然后通過(guò)切割去工件的半圓部分制成固結(jié)的多層金屬箔材塊體平板、多層金屬箔材與普通金屬的復(fù)合板、脆性金屬箔材增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固結(jié)多層脆性金屬箔材平板的爆炸焊接技術(shù)，其特征是脆性金屬箔材是延伸率小于5％的各種金屬，如非晶態(tài)合金、準(zhǔn)晶合金、微晶合金、鎢合金、鉬合金、高速鋼等。
全文摘要
本發(fā)明屬于爆炸焊接技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及到一種固結(jié)多層脆性金屬箔材成為平板的爆炸焊接技術(shù)。其特征是將兩塊對(duì)稱的復(fù)板構(gòu)成兩端是半圓型的扁管,多層脆性金屬箔材對(duì)稱固定在置于扁管正中的芯板上,四周布置等厚度炸藥驅(qū)動(dòng)扁管,先將多層金屬箔材爆炸焊接成為扁管,通過(guò)切割去工件的半圓部分制成固結(jié)的多層金屬箔塊體平板、塊體與普通金屬的復(fù)合板、脆性金屬箔材增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的板材。本發(fā)明適于一種固結(jié)延伸率小于5%的許多脆性金屬箔材,如:非晶態(tài)合金、金屬準(zhǔn)晶箔材等,也可用以制造鎢、鉬、高速鋼箔材增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。同時(shí),還可以直接用來(lái)制造內(nèi)包覆脆性合金層的復(fù)合扁管,以及塊體非晶態(tài)合金、準(zhǔn)晶合金扁管等。
文檔編號(hào)B23K20/06GK1338347SQ01128248
公開(kāi)日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者李曉杰, 孫明, 閻鴻浩, 王金相, 董守華, 奚進(jìn)一, 王宇新, 楊文彬 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)