文摘

一项调查进行了描述的微观结构和成键特性zirconium-carbon钢爆炸复合。的微观结构和组成复合使用光学显微镜和扫描电子显微镜表征。键属性被使用弯曲和剪切测试检查。考试结果表明,R60702和Cr70板块成功加入没有可见的缺陷。界面波是对称的。没有在复合板的界面元素扩散。有块融化界面。弯曲和剪切试验结果表明,复合的结合性能满足ASTM B898规范的要求。壳牌轧制后,没有出现分层界面。因此,它表明,复合钢板具有良好的焊接质量,满足加工要求。

1。介绍

锆(Zr)及其合金在酸碱环境中有良好的耐蚀性。他们表现出更多优秀的耐蚀性比不锈钢、钛合金、镍合金。因此,Zr广泛应用在严酷的环境下,如脱水醋酸塔项目在化学工业中,在尿素合成塔项目,反应堆在酒精生产(1- - - - - -7]。然而,锆铪在炼油分离是困难的。因此,工业纯锆是相对昂贵的价格,也就是4 - 5倍的高档不锈钢和钛的2 - 3倍。因此,近年来,锆钢复合材料代替纯锆化工设备。锆钢复合材料的处理方法通常是爆炸焊接。在这种方法中,使用炸药的能量来源,这两者之间的原子金属接口是无限接近,形成公司的组合。然而,锆和钢的物理和化学性质是不同的,所以很难复合锆和钢爆炸焊接方法。因此,使用钛锆和碳之间的夹层钢债券。锆钢的微观结构和性质与Ti夹层复合材料已经被更多的研究(调查8- - - - - -15]。一般来说,接口是复合板的疲软,但锆钢壳层间有两个接口。因此,研究锆钢复合材料的层间是有用的。然而,没有太多的工作上实现锆钢复合材料夹层。因此,本文R60702-Gr70没有夹层复合材料是由爆炸焊接。复合材料的微观结构和力学性能的特点。结果表明,复合材料符合规范和处理的要求。

2。实验的程序

2.1。材料

传单和底座是锆(ASME SB551 R60702)在解决退火条件和碳钢(ASME SA Gr70)归一化条件,分别。R60702的化学成分和Gr70表中列出1和表2。传单和底座都按顺序准备的维度 和 ,分别。

2.2。爆炸焊接过程

图1给出了爆炸焊接的装配草图。R60702和Gr70板放置在一个平行的方向。逆电流器(R60702)被放在Gr70支持R60702板的表面。空间的高度大约是8毫米。铵油炸药层是R60702板的表面。爆炸是到三十五毫米的厚度,密度为0.75 g / com³,速度是2300米/秒¹。电子爆炸放在长脑袋的边缘。通过点燃电子雷管、炸药爆轰了,R60702板块加快迅速冲击Gr70板块。

2.3。样品描述

超声检查(UT)是用来检查复合板根据ASTM A578规范与Hanwei HS150设备(16]。在那之后,样本降低爆炸的方向平行。标本停飞的截面碳化硅砂纸2000号和抛光。R60702的显微图,Gr70,接口是由光学显微镜检查(奥林巴斯GX51)。横断面观察后复合板的爆炸焊接和元素分析进行了使用扫描电子显微镜(SEM、ssx - 550)配备一个能量分散x射线分析仪(EDX)。剪切试验的标本准备根据ASTM B898 [17]。进行剪切试验测试机(DLY-10A)。剪切速度是0.2毫米/分钟¹。弯曲试验也执行相同的乐器。外弯曲的标本是弯曲105°。和里面的标本进行弯曲弯曲到180°(根据规范ASTM B898)。

3所示。结果与讨论

爆炸焊接R60702的板块和Gr70板块进行了使用铵油炸药;然后,复合板的大小 。图2显示了复合板的照片。在爆炸焊接过程中,飞行板底板影响显著,导致复合板出现明显的塑性变形(图2(一个))。因此,爆炸焊接后,复合板被夷为平地(图2 (b))。两张图片所示,没有裂纹或互斥的缺陷目视检查的复合板。焊接质量的进一步证实,但采用复合板的连续性。UT过程中,高频超声能量是通过引进和传播的R60702材料复合板以脉冲的形式。一旦有一个缺陷(如无界区域)的脉冲路径,部分能源将反射的表面缺陷。在目前的工作,但记录显示,没有区域产生一个或多个不连续背向反射脉冲的连续全损。图3是一个UT复合板的记录。有第一个反射和第二个背向反射脉冲的复合板。根据ASTM A578规范,它显示的接口R60702-Gr70复合板是连续的。因此,复合板的焊接质量符合ASTM A578的要求。

UT后,显微组织分析实现R60702板壳,Gr70板,复合板。光学的观点复合板的微观结构数据所示4和5。图4(一)显示R60702的微观结构板。从图中可以看出锆合金(R60702)包括α阶段一个大粒度(约20 - 40μ米)的大小αzr谷物约8.5水平。完全的结构是由equal-axed谷物。而且没有异常沉积的金属结构。图4 (b)说明了Gr70的微观结构。这种钢含有铁素体和珠光体谷物band-like分布。图5复合板的显微照片显示了光学接口。从图可以看出5(一个)爆炸焊接过程导致的形成波状界面以及爆炸的方向。这波状界面的形成机理是当R60702 Gr70板块相撞在高速度与一个斜角;高速累积飞机从两个板块的挤压表面喷出,和行为非粘流体(18]。射流的流型取决于所加入[板块的命运19)累计飞机沿着碰撞角的平分线形成对称的波浪在R60702-Gr70接口板,因为他们相似的密度(如图5(一个)),如摆动后模型中的解释(20.所示),(19- - - - - -21]。没有可见的缺陷如气孔或裂纹在高倍镜下(图的接口5 (b))。然而,在爆炸焊接、R70602板块相撞Gr70板块在高速度每微秒(1000米以上);机械碰撞时释放出能量,导致快速增加的压力,强烈的塑性变形在界面区域,摩擦和剪切两种材料。这导致部分熔融的波峰区域和熔块(图的形成5 (b)白色箭头)。

进一步观察焊接界面的微观结构特征,并运用SEM探讨粘结界面如图6(一)。还有没有缺陷如气孔和裂纹表面的复合板。结果按照光学显微检查。基于上述结果,高速碰撞导致局部区域的温度升高,熔块形成的漩涡的表面(图6 (b))。熔块的元素成分测定使用EDX位置标有白色箭头1,2和3,在图6 (b)。结果如图所示7。频谱如图位置7(一)相应的箭头在图吗6 (b)。由EDX分析,证实了该地区在箭头1由97.56%的铁、2.06%锆、Si和0.38%;该地区在箭头2由100%铁;和地区的箭头3由44.51%的铁、55.49%锆(数字7 (b)和7 (c))。基地EDX分析结果,可以得出结论,R60702 Gr70融化在爆炸焊接,在焊接界面和温度超过了R60700的熔化温度在短时间内(1852°C)。熔块的融化和混合R60700和Gr70盘子。

因为高温的爆炸焊接界面,它可能导致整个界面元素扩散的形成(19- - - - - -21]。然而,图6表明没有扩散层的接口。为了确认该元素扩散过程(可能),线扫描的铁、锆、Cr和硅元素进行远离200μ整个界面。结果如图所示8。R60700和Gr70材料包含不同的元素。在Gr70 R60702的粘结界面,可以看到从图8 (b)铁、锆元素的内容都显示整个界面急剧转变。它表明,元素扩散在爆炸焊接过程中没有观察到下一行扫描检测的准确性。和没有硅R60702材料(表1),因此,硅元素的标本来自碳化硅砂纸抛光期间污染。

数据9和10的机械性能R60702-Gr70复合板。弯曲试验是进行对复合板的焊接质量进行评估。图9显示了R60702-Gr70试样在弯曲测试后的横断面图像。表面弯曲测试期间,R60702板受到拉应力,Gr70板块受到压应力。reversed-bend测试期间,R60702板受到压应力,Gr70板块受到压力。表面弯曲试样或reversed-bend标本没有分层界面或父金属。结果符合ASTM B898规范的要求。剪切试验也用来评估复合板的焊接质量。抗剪强度412 MPa。这远远高于ASTM 898要求(137 MPa)。图10显示了剪切剪切试验后样品。可以看出,分离出现在接口。以上检查后,复合板剪切和滚到壳结构(如图11)。壳的直径φ508毫米。在滚动,复合板界面或贱金属不分层。它表明复合板满足加工要求。

4所示。结论

一个R60702-Gr70调查爆炸复合板进行了了解微观结构和成键属性。重要的研究结果如下:(1)的R60702-Cr70复合板 成功地获得了爆炸焊接技术。UT检验表明,焊接质量符合ASTM A578规范的要求(2)R60702-Gr70爆炸复合板具有波状界面。波是对称的。没有观察到裂缝或孔隙缺陷界面。也没有在复合板的界面元素扩散(3)上有块融化界面。这些块融化导致R60702的融化和混合和Gr70材料在高速碰撞(4)弯曲试验结果表明,没有出现分层界面。和抗剪强度达到412 MPa。所有的结果满足ASTM B898规范的要求。壳牌轧制后,还没有出现的分层界面。它表明,复合板具有良好的焊接质量,满足加工要求

数据可用性

我宣布,我没有任何商业或关联利益代表的利益冲突与提交的工作。

的利益冲突

作者声明,(我)不支持,金融或否则,已经收到任何可能有兴趣的组织提交的工作,(ii)没有其他关系或活动似乎已经影响了提交工作。

确认

所有作者承认陕西创新能力支持计划的支持,创新人才晋升plan-Science和技术创新团队(2018 td - 035)和西安科技计划项目(2020 kjrc0100)。