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郑远谋
(广东省鹤山市新技术应用研究所, 鹤山529721)
摘 要: 在实践的基础上对爆炸焊接金相技术进行了总结,建立了一整套爆炸焊接的金相图谱。为爆炸焊接技术和爆炸复合材料的推广应用及发展创造了条件。
关键词: 爆炸焊接; 金相技术; 金相图谱
1 引言
爆炸焊接金相技术是将一般的金相技术应用于爆炸复合材料的研究之中,是揭示其宏观和微观组织的一种研究方法和手段,并为制订和完善爆炸焊接工艺、检验和提高产品质量提供科学依据。
自 爆炸焊接工艺问世后,通过光学显微镜首次观察到结合界面上的波形这一奇特现象,受到了焊接工艺人员和金相检验工作者的普遍关注。随后各种金相研究方法和手 段迅速地被应用到该领域的深入研究之中。几十年来,为金属爆炸焊接理论的研究、建立,为爆炸复合材料的工程应用作出了很大贡献。特别是在爆炸焊接的双金属 和多金属材料的金相研究中,建立了许多新的方法,在实践中解决了许多新的课题,已形成一门特殊的爆炸焊接金相技术。随着爆炸焊接技术的进一步发展,将会同 时促进焊接金相技术的发展。
2 爆炸焊接金相技术的特点
爆炸焊接金相技术是运用各种金相分析手段研究金属爆炸复合材料的工艺、组织和性能之间关系的一种技术。在研究对象、内容和方法上不完全相同于一般常规的金相分析技术,它具有如下特点:
(1) 爆炸焊接金相技术主要研究应用爆炸焊接工艺生产的双金属和多金属复合材料。
(2) 主要研究爆炸焊接复合材料基材之间结合界面的组织(形态) 、性能与工艺参数三者之间的关系。
(3) 由于研究对象是两种或两种以上的相同或不同材料的爆炸焊接件,因此往往会存在一个或多个结合面,组织情况和内部的应力情况都不尽相同,十分复杂,具有极大的分析难度。
(4) 由于组织情况复杂和分析难度大,爆炸焊接金相技术几乎涉及所有的常规金相研究的仪器和设备,或需要几种设备配合使用。除常用的普通光学显微镜外,其它如高温金相显微镜、定量金相显微镜、显微硬度计、电子探针和电子显微镜等。
3 爆炸焊接金相样品的制备
与常规金相检验一样,爆炸焊接金相样品的制备同样是分析研究工作的基础。其制样的步骤和操作方法与单金属材料的制备方法基本相似,但有如下几个需要特别注意的事项:
(1) 取样 以复合板为例,样品通常取自于沿爆炸方向中心线稍前一点的地方,磨面长度一般不小于20mm。
(2) 预磨和抛光 这类复合材料常带有软层和硬层,因此特别是对双金属材料的预磨和抛光用力一定要均匀,避免出现斜面和台阶。
(3) 侵蚀 通常用化学侵蚀的方法来显示爆炸复合材料的内部组织。由于爆炸焊接件是由两种或两种以上金属结合在一起,故侵蚀所用的化学试剂、方法和过程与单金属 往往不同。目前除少数组合外,大多需要使用两种或多种侵蚀剂分次侵蚀不同的金属层,有些金属层还难于被显示。表1～3 介绍了一些复合材料的侵蚀试剂和侵蚀方法, 以供参考。
4 爆炸焊接金相观察
用15～200倍的普通光学金相显微镜可对爆炸复合材料的宏观和微观组织进行观察和拍照。主要内容有:
(1) 单金属板、双金属板和多金属板的表面波形与底面波形;
(2) 双金属与多金属结合区(界面) 波形;
(3) 宏观下整块复合材料的界面形态;
(4) 热加工和热处理状态下复合材料的界面形态。
(5) 爆炸焊接状态下结合区金属的塑性变形、熔化和扩散。
(6) 不同状态下基材中组织的变化。
利用高温金相显微镜可连续观察、拍摄结合区在升温、保温及降温过程中每一阶段的组织形态。
利 用定量金相显微镜可对基材和结合区中各种组织组成物形态、大小和分布进行定量测定;利用显微硬度计按要求对复合材料进行显微硬度测定,根据测定结果绘制结 合区和断面上的显微硬度分布曲线。电子显微镜和电子探针也是爆炸复合材料微观组织结构和微区成分进行分析的常用手段,是爆炸焊接金相技术的重要组成部分。
5 爆炸焊接金相图谱
作者在爆炸焊接领域长期的研究过程中,金相技术得到了很好应用与发展,取得了丰硕的科技成果,积累了数百幅宏观与微观的金相图片。下面列出部分图片以供参考。
以上仅是爆炸焊接金相技术的一般介绍,其金相图谱的种类和图片由于受篇幅的限制只能摘其很少部分介绍,所有图谱和图片汇集在文献[2 ]中。爆炸焊接金相技术是随爆炸焊接工艺的研究与应用不断发展起来的一种金相分析技术。它的发展又大大地推动了爆炸焊接技术及其应用的发展,这些发展对丰 富焊接及材料科学的理论都将起到了积极的作用。随着爆炸焊接技术的进一步发展和应用的日趋扩大,爆炸焊接金相技术将会得到进一步的发展。
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