一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法，属于有色金属板型材料 加工与制造的技术领域。
【背景技术】
[0002] 镁合金具有比重轻、比强度高、易于回收、储备资源丰富的特点，是绿色工程结构 材料，在汽车、航天航空、电子工业领域有着广泛的应用价值；但镁合金的耐蚀性差，强度、 硬度低，使镁合金的应用受到了很大的局限性；为了改善镁合金的强度、硬度和耐腐蚀性， 拓宽其应用领域，常把镁合金和耐蚀性好、高强度的其他金属复合，制成复合板，扩大其应 用范围。
[0003] 目前镁合金复合板的加工有两种方式，一种是爆炸焊接复合，另一种是轧制，爆炸 焊接工艺是通过炸药爆轰波的瞬时高压、高温作用，推动复板作用于基板，使其达到固相连 接和冶金结合，其中，爆炸焊接适用于同种或异种金属的连接；爆炸复合板的尺寸和形状规 格不受设备的限制；爆炸成型的复合材料具有很高的结合强度和再加工性能，但在爆炸焊 接成型过程中还存在诸多弊端，例如均匀度、结合强度、安全性能还有待进一步改进。
【发明内容】
[0004] 发明目的
[0005] 本发明的目的是针对【背景技术】的状况，采用镁合金板、铝合金板、钛合金板为原 料，使用铵油炸药，进行爆炸叠加成型焊接，一次成型，制成镁铝钛合金复合板，以大幅度提 高镁合金板的强度、韧性和耐腐蚀性，扩大镁合金板的应用范围。
[0006] 技术方案
[0007] 本发明使用的化学物质材料为：镁合金板、铝合金板、钛合金板、铵油炸药、雷管、 引线、铝箔片、黄油、砂纸、砂粒、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单 位
[0008]
【主权项】
1. 一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：使用的化学物质材料 为：镁合金板、铝合金板、钛合金板、铵油炸药、雷管、屏蔽电缆、铝箔片、黄油、砂纸、砂粒、无 水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位 镁六金板：AZ31B 600nim><300mmx 15mm ??合金板：6061 650mmX350mmX Imm t太ft金板：TAl 65Ommχ35Ommχ3mm 铵油炸药： 2100g±100g 雷管：电雷管 i>6mmx40mm 引线：屏蔽电缆 50000mm ^uvft ^ i'： Al I Ommχ6mmχ0.5mm 15 块 黄油：通用锂基脂黄油 400mL±5mL 砂纸：碳化硅、300 目 200mmx200minx0.5inm 10 张 砂粒：河沙 200000g±100g 无水乙醇：C2H6O IOOOmL士50mL 镁铝钛合金复合板爆炸焊接成型方法如下： (1) 打磨基板、中间板、复板的待焊接表面 确认镁合金板为基板，铝合金板为中间板，钛合金板为复板； ① 将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面 光洁、平整，表面粗糙度为RaL 25?2. 5 μ m，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁 净； ② 将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面 光洁、平整，表面粗糙度为RaL 25?2. 5 μ m，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁 净； ③ 将钛合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面 光洁、平整，表面粗糙度为RaL 25?2. 5 μ m，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁 净； (2) 卷制间隙柱 ① 将错箔片置于钢质平板上，用夹钳卷制成圆筒状，成Φ8_Χ0. 5_X6mm，共6块，各 块尺寸一致； ② 将错箔片置于钢质平板上，用夹钳卷制成圆筒状，成Φ8ι?πιΧ0. 5mmX I. 5mm，共6块， 各块尺寸一致； (3) 确认铵油炸药性能 铵油炸药为固态粉体，其组成为硝酸铵90%、柴油7%、木粉3%，均匀混合而成； 性能：爆炸速度2300?2800m/s,密度0· 89g/cm3,爆炸力2000?2300MPa ; (4) 工艺配置安装 ① 平整土质地面 在空旷处土质地面上进行平整，地面矩形，尺寸为6000mmX 3000mm，周边IOm处不得有 物体； ② 堆积砂粒 在平整的土质地面中间位置堆积砂粒，底部尺寸为700mmX 400mm，砂粒高度为600mm， 顶部平面尺寸为650mmX 350mm，成阶梯状； ③ 置放基板一镁合金板 将基板一镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行； ④ 置放间隙柱一铝箔片 将I. 5_高的六块间隙柱等间距置放于基板的周边端部，与基板保持垂直； ⑤ 置放中间板一铝合金板 将铝合金板平行置放于间隙柱铝箔片上，并与基板保持平行； ⑥ 置放间隙柱一铝箔片 将6_高的六块间隙柱等间距置放于中间板一铝合金板的周边端部，与中间板保持垂 直； ⑦ 置放复板一钛合金板 将复板一钛合金板平行置放于间隙柱铝箔片上，并与基板和中间板保持平行； ⑧ 在复板上部涂覆缓冲保护层黄油 将黄油用毛刷均匀涂覆在复板上部，黄油层厚度为Imm ; ⑨ 置放药框及铵油炸药 将预制的矩形药框平行置放在黄油层上部，并与黄油粘连，以使复板上部的铵油炸药 与空气隔绝；将铵油炸药均匀置于药框内，在布药过程中用钢板尺监测炸药厚度，并保证铺 置的药层厚度均匀； ⑩ 安装雷管及引线 在药框内铵油炸药角部安装雷管，并固牢；将雷管引线接出爆炸现场50m处，为爆炸安 全距离； 爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度< 10% ; (5) 爆炸成型 ① 用电雷管引爆器通过引线引爆电雷管，铵油炸药瞬时发生爆炸； ② 炸药爆炸产生的爆炸冲击波瞬间冲击中间板，再次传递冲击复板，复板向中间板和 基板高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板、中间板和基板发生强烈碰撞接触，使复板与中 间板、基板在瞬间完成焊接，成镁铝钛合金复合板； (6) 清理爆炸成型现场 将爆炸焊接后的现场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁铝钛合金复合板； (7) 超声波探伤镁铝钛合金复合板 将爆炸成型的镁铝钛合金复合板用超声波探伤仪测定爆炸焊接的结合程度，超声波频 率2. 5MHz，爆炸焊接结合程度为96. 8% ; (8) 机械切割镁铝钛合金复合板，并打磨 将镁铝钛合金复合板置于钢质平板上，用机械切割周边，成规则形状； 将切割后的方形镁铝钛合金复合板用砂纸打磨正反表面及周边，使正反表面及周边光 洁； (9) 中温回火 将打磨后的镁铝钛合金复合板置于回火炉中，回火温度350°C ±5°C，回火时间2h，以 消除内应力及结合表面缺陷； 中温回火后关闭回火炉，然后随炉冷却至25°C ; (10) 清理、清洗 将回火后的镁铝钛合金复合板用砂纸打磨表面及周边各部氧化层，然后用无水乙醇擦 洗表面及周边各部，使其洁净； (11) 检测、分析、表征 对爆炸焊接成型后的镁铝钛合金复合板的形貌、界面金相组织、结合强度进行检测、分 析、表征； 用光学显微镜进行金相组织分析； 用扫描电镜进行界面元素扩散分析； 用电子万能试验机进行结合强度测试； 结论：爆炸焊接成型的镁铝钛合金复合板为灰黑色板形，镁铝界面呈大波纹形貌紧密 结合，铝钛界面呈小波纹形貌紧密结合，无过度熔化及分层现象，镁铝钛复合板的三层界面 剪切强度达到150MPa，爆炸焊接结合率为96. 8%。
2.根据权利要求1所述的一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于： 所述的镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型是在空旷的土质地面上进行的，是在砂粒基础上 置放镁合金基板、第一层间隙柱、铝合金中间、第二层间隙柱、钛合金复板、黄油缓冲保护 层、炸药框架、铵油炸药、电雷管、屏蔽电缆、电雷管引爆器，在铵油炸药的爆炸下瞬时完成 的； 土质地面（13)为矩形，周边尺寸为6000mmX 3000mm，地面平整；在土质地面（13)的上 部为砂粒基座（12)，砂粒基座（12)厚度为600mm，长度700mm，宽度400mm，呈矩形，由砂粒 堆积而成；在砂粒基座（12)的上部水平放置镁合金基板（11)，在镁合金基板（11)上部等 间距置放6块第一层间隙柱（10);在第一层间隙柱（10)上部平行置放铝合金中间板（9)， 在铝合金中间板（9)上部等间距置放6块第二层间隙柱（8)，在第二层间隙柱（8)上平行 置放钛合金复板（7)，在钛合金复板（7)上部均匀涂覆黄油缓冲保护层￠)，黄油缓冲保护 层（6)厚度为1mm，在黄油缓冲保护层（6)上部平整置放炸药框架（5)，在炸药框架（5)内 均匀置放铵油炸药（4)，在铵油炸药（4)的左角部置放电雷管（3)，电雷管（3)连接屏蔽电 缆（2)，屏蔽电缆（2)连接电雷管引爆器（1)，屏蔽电缆（2)长度为50m。
【专利摘要】本发明涉及一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法，是针对镁合金板、铝合金板和钛合金板的性能要求而进行的爆炸焊接成型，采用铵油炸药，在地面砂粒基座上进行远距离瞬时爆炸焊接成型，此焊接成型方法速度快、界面结合牢固、界面剪切强度好、结合率高，镁铝钛合金复合板的剪切强度达150MPa，爆炸焊接结合率为96.8%，可控性好，焊接过程安全可靠，是制备镁铝钛合金复合板的可靠有效方法。
【IPC分类】B23K20-08, B23K101-18, B23K20-24, B23K103-18
【公开号】CN104526151
【申请号】CN201410720558
【发明人】王文先, 张婷婷, 范述宁, 张楠, 武佳琪, 王玢, 谢瑞山
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月2日