[01644769]一种铝合金—纯铝—钢复合板的爆炸焊接方法

普通碳素钢价格低廉,用途广泛,但其密度大、比强度低、不耐腐蚀。铝合金密度小、质轻、塑性韧性高、导热导电性良好且耐腐蚀。碳素钢与铝合金复合之后,密度减小、耐腐蚀性增强、比强度提高,在很大程度上弥补了钢密度大、不耐腐蚀等缺陷,而且经过爆炸焊接后其强度等力学性能有所提高,因而铝-钢复合板在冶金、电力、船舶、地铁等行业得到了广泛应用。现行的铝-钢爆炸焊接工艺,直接采用钢板为基层、铝板为复层进行爆炸焊接。由于铝合金大多含有一定量的Mg、Zn低熔点元素,铝-钢复合板的爆炸焊接过程中容易产生气化和界面熔化反应层,形成大波状的结合界面,产生微裂纹,大大削弱了界面的结合强度,引起了铝-钢易分层、复层铝板严重减薄,结合面贴合性能差及边缘脱焊等问题。本研究在钢板与铝合金复板之间加入一层纯铝过渡层,采用一次爆炸成型的方法制备了铝合金-纯铝-钢复合板,分析了结合界面区域的微观形貌、金相组织、合金元素分布,分析了复合板在弯曲试验中的界面结合情况,采用电化学腐蚀方法和盐雾测试方法对复合板的耐腐性能进行研究,并对基板厚度、中间层厚度、板间距离、起爆方式、炸药配比、炸药厚度等工艺参数进行了优化。在膏状2号岩石硝铵乳化炸药中加入0.3～1%的机油,可有效应用于爆炸焊接。增大布药面积可解决边缘起爆的缺点,减少复板消耗,改善边界效应,将边界效应影响区引出复层区域。纯铝-钢的结合的界面结合良好,呈波形特征,波长短,波幅小,属冶金结合。结合界面区域塑性变形程度较大,产生加工硬化效应,显微硬度升高。铝-纯铝-钢复合板中铝合金及纯铝电位较低,作为阳极,表面失去电子,发生氧化反应,钢电位较高,作为阴极,得到电子,发生还原反应,故复合板的腐蚀速率相对两个铝钢材料的腐蚀速率更大,可通过牺牲阳极保护阴极,实现钢的腐蚀防护。本研究有效解决了铝合金直接与碳钢进行爆炸焊接存在的结合困难、界面易分层的问题,提高了钢的耐蚀性及比强度,而且基板厚度、中间层厚度、板间距离、总面积等尺寸规格灵活性很大,焊接过程安全可靠,可大面积应用于工业制造。