一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法。
【背景技术】
[0002]金属钼，因其高硬度、高强度、高熔点、高温比强度大、热稳定性好、良好的导热导电性等特性，在航空航天、核工业、电子行业等工业生产中得到了广泛应用。
[0003]在工程实践中，单一材料很难满足使用要求，迫切需要将不同材料组合在一起，以扩大金属钼的应用。由于钼存在低温脆性、高温氧化性差等特点，在应用常规焊接方法(如电子书焊、氩弧焊、激光焊等)时，存在很多问题。如金属钼对气体杂质十分敏感，很容易形成淬硬；在焊接界面存在很大的热应力；焊接温度太高，使得晶粒粗大，导致组织脆化，焊接接头的韧性和强度下降，还易产生气孔和裂纹。
[0004]爆炸焊接技术作为一种固相结合技术，采用炸药作为能量源，通过炸药爆轰驱动金属板以一定角度撞击其他金属板，在撞击处形成高温高压的极端条件，并在碰撞点附近产生射流，两种金属材料在塑性流动和射流侵彻冲刷的作用下，形成高强度的结合。这些特性使得爆炸焊接技术适用于将性质差异较大的金属材料结合到一起。由于爆炸焊接是通过在金属表面敷设炸药来进行的，因此可以形成大面积的焊接，可以制备大尺寸的复合材料，同时，还具有成本低廉，易于操作等优点。但由于金属钼低温脆性的特点，在爆炸加载下，非常容易产生裂纹，严重限制了爆炸焊接在高熔点金属焊接中的应用。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，该方法能够将纯钼这种高熔点、高强度、脆性的难熔金属与其他与之性能差异较大的金属材料焊接到一起，制备的复合材料无裂纹，具备较高结合强度。
[0006]实现本发明的技术方案如下:
[0007]一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，具体步骤如下:
[0008]步骤一、以纯钼板为基板，将基板置于电加热板上；
[0009]步骤二、以其他金属板为覆板，将覆板通过支撑物平行置于基板之上，基板与覆板之间预留空隙；所述其他金属为与纯钼熔点和脆性差异大的金属；
[0010]步骤三、在覆板表面敷设等厚度炸药，炸药敷设尺寸与覆板尺寸相同，均大于基板尺寸；
[0011]步骤四、接通电加热板对基板进行加热；
[0012]步骤五、当基板达到预定温度后，通过雷管引爆炸药，完成爆炸焊接，制备出高结合强度纯钼复合板。
[0013]进一步地，基板与覆板之间预留的空隙为0.5mm-3mm。
[0014]进一步地，基板的加热温度为300°C。
[0015]有益效果:
[0016]本发明提供的高温预热爆炸焊接方法，通过对纯钼板进行预热，来提高纯钼板的韧性和延展性，以消除冲击加载造成的裂纹，可以制备厚度较厚(大于1_)的纯钼复合板；预热方式采用电加热板原位加热，结构简单，可靠，易于操作。
【附图说明】
[0017]图1为纯钼复合材料高温预热爆炸焊接装置总体结构图。
[0018]图2a为本发明制备的尺寸为100X 50mm的纯钼-纯铜爆炸焊接样品实物图。
[0019]图2b为本发明制备的纯钼-纯铜爆炸焊接样品钼板表面的宏观形貌。
[0020]图3为本发明制备的纯钼-纯铜爆炸焊接样品结合区域显微照片。
[0021]其中，1-电雷管，2-炸药，3-覆板，4-支撑柱，5-基板，6-电加热板。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0023]本发明提供了一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，目的在于实现较厚(大于1_)纯钼板的大面积焊接，主要通过爆炸焊接与高温预热相结合而实现，其中高温预热用于提高钼板的韧性和延展性，以消除冲击导致的裂纹。附图1为本发明的结构布置图，具体步骤如下:
[0024]步骤一、将电加热板6置于平整的木板上，放置在木板上是为了减少电加热板6在工作时的热量损失，连接好电加热板6的导线，以纯钼板为基板5，将纯钼板上下表面打磨后，置于电加热板6上，确保电加热板6和基板5接触良好；
[0025]步骤二、以其他金属板为覆板3，将覆板3朝向纯钼板的一面，即覆板3的下表面进行打磨，将覆板3通过支撑柱4平行置于基板5之上，基板5与覆板3之间预留空隙；所述其他金属为与纯钼熔点和脆性差异大的金属，如铜、钢、锆等；
[0026]步骤三、在覆板3的上表面均匀涂抹黄油，然后布置药框，黄油用于将覆板3和药框粘接在一起，确保覆板3和药框之间无空气，向药框中填充炸药2，并确保炸药2厚度均匀，各处密度一致，炸药2厚度根据设定的基板5和覆板3的碰撞速度与碰撞角计算得出，覆板3的密度和厚度、基板5与覆板3的间隙、炸药2的爆速和药量等参数均会影响到碰撞速度。炸药2敷设尺寸与覆板3尺寸相同，均略大于基板5尺寸；
[0027]步骤四、接通电加热板6对基板5进行加热；
[0028]步骤五、当基板5达到预定温度300°C后，切断电加热板6电源，基板5的预定温度主要根据金属钼的韧脆转变温度来决定，该温度除受材料性质影响外，还取决于材料的厚度，厚度越大，韧脆转变温度越高。在实施中，该温度由实验确定，即以不产生裂纹为佳。通过电雷管I引爆炸药2，炸药2爆轰驱动覆板3碰撞基板5，完成爆炸焊接，制备出高结合强度纯钼复合板。
[0029]本发明中基板5与覆板3之间预留的空隙为0.5mm-3mm。
[0030]本发明中炸药选用低爆速的工业粉状炸药，炸药通过8号工业电雷管从端部引爆。
[0031]本发明的实例:T1铜板与纯钼板高温预热爆炸焊接实验
[0032]采用2mm厚的Tl紫铜板作为覆板，5mm厚的纯钼板为基板，按照图1所示结构布置，基板与覆板间隙为2.5mm。炸药采用爆速为2100?2300m/s的膨化硝铵炸药，装药密度为0.6g/cm3，装药厚度为10mm，采用8号工业电雷管引爆炸药。在达到预定温度(300°C )后，引爆炸药，完成焊接实验。
[0033]如图2a所示，通过本发明制备的Mo-Cu复合板，具有良好的性能。如图2b所示，通过本发明制备的Mo-Cu复合板的钼板表面无裂纹。如图3所示，Mo-Cu焊接界面呈波纹状，是典型的爆炸焊接结合形貌。
[0034]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤一、以纯钼板为基板，将基板置于电加热板上； 步骤二、以其他金属板为覆板，将覆板通过支撑物平行置于基板之上，基板与覆板之间预留空隙；所述其他金属为与纯钼熔点和脆性差异大的金属； 步骤三、在覆板表面敷设等厚度炸药，炸药敷设尺寸与覆板尺寸相同，均大于基板尺寸； 步骤四、接通电加热板对基板进行加热； 步骤五、当基板达到预定温度后，通过雷管引爆炸药，完成爆炸焊接，制备出高结合强度纯钼复合板。
2.如权利要求1所述的一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，其特征在于，基板与覆板之间预留的空隙为0.5mm-3mm。
3.如权利要求1所述的一种热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，其特征在于，所述预定温度为300 °C。
【专利摘要】本发明公开了一种预热爆炸焊接制备高结合强度纯钼复合板的方法，可以制备厚度较大的纯钼复合板，制备的复合材料无裂纹，具备较高结合强度；该方法包括:步骤一、以纯钼板为基板，将基板置于电加热板上；步骤二、以其他金属板为覆板，将覆板通过支撑物平行置于基板之上，基板与覆板之间预留空隙；所述其他金属为与纯钼熔点和脆性差异大的金属；步骤三、在覆板表面敷设等厚度炸药，炸药敷设尺寸与覆板尺寸相同，均大于基板尺寸；步骤四、接通电加热板对基板进行加热；步骤五、当基板达到预定温度后，通过雷管引爆炸药，完成爆炸焊接，制备出高结合强度纯钼复合板。
【IPC分类】B23K20-24, B23K20-08
【公开号】CN104741765
【申请号】CN201510104543
【发明人】陈鹏万, 周强, 冯健锐, 戴开达, 安二峰
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月10日