【摘 要】
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通过爆炸焊接工艺制备的层状金属复合板,凭借着材料的性能互补,具有单种金属所不具备的物理和化学性能。钛/铝爆炸焊接复合材料因其同时具备钛的优良耐腐蚀性能和铝合金比重轻,导热性好,及焊接接口结合强度高的特性,在军工以及航空领域大放异彩。然而,我国航空航天领域应用的钛/铝复合板仍需从日,俄,美等国进口,其原因在于国内关于钛/铝复合板的研究起步较晚且现有研究成果不能满足高精尖应用需求,从而导致我国航空产业
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通过爆炸焊接工艺制备的层状金属复合板,凭借着材料的性能互补,具有单种金属所不具备的物理和化学性能。钛/铝爆炸焊接复合材料因其同时具备钛的优良耐腐蚀性能和铝合金比重轻,导热性好,及焊接接口结合强度高的特性,在军工以及航空领域大放异彩。然而,我国航空航天领域应用的钛/铝复合板仍需从日,俄,美等国进口,其原因在于国内关于钛/铝复合板的研究起步较晚且现有研究成果不能满足高精尖应用需求,从而导致我国航空产业国产化受到阻碍。影响钛/铝复合材料结合质量的因素有很多,其中工艺条件是主要影响因素。因此,本研究提出了一种增加过渡层（1060纯铝）的新工艺,通过数值模拟与试验验证相结合的研究方法,探索添加过渡层（1060纯铝）以及静态工艺参数对于钛/铝复合板焊接质量的影响。本文主要工作及研究成果如下:首先,通过爆炸焊接的理论公式计算出钛/铝复合板静态工艺参数的理论值,利用ANSYS/LS-DYNA软件研究TA1/5052与TA1/1060/5052复合板的爆炸焊接成型过程,并对两组模型的压力分布、速度变化以及位移变化进行对比分析。研究结果表明:过渡层可以降低过高的碰撞压力和飞行速度,使基板与覆板更加平稳的结合。其次,利用ANSYS/LS-DYNA软件针对不同静态工艺参数条件下的TA1/1060/5052爆炸焊接成型过程进行模拟,得到成型过程中覆板的速度变化、位移变化以及最大塑性应变等数据,并与理论计算结果进行对比。研究结果表明:在板材间隙不变的条件下,覆板的最大速度与布药厚度成正比;在布药厚度不变的条件下,覆板最大速度随着板材间隙的增加呈现出先增大后减小的趋势。最后,利用爆炸焊接工艺制备TA1/5052与TA1/1060/5052复合板,并通过金相观察和力学性能试验对比分析TA1/5052与TA1/1060/5052复合板的微观样貌和力学性能。试验结果表明:过渡层（1060纯铝）可以将不易结合的TA1板与5052铝合金板更好的结合在一起;与TA1/5052复合板相比,TA1/1060/5052复合板的伸长率与断面收缩率提高显著,且抗拉强度、剪切强度以及焊接强度也有一定的提高,从而能够承受更大的塑性变形。本研究可为钛/铝复合板的制备及工艺优化提供相应的理论依据和技术支撑。
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