تعد جودة أداء ربط الواجهة للألواح المركبة الملحومة بالانفجار هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على الأداء العام وسلامة الخدمة للألواح المركبة. في الوقت الحالي، تركز الأبحاث حول الصفائح المركبة الملحومة بالانفجار المصنوعة من فولاذ التيتانيوم في الداخل والخارج بشكل أساسي على المستوى والهيكل والخواص الميكانيكية والخواص الكهروكيميائية والجوانب الأخرى لواجهة الترابط. يؤدي عدم انتظام الواجهة الناتج عن عوامل مختلفة إلى اختلافات في الشد والقص والصدمات والكهروكيميائية والتعب وغيرها من الخصائص بين الصفائح المركبة الملحومة بالانفجار والكسوة والركائز المتجانسة.
أظهرت الأبحاث أنه يمكن الحصول على واجهات مسطحة أو متموجة في ظل معلمات عملية مختلفة، ويمكن الحصول على واجهات متموجة نموذجية عن طريق لحام ألواح معدنية مركبة مختلفة داخل نوافذ اللحام المناسبة؛ يؤدي الحمل الانفجاري العالي إلى تكثيف التشوه اللدن في واجهة الترابط، مما يتسبب في استطالة الحبيبات بدرجات متفاوتة على طول اتجاه الانفجار ويصاحبها تكوين بعض المراحل المعدنية الجديدة الهشة. تعمل الواجهة على شكل موجة والتي تتكون من التدفق المعدني المكثف في واجهة اللوحة المركبة الملحومة المصنوعة من فولاذ التيتانيوم على تحسين حالة الترابط للواجهة وتعزز أداء القص لواجهة الترابط على طول اتجاه لحام الانفجار. الحبيبات الموجودة بالقرب من واجهة الألواح المركبة من فولاذ التيتانيوم صغيرة جدًا وغير متساوية في الحجم والشكل؛ هناك توزيع إقليمي واضح للحبوب من الواجهة على جانب الركيزة إلى المنطقة البعيدة عن الواجهة، كما تخضع الحبوب الموجودة على جانب الكسوة للتشوه؛ تكون قيمة الصلابة الدقيقة أعلى بشكل عام في واجهة الترابط، حيث أن الزيادة في قيمة الصلابة الدقيقة تتأثر بحجم الحبوب، وتشوه البلاستيك، وحتى تحول الطور. توجد خطوط قص ثابتة الحرارة، تُعرف أيضًا باسم الخطوط الطائرة، عند واجهة التيتانيوم على جانب الكسوة. يتغير هذا الهيكل تحت معالجة الصلب عند درجات حرارة مختلفة حتى يختفي. الغرض من إجراء اختبار الخصائص الميكانيكية على الألواح المركبة من فولاذ التيتانيوم هو تقييم وتلبية مؤشرات قوة الشد، وقوة الخضوع، وقوة القص للألواح المركبة المتفجرة من فولاذ التيتانيوم، من أجل تلبية المتطلبات القياسية. تأخذ هذه المقالة اللوح المركب الناتج عن انفجار فولاذ التيتانيوم مع التيتانيوم النقي الصناعي والفولاذ الكربوني الأساسي كموضوع بحثي، وتدرس البنية المجهرية والهيكل والتسلسل الهرمي والخواص الميكانيكية لواجهة الترابط للوحة المركب من فولاذ التيتانيوم. يتم تحليل تأثير عدم انتظام واجهة الترابط للوحة المركبة من فولاذ التيتانيوم على الخواص الميكانيكية للمادة، مما يوفر أساسًا نظريًا لحساب التصميم والتطبيق الهندسي لأوعية الضغط والأسلحة والمعدات، وما إلى ذلك.
1. اختيار وإعداد المواد
استخدام التيتانيوم ASTM B265 Gr.1 كغطاء بسمك 5 مم؛ يتم استخدام الفولاذ الكربوني ASTM A516 Gr.70 بسمك 35 مم كركيزة. وفقا لـ ASTM B898-11 (2016)، تم تحضير ألواح مركبة من فولاذ التيتانيوم باستخدام طريقة اللحام المتفجر. يظهر التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية للركيزة والكسوة في الجداول 1-3 على التوالي.
فاتورة غير مدفوعة. 1 التركيب الكيميائي للوحة المكسوة B265Gr． 1
2. البنية الدقيقة والتشكل لواجهة الترابط للوحة المركبة المصنوعة من فولاذ التيتانيوم
يظهر الشكل 1 الشكل النموذجي لواجهة الترابط للوحة المركبة المصنوعة من فولاذ التيتانيوم. واجهة الترابط هي شكل متموج نموذجي بطول موجي يبلغ حوالي 1723.5 ميكرومتر وارتفاع موجة حوالي 300 ميكرومتر، كما هو موضح في الشكل 1 (أ). يمكن تقسيم البنية المجهرية من الكسوة إلى الركيزة على طول الاتجاه العمودي على سمك الواجهة إلى بنية مجهرية للتشوه على جانب الكسوة + منطقة الانصهار المحلية ← منطقة دقيقة الحبيبات متساوية المحاور على جانب الركيزة (حوالي 21 ميكرومتر) ← بنية مجهرية للتشوه الليفي المنطقة (حوالي 200 ميكرومتر) ← منطقة البنية المجهرية المنحنية والالتواء (حوالي 108 ميكرومتر) ← منطقة البنية المجهرية الأصلية (خطوط الفريت والبرليت).
أثناء اللحام المتفجر، تنتشر طاقة المادة المتفجرة على شكل موجات على طول اتجاه الانفجار. يتعرض السطح المعدني لتشوه بلاستيكي شديد تحت تأثير موجة الصدمة، ويتم توليد كمية كبيرة من الحرارة على سطح التلامس، مما يتسبب في ذوبان المعدن. يتدفق المعدن ويولد تيارًا، مكونًا دوامة (انظر الشكل 1 (ب))، وتتحد الواجهة النهائية في شكل يشبه الموجة. الدوامة بشكل عام عبارة عن خليط ميكانيكي يتكون من مواد مختلفة مثل الحطام المعدني الذي تحمله طائرة نفاثة، ومواد التبريد المنصهرة، والمركبات بين المعدنية، والحبيبات المعدنية للطلاء أو الركيزة في الموضع الأصلي. هناك عيوب مثل المسام المحاصرة والهياكل السائبة أو المتشققة التي تتشكل عن طريق التصلب السريع داخل الدوامة. يوضح الشكل 2 مورفولوجيا SEM للمناطق الهرمية المختلفة عند واجهة الترابط للألواح المركبة من فولاذ التيتانيوم.
(1) مستويات الانتقال من الكسوة إلى الركيزة عند السطح البيني للوحة المركبة الملحومة المصنوعة من فولاذ التيتانيوم هي كما يلي: منطقة التشوه للهيكل الجانبي للكسوة، ومنطقة الانصهار المحلية، ومنطقة الحبوب الدقيقة المتساوية، والشريط منطقة الألياف على شكل منطقة الالتواء على جانب الركيزة.
(2) بالمقارنة مع الركيزة الأصلية، زادت صلابة المنطقة الدقيقة الحبيبات على جانب الركيزة (3.60 جيجا باسكال) والمنطقة المنصهرة محليًا في الدوامة (11.73 جيجا باسكال) بشكل ملحوظ، بينما زاد معامل المنطقتين لا تزيد بشكل ملحوظ. تُظهر الصلابة والمعامل في المناطق الأخرى توزيعًا غير متساوٍ واضحًا، ويؤدي الهيكل غير المتساوي لواجهة ربط فولاذ التيتانيوم على مستويات مختلفة إلى صلابة غير متساوية ومعامل مرن.
(3) تحت تأثير تموجات الواجهة، تكون قوة الشد (578 جيجا باسكال) لطبقة الترابط على طول اتجاه التفجير بين الركيزة والكسوة، مع أدنى استطالة عند القسم (31.5%) وانكماش عند القسم (40%)؛ قوة الشد لطبقة الترابط المتعامدة مع اتجاه التفجير (472 جيجا باسكال) أقل من قوة الشد للركيزة والكسوة، مع أقل استطالة عند المقطع (31.12%) ومعدل انكماش بعد الكسر (58%) بين الركيزة والكسوة. الكسوة. خصائص الشد لهذه اللوحة المركبة من فولاذ التيتانيوم متباينة الخواص.
