前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對材料性能的要求不斷提高，單一金屬材料已無法滿足工業(yè)發(fā)展的需求。其中，金屬復(fù)合板作為一種新型的功能材料，通過異質(zhì)材料的層狀復(fù)合設(shè)計，金屬復(fù)合板整合了每種組成金屬的優(yōu)點，實現(xiàn)了單一金屬無法達到的綜合性能[1]。

目前，關(guān)于異種金屬復(fù)合板的制備技術(shù)主要有爆炸焊接[2]、軋制[3]、擴散焊接[4]、爆炸焊接+軋制復(fù)合[5]等技術(shù)。為擴大和調(diào)節(jié)復(fù)合板的尺寸，通常采用爆炸焊接+軋制的復(fù)合方法制備復(fù)合板[6]。爆炸焊接+軋制制備復(fù)合板的工藝方法，主要是采用爆炸焊接制備大厚度的復(fù)合材料板坯，基于熱處理工藝及冷/熱軋制方法，獲得不同厚度尺寸異種金屬之間復(fù)合的材料，尤其在大面積較薄復(fù)合板材生產(chǎn)制造上更有優(yōu)勢。LUO等[7]采用純鈮作為中間過渡層，通過真空850-1000℃不同溫度熱軋制技術(shù)制備了高結(jié)合質(zhì)量的鈦/不銹鋼復(fù)合材料，基于微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的表征分析，溫度越高界面有脆性金屬間化合物生成不利于界面結(jié)合強度的提升。劉元銘等[8]針對普通平軋制備復(fù)合板存在的結(jié)合強度低、軋后彎曲嚴重等難題，采用波平軋工藝制備Mg/Al復(fù)合板，并對其進行力學(xué)性能測試。研究表明，波紋軋變形區(qū)內(nèi)交替出現(xiàn)多個前滑區(qū)與后滑區(qū)，形成多個搓軋區(qū)，進而提高界面的結(jié)合強度。王敬忠等[9]采用爆炸焊接的方式將DT4夾層與鈦板結(jié)合，然后按照對稱方式組坯，制備得到鈦鋼復(fù)合板;研究表明，復(fù)合板的結(jié)合強度取決于軋制溫度和軋后退火溫度，當(dāng)溫度過高時界面有金屬間化合物生成，不利于界面結(jié)合強度的提升。呂琪[10]基于爆炸焊接+軋制的方法制備TA1/2A12復(fù)合板，對復(fù)合板在爆炸焊接、熱軋、冷軋以及熱處理狀態(tài)的組織特征,以及復(fù)合板的界面硬度和拉伸、剝離、剪切等力學(xué)性能進行深入的研究分析。

鈦合金由于其低密度、高比強度和優(yōu)越的耐腐蝕性等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)藥、武器裝備、石油化工等領(lǐng)域。鈦合金是一種輕質(zhì)高強性能的材料，可以作為有效的輕質(zhì)防護材料。隨著科技的發(fā)展，軍事和航空航天等領(lǐng)域?qū)Ψ雷o材料的綜合性能提出了更高的要求[12-14]。純鈦(TA2)具有較好的塑性，但強度相對較低;TC4鈦合金強度比較高，但韌性比較低。為了實現(xiàn)強度與塑性最佳協(xié)同效果，把高塑性金屬材料和高強度的金屬材料進行復(fù)合，從而綜合了材料的高韌性和高強度性能，有效利用了二種材料的優(yōu)良性能。研究表明，界面的結(jié)合情況對復(fù)合材料力學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響。

因此，為了實現(xiàn)高強度TC4鈦合金和高韌性TA2鈦合金有效的復(fù)合，進而發(fā)揮鈦合金的高強和高韌性能優(yōu)勢，本文基于爆炸焊接+軋制工藝開展了TA2/TC4鈦合金復(fù)合材料的制備，通過金相、SEM、EBSD等先進的微結(jié)構(gòu)表征技術(shù)手段對結(jié)合面微觀組織結(jié)構(gòu)進行表征分析，通過萬能材料實驗機對TA2/TC4鈦合金復(fù)合材料整體拉伸性能、結(jié)合面處拉伸剪切性能以及材料整體彎曲性能進行檢測分析，并對失效試樣進行分析，揭示了TA2/TC4鈦合金復(fù)合材料結(jié)合面微結(jié)構(gòu)的演化機理以及變形失效機理。本文對鈦合金復(fù)合板材結(jié)合面力學(xué)性能及其微觀組織結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研究，為可控厚度鈦合金復(fù)合裝甲的設(shè)計提供了重要的指導(dǎo)意義。

1、驗材料與方法

1.1試驗材料

在爆炸焊接試驗中選用300mmx600mmx 5mm的商業(yè)純鈦板TA2作為爆炸焊接飛板，300mmx600mmx10mm商業(yè)鈦合金板TC4作為爆炸焊接的基板，材料的化學(xué)成分及其室溫條件下的力學(xué)性能參數(shù)，如表1和表2所示。

表1材料的化學(xué)成分(wt.%)

表2材料的力學(xué)性能

1.2爆炸焊接+軋制制備工藝

爆炸焊接之前首先對TA2和TC4板材的表面，采用砂紙進行拋光處理,去除表面的氧化層。然后采用無水酒精對板材的表面進行清洗,去除板材表面的油污;之后采用無塵布擦拭干凈,確保爆炸焊接之前板材的表面是清潔的。

基于爆炸焊接原理,在本研究中采用平行放置的方式制備 TA2/TC4爆炸焊接層狀復(fù)合板,板材采用平行的布置方式，炸藥為工業(yè)用硝銨炸藥，其爆炸焊接過程示意圖,如圖 1所示。

采用平行法制備爆炸焊接復(fù)合板的過程中，飛板與基板的碰撞速度及碰撞角可通過下列式(1)和式(2)進行計算得到  [15]。

式中,碰撞速度  V p 和沖擊速度  V c 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,其中  β為碰撞角,可以通過式(2)計算求得  [16]

式中,  t e 為爆炸焊接試驗中炸藥的厚度; k為系數(shù),取值在 1.81～2.6; r為單位面積炸藥與覆板質(zhì)量比;s為爆炸焊接間隙  [17]。

為了實現(xiàn)不同金屬材料的爆炸焊接,研究人員建立了一個爆炸焊接窗口用來預(yù)測不同金屬材料的焊接參數(shù)  [18?20],其中碰撞角  β與碰撞速度  V c 之間的關(guān)系,如圖 2所示。

在圖 2中的右邊界表示爆炸焊接過程中在焊接界面處形成射流的邊界條件。 WALSH等  [21]指出在爆炸焊接過程中,飛板的碰撞速度應(yīng)比材料中的聲速要小才能實現(xiàn)有效的焊接。于是, ABR AHAMSEN等  [22]建立了一個關(guān)于碰撞速度  V c 與碰撞角的函數(shù)關(guān)系式,如式(3)所示。

在圖 2中的下邊界是指爆炸焊接過程中,焊接界面是否形成波紋界面的下限,因此, DERIBAS等  [20]提出了爆炸焊接下限的計算公式,如式(4)所示

式中,  H V 和  ρ分別表示飛板的維氏硬度和密度; K為焊接表面清潔系數(shù),清潔表面取 0.6,不清潔表面取 1.2。

在圖 2中的左邊界表示波紋狀焊接界面和直線型焊接界面的過渡邊界,備用來調(diào)控焊接界面的波紋形狀。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展研究人員發(fā)現(xiàn),焊接界面的形狀不僅和碰撞速  V c 有關(guān),還與碰撞角  β有關(guān)  [23]。因此, WITTMAN等  [24]提出了一個直線型和波紋狀焊接界面過渡的動態(tài)塑性準則,如下所示

在圖 2中的上邊界表示爆炸焊接過程中,在焊接界面沒有熔化層形成的最大碰撞速度。其中，DERIBAS等  [20]給出了計算上邊界的計算公式

式中, E和 v分別表示彈性模量和泊松比, h是飛板的厚度。

此外,基于上述的研究, BAHRANI等  [25]還給出了,在爆炸焊接的過程中,碰撞角  β下限為  2 ° ～ 3 °,上限為  31 °。如果在爆炸焊接的過程中超出了碰撞角上下限,將無法實現(xiàn)有效的焊接。撞角的上下限,將無法實現(xiàn)有效的焊接。

結(jié)合表 2中的材料參數(shù)以及圖 2中的焊接窗口計算得出本試驗中 TA2/TC4的爆炸焊接參數(shù)為,間隙選擇 10 mm,炸藥的厚度選擇 30 mm,炸藥爆速為2600m/s。

另外，采用熱軋的工藝方法對TA2/TC4爆炸焊接復(fù)合板沿爆炸焊接的方向進行軋制處理。軋制之前首先把TA2/TC4爆炸焊接復(fù)合板放置在馬弗爐中進行450℃條件下的熱處理，保溫30min，進行40%的軋制壓下量,最終得到厚度為 9mm的TA2/TC4爆炸焊接+軋制復(fù)合板,其中TA2層的厚度為2mm,TC4層的厚度為 7 mm,軋制復(fù)合的復(fù)合板材放置空中冷卻，爆炸焊接+軋制制備過程示意圖，如圖3所示。

1.3微結(jié)構(gòu)表征

沿爆炸焊接+軋制的方向，在沿TA2/TC4復(fù)合板結(jié)合界面平行爆炸焊接+軋制方向處取金相試樣a(側(cè)面),和垂直爆炸焊接+軋制方向處取金相試樣b(正面),取樣尺寸  10mm ×  10mm ×  5mm,取樣方式如圖 4所示,在軋制的過程中, RD表示軋制方向(即X軸),即工件運動的方向; TD表示橫向,與 RD軋制方向垂直的方向(即 Y軸); ND表示與軋制面垂直的法向(即 Z軸),即是在軋制的過程中與軋輥直接接觸的那個面方向。對制備得到的金相試樣,采用200~3000目數(shù)的砂紙進行拋光處理,精拋光采用絲絨布進行拋光,拋光液選用三氧化二鐵和三氧化鉻懸浮液,拋光至鏡面狀態(tài)后采用腐蝕劑對金相表面進行金相腐蝕,選用的腐蝕劑配比為 4 mL氫氟酸+1 mL硝酸+15 mL水,對腐蝕后的結(jié)合面,采用 LEICA DMI3000M型號的光學(xué)顯微鏡(Optical microscopy， OM)進行金相觀察。

對研磨拋光之后的試樣,采用 Twin Jet進行電解拋光;然后基于 ZEISS Gemini SEM 300掃描電子顯微鏡,分別采用背散射電子成像(Back scattered electron, BSE)和二次電子成像(Secondary electron,SE)開展焊接界面的微觀組織結(jié)構(gòu)的觀察分析。在FEI Quanta650 FEG SEM設(shè)備上,開展焊接界面EBSD檢測分析。

1.4力學(xué)性能測試

為了獲得爆炸焊接+軋制 TA2/TC4復(fù)合材料的整體拉伸基本力學(xué)性能參數(shù),選用 INSTRON 5960型萬能材料試驗機在室溫下開展 TA2/TC4復(fù)合材料整體的拉伸性能,根據(jù)標準 GB/T 228.1-2010確定拉伸試樣尺寸,準靜態(tài)拉伸試樣設(shè)計,如圖 5所示。試樣的加工沿 TA2/TC4復(fù)合材料爆炸焊接及軋制的方向切取拉伸試樣。試驗加載應(yīng)變率為10^?3s^?1。根據(jù)復(fù)合材料拉伸前、后的數(shù)據(jù),計算出復(fù)合材料的整體延伸率、斷面收縮率及抗拉強度,計算公式如下所示

抗拉強度

延伸率

斷面收縮率

式中,  F m 為復(fù)合材料斷裂失效時承受的最大力, N,  S 0 為原始復(fù)合材料額橫截面面積,  mm2, Lu為復(fù)合材料斷后標距部分的長度, mm,  L0為復(fù)合材料原始標距部分的長度(50mm),  Su為斷后最小橫截面的面積 /mm2。

選用 INSTRON 5960型萬能材料試驗機來開展TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合界面的剪切性能試驗,根據(jù)標準 GB/T 6396-2008確定剪切試樣尺寸, TA2/TC4復(fù)合材料的剪切試樣示意圖,如圖 6所示。試樣的加工沿 TA2/TC4復(fù)合材料爆炸焊接及軋制的方向切取剪切試樣。試驗加載應(yīng)變率為10^?3s^?1,根據(jù)下列公式計算 TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合界面的剪切強度:

式中,  τ為結(jié)合界面的抗剪強度, MPa, F為結(jié)合界面受到的最大受剪力, N, S為受剪切界面的面積,  mm 2, a為受剪切界面的長度, mm, b為受剪切界面的寬度, mm。

選用 INSTRON 5960型萬能材料試驗機來開展TA2/TC4復(fù)合材料的彎曲試驗研究,沿爆炸焊接及軋制方向切取彎曲試樣,彎曲實驗試樣根據(jù)標準GB/ T2322010確定試樣尺寸 9 mm9 mm90 mm,如圖 7所示。彎曲試驗定義 TA2鈦層在外層, TC 4層在內(nèi)的彎曲試驗。采用三點彎曲的試驗方法開展試驗研究,其中加載速度為 5mm/ min。根據(jù)下式計算TA2/TC4復(fù)合板的彎曲強度

式中，F(xiàn)為彎曲試驗中最大彎曲載荷，N，L為支輥之間的距離，b為彎曲試樣的寬度(9mm)，h為彎曲試樣的厚度(9mm)。

2、結(jié)果與分析

2.1微結(jié)構(gòu)表征分析

采用 LEICA DMI3000M型號的光學(xué)顯微鏡對爆炸焊接制備的 TA2/TC4復(fù)合板界面的微觀組織結(jié)構(gòu)形貌表征分析。從圖 8 a中可以看到,爆炸焊接之后焊接界面呈現(xiàn)波紋狀的形貌特征。BATAEV等  [2]研究指出爆炸焊接界面波紋狀界面的形成是由于在結(jié)合區(qū)域碰撞點的自激振蕩導(dǎo)致應(yīng)力不均勻的分布的結(jié)果。形成了尺寸不一的小波紋狀焊接界面,波紋界面的波幅 320μm,波長 850μm。這說明在爆轟波增長的過程中,由于爆轟波壓力不均勻的變化過程導(dǎo)致焊接界面不規(guī)律波形界面的形成。波紋狀的焊接界面是由于在爆炸焊接過程中,炸藥爆轟產(chǎn)生的能量驅(qū)動覆板,使其以一定的速度撞擊基板在界面處產(chǎn)生一個高溫高壓,以及二個板子之間產(chǎn)生較大的內(nèi)在塑性流動、摩擦和剪切的作用  [26?27]。此外,在爆炸焊接過程中波紋狀界面的形成還可以被解釋為二個復(fù)合板在界面碰撞點處的自激振蕩導(dǎo)致

的壓力波動[28]。采用爆炸焊接來制造復(fù)合板時，應(yīng)力波在界面處的高速沖擊會產(chǎn)生由峰值和谷值組成的周期性波形圖案。這一現(xiàn)象也促進了復(fù)合板界面處的機械連接的形成[29]，有利于提高界面的剪切性能。圖8b呈現(xiàn)了爆炸焊接+軋制后結(jié)合面的微結(jié)構(gòu)形貌特征，與圖8a中爆炸焊接后結(jié)合面處的波紋狀的焊接界面的波峰相比較，圖8b中波紋狀結(jié)合面的波峰明顯降低。這是因為軋制后基體材料在結(jié)合面處發(fā)生了大變形導(dǎo)致的。此外，爆炸焊接+軋制后TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合面處沒有發(fā)生開裂，結(jié)合面處沒有開裂、金屬間化合物及其孔洞等缺陷形成，結(jié)合面結(jié)合良好。研究表明，結(jié)合面處沒有金屬間化合物及其空洞等缺陷的形成有利于結(jié)合面力學(xué)性能的提升[30]。

基于SEM對結(jié)合面附近的微結(jié)構(gòu)形貌進行表征分析，從圖9a中可以看到，TA2/TC4復(fù)合材料的結(jié)合界面呈現(xiàn)不平直的直線形貌，結(jié)合面處沒有明顯的空洞、金屬間化合物等缺陷形成，結(jié)合面結(jié)合良好。此外，在圖9a中，TC4一側(cè)由于BSE的效果，局部黑色的區(qū)域主要是片狀的α相，因為TC4鈦合金的基體顯微組織主要由α相和β相兩種鈦的晶體結(jié)構(gòu)組成。其中，a相主要呈現(xiàn)密排六方結(jié)構(gòu)(hcp),其具有較高的強度和硬度;β相主要呈現(xiàn)體心立方結(jié)構(gòu)(bcc)，具有較好的塑性和延展性  [31]。在圖9a中局部的放大圖見圖9b所示，從圖中可以看到在結(jié)合面處的晶粒呈現(xiàn)拉長的形貌特征，說明在爆炸焊接的過程中，由于爆轟波的作用，在界面處基體之間在高應(yīng)變率的作用下發(fā)生了摩擦剪切及較大塑性流動的作用，導(dǎo)致焊接界面處基體發(fā)生了較大的塑性變形，于是變形剪切帶在結(jié)合面處形成[32]。

為了進一步研究結(jié)合界面處的微觀組織結(jié)構(gòu)，分別在爆炸焊接+軋制制備得到的TA2/TC4復(fù)合板的側(cè)面a區(qū)域及正面b區(qū)域(圖4),進行EBSD的觀察分析。圖10呈現(xiàn)了TA2/TC4復(fù)合板在側(cè)面區(qū)域結(jié)合界面處的微觀組織結(jié)構(gòu)圖，從圖中的TA2側(cè)和TC4一側(cè)可以觀察到基體材料的晶粒沿著軋制和焊接的方向呈現(xiàn)拉長的趨勢，晶粒呈現(xiàn)柱狀和棒狀的形狀。在TA2一側(cè)的晶粒主要沿著001、010和120方向，而在TC4一側(cè)的晶粒主要沿著001、010和120方向以及001、101和111方向32。在結(jié)合界面處晶粒尺寸呈現(xiàn)嚴重的不均勻性，界面處不存在軋制前焊接界面明顯的波峰波谷形貌，呈現(xiàn)近似平直的一個結(jié)合面形貌。結(jié)合面處的晶粒明顯呈現(xiàn)拉長的狀態(tài)，同時在結(jié)合面附近可以觀察到超細晶存在[33]。此外，在基體中可以觀察到一個小晶粒周圍被大晶粒包圍的形貌特征，可以推斷發(fā)生了再結(jié)晶。說明在爆炸焊接的過程中發(fā)生了動態(tài)回復(fù)或再結(jié)晶，形成了許多超細等軸晶粒[34]。CHU等[35]指出在界面處極快的溫度升高和隨后的高冷卻速率是導(dǎo)致變形-恢復(fù)-再結(jié)晶的原因。MCQUEEN焊接界面附近的變形結(jié)構(gòu)中可能發(fā)生動態(tài)恢復(fù)或再結(jié)晶。因為在爆炸焊接的過程中，由于飛板與基板的高速碰撞，結(jié)合界面處會產(chǎn)生高溫高壓，BATAEV等[2]報道，焊接界面的加熱速率甚至可以達到10 K/s。正是這種高溫高壓的作用使得結(jié)合面處呈現(xiàn)近似冶金的結(jié)合特征，有利于結(jié)合面力學(xué)性能的提升。

為了更清楚的認知爆炸焊接+軋制焊接界面的微觀組織結(jié)構(gòu)，對垂直于爆炸焊接及軋制方向上的微觀組織結(jié)構(gòu)開展了研究分析，如圖11所示。從圖中可以看到在TA2基體中局部存在黑色的區(qū)域沒有解析出來，是因為存在內(nèi)應(yīng)力的影響  [32]。再結(jié)合面處也能觀察到超細晶的存在，界面附近的晶粒呈現(xiàn)拉長的形貌，不存在爆炸焊接后界面的漩渦區(qū)域。由于軋制變形的原因，結(jié)合面呈現(xiàn)近似的平直狀態(tài)。在TC4一側(cè)同樣可以觀察到動態(tài)恢復(fù)或再結(jié)晶特征，但是整體的晶粒形貌呈現(xiàn)柱狀或棒狀的特征[37]。在垂直于爆炸焊接及軋制方向上的微觀組織結(jié)構(gòu)可以看出，側(cè)面方向的基體晶粒明顯呈現(xiàn)拉長的特征7。此外，在TA2一側(cè)可以看到局部區(qū)域沒有完全的解析出來，這是因為軋制的過程中TA2一側(cè)發(fā)生了大變形及內(nèi)應(yīng)力的影響  [32]。

2.2 TA2/TC4復(fù)合材料的力學(xué)行為

為了獲得TA2/TC4復(fù)合材料整體的拉伸力學(xué)性能參數(shù)，開展了TA2/TC4復(fù)合材料整體的拉伸力學(xué)性能試驗研究。圖12呈現(xiàn)了TA2/TC4復(fù)合材料整體拉伸的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從圖12中可以看到在拉伸的過程中，TA2/TC4復(fù)合材料呈現(xiàn)一個彈性變形、塑性變形及最終的失效。此外，TA2/TC4復(fù)合材料整體的拉伸強度在780~801MPa，呈現(xiàn)一個較好的一致性。圖13呈現(xiàn)了TA2/TC4復(fù)合材料整體拉伸后試樣失效的宏觀形貌圖，從拉伸失效形貌圖中可以看到，拉伸時試樣先從TC4一側(cè)沿45°方向發(fā)生斷裂失效，然后在TA2一側(cè)發(fā)生頸縮后發(fā)生斷裂失效，因此可以判定相對于TC4一側(cè)來說TA2一側(cè)呈現(xiàn)了較好的塑性。

為了研究TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合面處的剪切力學(xué)性能，開展了界面處的拉伸剪切力學(xué)性能試驗研究，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖14所示。從圖14中可以看到拉伸剪切的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)三個階段，分別是彈性變形階段、塑性變形階段及其最后的斷裂失效。TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合面處的剪切強度在134 MPa~185 MPa，呈現(xiàn)離散的狀態(tài)，因為不同位置處結(jié)合面處的微觀組織結(jié)構(gòu)存在一定的差異，從結(jié)合面的微結(jié)構(gòu)分析中可以知道，爆炸焊接界面處的微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)波紋狀的形貌特征，通過軋制后結(jié)合面的波紋形貌呈現(xiàn)不規(guī)則的特征。正是由于結(jié)合面處不規(guī)則的形貌特征，導(dǎo)致結(jié)合面處的剪切力學(xué)性能呈現(xiàn)離散的狀態(tài)。

圖15呈現(xiàn)了TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合面處拉伸剪切宏觀失效形貌圖，從圖中可以看到界面處的拉伸剪切失效主要發(fā)生在結(jié)合界面附近處。

為了獲得TA2/TC4復(fù)合材料的彎曲性能試驗參數(shù)，垂直爆炸焊接及軋制方向，開展材料的彎曲性能試驗。彎曲試驗可表征復(fù)合材料承受彎曲載荷時的表面狀態(tài)，反映材料的塑性變形能力。彎曲試件的尺寸為(2+7)mmx9mmx90mm。其中爆炸焊接+軋制制備TA2/TC4復(fù)合材料的彎曲試驗的載荷-位移曲線，如圖16所示。從圖16中可以看到三點彎曲的力-位移曲線呈現(xiàn)三個階段，分別是彈性變形階段、塑性變形階段及其最后的屈服階段。通過圖16中的試驗結(jié)果可以知道,TA2/TC4復(fù)合材料的彎曲強度在230~380 MPa，說明TA2/TC4復(fù)合材料具有較好的彎曲強度。

圖 17呈現(xiàn)了 TA2/TC4復(fù)合材料的彎曲失效的宏觀形貌圖,從圖 17a中可以看到在側(cè)面位置處TA2側(cè)沒有發(fā)生開裂，而是發(fā)生了較大的塑性變形，在圖17b中也能觀察到TA2發(fā)生了較大的塑性變形而沒有發(fā)生開裂的現(xiàn)象。在圖17a的彎曲失效試樣的內(nèi)側(cè)可以看到TC4在側(cè)面發(fā)生開裂，但是在結(jié)合面處沒有發(fā)生開裂,說明爆炸焊接+軋制制備的TA2/TC4復(fù)合材料在界面結(jié)合處具有較好的彎曲性能。

3、結(jié)論

(1)本文使用爆炸焊接+軋制工藝技術(shù)制備得到TA2/TC4復(fù)合材料。結(jié)果表明，采用爆炸焊接+軋制的制備技術(shù)，可以實現(xiàn)高強度TC4鈦合金和高塑性的TA2鈦合金的有效結(jié)合，有望制備得到高強高韌性的鈦合金復(fù)合材料。

(2)通過對爆炸焊接+軋制工藝技術(shù)制備得到TA2/TC4復(fù)合材料結(jié)合面的微結(jié)構(gòu)表征分析，爆炸焊接后焊接界面呈現(xiàn)波紋狀的結(jié)合界面，通過450℃的熱處理，30min保溫及40%的軋制壓下量處理后界面呈現(xiàn)近似平直的結(jié)合界面;界面附近晶體呈現(xiàn)柱狀或棒狀特性，局部有動態(tài)回復(fù)及再結(jié)晶的特征。

(3)通過對爆炸焊接+軋制工藝技術(shù)制備的TA2/TC4復(fù)合材料整體拉伸、結(jié)合面拉伸剪切及三點彎曲試驗研究表明，TA2/TC4復(fù)合材料整體的拉伸強度在780~801MPa，彎曲強度在1142.58~1267.19 MPa，呈現(xiàn)一個較好的一致性。由于不同位置處結(jié)合面的微結(jié)構(gòu)存在一定的差異，結(jié)合面處剪切強度在134MPa~185MPa，呈現(xiàn)離散的狀態(tài)。

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（注，原文標題：爆炸焊接+軋制制備TA2_TC4鈦合金復(fù)合材料界面微結(jié)構(gòu)及力學(xué)行為研究_周強）

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