本发明专利技术公开了一种预热爆炸焊接制备高结合强度纯钨复合板的方法，可以制备厚度较大的纯钨复合板，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、以纯钨板为基板，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钨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钨复合板。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及。
技术介绍
纯钨由于其高熔点、高温强度高、高硬度和化学性质稳定等优点，被广泛应用于一些极端条件，如热核反应堆中的抵抗高能粒子冲刷和高热流冲击的防护材料、电磁轨道炮的轨道材料以及热沉材料等。在这些应用场合，往往不仅需要纯钨的高熔点、高强度等特性，还需要其他材料的特性。如在热核反应堆的面向等离子体材料(PFM)，还需要铜的高导热率和良好的加工性能。但由于钨和铜性能差异巨大，熔点相差2000°C，热膨胀系数相差四倍，导致在其结合和服役过程中，在结合界面处存在高结合应力，因此通过常规方法(如等离子喷涂、热等静压、液相烧结等方法)很难形成钨和铜的大面积、高强度的结合。此外，由于金属钨的加工性能差，低温脆性的缺点，在制备金属钨与其他与之性质差异较大的金属复合材料时，采用常规方法还存在裂纹，高杂质含量，孔洞，高处理温度和高成本等问题。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。有研宄者将爆炸焊接技术应用到纯钨材料焊接中来，但由于金属钨的脆性，在高应变率加载下，非常容易产生裂纹。研宄者采用了许多方法来减少裂纹，如Hokamoto等人在制备钨和铜的复合板时，应用水下爆炸焊接的方法来消除裂纹，但仍无法完全避免，且焊接的纯鹤板厚度较薄，仅0.1mm。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，能够实现大面积焊接，瞬间将纯钨这种高熔点、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，可以制备厚度较大(大于Imm)的纯钨复合板，制备的复合材料无裂纹，具备较高结合强度。实现本专利技术的技术方案如下:，具体步骤为:步骤一、以纯鹤板为基板，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钨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钨复合板。进一步地，基板与覆板之间预留的空隙为0.5mm-3mm。进一步地，所述预定温度为500°C。有益效果:本专利技术提出的高温预热爆炸焊接方法，通过对纯钨板进行预热，来提高纯钨板的韧性和延展性，以消除冲击加载造成的裂纹，可以制备厚度较大(大于1_)的纯钨复合板；预热方式采用加热板原位加热，结构简单，可靠，易于操作。【附图说明】图1为纯钨复合材料高温预热爆炸焊接装置总体结构图。图2为钨板电加热温升曲线图。图3a为本专利技术制备的尺寸为100X 50mm的纯钨-纯铜爆炸焊接样品实物图。图3b为本专利技术制备的纯钨-纯铜爆炸焊接样品钨板表面的宏观形貌。图4为本专利技术制备的纯钨-纯铜爆炸焊接样品结合区域显微照片。图5为采用一般爆炸焊接方法制备的钨铜复合板钨板表面的宏观形貌。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】下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了，具体步骤为: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，以纯钨板为基板5，将纯钨板上下表面打磨后，置于电加热板6上，确保电加热板6和基板5接触良好；步骤二、以其他金属板为覆板3，将覆板3朝向纯钨板的一面，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钨熔点和脆性差异大的金属，如铜、钢、锆等；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的碰撞速度和碰撞角计算得出，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，均大于基板5尺寸；步骤四、接通电加热板6对基板5进行加热；步骤五、当基板5达到预定温度500°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钨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钨复合板。本专利技术中基板5与覆板3之间预留的空隙为0.5mm-3mm。本专利技术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。实例1:T1铜板与0.5mm厚纯钨板高温预热爆炸焊接实验在进行热爆炸焊接试验前，需要确定炸药最佳起爆时间。具体做法是:将加热板置于绝热性能较好的平整木板上，连接导线，然后将纯钨板上下表面打磨后，放于加热板之上，用直径Φ?πιπι K型热电偶测量纯钨板上、下表面的温升历程。如图2所示，在接通加热板电源后33分钟后，钨板上下表面温度均达到500°C，其后温度趋于平稳，不再增加，因此，炸药最佳起爆时间确定为35分钟。采用2mm厚的Tl紫铜板作为覆板，0.5mm厚的纯钨板为基板，并按照图1所示结构布置，基板与覆板间隙为2mm。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。在接通加热板电源35分钟后，引爆炸药，完成焊接实验。通过本专利技术制备的W-Cu复合板，具有良好的性能。如图3所示，纯钨板表面无裂纹。如图4所示，W-Cu焊接界面呈波纹状，是典型的爆炸焊接结合形貌。图5为采用一般爆炸焊接方法(即无加热情形)制备的钨铜复合板，可以看到钨板表面有非常明显且数量较多的裂纹。对比图3和图5，证明了本专利技术的有益效果。实例2:T1铜板与1_厚纯钨板高温预热爆炸焊接实验采用2mm厚的Tl紫铜板作为覆板，Imm厚的纯钨板为基板，按照图1所示结构布置，其余工艺参数与实例I相同，取得了很好的效果，制备的W-Cu复合板，无裂纹，焊接质量良好。综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.，其特征在于，具体步骤如下: 步骤一、以纯钨板为基板，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钨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，通过雷管引爆炸药本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预热爆炸焊接制备高结合强度纯钨复合板的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、以纯钨板为基板，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钨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钨复合板。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏万，周强，冯健锐，戴开达，安二峰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。