[发明专利]表面粗糙化棒材爆炸压合方法

说明书

技术领域

本发明属于爆炸复合领域，具体涉及表面粗糙化实心棒材的爆炸压合技术。

背景技术

复合型材料相对于传统的单一型材料具有独特的优势，在生产生活中占有重要地位。复合对象包括金属-金属、金属-非金属、金属-合金材料、合金材料-非金属等不同特性材料。复合型材料兼具多种材料的优点，应用广泛。

耐腐蚀性和功能性是材料科学重点关注的问题，而复合材料能够很好地解决该问题。腐蚀是材料面临的最普遍问题，不仅造成巨额经济损失，而且造成各类事故隐患。以钢材为例，钢铁被大规模使用，但传统抗腐蚀方式难以保证其安全性。此外，复合还能用于功能性材料的制备。例如导热性能优异的铜包铝管、铝包铜管，高频电路中使用的铜包铝线等。

在有限的复合型材料生产工艺中，爆炸复合具有经济、高效、成型效果好等优点。但是传统的爆炸复合工艺中，利用炸药的能量使覆板具有较高的速度来撞击基板，使覆板和基板在结合处发生金相改变和化学变化。为了使覆板具有足够高的速度，往往需要较大的炸药量，其导致的直接结果是覆板在爆炸复合过程中形成损伤，强度降低。这种爆炸复合方法存在炸药能量利用率低、噪声大、振动强烈、环境污染严重等缺点。

目前对于圆棒形材料外表面压合或焊接的工艺都有其局限性，中国专利CN200510031649(公开号CN1872443A公开日期2006.12.06)公开了一种铝合金外包不锈钢复合棒材的制备方法，以不锈钢棒材为芯材外层包覆铝合金管，最终得到的棒材中铝合金和不锈钢之间没有明显的熔层，且具有较好的结合强度，但是其制作工艺适用范围有限。中国专利CN201010526265(公开号CN102011463A公开日期2011.4.13)公开了一种用焊接的方式在圆形钢材外表面复合一层耐腐蚀性较好的不锈钢合金材料，通过焊接的方式，在圆形钢材外表面包覆一层高耐腐蚀性合金材料。虽然较大程度的提高了钢材与外层合金的结合强度及整体材料外表面的机械强度，但是外表面能够焊接的合金种类有限，只能是不锈钢合金材料，对于其他耐腐蚀性能更优秀的非铁合金材料或导电导热性能优异的功能性材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜等，这种工艺并没有涉及。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种表面粗糙化棒材爆炸压合方法，该方法以表面粗糙的棒形材料为芯材，以具有耐腐蚀性或其他功能性材料为外包材料，在炸药能量作用下使两种材料互相紧密结合。芯材粗糙处理方法包括攻丝、打磨、车床压花等，粗糙处理后的芯材外表面形成凹凸不平结构。爆炸压合过程在水中完成，使芯材的凹凸区域与外包管材相互嵌入咬合，在不发生金属相变和化学变化的前提下使两种材料间具有一定机械强度的结合。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

表面粗糙化棒材爆炸压合方法，以圆形材料为芯材，以功能性管材为外包管，在芯材外表面或外包管内表面进行粗糙化处理，外包管与芯材之间留有0.5-15.0mm间隙，使用水作为传压介质，以爆炸索作为复合能源，爆炸压合。爆炸压合后的材料在两种材料间形成一定厚度的相互咬合区。

如所述的表面粗糙化棒材爆炸压合方法，其中所述外包管为抗腐蚀、导电、导热的功能性材料管材。

如所述的表面粗糙化棒材爆炸压合方法，其中所述圆形芯材为碳素钢、合金钢或复合特定性能材料的圆截面长形型材。

如所述的表面粗糙化棒材爆炸压合方法，其中所述爆炸压合包括下述步骤：

(1)将芯材外表面和外包管内表面清洁，除去浮尘和锈迹并进行干燥处理；

(2)用攻丝、打磨、车床压花将芯材外表面粗糙处理；

(3)将爆炸索均匀螺旋缠在外包材料外表面上，螺距4-20mm，具体由材料种类和型号决定，与外包管的外壁保持1-20mm间距；

(4)将外包管与芯材组合，对两者之间的缝隙进行防水处理：上端外包管长于芯材≥20mm，下端用环氧树脂胶对芯材和外包管之间的缝隙进行密封；

(5)将爆炸索的一端与起爆雷管连接，然后将整个装置垂直吊在储水设备中，使需要复合的部分没入水中，下端为起爆端，起爆后得到复合棒材。

如所述的表面粗糙化棒材爆炸压合方法，其中所述爆炸索参数与芯材和外包管有关，当外包管为6061铝合金，长为L、直径为D、厚度为T，以米为单位时，爆炸索的总药量为：W＝127.5πDLT千克。

如所述的表面粗糙化棒材爆炸压合方法，所述芯材及外包管的种类为常规种类，没有特殊要求。