[发明专利]TA(1-18)/5系铝合金/TA(1-18)复合板材及焊接方法

说明书

为了解决钛和高强铝合金复合板在单面或双面爆炸焊接过程中铝合金易产生脆裂或界面脱层的技术难题，本发明以界面结合能最小原理、窗口法则、极限法则为理论原则，构建并计算了TA(1‑18)/5系铝合金/TA(1‑18)的下限焊接动态及静态参数窗口，综合运用稀疏波边界效应消除技术、铝合金板防变形脆裂控制技术及消除TA(1‑18)/5系铝合金/TA(1‑18)单面或双面复合板爆炸应力退火工艺参数，试验得到了TA(1‑18)/5系铝合金‑TA(1‑18)焊合率为100％的高强度双面复合材料及成套焊接工艺参数方法，成功实现了TA(1‑18)/5系铝合金复合材料的一次爆炸焊接，为轻质高强度高耐蚀复合材料的应用提供了技术方案和工艺方法。

技术领域

本发明涉及的是TA(1-18)/5系铝合金/TA(1-18)双面复合板材及焊接方法，属于金属复合材料制造及爆炸焊接等综合技术领域。TA(1-18)主要是指TA1、TA2、TA3、TA9、TA10和TA18等钛板，5系铝合金主要指铝镁合金板。

背景技术

文献1(CN201710996331.9)公开了一种钛-纯铝-铝合金复合板的爆炸焊接成型方法。由于钛和铝合金结合难度大，铝合金在爆炸焊接尤其是二次爆炸过程中易产生脆裂和脱层，该发明采用纯铝作为过渡层，实现了钛-铝合金复合板的爆炸焊接，其本质实现的仍是钛和纯铝的爆炸焊接。文献2(CN201710376201.5)公开了一种钛-铝-钛双立爆炸焊接三层复合材料。运用双立爆炸焊接方法制造了钛-铝-钛三层复合材料，节省了2/3炸药，但仍然是钛和纯铝的爆炸焊接。文献 3(CN201611176536.4)公开了一种层状高强轻质钛铝复合板及其制备方法，发明了LY12铝合金基层和TA18钛合金复层的制备方法，该发明主要针对TA18和LY12(厚度比为1∶2)厚板的爆炸焊接，再进行冷轧加工成型，但仍未解决钛和高强铝合金复合薄板的双面爆炸焊接问题。

综上所述，为了解决钛和高强铝合金复合薄板在单面或双面爆炸焊接过程中铝合金易产生脆裂或界面脱层的技术难题，本发明以界面结合能最小原理、窗口法则、极限法则为理论原则，构建并计算了 TA(1-18)/5系铝合金/TA(1-18)的下限焊接动态及静态参数窗口，综合运用稀疏波边界效应消除技术、铝合金板防变形脆裂控制技术及消除TA(1-18)/5系铝合金/TA(1-18)单面或双面复合板爆炸应力退火工艺参数，试验得到了TA(1-18)/5系铝合金-TA(1-18)复合板材及成套焊接工艺参数方法。

发明内容

TA(1-18)/5系铝合金/TA(1-18)实现爆炸焊接所需的能量E 存在一个下限值，即界面结合能最小值E_min，当E＝E_min时，基复板碰撞速度达到下限值V_pmin。若V_p＜V_pmin，则基复板无法实现任意形式的结合。爆炸焊接中，金属射流由复板流和基板流组成，即结合界面处的两种金属必须都达到流动状态。因此碰撞点附近的压力必须大于使金属产生塑性变形的压力P。

式中，--材料密度；D--炸药爆速；Vs--材料体积声速；λ--线性系数。对于钛-铝异种金属爆炸焊接，P值应取两种材料中的较大值。根据公式(2)可得两种材料达到流动状态所需的碰撞速度最低值 V_pmin1、V_pmin2；根据公式(1)可得两种材料的最小压力值P_min1、P_min2。

P_min＝Max(P_min1，P_min2) (3)

联立公式(1)、(2)可得