[发明专利]一种原位快速自蔓延加热难熔金属爆炸焊接装置及工艺

说明书

本发明公开了一种原位快速自蔓延加热难熔金属爆炸焊接装置及工艺，爆炸焊接装置包括自蔓延加热容器、激发电路、难熔金属组件及雷管；自蔓延加热容器设置在难熔金属爆炸焊接部分下方，激发电路与自蔓延加热容器电连，雷管设置在难熔金属组件一侧；激发电路用于产生瞬间的高温引发自蔓延反应；自蔓延加热容器用于产生自蔓延反应后对难熔金属组件加热；难熔金属组件受热软化后引爆雷管，进行爆炸焊接。本发明能够实现原位加热难熔金属的目的。

技术领域

本发明涉及难熔金属爆炸焊接的技术领域，具体涉及一种原位快速自蔓延加热难熔金属爆炸焊接装置及工艺。

背景技术

钨、钼是典型的难熔金属，具有耐高温、耐腐蚀等特点，是优异的防护材料，通常与其它金属(如铜、钢等)复合，使金属层状复合材料兼具防护性与高热导率(或高强度等)特点。如，在国际热核聚变实验堆计划(ITER)中，钨-铜层状复合板材料被认为是面向等离子体的高热通量部件中最具前途的候选材料。然而，上述层状复合材料中各材料层间互溶性较差，且熔点、热膨胀系数等物理特性差别大，致使常见复合方法制备的该层状结构复合材料界面结合差，限制了该类材料的发展和应用。

高热通量部件的散热能力和热疲劳性能取决于双金属复合板的接头，因此，双金属间的强键合在高温下的可靠性能具有重要意义。由于传统的复合工艺难以形成高的界面结合强度，且在加工过程中基底材料长时间受高温，影响复合材料性能。爆炸焊接是利用炸药能量使飞板与基板高速碰撞产生冶金结合的特种焊接方法，可快速制备大尺寸双金属复合材料，具有成本低、结合强度高等优势。

由于难熔金属的脆性较大，飞板与基板高速碰撞带来的巨大变形会导致难熔金属发生破裂，因此在爆炸焊接领域，难熔金属爆炸焊接是一个难点。对难熔金属进行预热，使其温度突破BCC金属固有的“韧脆转化温度”，之后进行爆炸焊接，是一种有效避免难熔金属出现裂纹的方法。

一般可以使用外置热源对基板进行预热，爆炸焊接外置热源的预热金属的方法主要有电加热、电炉加热、乙炔火焰加热等方法。在电源功率稳定的情况下，电加热法可以在爆炸焊接前持续加热，并可以控制爆炸焊接前加热金属的温度，但是存在加热效率低等问题。电炉加热的优势在于可以将金属加热至很高温度，但需要在加热金属后将其转移到爆炸焊接现场，有较长的冷却时间，难以控制爆炸焊接前加热金属的温度。乙炔火焰加热的方法避免了爆炸焊接现场使用电力不便的缺点，可以直接在爆炸焊接场地加热，但同样存在难以控制加热温度、可靠性差的问题。

因此，期望提出一种能够快速原位加热至较高温度的难熔金属爆炸焊接装置及工艺，以克服现有技术的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种原位快速自蔓延加热难熔金属爆炸焊接装置及工艺，能够实现原位加热难熔金属的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种原位快速自蔓延加热难熔金属爆炸焊接装置，所述爆炸焊接装置包括自蔓延加热容器、激发电路、难熔金属组件及雷管；

所述自蔓延加热容器设置在难熔金属爆炸焊接部分下方，所述激发电路与自蔓延加热容器电连，所述雷管设置在难熔金属组件一侧；

所述激发电路用于产生瞬间的高温引发自蔓延反应；所述自蔓延加热容器用于产生自蔓延反应后对难熔金属组件加热；所述难熔金属组件受热软化后引爆雷管，进行爆炸焊接。

进一步地，所述自蔓延加热容器包括自蔓延粉容器、自蔓延粉、点火剂及保护基板底面材料；

所述自蔓延粉填充在自蔓延粉容器内，且自蔓延粉上设有保护基板底面材料；所述自蔓延粉容器侧壁设有点火孔，所述点火剂设置在点火孔内，且点火剂与自蔓延粉接触。

进一步地，所述自蔓延粉厚度为5mm-20mm；保护基板底面材料为铜、钢或石墨纸，厚度为0.5mm-3mm。

进一步地，所述自蔓延粉容器底面和侧面加工有排气孔。