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    高純鈮銅爆炸焊接復合板界面組織及性能研究技術

    發布時間:2020-08-30 06:22:38 瀏覽次數 :

    爆炸焊接是利用炸藥爆炸所產生的能量,使待復合材料在爆轟波的作用下產生高速劇烈碰撞,在高溫和高壓的共同作用下,基板和覆板界面處產生強烈塑性變形和原子擴散,從而實現良好的界面結合。 爆炸復合能夠實現性能差異較大的異種材料的高質量結 合,將母材各自的優勢性能發揮,從而獲得單種材料所不具備的綜合性能。爆炸復合現已廣泛應用于工業化生產中,如鋼-不銹鋼、鋼-鋁、鋁-銅、鋼-鈦、不銹鋼-鈮等。爆炸復合板可以充分發揮材料的使用性能,并可大幅度節約貴重金屬的用量,從而降低成本。利用爆炸焊接方式制備的鈮銅層狀復合材料,是鍍膜方式外另一種可能的純鈮超導腔替代方案。

    鈮板

    探索性地制備新型高純鈮-無氧銅層狀復合板,嘗試在保持高純鈮優異超導性能的同時, 實現使用高純鈮-無氧銅復合板替代純鈮材料,從而提高超導腔體的導熱性和剛度, 降低超導腔體的造價。以高純鈮板和無氧銅板為原料,采用爆炸焊接成功制備了新型高純鈮-無氧銅層狀復合板。 通過拉伸試驗、 彎曲試驗和顯微硬度試驗對復合板力學性能進行了分析, 采用掃描電鏡SEM和能譜分析EDS方法對層狀復合板的結合界面組織和拉伸斷口進行了研究,為高純鈮-無氧銅層狀復合板的制備工藝改進及材料應用提供支撐。爆炸鈮銅復合具有如下特點:

    1、以高純鈮板和無氧銅板為原料, 采用平行法爆炸焊接制備工藝,成功制備了新型高純鈮-無氧銅層狀復合板。

    2、爆炸焊接 Nb/Cu 復合板結合界面呈典型的波浪狀結合狀態,波峰的前端位置存在“象鼻狀” 旋渦結構;結合界面處存在 2~4 μm 的擴散層,沒有形成影響結合強度的金屬間化合物,Nb/Cu 復合板實現了良好的冶金結合。

    3、Nb/Cu 復合板的抗拉強度為 190 ~210 MPa, 伸長率為 40%~50%, 拉伸時整體為韌性斷裂,斷口面可觀察到滑移分離及韌窩形貌。Nb/Cu 復合板經彎曲變形后沒有分層、開裂等,具有良好的抵抗分層能力。復合板顯微硬度分布較為均勻,因加工硬化作用結合面處的硬度略高于基體。 Nb/Cu 復合板的整體力學性能良好,  能夠滿足射頻超導腔的工程實際應用要求。

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