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高纯铌铜爆炸焊接复合板界面组织及性能研究技术

发布时间:2020-08-30 06:22:38 浏览次数 :

爆炸焊接是利用炸药爆炸所产生的能量,使待复合材料在爆轰波的作用下产生高速剧烈碰撞,在高温和高压的共同作用下,基板和覆板界面处产生强烈塑性变形和原子扩散,从而实现良好的界面结合。 爆炸复合能够实现性能差异较大的异种材料的高质量结 合,将母材各自的优势性能发挥,从而获得单种材料所不具备的综合性能。爆炸复合现已广泛应用于工业化生产中,如钢-不锈钢、钢-铝、铝-铜、钢-钛、不锈钢-铌等。爆炸复合板可以充分发挥材料的使用性能,并可大幅度节约贵重金属的用量,从而降低成本。利用爆炸焊接方式制备的铌铜层状复合材料,是镀膜方式外另一种可能的纯铌超导腔替代方案。

铌板

探索性地制备新型高纯铌-无氧铜层状复合板,尝试在保持高纯铌优异超导性能的同时, 实现使用高纯铌-无氧铜复合板替代纯铌材料,从而提高超导腔体的导热性和刚度, 降低超导腔体的造价。以高纯铌板和无氧铜板为原料,采用爆炸焊接成功制备了新型高纯铌-无氧铜层状复合板。 通过拉伸试验、 弯曲试验和显微硬度试验对复合板力学性能进行了分析, 采用扫描电镜SEM和能谱分析EDS方法对层状复合板的结合界面组织和拉伸断口进行了研究,为高纯铌-无氧铜层状复合板的制备工艺改进及材料应用提供支撑。爆炸铌铜复合具有如下特点:

1、以高纯铌板和无氧铜板为原料, 采用平行法爆炸焊接制备工艺,成功制备了新型高纯铌-无氧铜层状复合板。

2、爆炸焊接 Nb/Cu 复合板结合界面呈典型的波浪状结合状态,波峰的前端位置存在“象鼻状” 旋涡结构;结合界面处存在 2~4 μm 的扩散层,没有形成影响结合强度的金属间化合物,Nb/Cu 复合板实现了良好的冶金结合。

3、Nb/Cu 复合板的抗拉强度为 190 ~210 MPa, 伸长率为 40%~50%, 拉伸时整体为韧性断裂,断口面可观察到滑移分离及韧窝形貌。Nb/Cu 复合板经弯曲变形后没有分层、开裂等,具有良好的抵抗分层能力。复合板显微硬度分布较为均匀,因加工硬化作用结合面处的硬度略高于基体。 Nb/Cu 复合板的整体力学性能良好,  能够满足射频超导腔的工程实际应用要求。

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