爆炸復(fù)合技術(shù)是利用炸藥爆炸所釋放的強(qiáng)大能量驅(qū)動復(fù)層金屬與基層金屬高速斜碰撞,在待焊接界面處產(chǎn)生射流、小尺度熔化,從而形成彼此間冶金結(jié)合的一種技術(shù)。相比于其他連接技術(shù),爆炸復(fù)合顯著的優(yōu)勢在于結(jié)合強(qiáng)度高、熱影響區(qū)小、以及異種金屬焊接能力強(qiáng)。基于上述核心優(yōu)勢,爆炸復(fù)合己成為石油化工、海洋工程、航空航天等眾多工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的連接技術(shù)。然而,在焊接過程中炸藥能量利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題一直存在。近年來,隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)以及人們對生態(tài)環(huán)境的重視,爆炸焊接作業(yè)與周圍生態(tài)環(huán)境的矛盾日益突出,這嚴(yán)重限制了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而造成這種問題的主要原因在于傳統(tǒng)爆炸焊接裝藥方式的落后,由于炸藥上表面裸露在空氣中,大部分爆炸能量以沖擊波的形式耗散在空中,其不僅浪費能源,還會引發(fā)嚴(yán)重的噪聲粉塵污染。為解決上述問題,本文從炸藥約束角度出發(fā),提出了膠體水約束爆炸復(fù)合技術(shù)。以鈦/鋼爆炸復(fù)合為例,通過理論分析與實驗相結(jié)合的方法研究了膠體水厚度對復(fù)板碰撞速度、爆炸噪聲、粉塵以及結(jié)合界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,膠體水約束爆炸復(fù)合技術(shù)在提升炸藥驅(qū)動能力的同時,能顯著地降低爆炸粉塵和噪音污染。與傳統(tǒng)裸露裝藥結(jié)構(gòu)相比,在相同... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２工業(yè)爆炸焊接周圍環(huán)境，（ａ）爆炸焊接基地植被狀況，（ｂ）爆炸后粉塵彌漫現(xiàn)象，（ｃ）和??（ｄ）爆炸前后周邊小溪水質(zhì)狀況??近年來，隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)以及人們對環(huán)保和能源問題的重視，爆炸復(fù)??合作業(yè)對周圍生態(tài)環(huán)境的破壞被進(jìn)一步放大

?第２章爆炸復(fù)合原理簡介???Ｃ－Ｊ面???■—?？?Ｄ???Ｐｊ?Ｐ〇??Ｐｊ?Ｐｏ??爆轟產(chǎn)物?炸藥??Ｃｊ??Ｄ?Ｄ??圖２．１爆轟波Ｃ－Ｊ模型示意圖??如圖２．１所示，將坐標(biāo)系建立在波陣面（Ｃ－Ｊ面）上，炸藥將以Ｄ－Ｕｇ的速度??流入Ｃ－Ｊ面，并以Ｄ－Ｕｊ的速度流出Ｃ－Ｊ面。顯然，炸藥在Ｃ－Ｊ面前后應(yīng)滿足質(zhì)量??守十旦、動量守丨旦以及能量守丨旦三大守恒關(guān)系式：??Ｐｏ（Ｄ－ｕｏ）＝Ｐｉ｛Ｄ－ｕｉ）?（２．１）??＾ｒｐ〇＝Ｐ〇（Ｄ￣ｕ〇）｛ｕｒｕ〇）?（２．２）??ｅ〇＋?—＋＾（ＪＤ－ｕ〇）２＋Ｑ＝ｅｊ＋＾－＋－ｉ（￡）－ｕｊ）２?（２．３）??Ｐ〇?＾?Ｐｊ?＾??式中，Ｐ、ｐ、ｕ、ｅ、Ｄ分別為壓力、密度、粒子速度、內(nèi)能、爆速，角標(biāo)０和ｊ??分別代表Ｃ－Ｊ面前和Ｃ－Ｊ面后，Ｑ為爆熱。??通常，可根據(jù)實驗或理論計算得出爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程為：??ｅ＝ｅ?Ｐ，—?（２．４）??Ｉ?Ｐｊ）??由于爆轟參數(shù)有包含Ｐｊ、Ｐｉ、ｕｊ、ｅｊ、Ｄ的五個未知量，上述４各方程還不足??以給出爆轟參數(shù)的理論解。為此，Ｃｈａｐｍａｎ和Ｊｏｕｇｕｅｔ根據(jù)爆轟波的傳播規(guī)律，??給出了穩(wěn)定爆轟應(yīng)遵守的第五個方程：??Ｄ＝Ｕｊ＋ｃ?（２．５）??式中，ｃ為爆轟產(chǎn)物在Ｃ－Ｊ面的聲速。??根據(jù)上述２．１－２．５五個方程可以給出各個爆轟參數(shù)的理論解。但需要指出，??Ｃ－Ｊ理論是一個十分理想化的模型，只在高能凝聚態(tài)炸藥的爆轟計算中具有較為??滿意的結(jié)果。對于爆炸焊接中常用的低能乳化炸藥，爆轟過程中存在著明顯的化??學(xué)反應(yīng)過程和較長的化學(xué)反應(yīng)區(qū)，這與Ｃ－Ｊ理論中強(qiáng)間斷假設(shè)相矛盾，因此很難??通過這

?第２章爆炸復(fù)合原理簡介???２．２．２?ＺＮＤ?模型??為彌補(bǔ)?Ｃ－Ｊ?理論的不足，Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ【１１］、Ｖｏｎ?Ｎｅｕｍａｎ［１２］、Ｄｏｒｉｎｇ［１３】相繼在?Ｃ－??Ｊ理論的基礎(chǔ)上考慮了化學(xué)反應(yīng)過程，并提出了著名的ＺＮＤ模型。如圖２．２所??示，ＺＮＤ模型中波陣面由前導(dǎo)沖擊波和化學(xué)反應(yīng)區(qū)組成，而化學(xué)反應(yīng)區(qū)末端則??為Ｃ－Ｊ面。初始炸藥在前導(dǎo)沖擊波作用下溫度和壓力急劇升高，從而誘導(dǎo)其進(jìn)行??激烈的化學(xué)反應(yīng)。隨著反應(yīng)進(jìn)程的進(jìn)行，爆轟所釋放的熱量不斷增加，該熱量一??爺分對外輸出，另一部分則用于維持前導(dǎo)沖擊波的向前傳播。與此同時，由于后??端稀疏波的作用，反應(yīng)區(qū)內(nèi)壓力逐漸衰減。當(dāng)炸藥的反應(yīng)熱全部釋放時，反應(yīng)過??程到達(dá)終態(tài)Ｃ－Ｊ點，此時爆轟產(chǎn)物所對應(yīng)的壓力即為Ｃ－Ｊ壓力。由于ＺＮＤ模型??爆轟參數(shù)的推導(dǎo)過程與Ｃ－Ｊ模型類似，這里不再贅述。??Ｐｎ??稀疏＾???Ｐｏ??Ｉ??Ｉ??爆轟產(chǎn)物?反應(yīng)區(qū)?炸藥??Ｃ－Ｊ面?前導(dǎo)沖擊波??圖２．２爆轟波ＺＮＤ模型示意圖??２．３炸藥爆轟過程中的尺寸效應(yīng)??事實上，無論是Ｃ－Ｊ模型還是ＺＮＤ模型都是基于理想爆轟情形，即假定裝??藥直徑無限大，不受側(cè)向膨脹和爆轟產(chǎn)物飛散的影響。而在實際中，炸藥的裝藥??直徑均為有限值，爆轟波在傳播過程中不僅會在軸向產(chǎn)生稀疏波，還會受到從炸??藥側(cè)面?zhèn)鱽淼南∈璨ǖ挠绊�，如圖２．３所示。這些側(cè)向稀疏波不僅會削弱爆轟沖??擊波的強(qiáng)度，還會使得處于表面的未反應(yīng)炸藥粒子飛散，造成爆轟能量的損失。??在這種情況下，爆轟速度不再是定值，而是與裝藥直徑相關(guān)的函數(shù)。在２０世紀(jì)??４０年代末，ＥｒｙｉｎｇＭ首次給出了炸藥爆速與裝藥直

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]服役溫度和時間對TA2/Q235爆炸復(fù)合板接頭組織及硬度的影響[J]. 楊洪波,康佳,郭龍創(chuàng),姚沛文.  兵器材料科學(xué)與工程. 2020(03)
[2]Ti-Cu層狀復(fù)合材料靜態(tài)載荷下變形與失效機(jī)制[J]. 孫偉,張煒,郭劍,賈麗芳,李曉杰.  復(fù)合材料學(xué)報. 2020(05)
[3]熱處理工藝對爆炸焊接后哈氏合金C276耐蝕性能的影響[J]. 孫紹恒,楊宇軍,夏金民,孫朝軍,王玉龍,劉旭瑞,趙愛民,尹飛.  金屬熱處理. 2019(05)
[4]金屬復(fù)合材料真空爆炸焊接實踐與研究[J]. 牛愛紅.  工程爆破. 2018(04)
[5]不銹鋼-普碳鋼的雙面爆炸復(fù)合[J]. 繆廣紅,馬宏昊,沈兆武,余勇.  爆炸與沖擊. 2015(04)
[6]蜂窩結(jié)構(gòu)炸藥及其應(yīng)用[J]. 繆廣紅,馬宏昊,沈兆武,余勇.  含能材料. 2014(05)
[7]爆炸焊接界面成波機(jī)理[J]. 侯國亭,馮健,袁安富,王超.  爆破. 2013(04)
[8]低爆速爆炸焊接乳化炸藥的制備與性能[J]. 黃文堯,張凱,吳紅波,胡鑫,王道陽,申夏夏,余燕.  含能材料. 2013(03)
[9]雙立爆炸焊接及防護(hù)裝置數(shù)值模擬和試驗[J]. 史長根,汪育,徐宏.  焊接學(xué)報. 2012(03)
[10]爆炸焊接界面波的數(shù)值模擬[J]. 李曉杰,莫非,閆鴻浩,王海濤.  爆炸與沖擊. 2011(06)

博士論文
[1]稀貴金屬材料爆炸焊接及熱處理工藝研究[D]. 王小緒.南京理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]大型爆炸焊接場環(huán)境影響評價指標(biāo)體系研究[D]. 徐文潔.西南交通大學(xué) 2013



本文編號：3562322