Page 80 - 《爆炸与冲击》2026年第10期
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第 46 卷 汪 泉，等： 真空爆炸焊接TC4/09MnNiDR钢复合板及其低温性能研究 第 10 期
接残余应力并提高 EBSD 的标定质量，所有试件在测试前均进行了统一的去应力退火处理，即在氩气环
境下 550 ℃ 保温 2 h，并随炉冷却。需要说明的是，断口试件与界面形貌试件来源不同，前者经历了完整
的力学加载过程，反映的是裂纹萌生与扩展后的断裂特征；后者为未受力状态的原始焊接界面。
表 2 TC4 和 09MnNiDR 的物理参数
Table 2 Physical parameters of TC4 and 09MnNiDR
材料 密度/（g·cm ） 体声速/（m·s ） 维氏硬度 抗拉强度/MPa 熔点/℃ 热导率/（W·m ·℃ ）
−3
−1
−1
−1
TC4 4.51 6 100 360 859 1 660 7.955
09MnNiDR 7.85 5 900 276 440 1 500 46.500
R=35 mm
20 mm
20 mm TC4
12.5 mm
75 mm 09MnNiDR 10 mm
150 mm
Top view Side view
(a) Tensile test
55 mm 10 mm
10 mm 10 mm
Front view Side view
(b) Impact test
240 mm 12 mm
10 mm 10 mm
Front view Side view
(c) Bending test
图 2 真空爆炸焊接复合板力学性能测试试件尺寸示意图
Fig. 2 Schematic diagrams of specimen dimensions for mechanical property tests on vacuum explosive welded clad plates
2 结果与讨论
2.1 宏观力学性能
2.1.1 拉伸实验
在−70 ℃ 下，纯 09MnNiDR 钢宏观拉伸断口如图 3(a) 所示，断口处断后宽度和厚度方向的收缩率分
别为 28.18% 和 52.94%，呈现典型的韧性断裂特征；爆炸焊接复合板 CP-100、CP-60 和 CP-20 的拉伸试件
断口如图 3(b)～(d) 所示，与纯钢的明显颈缩不同，3 组复合板拉伸试件断后均未发生明显的宏观收缩，
而是呈现严密合缝的断裂面。断裂均首先发生在钛侧，钛侧断面齐整，未发生明显延伸；钢侧断口则呈
现坡状延伸形态，表现出一定的塑性变形。复合板焊缝处明显突出，可视作裂纹扩展的终止区域，表明
波状焊缝界面对裂纹扩展起到了有效的阻碍作用。这种现象表明，在复合材料受拉伸作用时，主要应力
材料是钛板，在钛板失效后，波状焊缝仍能在一定程度上牵拉限制变形，直至整体完全失效。在−70 ℃
下，纯 09MnNiDR 钢母材的抗拉强度为 548 MPa；复合板 CP-100、CP-60 和 CP-20 的抗拉强度如图 4 所
示 ， 分 别 为 867、 911 和 880 MPa， 较 09MnNiDR 母 材 分 别 提 升 58.22%、 66.24% 和 60.58%。 纯
103101-4
