Page 84 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

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

Specimen 1 Specimen 2 Specimen 3

(a) Macroscopic fracture morphology
Specimen 1 Specimen 1 Specimen 2 Specimen 3

Specimen 2

Specimen 3

(b) V-notch and crack propagation (c) Crack propagation details
图 9 不同环境压力下制备的 TC4/09MnNiDR 爆炸焊接复合板经−70 ℃ 冲击实验后的断口形貌
Fig. 9 Fracture morphology of TC4/09MnNiDR explosively welded clad plates fabricated
under different ambient pressures after impact experiment at −70 ℃

2.1.3 低温弯曲实验及分析 1 600
−70 ℃ 低温抗弯实验表明，所有复合板抗弯 1 400 CP-20
CP-60
强度均显著高于单一 09MnNiDR 钢（560 MPa）。 1 200 CP-100
为 进 一 步 评 估 复 合 板 界 面 的 强 韧 性 匹 配 关 系 ， 1 000
图 10 展示了复合板 CP-20、CP-60 和 CP-100 在 800
−70 ℃ 下 的 三 点 弯 曲 应 力 - 挠 度 曲 线 。 复 合 板 Bending stress/MPa 600
CP-20 展现出最优的综合性能：其曲线不仅达到 400
了三者中最高的峰值强度（1 469 MPa），更重要
200
的是，在达到峰值后并未立即断裂，而是出现了
一个明显的载荷缓慢下降的平台区，对应的断裂 0 5 10 15 20 25 30 35
位移也最大。这表明其界面兼具了最高的承载 Deflection/mm
能力和最佳的断裂韧性。裂纹在萌生后无法快 图 10 不同环境压力下制备的 TC4/09MnNiDR 爆炸焊接复合
速扩展，界面能通过微观塑性变形吸收更多能 板在−70 ℃ 的三点弯曲应力-挠度曲线
量。复合板 CP-100 表现出典型的脆性断裂特 Fig. 10 Three-point bending stress-deflection curves of
征：其曲线虽然也达到了较高的强度（1 167 MPa）， TC4/09MnNiDR explosively-welded clad plates fabricated
under different environmental pressures at −70 ℃
但在达到最高点后几乎垂直下落，断裂位移极
小。这与图 11 中观察到的钛侧脆性解理断裂和界面骤然剥离的现象完全吻合。其较高的强度源于硬脆
的界面金属间化合物层，但该区域在弯曲应力下无法通过塑性变形松弛应力集中，导致一旦开裂便迅速
失稳扩展，表现为极差的韧性可靠性。复合板 CP-60 试件则呈现出一种过渡状态（1 350 MPa）：其曲线特
征介于二者之间。因此，高真空环境通过抑制过量的脆性相、形成细密均匀的界面组织，能够同步提升
复合板的承载能力和断裂抗力，从而获得结合质量最可靠、综合性能最优异的焊接界面。

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