Page 85 - 《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

Crack

图 11 复合板 CP-100 的低温弯曲断裂形貌
Fig. 11 Cryogenic bending fracture morphology of the specimen prepared from clab plate CP-100

2.2 显微结构分析

图 12 显示了复合板 CP-100 的界面微观形
貌 ， 从 图 中 可 以 观 察 到 典 型 的 波 形 结 合 界 面 。

TC4 钛合金侧的波形区域发生了明显的动态再
100 μm No grain boundary precipitation
结 晶 ， 形 成 了 等 轴 状 的 新 晶 粒 ， 其 晶 界 清 晰 可
Recrystal
见。从界面再结晶区域向母材内部，晶粒形貌呈
现从等轴细晶到变形拉长组织的梯度过渡，清晰
50 μm 20 μm
地反映了爆炸焊接过程中应变能与温度场的不
均匀分布。在波头的涡旋区，由于经历了最极端 图 12 复合板 CP-100 界面的金相图
的剪切塑性变形，形成了更细小的超细晶组织。 Fig. 12 Metallographic images for the interface
of the clad plate CP-100
此外，在由钢（09MnNiDR）主导的涡旋区域内，
可以观察到被卷入的白色钛合金熔岛。这直观地证明了在爆炸焊接的瞬间，界面金属发生了剧烈的熔
融与交融。这是覆板和基板实现冶金结合的关键证据之一。
退火后复合板 CP-100、CP-60 和 CP-20 的金相显微图如图 13 所示，可以看出，尽管 3 种环境压力下
制备的 TC4/09MnNiDR 钢复合板的界面均呈典型的周期性波形，但环境压力显著影响了波的尺寸。环
境压力越低，界面波长和波高越小。复合板 CP-100、CP-60 和 CP-20 界面的平均波长分别为 139.22、
114.44 和 107.72 μm，平均波高分别为 40.59、30.00 和 21.18 μm。与复合板 CP-100 相比，复合板 CP-60 和
CP-20 界面的波高分别降低了 26.1% 和 47.8%，波长则分别减小了 17.8% 和 5.8%，同时波形更规则平滑，
这从微观结构上为复合界面的优异性能提供了潜在保障。

100 kPa

(a) Clad plate CP-100

60 kPa

(b) Clad plate CP-60

20 kPa

100 μm
(c) Clad plate CP-20

图 13 不同环境压力下爆炸焊接复合板的界面波形图
Fig. 13 Waveform diagrams of interfaces of the explosively-welded clad plates fabricated under different ambient pressures

103101-9