Page 88 - 《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

影 响 。 根 据 Ti-Fe 平 衡 相 图 ， 在 爆 炸 焊 接 界 面 温 度 范 围 内 ， 焊 缝 区 可 能 形 成 的 金 属 间 化 合 物 主 要 为
TiFe 与 TiFe 。TiFe 与 TiFe 作为脆性相，其过量生成会降低界面韧性，不利于复合板的整体力学性能。
2
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同时，它们在低温下具有较低的热导率，可在一定程度上缓解焊接界面处的热应力集中，对复合板的低
温服役稳定性具有积极作用。因此，适度的化合物生成是保证界面结合质量与低温性能平衡的关键，这
也解释了真空环境下复合板综合性能最优的内在原因。

1 4 1 2 5 4 1 2
2 4 3 3
3 5 5

10 μm 10 μm 10 μm
80 80 80 Ti Fe Al
Atomic proportion/% 40 Ti Fe Al Atomic proportion/% 40 Ti Fe Al Atomic proportion/% 60
Mn
Ni
V
60
60
40
20
20
20
0 1 2 Mn 3 V 4 Ni 5 0 1 Mn 3 V 4 Ni 5 0 1 2 3 4 5
2
Point number Point number Point number
(a) Clad plate CP-100 (b) Clad plate CP-60 (c) Clad plate CP-20
图 17 复合板焊接界面电子探针元素点扫描图
Fig. 17 EPMA point analysis results at the welded interfaces of clad plates
2.5 晶体学分析
为 探 究 环 境 压 力 对 爆 炸 焊 接 复 合 板 界 面 晶 体 组 织 的 影 响 ， 对 复 合 板 试 件 进 行 了 EBSD 分 析 。
TC4/09MnNiDR 钢界面带对比图（图 18）显示，焊缝两侧金属的晶粒尺寸存在显著差异。钛侧晶粒明显
细于钢侧，且越靠近界面，晶粒细化程度越高，分布也更均匀，这是爆炸焊接高速冲击变形的典型特征 [23] 。

TC4

09MnNiDR
40 μm 40 μm 60 μm

0 30 60 90 120 150 180 210 255 0 30 60 90 120 150 180 210 255 0 30 60 90 120 150 180 210 255
(a) Clad plate CP-100 (b) Clad plate CP-60 (c) Clad plate CP-20
图 18 不同爆炸焊接复合板的焊接界面带
Fig. 18 Welded interface zones in different explosive-welded clad plates

不同焊接环境压力下制备的复合板界面的晶体学特征呈现规律性变化。这种晶粒尺寸的非单调性
变化与爆炸焊接过程中应变能积累和动态再结晶行为密切相关 [24] 。图 19 的 KAM (kernel average
misorientation) 图显示，CP-100 界面附近晶格畸变相对较小，而随着焊接环境压力的降低，大取向差
（＞1°）的分布范围逐渐扩大，表明更低焊接环境压力引入了更高的初始应变能。图 20 为 BC-IPF-GB 组
合图，其中灰度衬度为花样衬度（band contrast, BC），颜色为晶粒取向（inverse pole figure, IPF，色标见标准
三角），黑色线条为晶界（grain boundary, GB），x、y、z 为反极图对应的样品参考方向。该图显示焊接界面
附近的钢侧发生了显著晶粒细化，形成了亚晶粒和孪晶结构，这些亚结构分布于铁素体晶粒内部，可有

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