机械工程学报

作者：陈伟, 黄风雷, 曾智恒, 皮爱国

单位：1. 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 北京 100081;2. 湖南方恒新材料技术股份有限公司 长沙 410000

关键词：爆炸焊接,球形夹层,力学性能,界面成型,数值模拟；

基金：国家自然科学基金资助项目(12372351)。

梯度复合板结构具有良好的强韧性协同及特定功能优势，在航空航天、国防领域具有重要应用前景，异质界面性能是确保梯度复合板力学性能的关键。针对新型功能结构开发需求，探讨一种爆炸焊接法制备阵列球形夹层功能梯度复合板的技术路线。确定了爆炸焊接窗口工艺参数，并利用试验和数值模拟相结合的方法针对典型功能梯度复合板TA1/Q235钢球/Q235B的界面波成型开展机理研究，结果表明：两种含球试样力学测试结果的断口形貌均呈现韧性和准解理断裂特征；冲击韧性试验中，球突起试样裂纹沿球一侧扩展并延伸至界面层，而球不突起试样裂纹直接垂直穿过界面并延伸至覆板；试验结果和数值模拟具有良好的一致性，嵌入球形结构的顶部形成冶金结合，在中端和底部则通过挤压啮合直接结合，突出于基板平面的球形结构干扰了异质复合板界面的冶金结合；数值模拟中球后部界面上的碰撞速度和压力皆弱于球不突出基板平面结构；不平整的平面会加剧界面波的扰动，使其波幅增大，波长变长，而后重新形成稳定的界面波。

来源：2025年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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