山東華霖鋼泰金屬制品有限公司以下文字是爆炸復(fù)合領(lǐng)域?qū)＜疑郾拖壬鶎?xiě)。

　　文字對(duì)全球金屬爆炸復(fù)合板的起源，國(guó)內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用均有涉及，是一篇難得的科普好文。

　　關(guān)于爆炸復(fù)合的簡(jiǎn)介

　　邵丙璜

　　1，發(fā)展概況

　　爆炸復(fù)合(又稱(chēng)爆炸焊接)，它的發(fā)現(xiàn)帶有一點(diǎn)偶然性：1944年美國(guó)人L.R.卡爾(Carl)在一次炸藥爆炸試驗(yàn)中，偶然發(fā)現(xiàn)兩片直徑1英寸，彩色不銹鋼板厚度0.035英寸的黃銅薄圓片，爆炸不銹鋼復(fù)合板標(biāo)準(zhǔn),壓力容器用不銹鋼爆炸復(fù)合板執(zhí)行標(biāo)由于受到爆炸的突然沖擊而被焊接在一起。他還驚奇地觀察到兩片銅片的焊接界面竟然不是平面，而是規(guī)則的類(lèi)似于波浪型的界面，在波頭前沿還能觀察到金屬由于渦旋所引起的“浪花”。這種奇妙的波狀界面正是爆炸焊接雙金屬結(jié)合區(qū)明顯的特征之一，類(lèi)似如圖1 所示。L.R.卡爾提出了利用炸藥把各種不同的金屬焊接起來(lái)的研究課題。此后爆炸焊接逐漸引起了科學(xué)家們的興趣和重視。其實(shí)在第二次世界大戰(zhàn)中，人們?cè)谛蘩肀粨魝奶箍藭r(shí)，也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)傾斜撞擊到坦克上的彈片會(huì)牢牢地焊接在坦克裝甲上的現(xiàn)象，只是在戰(zhàn)爭(zhēng)期間人們無(wú)暇去研究它。1947年蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院的著名科學(xué)家M.A.拉甫倫捷夫在研究聚能彈穿破甲時(shí)也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，在他的論文中正式稱(chēng)之為“爆炸焊接”。

　　1958年以后，為了確定金屬板爆炸焊接的可能性，彩色不銹鋼板美，日，蘇，英，德等國(guó)開(kāi)展了最初的研究。其中杜邦(DuPont)公司研究了大面積板的爆炸焊接，并于1963年爆炸復(fù)合了6英尺*20英尺的世界上第一塊鈦-鋼復(fù)合板。1962年日本旭化成公司和三菱重工的爆炸焊接研究工作已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際化的商業(yè)水平。這期間，前蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院的捷里巴斯，英國(guó)北愛(ài)爾蘭女皇大學(xué)的克勞斯蘭特，對(duì)推動(dòng)這門(mén)新工藝的發(fā)展都做出了重要的貢獻(xiàn)。 我國(guó)對(duì)爆炸復(fù)合的研究開(kāi)始于上世紀(jì)60年代的文革期間。當(dāng)1963年美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)出世界上第一張商品爆炸復(fù)合板時(shí)，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家迅速興起了爆炸復(fù)合金屬板的研發(fā)熱潮，彩色不銹鋼板而當(dāng)時(shí)我國(guó)的爆炸復(fù)合技術(shù)還是一片空白。

　　根據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)情，我們沒(méi)有條件像其它工業(yè)化國(guó)家那樣，爆炸不銹鋼復(fù)合板標(biāo)準(zhǔn),壓力容器用不銹鋼爆炸復(fù)合板執(zhí)行標(biāo)通過(guò)購(gòu)買(mǎi)杜邦公司的專(zhuān)利或聘請(qǐng)外國(guó)專(zhuān)家來(lái)獲取爆炸復(fù)合(焊接)技術(shù)。而是在以鄭哲敏，陳火金，張振逵，李正華，邵丙璜等為代表的創(chuàng)業(yè)者的帶領(lǐng)下，歷經(jīng)千難萬(wàn)險(xiǎn)，終于開(kāi)創(chuàng)了一條獨(dú)立自主，自力更生，不銹鋼復(fù)合板廠家,熱軋不銹鋼復(fù)合板,304不銹鋼復(fù)合板,爆炸不銹鋼復(fù)合板,5+1不銹鋼復(fù)合板-山東華霖鋼泰金屬制品有限公司填補(bǔ)我國(guó)金屬爆炸復(fù)合空白的獨(dú)立發(fā)展道路。

　　爆炸焊接以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，在它一起步時(shí)，就強(qiáng)烈地吸引了具有戰(zhàn)略眼光的科研院所和產(chǎn)業(yè)部門(mén)的重視。當(dāng)時(shí)六機(jī)部所屬大連造船廠，七零九研究所(現(xiàn)七二五研究所前身)，冶金部所屬寶雞有色金屬加工廠，上海有色金屬研究所，上鋼三廠，鞍山鋼鐵公司，以及中科院力學(xué)研究所等單位，紛紛開(kāi)始了金屬爆炸復(fù)合的科研和應(yīng)用實(shí)踐。

　　經(jīng)過(guò)不懈的努力，于1966年11月，陳火金帶領(lǐng)的大連造船廠爆炸加工組，率先爆炸焊接成功了我國(guó)第一塊金屬?gòu)?fù)合板產(chǎn)品，并成功地應(yīng)用于艦艇的造水機(jī)和冷卻器的裝置上，填補(bǔ)了我國(guó)爆炸復(fù)合領(lǐng)域的空白，相距杜邦公司爆炸復(fù)合第一塊鋼板僅3年時(shí)間。

　　上世紀(jì)70年代末到80年代后期，是我國(guó)爆炸復(fù)合理論和實(shí)踐快速發(fā)展和日趨成熟的階段。黨的十一屆三中全會(huì)以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的全面復(fù)蘇和工業(yè)生產(chǎn)的全面恢復(fù)，我國(guó)造船，石化，冶金等工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)相繼對(duì)金屬?gòu)?fù)合材料的研制與應(yīng)用提出了新的需求。而那時(shí)人們對(duì)于爆炸復(fù)合的力學(xué)規(guī)律還缺乏深入了解，對(duì)產(chǎn)品出現(xiàn)的問(wèn)題和現(xiàn)象還不能給出正確和定量的解釋?zhuān)a(chǎn)品的質(zhì)量還不夠穩(wěn)定。

　　中科院力學(xué)所應(yīng)業(yè)界的要求，于70 年代后期重新組織力量，加強(qiáng)了理論和實(shí)驗(yàn)研究力量。有關(guān)企業(yè)也積極組織人員，對(duì)爆炸復(fù)合工藝制定了相關(guān)的課題。大連理工學(xué)院成立了爆炸力學(xué)研究室，開(kāi)始培養(yǎng)爆炸復(fù)合碩士研究生。在中科院力學(xué)所和業(yè)內(nèi)相關(guān)院所共同努力下，在鄭哲敏的有關(guān)流體-彈塑性模型的爆炸力學(xué)理論指導(dǎo)下。通過(guò)大量系統(tǒng)的創(chuàng)新性理論和實(shí)驗(yàn)研究，完成了滑移爆轟作用下爆炸復(fù)合板的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的理論分析和計(jì)算，兩層或多層復(fù)合板的爆炸復(fù)合參數(shù)的理論分析和計(jì)算。爆炸焊接的機(jī)理，材料可焊'窗口’的建立，最佳焊接參數(shù)優(yōu)化方法的確定，炸藥性能的研究，對(duì)結(jié)合界面區(qū)微觀組織性能的研究，以及波狀界面形成機(jī)理的研究等一大批科研成果相繼完成。有關(guān)理論工作匯集在《爆炸焊接原理及其工程應(yīng)用》(邵丙璜，張凱著，大連工學(xué)院出版社，1987)一書(shū)中，并作為大連理工學(xué)院研究生的教材。

　　這些使業(yè)界從理論和實(shí)踐的結(jié)合上初步掌握了這項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)識(shí)過(guò)程中本質(zhì)上的飛躍，使我國(guó)的爆炸復(fù)合理論的研究達(dá)到了國(guó)際前沿水平。中科院力學(xué)所的有關(guān)研究工作也于1986年獲得了中科院的自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

　　在深入探索爆炸復(fù)合機(jī)理的同時(shí)，業(yè)界還相繼解決了爆炸復(fù)合板生產(chǎn)和工程應(yīng)用的配套技術(shù)，如復(fù)合板的熱處理，缺陷檢測(cè)，以及爆炸復(fù)合材料的冷熱加工工藝等。參與了一系列全國(guó)性標(biāo)準(zhǔn)的制定，使爆炸復(fù)合真正成為一項(xiàng)先進(jìn)的實(shí)用技術(shù)，為爆炸復(fù)合材料的商品化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的工藝技術(shù)基礎(chǔ)。在我國(guó)爆炸復(fù)合界同仁們的奮發(fā)圖強(qiáng)，共同努力下，我國(guó)的爆炸復(fù)合業(yè)在實(shí)踐的應(yīng)用上，也步入了世界先進(jìn)行列。

　　隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入發(fā)展，以及市場(chǎng)的開(kāi)放和技術(shù)的日趨成熟，其產(chǎn)品已得到用戶的普遍認(rèn)可。自1986年錦州石油五廠100萬(wàn)噸減壓塔的成功應(yīng)用開(kāi)始，金屬爆炸復(fù)合板的生產(chǎn)已逐漸進(jìn)入商品化生產(chǎn)階段。1990年克拉瑪依煉油廠年產(chǎn)100萬(wàn)噸的減壓塔，1991年濟(jì)南煉油廠的250萬(wàn)噸的減壓塔，都是采用七二五所的爆炸復(fù)合板建造的。

　　隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，爆炸復(fù)合產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域也由常溫減壓裝置向高溫，高壓，高腐蝕加氫裂化裝置和反應(yīng)釜發(fā)展。全國(guó)有幾十座煉油廠的蒸餾裝置，焦化裝置的焦炭，焦化分餾塔，催化裂化設(shè)備，以及耐酸耐堿，真空制鹽等化工裝備大多采用國(guó)產(chǎn)爆炸復(fù)合板制造。它標(biāo)志著我國(guó)爆炸復(fù)合板的生產(chǎn)在組織科學(xué)攻關(guān)，滿足生產(chǎn)急需，解決新材料復(fù)合技術(shù)的實(shí)踐中邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

　　近幾年來(lái)，各企業(yè)的產(chǎn)量不斷提高，品種逐年遞增，并逐步取代進(jìn)口軋制的復(fù)合材料。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于煤化工設(shè)備，核電站，食品深加工設(shè)備，以及半導(dǎo)體多晶硅生產(chǎn)設(shè)備中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近20年來(lái)我國(guó)爆炸復(fù)合企業(yè)先后為軍工，石化，能源等重點(diǎn)工程提供優(yōu)質(zhì)金屬?gòu)?fù)合產(chǎn)品上百萬(wàn)噸。

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)產(chǎn)爆炸復(fù)合材料在國(guó)際市場(chǎng)上的份額也呈不斷增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，出口日本的銅/鋼，鋁/鋼復(fù)合材料，成為地鐵反力矩直線電機(jī)感應(yīng)板的首選材料，受到國(guó)際市場(chǎng)的青睞。反過(guò)來(lái)也為地鐵國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的應(yīng)用，提供了借鑒。

　　我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，對(duì)各種金屬?gòu)?fù)合材料的需求顯著增加，給爆炸加工業(yè)帶來(lái)空前的發(fā)展機(jī)遇和可觀的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)效益。據(jù)了解，大部分復(fù)合板生產(chǎn)廠家合同定單逐年增多，生產(chǎn)任務(wù)穩(wěn)步增加，一次爆炸復(fù)合的鋼板面積可以達(dá)到2米*8米以上。據(jù)2007年統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)金屬?gòu)?fù)合板的產(chǎn)能大約年產(chǎn)30萬(wàn)噸，銷(xiāo)售收入達(dá)40億元。

　　2，爆炸焊接的優(yōu)點(diǎn)

　　爆炸焊接的最大優(yōu)點(diǎn)是能把不同的金屬焊接在一起。大家都知道，鋁和鋼，銅和鋼等各種金屬是不能用常規(guī)方法來(lái)焊接的，即使采用一些特殊方法把它們焊接在一起，其焊接質(zhì)量也是難以保證。而爆炸焊接卻能做到這一點(diǎn)，且焊接界面的強(qiáng)度往往大于母材金屬的強(qiáng)度。這是其它焊接方法所無(wú)法比擬的。

　　目前在工程上常用的爆炸焊接組合有：銅-鋼，鋁-鋼，銅-鋁，鈦-鋼，不銹鋼-鋼，鎳-鋼，銀-銅，鉛-鋼以及各種用途的雙金屬或多金屬?gòu)?fù)合板等。爆炸焊接的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行大面積焊接，其焊接的完好率可達(dá)98%以上，一些鋼種的復(fù)合板還可以進(jìn)行連續(xù)軋制，制成僅零點(diǎn)幾毫米厚的薄板。

　　爆炸焊接不僅可焊接平板，還可以對(duì)金屬管進(jìn)行外包或內(nèi)包焊接，即在某種材料的金屬管內(nèi)壁或外表面上，焊接上另一種材料的薄金屬管。如銅管與鋼管，鋼管與鈦管，鈦管與紫銅管，硬鋁管與軟鋁管的管-管焊接。這些都是其它焊接方法所無(wú)法代替的。

　　爆炸焊接目前已經(jīng)成為一種嶄新的工藝技術(shù)，在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如在電解制鋁工業(yè)中需要通過(guò)鋁或銅導(dǎo)線將大量的電能輸入電解槽中的鋼制電極上，采用鋁-鋼或銅-鋼制成的爆炸焊接的接頭是節(jié)省電能的好措施，因?yàn)楸◤?fù)合的鋁-鋼結(jié)合面上的電阻幾乎等于零。

　　在國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的鋁廠的電解槽接頭多采用爆炸焊接，但現(xiàn)在尚有一些鋁廠仍采用舊工藝，即用螺釘壓接，耗能巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)噸的煉鋁廠過(guò)去在這種接頭上所損耗的電能達(dá)8億度。

　　在化工設(shè)備方面，如各種反應(yīng)釜都接觸腐蝕性的液體或氣體，一臺(tái)設(shè)備有時(shí)不到半年，甚至不到半個(gè)月就因被腐蝕而報(bào)廢。如果采用爆炸復(fù)合容器，壽命可以延長(zhǎng)幾倍。銀與磷青銅雙金屬電觸頭，如果采用爆炸焊接并經(jīng)過(guò)軋制，銀層厚度可降到0.1mm，比純銀接頭節(jié)省銀95%以上。

　　在造船工業(yè)中甚至利用復(fù)合板建造小型艦艇。由于銅鎳合金表面具有優(yōu)良的抗海水腐蝕性能，和具有良好抗貝殼類(lèi)海洋生物附著及生成的能力。從而大大提高了艦艇的航速和海上長(zhǎng)期作業(yè)時(shí)間。在某些電子工藝部門(mén)要求材料兼有多種合金的性能，因此要求發(fā)展3層，4層，5層和多層金屬或合金的一次爆炸復(fù)合的技術(shù)。這就大大地?cái)U(kuò)展了現(xiàn)有的金屬和合金的性能和應(yīng)用范圍。爆炸復(fù)合的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)俯拾皆是。

　　我們相信，今后一段時(shí)期內(nèi)爆炸復(fù)合作為一種新工藝，其應(yīng)用的廣度和深度還將不斷開(kāi)拓和深化，并為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的改善做出新的貢獻(xiàn)。

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