D0I:10.13374.issn1001-053x.2012.04.007 第34卷第4期 北京科技大学学报 Vol.34 No.4 2012年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2012 钛钢复合板弯曲过程的扫描电镜原位观察 刘继雄四赵爱民江海涛唐荻水恒勇 北京科技大学治金工程研究院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:liujixiong2007@126.com 摘要为了研究钛钢复合板在弯曲过程中的断裂行为，利用扫描电镜原位观察了爆炸和爆炸一轧制两种工艺生产的钛钢复 合板在弯曲过程中裂纹的萌生和扩展.结果表明：外弯过程裂纹萌生的角度小于内弯过程，钛钢复合板内弯比外弯具有更强 的抗裂纹产生能力.在爆炸钛钢复合板的弯曲过程中，裂纹主要在波头的界面结合处和漩涡中心处萌生：在爆炸一轧制钛钢 复合板的弯曲过程中，裂纹在TF金属间化合物硬块界面处萌生.产生裂纹的主要原因爆炸钛钢复合板的波头界面结合处 和漩涡中心处、爆炸一轧制钛钢复合板的界面块状T-F金属间化合物具有较高的硬度，在变形的过程中难以协调变形 关键词复合板：碳钢：钛；覆层：弯曲：裂纹 分类号TG456.6:TG335.59 In-situ SEM observation on titanium clad steel plates in the bending process LIU Ji-xiong,ZHAO Ai-min,JIANG Hai-tao,TANG Di,SHUI Heng-yong Metallurgical Engineering Research Institute,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:liujixiong2007@126.com ABSTRACT Two titanium clad steel plates were prepared by exploding and exploding-rolling,respectively.In order to study the fracture behavior of the clad plates during the bending process,crack initiation and propagation were observed by scanning electron mi- croscopy (SEM).The result shows that the crack initiation angle in external bending is less than that in internal bending,the capabili- ty of resistance to crack initiation in internal bending is stronger than that in external bending,but.During the bending process,cracks in the exploding clad plate mainly initiate on the interface junction of wave front and the center of whirlpools,but cracks in the explo- ding-rolling clad plate initiate at the hard lump interfaces of Ti-Fe intermetallic compounds.The main reason of cracking is that the in- terface junction of wave front and the center of whirlpools of the exploding titanium clad steel plate and TiFe intermetallic compounds in the exploding-and-rolling clad plate are difficult to compatibly deform because of their high hardness. KEY WORDS clad plates:carbon steel:titanium:cladding:bending:cracks 钛钢复合板一方面利用钛材获得优异的耐蚀性 为研究却很少 能，另一方面利用钢材获得足够的强度，降低了原 本文研究了爆炸法和爆炸一轧制法两种工艺生 材料成本，在压力容器/化工设备/海水淡化等领域 产的钛钢复合板的弯曲过程，利用扫描电镜观察钛 得到广泛应用.爆炸复合法和爆炸一轧制复合法是 钢复合板的动态弯曲过程，并分析钛钢复合板的微 目前生产钛钢复合板的主要方法.双金属材料的力 观断裂行为. 学行为和断裂行为是材料安全使用的重要考虑因 素.段文森等研究了爆炸复合工艺生产的 1实验材料和方法 钛钢复合板抗剪切疲劳特性及断裂机制和断裂韧 1.1实验材料 性.杨扬等o利用扫描电镜(SEM)原位观察了爆 以爆炸法和爆炸一轧制法工艺生产的钛钢复合 炸复合工艺生产的钛钢复合板拉伸过程中界面断裂 板为研究对象，复材为TA2,基材为Q235B,其中 机理，而对于钛钢复合板弯曲过程中的微观力学行 爆炸复合板的厚度为4mm（TA2)+36mm 收稿日期：201102-09第 34 卷 第 4 期 2012 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 4 Apr． 2012 钛钢复合板弯曲过程的扫描电镜原位观察 刘继雄 赵爱民 江海涛 唐 荻 水恒勇 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 通信作者，E-mail: liujixiong2007@ 126． com 摘 要 为了研究钛钢复合板在弯曲过程中的断裂行为，利用扫描电镜原位观察了爆炸和爆炸--轧制两种工艺生产的钛钢复 合板在弯曲过程中裂纹的萌生和扩展． 结果表明: 外弯过程裂纹萌生的角度小于内弯过程，钛钢复合板内弯比外弯具有更强 的抗裂纹产生能力． 在爆炸钛钢复合板的弯曲过程中，裂纹主要在波头的界面结合处和漩涡中心处萌生; 在爆炸--轧制钛钢 复合板的弯曲过程中，裂纹在 Ti--Fe 金属间化合物硬块界面处萌生． 产生裂纹的主要原因爆炸钛钢复合板的波头界面结合处 和漩涡中心处、爆炸--轧制钛钢复合板的界面块状 Ti--Fe 金属间化合物具有较高的硬度，在变形的过程中难以协调变形． 关键词 复合板; 碳钢; 钛; 覆层; 弯曲; 裂纹 分类号 TG456. 6; TG335. 5 + 9 In-situ SEM observation on titanium clad steel plates in the bending process LIU Ji-xiong ，ZHAO Ai-min，JIANG Hai-tao，TANG Di，SHUI Heng-yong Metallurgical Engineering Research Institute，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: liujixiong2007@ 126． com ABSTRACT Two titanium clad steel plates were prepared by exploding and exploding-rolling，respectively． In order to study the fracture behavior of the clad plates during the bending process，crack initiation and propagation were observed by scanning electron mi￾croscopy ( SEM) ． The result shows that the crack initiation angle in external bending is less than that in internal bending，the capabili￾ty of resistance to crack initiation in internal bending is stronger than that in external bending，but． During the bending process，cracks in the exploding clad plate mainly initiate on the interface junction of wave front and the center of whirlpools，but cracks in the explo￾ding-rolling clad plate initiate at the hard lump interfaces of Ti-Fe intermetallic compounds． The main reason of cracking is that the in￾terface junction of wave front and the center of whirlpools of the exploding titanium clad steel plate and Ti-Fe intermetallic compounds in the exploding-and-rolling clad plate are difficult to compatibly deform because of their high hardness． KEY WORDS clad plates; carbon steel; titanium; cladding; bending; cracks 收稿日期: 2011--02--09 钛钢复合板一方面利用钛材获得优异的耐蚀性 能，另一方面利用钢材获得足够的强度，降低了原 材料成本，在压力容器/化工设备/海水淡化等领域 得到广泛应用． 爆炸复合法和爆炸--轧制复合法是 目前生产钛钢复合板的主要方法． 双金属材料的力 学行为和断裂行为是材料安全使用的重要考虑因 素［1--6］． 段文森等［7 --9］研究了爆炸复合工艺生产的 钛钢复合板抗剪切疲劳特性及断裂机制和断裂韧 性． 杨扬等［10］利用扫描电镜( SEM) 原位观察了爆 炸复合工艺生产的钛钢复合板拉伸过程中界面断裂 机理，而对于钛钢复合板弯曲过程中的微观力学行 为研究却很少． 本文研究了爆炸法和爆炸--轧制法两种工艺生 产的钛钢复合板的弯曲过程，利用扫描电镜观察钛 钢复合板的动态弯曲过程，并分析钛钢复合板的微 观断裂行为． 1 实验材料和方法 1. 1 实验材料 以爆炸法和爆炸--轧制法工艺生产的钛钢复合 板为研究对象，复材为 TA2，基材为 Q235B，其中 爆炸复合板的厚度为 4 mm ( TA2 ) + 36 mm DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.04.007