แผ่นคอมโพสิต GR12 พร้อมการเชื่อมแบบระเบิด

การสังเกตทางโลหะวิทยา รูปที่ 1 แสดงภาพถ่ายโครงสร้างจุลภาคของส่วนต่อประสานของแผ่นคอมโพสิตที่ระเบิดได้ โดยทั่วไป ส่วนต่อประสานของแผ่นคอมโพสิตหลังการเชื่อมแบบระเบิด ได้แก่ ส่วนต่อประสานแบบตรง แบบหยัก และชั้นหลอมเหลว เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าแผ่นคอมโพสิตที่มีการเชื่อมต่อแบบหยักจะมีประสิทธิภาพที่ดีกว่า ในกระบวนการเชื่อมด้วยแรงระเบิด โลหะในเขตพันธะจะเปลี่ยนรูปเป็นองศาต่างๆ ภายใต้แรงกดสูงและแรงกระแทกที่เกิดขึ้นทันที จะเห็นได้จากรูปที่ 1 (a) ว่าส่วนต่อประสานของแผ่นคอมโพสิตแสดงการรวมกันเป็นคลื่นอย่างชัดเจนและทำซ้ำเป็นระยะตามทิศทางการระเบิด

รูปที่ 1 (b) แสดงโครงสร้างจุลภาคของด้านเหล็กของแผ่นคอมโพสิต จะเห็นได้ว่าการเสียรูปของพลาสติกแบบแรงดึงและเส้นใยเกิดขึ้นในโครงสร้างจุลภาคของเกรนด้านข้าง และจะแข็งแกร่งที่สุดใกล้กับส่วนต่อประสาน โครงสร้างจุลภาคตั้งแต่โซนเชื่อมประสานไปจนถึงเมทริกซ์สามารถแบ่งย่อยออกเป็นโซนเกรนละเอียด โซนเส้นใย และโซนโครงสร้างจุลภาคดั้งเดิม และความกว้างของโซนเกรนละเอียดค่อนข้างแคบ

ที่ด้านไททาเนียมใกล้กับส่วนต่อประสาน ไม่พบลักษณะการเสียรูปของพลาสติกที่คล้ายกับด้านเหล็ก แต่มีเส้นเอียงที่ทำมุมประมาณ 45 องศากับส่วนต่อประสานและขยายไปถึงด้านไทเทเนียม และมีเส้นเอียงหลายเส้น ที่ยอดคลื่นซึ่งเรียกว่าเส้นอะเดียแบติกเฉือน (Adiabatic Shear Line) ดังรูปที่ 1 (ค) เนื่องจากกระบวนการเชื่อมที่ระเบิดด้วยความดันสูงในทันที ไททาเนียมที่มีความเหนียวต่ำจึงไม่มีเวลาที่จะทำการเปลี่ยนรูปพลาสติกด้วยวิธีเลื่อนและจับคู่ แต่จะสามารถเปลี่ยนรูปได้เฉพาะในวิธีการเฉือนเท่านั้น เส้นทางต่อเนื่องของจุดตัดทำให้เกิดเส้นเฉือนอะเดียแบติก เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าการเกิดเส้นเฉือนแบบอะเดียแบติกนั้นเกี่ยวข้องกับความเหนียวในการกระแทกและแรงระเบิดของวัสดุ

ในกระบวนการเชื่อมระเบิด เจ็ตโลหะจะผันผวนเนื่องจากความผันผวนของแรงดัน ทำให้ไอพ่นถูกยึดเป็นระยะโดยแผ่นหุ้มฐาน จึงก่อตัวเป็นโครงสร้างน้ำวนที่มีลักษณะเฉพาะดังแสดงในรูปที่ 1 (d) อาจมีรูพรุน รอยแตก และสิ่งสกปรกในน้ำวน ทั้งนี้เนื่องจากในกระบวนการเชื่อมระเบิด ในแง่หนึ่ง เวลาในการเชื่อมสั้น การระบายความร้อนเร็วมาก และก๊าซที่เกี่ยวข้องอาจระบายออกไม่ทันเวลา ในทางกลับกัน ก๊าซเหล่านี้จะถูกปิดในกระแสน้ำวนภายใต้การกระทำของความปั่นป่วนรุนแรง ซึ่งทำให้ระบายออกได้ยาก จึงก่อตัวเป็นรูพรุน การก่อตัวของรอยแตกส่วนใหญ่เกิดจากความเครียดภายในที่เกิดจากอัตราการเย็นตัวที่เร็วเกินไป สิ่งสกปรกส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อเจ็ทล้างพื้นผิว เนื่องจากข้อบกพร่องเหล่านี้มีอยู่ในบล็อกหลอมเท่านั้น จึงไม่มีผลกระทบอย่างมากต่อการเชื่อมประสาน นอกจากนี้ยังเป็นเพราะการมีอยู่ของกระแสน้ำวนซึ่งเพิ่มพื้นที่ยึดเกาะระหว่างแผ่นฐานและเอื้อต่อการปรับปรุงความแข็งแรงในการยึดเกาะ

ในกระบวนการเชื่อมระเบิดของโลหะต่างชนิดกัน โลหะที่ส่วนต่อประสานอาจก่อให้เกิดการหลอมเหลวเฉพาะที่และก่อตัวเป็นเฟสเปราะที่ส่วนต่อประสานภายใต้การกระทำของวัฏจักรความร้อนที่ซับซ้อน ซึ่งอาจลดแรงยึดเหนี่ยวและแม้กระทั่งทำให้เกิดการแตกร้าว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์องค์ประกอบโครงสร้างเฟสที่อินเทอร์เฟซ รูปที่ 2 แสดงเส้นโค้งการวิเคราะห์ XRD ที่วัดได้ของพื้นที่เชื่อมต่อพันธะของแผ่นคอมโพสิตระเบิดไทเทเนียม-เหล็ก จะเห็นได้ว่าพื้นที่เชื่อมต่อส่วนต่อประสานส่วนใหญ่ประกอบด้วย - องค์ประกอบเฟสพื้นฐาน Ti, B-Ti และ a-Fe; ในขณะเดียวกันก็เกิดสารประกอบระหว่างโลหะ FeTi และ Fe2Ti จำนวนเล็กน้อยขึ้นด้วย สาเหตุอาจเป็นเพราะพื้นที่หลอมเหลวเฉพาะที่ของส่วนต่อประสานเกิดการตกตะกอนในระหว่างกระบวนการเย็นตัวของการเชื่อมที่ระเบิดได้เนื่องจากข้อจำกัดของความสามารถในการละลาย หรือ T และ Fe ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันที่ส่วนต่อประสาน โดยทั่วไป เนื่องจากมีเฟสเปราะจำนวนน้อยที่เกิดขึ้นในส่วนต่อประสานของแผ่นคอมโพสิต การทดสอบและผลการวิเคราะห์ที่ตามมาในบทความนี้จึงไม่ส่งผลเสียที่มีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกลของแผ่นคอมโพสิต