爆炸焊接研究

爆炸加工是爆炸力学与材料科学、加工技术相互交叉的边缘科学，其研究既具有力学、材料学等的理论意义，同时更重要的是爆炸加工本身就是一门应用科学，因此，技术发展与技术创造对爆炸加工学科的发展尤为重要。目前，爆炸加工所研究的领域也在不断扩展，除传统的爆炸成型、爆炸焊接、爆炸强化、爆炸硬化、爆炸切割向更深层次发展外，新兴的爆炸粉末烧结、爆炸合成、爆炸材料改性、爆炸消除焊接残余应力、爆炸热处理等无一不与工业生产发生重要的联系。因此，爆炸加工学科的发展与工业技术的发展、人们对爆炸冲击机理的理解深度、相关的技术发明密切相关。如传统的爆炸成型技术正在应用于地下深层油井的整形与修补、用于连铸结晶器的精密成型，爆炸焊接也向着超厚、超薄、超大、材料多样化（如脆性材料）发展。新兴的爆炸烧结技术正用于精细陶瓷、快淬合金研究，还有爆炸合成的金属间化合物、金刚石、氮化硼、C-B-N超硬材料，通过爆炸改性的化学触媒、光触媒材料，这都提出了许多爆炸加工的发展方向，也提出了许多有待研究的爆炸力学与其他学科交叉的理论问题与技术问题。因此，爆炸加工学科无疑是具有发展潜力的学科。现将我校在爆炸加工理论与应用方面的取得的主要研究成果简要介绍如下：

1）爆炸焊接研究方面，主要进行了“双金属爆炸焊接理论”、“多层薄膜爆炸焊接原理”及“爆炸焊接参数计算机辅助设计”三方面的研究，将爆炸焊接技术向超薄、超厚发展。其中，所发展的双金属爆炸焊接理论，将以往只适于单金属的爆炸焊接理论推广到实际的双金属范畴，使爆炸焊接的理论设计更接近于实际情况，直接用于指导解决了超厚材料爆炸焊接的“过熔”开裂问题。以该理论为指导研制了超厚铝-铜、铝-钢、铜-钢等导电类复合材料，直接用于电力、铝材、氯碱等生产设备，三年创直接经济效益达1亿元以上。该技术在1997年荣获国家教委科技进步二等奖，专家鉴定认为“对双金属理论有所发展，项目达国际领先水平。”另外，在其他爆炸焊接技术开发与研究方面，还进行了大板幅爆炸复合板、双层与三层工具钢复合板爆炸焊接连继轧制、各种爆炸复合管材等技术的研究与开发，这些项目分别应用于化工容器与设备、民用炊具、刀剪、石油机械设备等。同时，还利用特征线法研究了爆轰驱动各种元件的计算方法，如板、管等。

2）在超硬材料爆炸合成研究方面。从理论上，将量子力学、位错动力学与结晶动力学与爆炸力学相结合，研究了冲击相变的微观机理与宏观条件，提出了爆炸合成原料的优选原则与诱发相变的冲击条件。同时，根据理论上的原料的优选原则为指导，采用物理化学方法对原料改性，发明了“爆炸合成金刚石的膨胀石墨法”（发明专利），发展了较为完善的爆炸合成理论体系与技术体系。这方面的研究已通过两项省科委鉴定，鉴定结果均达到国际先进水平，99年度荣获教育部科技进步（发明类）三等奖。

3）在国家自然科学基金、省自然科学基金的资助下，开展了快淬合金的爆炸压实、爆炸焊接研究。尤其是将多层薄膜爆炸焊接技术应用于块体非晶态合金制造，从理论上发展了较完整的多层薄膜爆炸焊接窗口理论，现已完成了近200层25微米的非晶态合金薄膜的爆炸焊接。迄今为止，除我们的研究工作外，国际上只有使用多层非晶态合金薄膜进行爆炸压实的报道，尚没有使薄膜间达到冶金结合，形成真正非晶态合金块体的研究报道。目前，我们正在对控制非晶态合金中的微观缺陷进行研究，着重解决非晶薄膜在爆炸焊接过程中产生微观缺陷的力学机理（如弯曲波、绝热剪切裂纹等）。该理论问题的解决将不仅对块体非晶态合金制造，而且可对一般脆硬类材料的爆炸焊接具有理论指导价值。

4)在其他爆炸技术的研究方面。i.进行了爆炸切割理论与技术研究,将爆炸切割技术应用于水下钢筋混凝土结构、水下沉船的拆解；ii.进行了800米地下油井爆炸修复研究；iii.进行了爆炸成型管坯连铸结晶器研究；iv.爆破地震效应检测与控制方法；v.特种爆破技术与器材。