Forskning på egenskapene til komposittplater av titan/stål tilberedt ved elektromagnetisk induksjonsoppvarming og rulling

Titan/stål komposittplater har ikke bare den utmerkede korrosjonsmotstanden til titan, men har også den høye styrken og den gode varmeledningsevnen til stål, samtidig som de reduserer bruken av edelt metalltitan og senker produksjonskostnadene. De er mye brukt i felt som petrokjemikalier, kraftutstyr, saltproduksjonsutstyr og marineteknikk. For tiden inkluderer hovedmetodene for industriell produksjon av komposittplater av titanstål eksplosiv komposittmetode, eksplosiv rullende komposittmetode og varmvalsende komposittmetode. Sammenlignet med andre tilberedningsmetoder har titanstålkomposittplaten tilberedt ved varmvalsende komposittmetode fordelene med god produktkvalitet, høy produksjonseffektivitet og ingen miljøforurensning. Den har betydelige fordeler ved produksjon av komposittplater med stort areal og bred bredde, og erstatter gradvis andre tilberedningsmetoder i industriell produksjon. Men når du forbereder komposittplater av titan/stål ved bruk av varmvalsende komposittmetode, for å unngå oksidasjon av komposittgrensesnittet under høye temperaturforhold, er det nødvendig å bruke vakuumpumpemetode eller vakuumelektronstrålesveisemetode for klargjøring av emner for å sikre at komposittgrensesnittet er i vakuumtilstand. Imidlertid kan vakuumblokkproduksjon ha sveisedefekter som kan føre til vakuumsvikt, noe som resulterer i en reduksjon i kvalifiseringsgraden for komposittplateproduksjon. Dessuten begrenser den komplekse produksjonsprosessen og høye utstyrskostnader promoteringen og anvendelsen av valsemetoden for å produsere komposittplater. I tillegg, ved høye temperaturer, genereres sprø forbindelser som TiC, FeTi og Fe2Ti lett ved grensesnittet mellom direkte varmvalsede titan/stål komposittplater, noe som fører til en reduksjon i skjærytelsen til komposittplatene. Dessuten, med økningen av oppvarmingstemperaturen, øker typene og tykkelsen av forbindelser som genereres ved komposittgrensesnittet betydelig. Etter å ha studert effekten av rulletemperatur på komposittstyrken til komposittplater av titan/stål
Resultatene indikerer at ved en rulletemperatur på 850 ~ 1050 grader, når rulletemperaturen øker, øker antallet forbindelser som genereres ved komposittgrensesnittet, og skjærstyrken viser en betydelig reduksjon. Yu Wei et al. [20] utførte rullende kompositteksperimenter av industriell rent titan TA1 og Q345 i området 840~930 grader. Studien fant at komposittplaten rullet i 870 grader hadde bedre ytelse. Med økningen av oppvarmingstemperaturen gjennomgikk titansidestrukturen fasetransformasjon, og flere intermetalliske forbindelser ble generert ved grensesnittet, noe som reduserte skjærstyrken til grensesnittet.
For å undertrykke dannelsen av intermetalliske forbindelser ved titan/stål-komposittgrensesnittet under varmvalsing, legges vanligvis et passende metallsjikt mellom titan og stål som et mellomlag for å forbedre de koordinerte deformasjons- og diffusjonsforholdene til grenseflaten. For eksempel SABOK TAKIN RM et al. [21] utførte varmvalsede titan/stål kompositteksperimenter med Cu som et mellomlag ved forskjellige temperaturer, noe som undertrykte dannelsen av TiC og Fe Ti intermetalliske forbindelser, og det ble ikke generert noe reaksjonslag ved komposittgrensesnittet mellom karbonstål og kobber. Imidlertid ble forskjellige Ti Cu intermetalliske forbindelser generert ved komposittgrensesnittet mellom kobber og titan, noe som reduserte skjærstyrken til komposittplaten.
En komposittplate av titan/stål ble fremstilt ved varmvalsing av rent jern DT4 som mellomlag. Ved en oppvarmingstemperatur på 850 grader oppnådde komposittplaten en maksimal skjærstyrke på 237 6 MPa; Når oppvarmingstemperaturen øker til 950 grader, dannes et tykt sprøtt lag ved komposittgrensesnittet, noe som resulterer i en betydelig reduksjon i bindingsstyrken til komposittplaten. CHAI XY et al. forhindret effektivt dannelsen av sprø faser ved komposittgrensesnittet ved å legge til to ulike mellomlag, Nb og Mo. Skjærstyrken til komposittplaten økte med henholdsvis 65 og 20 MPa sammenlignet med å ikke legge til et mellomlag. LI BX et al. [24] preparerte komposittplater av titanstål ved varmvalsing av IF-stål, V, og IF-stål+V som mellomlag. Studien fant at ingen sprø fase ble oppdaget ved komposittgrensesnittet når IF stål+V ble brukt som mellomlag, og skjærstyrken var høyere enn for et enkelt materiale som mellomlag, og nådde 241 ved 900 grader og en reduksjon hastighet på 93 % Ved 8 MPa, når oppvarmingstemperaturen øker, øker tykkelsen på σ-fasen ved V/IF-stålgrensesnittet, noe som svekker skjærstyrken til komposittplaten alvorlig.
Fra ovennevnte forskning kan det ses at under høyere temperaturforhold vil varmvalsede titan/stål komposittplater generere sprø faser uavhengig av om det legges til et mellomlags komposittgrensesnitt, noe som fører til en reduksjon i bindingskvaliteten til komposittplaten. . For å unngå dannelse av sprø forbindelser under høytemperaturvalse- og kjøleprosesser, foreslo Bai Yuliang et opplegg for rulling av titan/stål-komposittplater ved bruk av høyfrekvent elektromagnetisk induksjonsoppvarming og en kald varm to-trinns metode. Ved å utnytte den raske oppvarmingshastigheten til elektromagnetisk induksjon, forkortes oppvarmingstiden og utfellingen av intermetalliske forbindelser ved grensesnittet kontrolleres. GUO XW et al. [26] utførte varmvalsende eksperimenter på TC4/304 komposittplater ved bruk av den elektriske pulsassisterte metoden ved forskjellige temperaturer og reduksjonshastigheter. Studien viste at bruk av elektrisk pulsassistert rulling effektivt kan fremme metallurgisk binding av metaller. Høykvalitets TC4/304 komposittplater ble med suksess fremstilt under valseprosesser med lavere temperaturer og lavere reduksjonshastigheter, med en maksimal skjærstyrke på 286 MPa. Som svar på problemene med fremstillingen av titan/stål-komposittplater ved hjelp av varmvalsende komposittmetode, foreslår denne artikkelen å bruke rent jern som mellomsjikt, utnytte den gode fluiditeten til rent jern for å forbedre deformasjonsforholdene til grensesnittmatrisen, og forberede høyytelses titan/stål komposittplater ved ganske enkelt å stable asymmetriske emner under inertgassbeskyttelse og bruke elektromagnetisk induksjonsoppvarming ved lavere temperaturer. Denne metoden forenkler ikke bare produksjonsprosessen, men unngår også dannelsen av sprø forbindelser ved komposittgrensesnittet ved å utnytte egenskapene til kort oppvarmingshastighet og lav temperatur på elektromagnetisk induksjon. Denne artikkelen har til hensikt å studere mikrostrukturen og egenskapene til grensesnittet til titan/stål komposittplater fremstilt ved induksjonsoppvarming og valsing med forskjellige tykkelser av DT4 som mellomlag.