Cercetări privind proprietățile plăcilor compozite de titan/oțel preparate prin încălzire și laminare prin inducție electromagnetică

Plăcile compozite din titan/oțel nu numai că au rezistența excelentă la coroziune a titanului, dar au și rezistența ridicată și o conductivitate termică bună a oțelului, reducând în același timp utilizarea titanului de metal prețios și scăzând costurile de producție. Ele sunt utilizate pe scară largă în domenii precum petrochimie, echipamente electrice, echipamente de producție de sare și inginerie marină. În prezent, principalele metode de producție industrială a plăcilor compozite din oțel titan includ metoda compozitelor explozive, metoda compozitelor explozive de laminare și metoda compozitelor de laminare la cald. În comparație cu alte metode de preparare, placa compozită din oțel titan preparată prin metoda compozitelor laminare la cald are avantajele unei bune calități a produsului, eficiență ridicată a producției și lipsă de poluare a mediului. Are avantaje semnificative în producția de plăci compozite cu suprafață mare și lățime largă și înlocuiește treptat alte metode de preparare în producția industrială. Cu toate acestea, atunci când se pregătesc plăci compozite de titan/oțel folosind metoda compozitului de laminare la cald, pentru a evita oxidarea interfeței compozite în condiții de temperatură ridicată, este necesar să se utilizeze metoda de pompare în vid sau metoda de sudare cu fascicul de electroni în vid pentru pregătirea țaglelor pentru a se asigura că interfața compozită este într-o stare de vid. Cu toate acestea, producția de țagle în vid poate avea defecte de sudură care pot duce la defecțiunea vidului, ceea ce duce la o scădere a ratei de calificare a producției de plăci compozite. Mai mult, procesul de producție complex și costurile ridicate ale echipamentelor limitează promovarea și aplicarea metodei de laminare pentru producerea plăcilor compozite. În plus, la temperaturi ridicate, compuși fragili precum TiC, FeTi și Fe2Ti sunt generați cu ușurință la interfața plăcilor compozite titan/oțel laminate direct la cald, ceea ce duce la o scădere a performanței la forfecare a plăcilor compozite. Mai mult, odată cu creșterea temperaturii de încălzire, tipurile și grosimea compușilor generați la interfața compozitului cresc semnificativ. După studierea efectului temperaturii de laminare asupra rezistenței compozitului plăcilor compozite titan/oțel
Rezultatele indică faptul că la o temperatură de laminare de 850 ~ 1050 de grade, pe măsură ce temperatura de laminare crește, numărul de compuși generați la interfața compozită crește, iar rezistența la forfecare arată o scădere semnificativă. Yu Wei și colab. [20] a efectuat experimente compozite de rulare cu titan pur industrial TA1 și Q345 în intervalul de 840 ~ 930 de grade. Studiul a constatat că placa compozită rulată la 870 de grade a avut performanțe mai bune. Odată cu creșterea temperaturii de încălzire, structura laterală de titan a suferit o transformare de fază și au fost generați mai mulți compuși intermetalici la interfață, reducând rezistența la forfecare a interfeței.
Pentru a suprima formarea de compuși intermetalici la interfața compozită titan/oțel în timpul laminarii la cald, se adaugă de obicei un strat metalic adecvat între titan și oțel ca strat intermediar pentru a îmbunătăți condițiile coordonate de deformare și difuzie ale interfeței. De exemplu, SABOK TAKIN RM et al. [21] au efectuat experimente cu compozite laminate la cald de titan/oțel folosind Cu ca strat intermediar la diferite temperaturi, ceea ce a suprimat formarea de compuși intermetalici TiC și Fe Ti și nu a fost generat niciun strat de reacție la interfața compozită dintre oțel carbon și cupru. Cu toate acestea, diverși compuși intermetalici Ti Cu au fost generați la interfața compozită dintre cupru și titan, reducând rezistența la forfecare a plăcii compozite.
O placă compozită de titan/oțel a fost preparată prin laminare la cald fierului pur DT4 ca strat intermediar. La o temperatură de încălzire de 850 de grade, placa compozită a atins o rezistență maximă la forfecare de 237 6 MPa; Pe măsură ce temperatura de încălzire crește la 950 de grade, se formează un strat gros și fragil la interfața compozitului, rezultând o scădere semnificativă a rezistenței de lipire a plăcii compozite. CHAI XY și colab. a prevenit eficient formarea fazelor fragile la interfața compozitului prin adăugarea a două straturi intermediare diferite, Nb și Mo. Rezistența la forfecare a plăcii compozite a crescut cu 65, respectiv 20 MPa, în comparație cu neadăugarea unui strat intermediar. LI BX şi colab. [24] a pregătit plăci compozite din oțel titan prin laminare la cald IF oțel, V și IF oțel+V ca straturi intermediare. Studiul a constatat că nu a fost detectată nicio fază fragilă la interfața compozită atunci când IF oțel+V a fost folosit ca strat intermediar, iar rezistența la forfecare a fost mai mare decât cea a unui singur material ca strat intermediar, ajungând la 241 la 900 de grade și o reducere. rata de 93% La 8 MPa, pe măsură ce temperatura de încălzire crește, grosimea fazei σ la interfața de oțel V/IF crește, slăbind puternic rezistența la forfecare a plăcii compozite.
Din cercetările de mai sus, se poate observa că, în condiții de temperatură mai ridicată, plăcile compozite laminate la cald de titan/oțel vor genera faze fragile, indiferent dacă se adaugă o interfață compozită cu strat intermediar, ceea ce duce la o scădere a calității lipirii plăcii compozite. . Pentru a evita formarea de compuși fragili în timpul proceselor de laminare și răcire la temperatură înaltă, Bai Yuliang a propus o schemă de laminare a plăcilor compozite de titan/oțel folosind încălzirea prin inducție electromagnetică de înaltă frecvență și o metodă în două etape la rece cald. Prin utilizarea vitezei rapide de încălzire a inducției electromagnetice, timpul de încălzire este scurtat și precipitarea compușilor intermetalici la interfață este controlată. GUO XW și colab. [26] a efectuat experimente de laminare la cald pe plăci compozite TC4/304 utilizând metoda asistată cu impulsuri electrice la diferite temperaturi și rate de reducere. Studiul a arătat că utilizarea rulării asistate cu impulsuri electrice poate promova în mod eficient legarea metalurgică a metalelor. Plăcile compozite TC4/304 de înaltă calitate au fost preparate cu succes în procese de laminare cu temperaturi mai scăzute și rate de reducere mai mici, cu o rezistență maximă la forfecare de 286 MPa. Ca răspuns la problemele legate de prepararea plăcilor compozite de titan/oțel prin metoda compozitelor de laminare la cald, această lucrare propune utilizarea fierului pur ca strat intermediar, utilizând buna fluiditate a fierului pur pentru a îmbunătăți condițiile de deformare ale matricei de interfață și pregătirea plăci compozite de înaltă performanță din titan/oțel prin simpla stivuire a țaglelor asimetrice sub protecție cu gaz inert și folosind încălzirea prin inducție electromagnetică la temperaturi mai scăzute. Această metodă nu numai că simplifică procesul de producție, dar evită și formarea de compuși fragili la interfața compozită prin utilizarea caracteristicilor de viteză scurtă de încălzire și temperatură scăzută a inducției electromagnetice. Acest articol își propune să studieze microstructura și proprietățile interfeței plăcilor compozite titan/oțel preparate prin încălzire prin inducție și laminare cu diferite grosimi de DT4 ca straturi intermediare.