Titanium is a silver white transition metal with high specific strength and strong corrosion resistance, widely used in important fields such as aerospace, marine vessels, and petrochemicals. However, the high price of pure titanium has to some extent limited its application in civilian industry. Therefore, titanium is combined with ordinary steel plates to produce titanium/steel composite plates, which not only meet the requirements of strength but also have good corrosion resistance. Ti Fe compounds are easily formed at the interface of titanium/steel composite plates. Currently, there are two main methods to control the formation of Ti Fe brittle phases: one is to increase the intermediate layer, which reduces the diffusion of Fe atoms and lowers the formation of Ti Fe compounds; The second is to suppress the formation of Ti Fe compounds by controlling the generation of interface product TiC. Studies have shown that the order of free energy of interface compounds is TiFe>TiFe2>β - Ti>TiC, seetõttu moodustub TiC liideses kõige hõlpsamini. Pärast pideva ja ühtlase TiC-kihi optimaalse paksuse saavutamist on kasulik parandada komposiitplaadi nakketugevust, kuid praktilises tööstuslikus tootmises on seda raske kontrollida. Wu Jingyi jt. uuris erinevate vahekihtide lisamise mõju titaan/teras komposiitplaatide mikrostruktuurile ja omadustele, nagu Ni vahekiht, Fe vahekiht, Nb vahekiht jne. Yang et al. uuriti, et erinevatel valtsimistemperatuuri tingimustes ei moodustanud Ni vahekihi liides TiC ja TiFe hapraid ühendeid 800 kraadi ja 900 kraadi juures, mille keskmine nihketugevus oli vastavalt 310 MPa ja 224 MPa. Xie et al. uuris Nb vahekihi mõju titaan/teras komposiitplaatide liidesele erinevates valtsimistemperatuuri tingimustes. Uuring näitas, et 800 kraadi ja 900 kraadi juures ei moodustunud komposiitliideses TiC ja TiFe rabedad ühendid ning keskmine nihketugevus ulatus 279 MPa-ni.
Ülaltoodud uuringud näitavad, et vahekihi lisamine võib liidese elementide difusiooni tõhusalt maha suruda. Enamik ülaltoodud uuringuid põhinevad siiski laborikatsetel ning valitud kallid vahekihimaterjalid, nagu Ni ja Nb, piiravad ka nende tööstuslikku rakendust. Selle uuringu eesmärk on tööstuslik rakendus, kasutades vahekihina SL3, et kontrollida, kas kõvajoodismaterjali olemasolu on võimalik saavutada valtsimise kuumutusprotsessi ajal, ja seejärel rull-komposiidi abil, et parandada komposiitplaadi nakketugevust. Tuginedes ettevõtte tegelikule tootmisliinile, kasutatakse uuringutes vaakumvaltsimise protsessi ning süstemaatiliselt uuritakse elektromagnetilise puhta raua DT4 ja amorfse niklipõhise kõvajoodisega jootmismaterjali SL3 lisamise mõju titaan/teras komposiitplaatide mikrostruktuurile ja omadustele.
Selles uuringus kasutatakse sümmeetrilist tooriku kokkupanemise meetodit ja kangid virnastatakse vastavalt "terasest vahekihi titaanist isolatsiooniaine isolatsiooniaine ja titaani vahekihi terase" struktuurile. See komposiitvaltsimismeetod võib tõhusalt ära hoida komposiitplaadi paindedeformatsiooni valtsimisprotsessi ajal ja parandada titaanist / terasest komposiitplaatide tootmise efektiivsust. Titaani vahele kantakse vahetükk paksusega umbes 0,3 mm (vahetükk valmistatakse kerge magneesiumoksiidi, vesiklaasi ja polüvinüülalkoholi kuumutamisel ja segamisel), et vältida kleepumist valtsimise ajal. Neljapoolne tihenduskeevitus viiakse läbi sukelkaarkeevitusega ja ühte otsa puuritakse valtsimissuunas auk. Vaakumpumpamiseks kasutatakse esimese etapi vaakumpumba rühma, mis koosneb mehaanilisest pumbast ja Rootsi pumbast, nagu on näidatud joonisel 1. Kui vaakumi aste jõuab alla 5 Pa, tehakse tihendus ja lõpuks saadetakse see terasetehasesse. rullimiseks. Toorikut kuumutatakse lauaarvuti takistusahjus 880 kraadini, hoitakse 4 tundi ja rullitakse 16 korda valtsimistemperatuuril (850 ± 10) kraadi, üldise kokkusurumismääraga umbes 90%.
Proovid võetakse tooriku keskmise positsiooni servast ja vastavalt GB/T 6396-2008 standardile testitakse komposiitplaadi mehaanilisi omadusi 1. taseme täpsusega WAW-600 kW arvutiga. - juhitav elektrooniline universaalne testimismasin. Nihkejõudlus määratakse pingenihke meetodil. Proov lihviti ja poleeriti. Terasest pool korrodeeriti esmalt 4% lämmastikhappe alkoholiga ja seejärel titaanist pool vesinikfluoriidhappe, lämmastikhappe ja vee seguga (2:1:17). Liidese struktuuri jälgiti metallograafilise mikroskoobiga Axiolab5 (JX32) ning komposiitplaadi liidest ja murdepinda jälgiti skaneeriva elektronmikroskoobiga Axia ChemiSEM LoVac, millele järgnes energia hajutav spektroskoopia (EDS) analüüs.
Mehaanilised omadused
Tabelis 2 on toodud erinevate vahekihtidega komposiitpaneelide mehaanilised omadused. Mõlema komposiitplaadi nihketugevus on suurem kui GB/T 8547-2019 standardis määratud 140 MPa. DT4 vahekihiga komposiitplaadi nihketugevus ulatub 187,4 MPa ja SL3 vahekihiga komposiitplaadi nihketugevus on 148,6 MPa. Vahekihi materjal ei mõjuta oluliselt tõmbeomadusi ja löögi neeldumisenergia on suurem kui GB/T 700-2006 standardis määratud 27 J. DT4 vahekihi komposiitplaadi substraadi lisamise löögi neeldumisenergia on veidi madalam kui SL3 vahekihi komposiitplaadi lisamisel. Kaht tüüpi komposiitplaatidega tehti painutuskatsed (sisemine painutus 180 kraadi, välimine painutus 105 kraadi) ja pragusid ei leitud.
Mikrostruktuur
Joonisel 2 on kujutatud erinevate vahekihtide materjalidega komposiitpaneelide liidese mikrostruktuur. Joonisel 2 (a) on näidatud DT4 vahekihiga komposiitplaadi liidese mikrostruktuur. Aluskihi teraline struktuur on ribakujuline, koosneb peamiselt ferriidist ja perliidist. Kuid DT4 vahekihi tera suurus on ebaühtlane, ainult mõned väikesed terad ja jämedad terad on ferriit. Plastilisus ja sitkus on kehvad ning selles kohas võib see nihkejõu mõjul puruneda. Joonis fig 2 (b) näitab komposiitplaadi liidese struktuuri, millele on lisatud SL3 vahekiht. Aluskiht koosneb peamiselt perliidist ja ferriidist, mille terasküljel on dekarburiseerimiskiht laiusega umbes 50 μm. Titaani poolel on moodustatud läbipaistev hall must difusiooniriba, titaani poolne struktuur läbimõõduga umbes 80 μm on vardakujuline. Kuna Fe on -Ti stabiilne element, vähendab Fe lahustumine Ti-s Ti eutektoidset üleminekutemperatuuri ning faas tuumastub ja kasvab jahutamisel - faasi moodustamiseks. Tabeli 1 järgi on võileivamaterjali SL3 süsinikusisaldus suhteliselt kõrge, 0,06%. C-elemendi difusioon moodustab tõenäolisemalt TiC-kihi ja paksem TiC-kiht vähendab liidese sidumise tugevust.
