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, per tant, TiC es forma més fàcilment a la interfície. Després d'arribar al gruix òptim de la capa de TiC contínua i uniforme, és beneficiós millorar la força d'unió de la placa composta, però és difícil de controlar en la producció industrial pràctica. Wu Jingyi et al. va estudiar els efectes d'afegir diferents materials entre capes en la microestructura i propietats de plaques compostes de titani/acer, com ara la capa intermedia de Ni, la capa intermedia de Fe, la capa intermedia de Nb, etc. Yang et al. va estudiar que sota diferents condicions de temperatura de rodament, la interfície de la capa intercalada de Ni no formava compostos trencadissos de TiC i TiFe a 800 graus i 900 graus, amb resistències mitjanes de cisalla de 310 MPa i 224 MPa, respectivament. Xie et al. va estudiar l'efecte de la capa intermedia de Nb a la interfície de plaques compostes de titani/acer en diferents condicions de temperatura de rodament. L'estudi va demostrar que a 800 graus i 900 graus, els compostos trencadissos de TiC i TiFe no es van formar a la interfície composta i la força de cisalla mitjana va arribar als 279 MPa.
La investigació anterior indica que afegir una capa intermèdia pot suprimir eficaçment la difusió dels elements de la interfície. Tanmateix, la majoria dels estudis anteriors es basen en experiments de laboratori, i els costosos materials de capes intercalades, com ara Ni i Nb, seleccionats també limiten les seves aplicacions industrials. Aquest estudi té com a objectiu l'aplicació industrial, utilitzant SL3 com a capa intermèdia per verificar si es pot aconseguir l'existència de material de soldadura forta durant el procés d'escalfament de laminació, i després mitjançant el laminat composite per millorar la força d'unió de la placa composta. A partir de la línia de producció real de l'empresa, el procés de laminació al buit s'utilitza per a la investigació i s'estudien sistemàticament els efectes de l'addició de ferro pur electromagnètic DT4 i material de soldadura a base de níquel amorf SL3 sobre la microestructura i les propietats de les plaques compostes de titani/acer.
Aquest estudi adopta un mètode de muntatge de billets simètrics i apila les palangres segons l'estructura de "acer intercapa de titani d'acer intercalador de titani". Aquest mètode de laminació compost pot prevenir eficaçment la deformació de la flexió de la placa composta durant el procés de laminació i millorar l'eficiència de producció de plaques compostes de titani/acer. S'aplica un separador amb un gruix d'aproximadament 0,3 mm entre el titani (l'espaiador es fa escalfant i barrejant òxid de magnesi lleuger, vidre d'aigua i alcohol polivinílic) per evitar l'adhesió durant el rodatge. La soldadura de segellat de quatre cares es realitza mitjançant soldadura d'arc submergit i es perfora un forat en un extrem en la direcció de rodament. Per a l'aspiració s'utilitza un grup de bombes de buit de primera etapa format per una bomba mecànica i una bomba Roots, tal com es mostra a la figura 1. Quan el grau de buit arriba per sota dels 5 Pa, es realitza el segellat i, finalment, s'envia a l'acer. per rodar. La palangana s'escalfa a 880 graus en un forn de resistència d'escriptori, es manté durant 4 hores i s'enrotlla 16 vegades a una temperatura de laminació de (850 ± 10) graus, amb una taxa de compressió global d'aproximadament el 90%.
El mostreig es pren a la vora de la posició mitjana de la palangana i, d'acord amb l'estàndard GB/T 6396-2008, les propietats mecàniques del tauler compost es proveen amb un ordinador WAW-600 kW de precisió de nivell 1. -Màquina de prova universal electrònica controlada. El rendiment de cisalla es determina pel mètode de cisalla per tensió. La mostra es va polir i polir. El costat d'acer es va corroir primer amb alcohol d'àcid nítric al 4%, i després el costat de titani es va corroir amb una barreja d'àcid fluorhídric, àcid nítric i aigua (2:1:17). L'estructura de la interfície es va observar mitjançant un microscopi metalogràfic Axiolab5 (JX32), i la interfície i la superfície de fractura de la placa composta es van observar mitjançant un microscopi electrònic d'exploració Axia ChemiSEM LoVac, seguit d'una anàlisi d'espectroscòpia dispersiva d'energia (EDS).
Propietats mecàniques
La taula 2 mostra les propietats mecàniques dels panells compostos amb diferents capes intercalades. La resistència al tall d'ambdues plaques compostes és superior als 140 MPa especificats a l'estàndard GB/T 8547-2019. La resistència al tall de la placa composta amb capa intermedia DT4 arriba als 187,4 MPa i la resistència al tall de la placa composta amb capa intermedia SL3 és de 148,6 MPa. El material de la capa intermèdia no té cap efecte significatiu sobre les propietats de tracció i l'energia d'absorció de l'impacte és superior als 27 J especificats a l'estàndard GB/T 700-2006. L'energia d'absorció d'impacte d'afegir un substrat de tauler compost entre capes DT4 és lleugerament inferior a la d'afegir un tauler compost entre capes SL3. Es van sotmetre a proves de flexió dos tipus de plaques compostes (flexió interior 180 graus, flexió exterior 105 graus) i no es van trobar esquerdes.
Microestructura
La figura 2 mostra la microestructura de la interfície de panells compostos amb diferents materials entre capes. La figura 2 (a) mostra la microestructura de la interfície de la placa composta amb la capa intercalada DT4 afegida. L'estructura del gra a la capa base té forma de franja, composta principalment per ferrita i perlita. Tanmateix, la mida del gra a la capa intermedia DT4 és desigual, només alguns grans petits i grans gruixuts són ferrita. La plasticitat i la duresa són pobres, i és propens a fracturar-se per força de tall en aquest lloc. La figura 2 (b) mostra l'estructura de la interfície de la placa composta amb la capa intermedia SL3 afegida. La capa base es compon principalment de perlita i ferrita, amb una capa de descarburació amb una amplada d'uns 50 μm al costat d'acer. Es forma una banda de difusió negra de color gris clar al costat del titani i l'estructura del costat del titani amb un diàmetre d'uns 80 μ m té forma de vareta. Com que Fe és un element estable de -Ti, la dissolució de Fe en Ti redueix la temperatura de transició eutectoide de Ti, i la fase - es nuclea i creix per formar la fase - quan es refreda. Segons la taula 1, el contingut de carboni del material sandvitx SL3 és relativament alt, al 0,06%. És més probable que la difusió de l'element C formi una capa de TiC, i una capa de TiC més gruixuda reduirà la força d'unió interfacial.
