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, ezért a TiC a legkönnyebben a határfelületen képződik. A folytonos és egyenletes TiC réteg optimális vastagságának elérése után előnyös a kompozit lemez kötési szilárdságának javítása, de a gyakorlati ipari gyártásban nehezen ellenőrizhető. Wu Jingyi et al. különböző köztes anyagok hozzáadásának a titán/acél kompozit lemezek mikroszerkezetére és tulajdonságaira gyakorolt hatásait tanulmányozták, mint például Ni közbenső réteg, Fe közbenső réteg, Nb közbenső réteg stb. Yang et al. Azt tanulmányozták, hogy különböző hengerlési hőmérsékleti viszonyok között a Ni közbenső réteg határfelülete nem képez TiC és TiFe rideg vegyületeket 800 fokon és 900 fokon, átlagos nyírószilárdságuk rendre 310 MPa, illetve 224 MPa. Xie et al. tanulmányozta az Nb közbenső réteg hatását a titán/acél kompozit lemezek felületére különböző hengerlési hőmérsékleti körülmények között. A vizsgálat kimutatta, hogy 800 fokon és 900 fokon a TiC és TiFe rideg vegyületek nem képződtek a kompozit határfelületen, és az átlagos nyírószilárdság elérte a 279 MPa-t.
A fenti kutatások azt mutatják, hogy egy köztes réteg hozzáadásával hatékonyan elnyomható az interfész elemek diffúziója. A fenti tanulmányok többsége azonban laboratóriumi kísérleteken alapul, és a kiválasztott drága rétegközi anyagok, mint például a Ni és Nb, szintén korlátozzák ipari alkalmazásukat. Ez a tanulmány az ipari alkalmazást célozza, az SL3-at közbenső rétegként használva annak ellenőrzésére, hogy a hengerlési hevítési folyamat során elérhető-e keményforrasztóanyag, majd a hengerlési kompoziton keresztül a kompozit lemez kötési szilárdságának javítása érdekében. A vállalkozás tényleges gyártósora alapján a vákuumhengerlési eljárást használják kutatásra, és szisztematikusan tanulmányozzák az elektromágneses tiszta vas DT4 és az amorf nikkel alapú SL3 keményforrasztóanyag hozzáadásának hatásait a titán/acél kompozit lemezek mikroszerkezetére és tulajdonságaira.
Ez a tanulmány szimmetrikus tuskó-összeállítási módszert alkalmaz, és az "acél rétegközi titán szigetelőszer szigetelőszer titán közbenső acél" szerkezete szerint rakja egymásra a tuskót. Ez a kompozit hengerlési módszer hatékonyan megakadályozza a kompozit lemez hajlítási deformációját a hengerlési folyamat során, és javítja a titán/acél kompozit lemezek gyártási hatékonyságát. A titán közé körülbelül 0,3 mm vastag távtartót helyeznek (a távtartó könnyű magnézium-oxid, vízüveg és polivinil-alkohol melegítésével és keverésével készül), hogy megakadályozza a hengerlés közbeni tapadást. A négyoldalas tömítőhegesztés süllyesztett ívhegesztéssel történik, és az egyik végén hengerlési irányban lyukat fúrnak. A vákuumozáshoz egy mechanikus szivattyúból és egy Roots szivattyúból álló első fokozatú vákuumszivattyú csoportot használnak, amint az 1. ábrán látható. Amikor a vákuumfok 5 Pa alá csökken, a tömítést elvégzik, majd az acélgyárba küldik. guruláshoz. A tuskót asztali ellenálláskemencében 880 fokra hevítik, 4 órán át tartjuk, és 16-szor hengereljük (850 ± 10) fokos hengerlési hőmérsékleten, körülbelül 90%-os teljes tömörítési arány mellett.
A mintavétel a tuskó középső helyzetének szélén történik, és a GB/T 6396-2008 szabvány szerint a kompozit tábla mechanikai tulajdonságait egy 1. szintű precíziós WAW-600 kW számítógép segítségével tesztelik. -vezérelt elektronikus univerzális vizsgálógép. A nyírási teljesítményt feszítő nyírási módszerrel határozzuk meg. A mintát polírozták és polírozták. Az acél oldalt először 4%-os salétromsav-alkohollal, majd a titán oldalt hidrogén-fluorid, salétromsav és víz keverékével (2:1:17) korrodálták. Az interfész szerkezetét Axiolab5 (JX32) metallográfiai mikroszkóppal, a kompozit lemez határfelületét és törésfelületét pedig Axia ChemiSEM LoVac pásztázó elektronmikroszkóppal, majd energiadiszperzív spektroszkópiás (EDS) elemzéssel figyeltük meg.
Mechanikai tulajdonságok
A 2. táblázat a különböző köztes rétegű kompozit panelek mechanikai tulajdonságait mutatja be. Mindkét kompozit lemez nyírószilárdsága nagyobb, mint a GB/T 8547-2019 szabványban meghatározott 140 MPa. A DT4 közbenső réteggel ellátott kompozit lemez nyírószilárdsága eléri a 187,4 MPa-t, az SL3 közbenső réteggel ellátott kompozit lemez nyírószilárdsága pedig 148,6 MPa. A közbenső réteg anyagának nincs jelentős hatása a szakítótulajdonságokra, és az ütéselnyelési energia nagyobb, mint a GB/T 700-2006 szabványban meghatározott 27 J. A DT4 rétegközi kompozit lap hordozó hozzáadásának ütéselnyelési energiája valamivel alacsonyabb, mint az SL3 rétegközi kompozit tábla hozzáadásának. Kétféle kompozit lemezt vetettek alá hajlítási vizsgálatnak (belső hajlítás 180 fok, külső hajlítás 105 fok), és nem találtunk repedést.
Mikrostruktúra
A 2. ábra a különböző rétegközi anyagokat tartalmazó kompozit panelek interfészének mikrostruktúráját mutatja be. A 2(a) ábra a kompozit lemez interfész mikrostruktúráját mutatja DT4 közbenső réteggel. Az alapréteg szemcseszerkezete szalag alakú, főként ferritből és perlitből áll. A DT4 közbenső réteg szemcsemérete azonban egyenetlen, csak néhány apró szemcse és durva szemcse ferrit. A plaszticitás és a szívósság gyenge, és ezen a helyen hajlamos a nyíróerő hatására törésre. A 2(b) ábra a kompozit lemez interfész szerkezetét mutatja SL3 közbenső réteggel. Az alapréteg túlnyomórészt perlitből és ferritből áll, az acéloldalon pedig egy körülbelül 50 μm szélességű dekarbonizáló réteg található. A titán oldalon átlátszó, szürke fekete diffúziós sáv képződik, a titán felőli oldalon a mintegy 80 μm átmérőjű szerkezet rúd alakú. Mivel a Fe a -Ti stabil eleme, a vas Ti-ben való feloldódása csökkenti a Ti eutektoid átmeneti hőmérsékletét, és a - fázis magokat képez, és lehűtve - fázist alkot. Az 1. táblázat szerint az SL3 szendvicsanyag széntartalma viszonylag magas, 0,06%. A C elem diffúziója nagyobb valószínűséggel hoz létre TiC réteget, és egy vastagabb TiC réteg csökkenti a határfelületi kötési szilárdságot.
