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, todėl TiC lengviausiai susidaro sąsajoje. Pasiekus optimalų ištisinio ir vienodo TiC sluoksnio storį, naudinga pagerinti kompozicinės plokštės sukibimo stiprumą, tačiau tai sunku kontroliuoti praktinėje pramoninėje gamyboje. Wu Jingyi ir kt. ištyrė skirtingų tarpsluoksnių medžiagų pridėjimo poveikį titano/plieno kompozitinių plokščių, tokių kaip Ni tarpsluoksnis, Fe tarpsluoksnis, Nb tarpsluoksnis ir kt., mikrostruktūrai ir savybėms. Yang ir kt. ištyrė, kad esant skirtingoms valcavimo temperatūros sąlygoms, Ni tarpsluoksnio sąsaja nesudarė TiC ir TiFe trapių junginių 800 laipsnių ir 900 laipsnių temperatūroje, kurių vidutinis šlyties stiprumas buvo atitinkamai 310 MPa ir 224 MPa. Xie ir kt. ištyrė Nb tarpsluoksnio poveikį titano/plieno kompozitinių plokščių sąsajai skirtingomis valcavimo temperatūros sąlygomis. Tyrimas parodė, kad esant 800 laipsnių ir 900 laipsnių, kompozitinėje sąsajoje nesusidarė trapūs TiC ir TiFe junginiai, o vidutinis šlyties stiprumas siekė 279 MPa.
Aukščiau pateikti tyrimai rodo, kad pridėjus tarpinį sluoksnį galima veiksmingai slopinti sąsajos elementų sklaidą. Tačiau dauguma minėtų tyrimų yra pagrįsti laboratoriniais eksperimentais, o pasirinktos brangios tarpsluoksnės medžiagos, tokios kaip Ni ir Nb, taip pat riboja jų naudojimą pramonėje. Šio tyrimo tikslas – pramoninis pritaikymas, naudojant SL3 kaip tarpinį sluoksnį, siekiant patikrinti, ar valcavimo kaitinimo proceso metu galima pasiekti litavimo medžiagos, o vėliau naudojant valcavimo kompozitą, kad būtų pagerintas kompozitinės plokštės sukibimo stiprumas. Remiantis faktine įmonės gamybos linija, tyrimams naudojamas vakuuminis valcavimo procesas, sistemingai tiriamas elektromagnetinės grynos geležies DT4 ir amorfinės nikelio pagrindu pagamintos litavimo medžiagos SL3 įvedimo į titano/plieno kompozitinių plokščių mikrostruktūrai ir savybėms poveikis.
Šiame tyrime taikomas simetriškas ruošinių surinkimo metodas ir ruošiniai sukraunami pagal „plieninio tarpsluoksnio titano izoliacinės medžiagos izoliacinės medžiagos ir titano tarpsluoksnio plieno“ struktūrą. Šis sudėtinis valcavimo metodas gali veiksmingai užkirsti kelią kompozicinės plokštės lenkimo deformacijai valcavimo proceso metu ir pagerinti titano / plieno kompozicinių plokščių gamybos efektyvumą. Tarp titano uždedamas maždaug 0,3 mm storio tarpiklis (tarpiklis pagamintas kaitinant ir sumaišant lengvą magnio oksidą, vandens stiklą ir polivinilo alkoholį), kad būtų išvengta sukibimo valcavimo metu. Keturpusis sandarinamasis suvirinimas atliekamas povandeniniu lankiniu suvirinimu, o viename gale išgręžiama skylė valcavimo kryptimi. Siurbimui naudojama pirmosios pakopos vakuuminių siurblių grupė, kurią sudaro mechaninis siurblys ir Roots siurblys, kaip parodyta 1 paveiksle. Kai vakuumo laipsnis pasiekia žemiau 5 Pa, atliekamas sandarinimas ir galiausiai siunčiamas į plieno gamyklą. riedėjimui. Ruošinys kaitinamas iki 880 laipsnių stalinėje atsparumo krosnyje, laikomas 4 valandas ir valcuojamas 16 kartų, esant (850 ± 10) laipsnių valcavimo temperatūrai, o bendras suspaudimo laipsnis yra apie 90%.
Mėginiai imami ruošinio vidurinės padėties krašte ir pagal GB/T 6396-2008 standartą kompozitinės plokštės mechaninės savybės tikrinamos naudojant 1 lygio tikslumo WAW-600 kW kompiuterį. -Valdoma elektroninė universali testavimo mašina. Šlyties efektyvumas nustatomas tempimo šlyties metodu. Mėginys buvo poliruotas ir poliruotas. Plieninė pusė pirmiausia buvo aprūdyta 4% azoto rūgšties alkoholiu, o po to titano pusė – vandenilio fluorido, azoto rūgšties ir vandens mišiniu (2:1:17). Sąsajos struktūra buvo stebima naudojant Axiolab5 (JX32) metalografinį mikroskopą, o kompozicinės plokštės sąsaja ir lūžio paviršius buvo stebimas naudojant Axia ChemiSEM LoVac skenuojantį elektronų mikroskopą, o po to buvo atlikta energijos dispersinės spektroskopijos (EDS) analizė.
Mechaninės savybės
2 lentelėje parodytos skirtingų tarpsluoksnių kompozicinių plokščių mechaninės savybės. Abiejų kompozitinių plokščių šlyties stipris yra didesnis nei 140 MPa, nurodyta GB/T 8547-2019 standarte. Kompozitinės plokštės su DT4 tarpsluoksniu šlyties stipris siekia 187,4 MPa, o kompozitinės plokštės su SL3 tarpsluoksniu – 148,6 MPa. Tarpinio tarpsluoksnio medžiaga neturi reikšmingos įtakos tempimo savybėms, o smūgio sugerties energija yra didesnė nei GB/T 700-2006 standarte nurodyta 27 J. Smūgio sugerties energija, pridedant DT4 tarpsluoksnio kompozicinės plokštės pagrindo, yra šiek tiek mažesnė nei pridedant SL3 tarpsluoksnio kompozicinės plokštės. Dviejų tipų kompozitinėms plokštėms atlikti lenkimo bandymai (vidinis lenkimas 180 laipsnių, išorinis lenkimas 105 laipsnių), įtrūkimų nerasta.
Mikrostruktūra
2 paveiksle parodyta kompozitinių plokščių su skirtingomis tarpsluoksninėmis medžiagomis sąsajos mikrostruktūra. 2 paveiksle (a) parodyta kompozitinės plokštės su pridėtu DT4 tarpsluoksniu sąsajos mikrostruktūra. Grūdelių struktūra pagrindiniame sluoksnyje yra juostelės formos, daugiausia sudaryta iš ferito ir perlito. Tačiau DT4 tarpsluoksnio grūdelių dydis yra netolygus, tik kai kurie smulkūs ir stambūs grūdeliai yra feritas. Plastiškumas ir kietumas yra prasti, todėl šioje vietoje jis gali lūžti veikiant šlyties jėgai. 2 paveiksle (b) parodyta kompozicinės plokštės su pridėtu SL3 tarpsluoksniu sąsajos struktūra. Pagrindinį sluoksnį daugiausia sudaro perlitas ir feritas, o plieno pusėje yra apie 50 μm pločio dekarbonizacijos sluoksnis. Titano pusėje susidaro skaidri pilka juoda difuzinė juosta, o titano pusėje apie 80 μm skersmens struktūra yra lazdelės formos. Kadangi Fe yra stabilus - Ti elementas, Fe ištirpinimas Ti sumažina Ti eutektoidinę pereinamąją temperatūrą, o fazė formuojasi branduoliais ir auga, kad susidarytų - fazė, kai aušinama. Remiantis 1 lentele, anglies kiekis sumuštinėje SL3 yra gana didelis – 0,06 %. Didesnė tikimybė, kad C elemento difuzija sudarys TiC sluoksnį, o storesnis TiC sluoksnis sumažins sąsajos sukibimo stiprumą.
