Forskning i egenskaberne af kompositplader af titan/stål fremstillet ved elektromagnetisk induktionsopvarmning og valsning

Titanium/stål kompositplader har ikke kun den fremragende korrosionsbestandighed af titanium, men har også den høje styrke og gode varmeledningsevne af stål, samtidig med at de reducerer brugen af ​​ædelmetal titanium og sænker produktionsomkostningerne. De er meget udbredt inden for områder som petrokemikalier, kraftudstyr, saltproduktionsudstyr og skibsteknik. På nuværende tidspunkt omfatter de vigtigste metoder til industriel produktion af titaniumstålkompositplader eksplosiv kompositmetode, eksplosiv rullende kompositmetode og varmvalsende kompositmetode. Sammenlignet med andre fremstillingsmetoder har titaniumstålkompositpladen fremstillet ved varmvalsende kompositmetode fordelene ved god produktkvalitet, høj produktionseffektivitet og ingen miljøforurening. Det har betydelige fordele ved fremstilling af kompositplader med stort areal og bred bredde og erstatter gradvist andre tilberedningsmetoder i industriel produktion. For at undgå oxidation af kompositgrænsefladen under høje temperaturforhold er det imidlertid nødvendigt at anvende vakuumpumpemetoden eller vakuumelektronstrålesvejsemetoden til klargøring af emner ved fremstilling af titanium/stålkompositplader ved hjælp af varmvalsende kompositmetode for at undgå oxidation af kompositgrænsefladen under høje temperaturer. sammensat interface er i en vakuumtilstand. Imidlertid kan vakuumstangproduktion have svejsefejl, der kan føre til vakuumfejl, hvilket resulterer i et fald i kvalifikationsgraden for kompositpladeproduktion. Desuden begrænser den komplekse produktionsproces og høje udstyrsomkostninger promoveringen og anvendelsen af ​​valsemetoden til fremstilling af kompositplader. Derudover dannes der ved høje temperaturer let skøre forbindelser såsom TiC, FeTi og Fe2Ti ved grænsefladen mellem direkte varmvalsede titanium/stålkompositplader, hvilket fører til et fald i kompositpladernes forskydningsevne. Ydermere, med stigningen i opvarmningstemperaturen, øges typerne og tykkelsen af ​​forbindelser genereret ved kompositgrænsefladen betydeligt. Efter at have studeret effekten af ​​rulletemperatur på kompositstyrken af ​​titanium/stål kompositplader
Resultaterne indikerer, at ved en rulletemperatur på 850~1050 grader, når rulletemperaturen stiger, stiger antallet af forbindelser, der genereres ved kompositgrænsefladen, og forskydningsstyrken viser et signifikant fald. Yu Wei et al. [20] udførte rullende kompositforsøg med industriel rent titanium TA1 og Q345 i intervallet 840~930 grader. Undersøgelsen viste, at kompositpladen rullet ved 870 grader havde bedre ydeevne. Med stigningen i opvarmningstemperaturen undergik titaniumsidestrukturen fasetransformation, og flere intermetalliske forbindelser blev genereret ved grænsefladen, hvilket reducerede grænsefladens forskydningsstyrke.
For at undertrykke dannelsen af ​​intermetalliske forbindelser ved titanium/stål-komposit-grænsefladen under varmvalsning, tilføjes der sædvanligvis et passende metallag mellem titanium og stål som et mellemlag for at forbedre de koordinerede deformations- og diffusionsbetingelser af grænsefladen. For eksempel har SABOK TAKIN RM et al. [21] udførte varmvalsede titanium/stål-kompositeksperimenter med Cu som et mellemlag ved forskellige temperaturer, hvilket undertrykte dannelsen af ​​TiC og Fe Ti intermetalliske forbindelser, og der blev ikke genereret noget reaktionslag ved kompositgrænsefladen mellem kulstofstål og kobber. Imidlertid blev forskellige Ti Cu intermetalliske forbindelser genereret ved kompositgrænsefladen mellem kobber og titanium, hvilket reducerede kompositpladens forskydningsstyrke.
En titanium/stål kompositplade blev fremstillet ved varmvalsning af rent jern DT4 som mellemlaget. Ved en opvarmningstemperatur på 850 grader opnåede kompositpladen en maksimal forskydningsstyrke på 237 6 MPa; Når opvarmningstemperaturen stiger til 950 grader, dannes et tykt skørt lag ved kompositgrænsefladen, hvilket resulterer i et signifikant fald i kompositpladens bindingsstyrke. CHAI XY et al. forhindrede effektivt dannelsen af ​​skøre faser ved kompositgrænsefladen ved at tilføje to forskellige mellemlag, Nb og Mo. Forskydningsstyrken af ​​kompositpladen steg med henholdsvis 65 og 20 MPa sammenlignet med ikke at tilføje et mellemlag. LI BX et al. [24] fremstillede titanium stål kompositplader ved varmvalsning af IF stål, V og IF stål+V som mellemlag. Undersøgelsen fandt, at der ikke blev påvist nogen skør fase ved kompositgrænsefladen, når IF stål+V blev brugt som mellemlag, og forskydningsstyrken var højere end for et enkelt materiale som mellemlag, og nåede 241 ved 900 grader og en reduktion hastighed på 93% Ved 8 MPa, når opvarmningstemperaturen stiger, øges tykkelsen af ​​σ-fasen ved V/IF-stålgrænsefladen, hvilket svækker forskydningsstyrken af ​​kompositpladen alvorligt.
Ud fra ovenstående forskning kan det ses, at under højere temperaturforhold vil varmvalsede titanium/stål kompositplader generere skøre faser, uanset om der tilføjes en mellemlags kompositgrænseflade, hvilket fører til et fald i kompositpladens bindingskvalitet. . For at undgå dannelsen af ​​skøre forbindelser under højtemperaturvalse- og afkølingsprocesser foreslog Bai Yuliang en ordning med valsning af titanium/stålkompositplader ved hjælp af højfrekvent elektromagnetisk induktionsopvarmning og en kold varm totrinsmetode. Ved at udnytte den hurtige opvarmningshastighed ved elektromagnetisk induktion forkortes opvarmningstiden, og udfældningen af ​​intermetalliske forbindelser ved grænsefladen kontrolleres. GUO XW et al. [26] udførte varmvalsende eksperimenter på TC4/304 kompositplader ved hjælp af den elektriske pulsassisterede metode ved forskellige temperaturer og reduktionshastigheder. Undersøgelsen viste, at brugen af ​​elektrisk pulsassisteret valsning effektivt kan fremme den metallurgiske binding af metaller. TC4/304 kompositplader af høj kvalitet blev med succes fremstillet under valseprocesser med lavere temperaturer og lavere reduktionshastigheder, med en maksimal forskydningsstyrke på 286 MPa. Som svar på problemerne med fremstillingen af ​​titanium/stål kompositplader ved varmvalsende kompositmetode foreslår dette papir at bruge rent jern som mellemlaget, udnytte den gode fluiditet af rent jern til at forbedre deformationsbetingelserne for grænsefladematricen og forberede højtydende titanium/stål kompositplader ved blot at stable asymmetriske barrer under inert gasbeskyttelse og bruge elektromagnetisk induktionsopvarmning ved lavere temperaturer. Denne metode forenkler ikke kun produktionsprocessen, men undgår også dannelsen af ​​skøre forbindelser ved kompositgrænsefladen ved at udnytte karakteristikaene for kort opvarmningshastighed og lav temperatur af elektromagnetisk induktion. Denne artikel har til hensigt at studere mikrostrukturen og egenskaberne af grænsefladen af ​​titanium/stål kompositplader fremstillet ved induktionsopvarmning og valsning med forskellige tykkelser af DT4 som mellemlag.