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, daarom wordt TiC het gemakkelijkst gevormd op het grensvlak. Na het bereiken van de optimale dikte van de continue en uniforme TiC-laag is het gunstig om de hechtsterkte van de composietplaat te verbeteren, maar dit is moeilijk te controleren in praktische industriële productie. Wu Jingyi et al. bestudeerden de effecten van het toevoegen van verschillende tussenlaagmaterialen op de microstructuur en eigenschappen van titanium / staalcomposietplaten, zoals Ni-tussenlaag, Fe-tussenlaag, Nb-tussenlaag, enz. Yang et al. bestudeerde dat onder verschillende walstemperatuuromstandigheden het grensvlak van de Ni-tussenlaag geen brosse TiC- en TiFe-verbindingen vormde bij 800 graden en 900 graden, met gemiddelde schuifsterkten van respectievelijk 310 MPa en 224 MPa. Xie et al. bestudeerde het effect van Nb-tussenlagen op het grensvlak van titanium / staalcomposietplaten onder verschillende walstemperatuuromstandigheden. Uit het onderzoek bleek dat bij 800 graden en 900 graden geen brosse TiC- en TiFe-verbindingen werden gevormd op het composietgrensvlak, en dat de gemiddelde schuifsterkte 279 MPa bereikte.
Uit het bovenstaande onderzoek blijkt dat het toevoegen van een tussenlaag de diffusie van grensvlakelementen effectief kan onderdrukken. De meeste van de bovengenoemde onderzoeken zijn echter gebaseerd op laboratoriumexperimenten, en de geselecteerde dure tussenlaagmaterialen zoals Ni en Nb beperken ook hun industriële toepassingen. Deze studie is gericht op industriële toepassing, waarbij SL3 als tussenlaag wordt gebruikt om te verifiëren of het bestaan van soldeermateriaal kan worden bereikt tijdens het walsverwarmingsproces, en vervolgens door middel van walsen van composiet om de hechtsterkte van de composietplaat te verbeteren. Gebaseerd op de feitelijke productielijn van de onderneming, wordt het vacuümwalsproces gebruikt voor onderzoek, en worden de effecten van het toevoegen van elektromagnetisch zuiver ijzer DT4 en op amorf nikkel gebaseerd soldeermateriaal SL3 op de microstructuur en eigenschappen van titanium/staal composietplaten systematisch bestudeerd.
Deze studie maakt gebruik van een symmetrische montagemethode voor knuppels en stapelt de knuppels volgens de structuur van "stalen tussenlaag titanium isolatiemiddel isolatiemiddel titanium tussenlaagstaal". Deze composietwalsmethode kan de buigvervorming van de composietplaat tijdens het walsproces effectief voorkomen en de productie-efficiëntie van titanium/staal composietplaten verbeteren. Tussen titanium wordt een afstandsstuk met een dikte van ongeveer 0,3 mm aangebracht (het afstandsstuk wordt gemaakt door lichtgewicht magnesiumoxide, waterglas en polyvinylalcohol te verwarmen en te mengen) om hechting tijdens het walsen te voorkomen. Vierzijdig afdichtingslassen wordt uitgevoerd door ondergedompeld booglassen en aan één uiteinde wordt een gat in de walsrichting geboord. Voor het vacuümzuigen wordt een vacuümpompgroep uit de eerste fase gebruikt, bestaande uit een mechanische pomp en een Roots-pomp, zoals weergegeven in figuur 1. Wanneer de vacuümgraad onder de 5 Pa komt, wordt de afdichting uitgevoerd en uiteindelijk naar de staalfabriek gestuurd. voor rollen. De knuppel wordt in een desktopweerstandsoven tot 880 graden verwarmd, gedurende 4 uur vastgehouden en 16 keer gerold bij een walstemperatuur van (850 ± 10) graden, met een totale compressiesnelheid van ongeveer 90%.
Er worden monsters genomen aan de rand van de middenpositie van de knuppel en volgens de GB/T 6396-2008-standaard worden de mechanische eigenschappen van de composietplaat getest met behulp van een niveau 1 precisie WAW-600 kW-computer -gecontroleerde elektronische universele testmachine. De afschuifprestaties worden bepaald door middel van de spanningsafschuivingsmethode. Het monster werd gepolijst en gepolijst. De stalen zijde werd eerst gecorrodeerd met 4% salpeterzuuralcohol en vervolgens werd de titaniumzijde gecorrodeerd met een mengsel van fluorwaterstofzuur, salpeterzuur en water (2:1:17). De grensvlakstructuur werd waargenomen met behulp van een Axiolab5 (JX32) metallografische microscoop, en het grensvlak en breukoppervlak van de composietplaat werden waargenomen met behulp van een Axia ChemiSEM LoVac scanning-elektronenmicroscoop, gevolgd door energiedispersieve spectroscopie (EDS)-analyse.
Mechanische eigenschappen
Tabel 2 toont de mechanische eigenschappen van composietpanelen met verschillende tussenlagen. De schuifsterkte van beide composietplaten is groter dan de 140 MPa gespecificeerd in de GB/T 8547-2019-norm. De schuifsterkte van de composietplaat met DT4-tussenlaag bereikt 187,4 MPa, en de schuifsterkte van de composietplaat met SL3-tussenlaag is 148,6 MPa. Het tussenlaagmateriaal heeft geen significant effect op de trekeigenschappen en de impactabsorptie-energie is groter dan de 27 J gespecificeerd in de GB/T 700-2006-norm. De impactabsorptie-energie van het toevoegen van DT4-tussenlaagcomposietplaatsubstraat is iets lager dan die van het toevoegen van SL3-tussenlaagcomposietplaat. Twee typen composietplaten werden onderworpen aan buigtesten (binnenbuiging 180 graden, buitenbuiging 105 graden) en er werden geen scheuren gevonden.
Microstructuur
Figuur 2 toont de microstructuur van het grensvlak van composietpanelen met verschillende tussenlaagmaterialen. Figuur 2 (a) toont de interface-microstructuur van de composietplaat waaraan een DT4-tussenlaag is toegevoegd. De korrelstructuur van de basislaag is strookvormig en bestaat voornamelijk uit ferriet en perliet. De korrelgrootte bij de DT4-tussenlaag is echter ongelijkmatig, waarbij slechts enkele kleine en grove korrels ferriet zijn. De plasticiteit en taaiheid zijn slecht, en het is op deze locatie gevoelig voor breuk onder schuifkracht. Figuur 2 (b) toont de interfacestructuur van de composietplaat waaraan een SL3-tussenlaag is toegevoegd. De basislaag bestaat voornamelijk uit perliet en ferriet, met aan de staalzijde een ontkolingslaag met een breedte van ongeveer 50 μm. Aan de titaniumzijde is een helder grijszwarte diffusieband gevormd en de structuur aan de titaniumzijde met een diameter van ongeveer 80 μm is staafvormig. Omdat Fe een stabiel element is van -Ti, verlaagt het oplossen van Fe in Ti de eutectoïde overgangstemperatuur van Ti, en de - fase kiemt en groeit uit tot de - fase wanneer deze wordt afgekoeld. Volgens Tabel 1 is het koolstofgehalte van het sandwichmateriaal SL3 relatief hoog, namelijk 0,06%. De diffusie van het C-element zal waarschijnlijk een TiC-laag vormen, en een dikkere TiC-laag zal de grensvlakbindingssterkte verminderen.
