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>ТиЦ, стога се ТиЦ најлакше формира на интерфејсу. Након постизања оптималне дебљине континуираног и униформног ТиЦ слоја, корисно је побољшати чврстоћу везивања композитне плоче, али је тешко контролисати у практичној индустријској производњи. Ву Јингии и др. проучавали су ефекте додавања различитих међуслојних материјала на микроструктуру и својства композитних плоча титанијум/челик, као што су међуслој Ни, Фе међуслој, Нб међуслој, итд. Ианг ет ал. проучавао је да под различитим температурним условима ваљања, међуслој Ни међуслоја није формирао ТиЦ и ТиФе крта једињења на 800 степени и 900 степени, са просечном снагом смицања од 310 МПа и 224 МПа, респективно. Ксие ет ал. проучавао је ефекат међуслоја Нб на интерфејс композитних плоча титанијум/челик у различитим температурним условима ваљања. Студија је показала да се при 800 степени и 900 степени, ТиЦ и ТиФе крта једињења нису формирала на интерфејсу композита, а просечна чврстоћа на смицање достигла је 279 МПа.
Горе наведено истраживање указује да додавање међуслоја може ефикасно потиснути дифузију елемената интерфејса. Међутим, већина горе наведених студија заснована је на лабораторијским експериментима, а скупи међуслојни материјали као што су одабрани Ни и Нб такође ограничавају њихову индустријску примену. Ова студија има за циљ индустријску примену, користећи СЛ3 као међуслој да би се проверило да ли се постојање материјала за лемљење може постићи током процеса загревања котрљањем, а затим путем ваљања композита да се побољша чврстоћа везивања композитне плоче. На основу тренутне производне линије предузећа, за истраживања се користи процес вакуумског ваљања, а систематски се проучавају ефекти додавања електромагнетног чистог гвожђа ДТ4 и аморфног материјала за лемљење на бази никла СЛ3 на микроструктуру и својства композитних плоча титанијум/челик.
Ова студија усваја симетричну методу склапања гредица и слаже гредице у складу са структуром "челични међуслојни титанијум изолациони агенс за изолацију титанијум међуслојног челика". Ова композитна метода ваљања може ефикасно спречити деформацију савијања композитне плоче током процеса ваљања и побољшати ефикасност производње композитних плоча од титанијума и челика. Између титанијума се поставља одстојник дебљине око 0,3 мм (одстојник се прави загревањем и мешањем лаганог магнезијум оксида, воденог стакла и поливинил алкохола) да би се спречило приањање током ваљања. Четворострано заваривање врши се заваривањем под водом, а на једном крају се буши рупа у смеру ваљања. Група вакуум пумпи прве фазе која се састоји од механичке пумпе и Роотс пумпе користи се за усисавање, као што је приказано на слици 1. Када степен вакуума достигне испод 5 Па, врши се заптивање и на крају се шаље у челичану. за ваљање. Гредица се загрева на 880 степени у пећи отпорне на радну површину, држи 4 сата и ваља 16 пута на температури ваљања од (850 ± 10) степени, са укупном стопом компресије од око 90%.
Узорковање се узима на ивици средњег положаја гредице, а према ГБ/Т 6396-2008 стандарду, механичка својства композитне плоче се тестирају коришћењем 1. прецизног ВАВ-600 кВ рачунара -контролисана електронска универзална машина за тестирање. Перформансе смицања се одређују методом затезног смицања. Узорак је углачан и углачан. Челична страна је прво кородирана са 4% алкохола азотне киселине, а затим је страна титанијума кородирана мешавином флуороводоничне киселине, азотне киселине и воде (2:1:17). Структура интерфејса је посматрана коришћењем Акиолаб5 (ЈКС32) металографског микроскопа, а интерфејс и површина лома композитне плоче су посматрани помоћу Акиа ЦхемиСЕМ ЛоВац скенирајућег електронског микроскопа, након чега је уследила анализа спектроскопије дисперзије енергије (ЕДС).
Механичке особине
У табели 2 приказана су механичка својства композитних панела са различитим међуслојевима. Чврстоћа на смицање обе композитне плоче је већа од 140 МПа наведених у ГБ/Т 8547-2019 стандарду. Чврстоћа на смицање композитне плоче са међуслојем ДТ4 достиже 187,4 МПа, а чврстоћа на смицање композитне плоче са међуслојем СЛ3 је 148,6 МПа. Међуслојни материјал нема значајан утицај на затезна својства, а енергија апсорпције удара је већа од 27 Ј специфицираних у ГБ/Т 700-2006 стандарду. Енергија апсорпције удара додавања ДТ4 међуслојне композитне плоче је нешто нижа од оне код додавања СЛ3 међуслојне композитне плоче. Две врсте композитних плоча су подвргнуте испитивању савијања (унутрашње савијање 180 степени, спољашње савијање 105 степени), и нису пронађене пукотине.
Микроструктура
На слици 2 приказана је микроструктура интерфејса композитних панела са различитим међуслојним материјалима. Слика 2 (а) приказује микроструктуру интерфејса композитне плоче са додатком ДТ4 међуслоја. Зрнаста структура у основном слоју је тракаста, углавном састављена од ферита и перлита. Међутим, величина зрна на међуслоју ДТ4 је неуједначена, при чему су само нека ситна зрна и крупна зрна ферит. Пластичност и жилавост су слабе и подложна је ломљењу под силом смицања на овој локацији. Слика 2 (б) приказује структуру интерфејса композитне плоче са додатком СЛ3 међуслоја. Основни слој је углавном састављен од перлита и ферита, са слојем за декарбонизацију ширине око 50 μм на челичној страни. На страни титанијума формира се чиста сива црна дифузиона трака, а структура на страни титанијума пречника око 80 μм је у облику штапа. Због тога што је Фе стабилан елемент - Ти, растварање Фе у Ти смањује еутектоидну прелазну температуру Ти, а - фаза ствара језгро и расте да би формирала - фазу када се охлади. Према табели 1, садржај угљеника у сендвич материјалу СЛ3 је релативно висок, 0,06%. Већа је вероватноћа да ће дифузија Ц елемента формирати ТиЦ слој, а дебљи ТиЦ слој ће смањити снагу међуфазног везивања.
