Композитные пластины из титана и стали не только обладают превосходной коррозионной стойкостью, как у титана, но также обладают высокой прочностью и хорошей теплопроводностью стали, при этом сокращая использование драгоценного металла титана и снижая производственные затраты. Они широко используются в таких областях, как нефтехимия, энергетическое оборудование, оборудование для производства соли и морская техника. В настоящее время к основным методам промышленного производства композитных пластин из титановой стали относятся метод взрывного композита, метод взрывной прокатки композита и метод горячей прокатки композита. По сравнению с другими методами подготовки, композитная пластина из титановой стали, изготовленная методом горячей прокатки, имеет преимущества хорошего качества продукции, высокой эффективности производства и отсутствия загрязнения окружающей среды. Он имеет значительные преимущества при производстве композитных плит большой площади и ширины и постепенно вытесняет другие методы подготовки в промышленном производстве. Однако при изготовлении композитных пластин из титана и стали методом горячей прокатки, чтобы избежать окисления границы раздела композита в условиях высоких температур, необходимо использовать метод вакуумной накачки или метод вакуумной электронно-лучевой сварки для подготовки заготовок, чтобы гарантировать, что композитный интерфейс находится в вакуумном состоянии. Однако производство вакуумных заготовок может иметь дефекты сварки, которые могут привести к выходу из строя вакуума, что приводит к снижению уровня аттестации производства композитных пластин. Кроме того, сложный производственный процесс и высокая стоимость оборудования ограничивают продвижение и применение метода прокатки для производства композитных плит. Кроме того, при высоких температурах на границе раздела горячекатаных композитных пластин титана и стали легко образуются хрупкие соединения, такие как TiC, FeTi и Fe2Ti, что приводит к снижению характеристик композитных пластин на сдвиг. Более того, с повышением температуры нагрева значительно увеличиваются типы и толщина соединений, образующихся на границе раздела композита. После изучения влияния температуры прокатки на прочность композитных пластин титана и стали.
Результаты показывают, что при температуре прокатки 850–1050 градусов по мере увеличения температуры прокатки количество соединений, образующихся на границе раздела композита, увеличивается, а прочность на сдвиг значительно снижается. Ю Вэй и др. [20] провели эксперименты по прокатке композитов промышленного чистого титана ТА1 и Q345 в диапазоне 840–930 градусов. Исследование показало, что композитная пластина, прокатанная под углом 870 градусов, имеет лучшие характеристики. С увеличением температуры нагрева боковая структура титана претерпела фазовое преобразование, и на границе раздела образовалось больше интерметаллидов, что снизило прочность границы раздела на сдвиг.
Чтобы подавить образование интерметаллических соединений на границе раздела композитов титан/сталь во время горячей прокатки, между титаном и сталью обычно добавляют подходящий металлический слой в качестве промежуточного слоя для улучшения согласованных условий деформации и диффузии на границе раздела. Например, САБОК ТАКИН Р.М. и др. [21] провели эксперименты по горячекатаному композиту титан/сталь с использованием Cu в качестве промежуточного слоя при различных температурах, что подавляло образование интерметаллических соединений TiC и Fe Ti, и на границе композита между углеродистой сталью и медью не образовывался реакционный слой. Однако на границе раздела между медью и титаном образуются различные интерметаллиды Ti Cu, что снижает прочность композитной пластины на сдвиг.
Композитную пластину титан/сталь получали путем горячей прокатки чистого железа DT4 в качестве промежуточного слоя. При температуре нагрева 850 градусов композитная пластина достигла максимальной прочности на сдвиг 237 6 МПа; При повышении температуры нагрева до 950 градусов на границе раздела композита образуется толстый хрупкий слой, что приводит к значительному снижению прочности соединения композитной пластины. ЧАЙ XY и др. эффективно предотвратил образование хрупких фаз на границе раздела композита за счет добавления двух разных промежуточных слоев, Nb и Mo. Прочность на сдвиг композитной пластины увеличилась на 65 и 20 МПа соответственно по сравнению с отсутствием добавления промежуточного слоя. LI BX и др. В работе [24] были изготовлены композитные пластины из титановой стали путем горячей прокатки стали IF, V и стали IF+V в качестве промежуточных слоев. Исследование показало, что на границе раздела композитов не было обнаружено хрупкой фазы, когда в качестве промежуточного слоя использовалась IF сталь + V, а прочность на сдвиг была выше, чем у одного материала в качестве промежуточного слоя, достигая 241 при 900 градусах и снижения 93% При давлении 8 МПа с увеличением температуры нагрева толщина σ-фазы на границе раздела стали V/IF увеличивается, что резко ослабляет прочность композитной пластины на сдвиг.
Из приведенных выше исследований видно, что в условиях более высоких температур горячекатаные композитные пластины из титана и стали будут образовывать хрупкие фазы независимо от того, добавлен ли промежуточный слой композитной поверхности, что приводит к снижению качества соединения композитной пластины. . Чтобы избежать образования хрупких соединений в процессах высокотемпературной прокатки и охлаждения, Бай Юлян предложил схему прокатки композитных пластин из титана и стали с использованием высокочастотного электромагнитного индукционного нагрева и холодно-горячего двухстадийного метода. За счет использования высокой скорости нагрева электромагнитной индукцией время нагрева сокращается и контролируется осаждение интерметаллических соединений на границе раздела. ГУО XW и др. [26] провели эксперименты по горячей прокатке композитных пластин TC4/304 с использованием метода электрического импульса при различных температурах и скоростях обжатия. Исследование показало, что использование электроимпульсной прокатки может эффективно способствовать металлургическому соединению металлов. Высококачественные композитные пластины TC4/304 были успешно изготовлены в процессе прокатки с более низкими температурами и меньшими скоростями обжатия, с максимальной прочностью на сдвиг 286 МПа. В ответ на проблемы, связанные с подготовкой композитных пластин из титана и стали методом горячей прокатки, в этой статье предлагается использовать чистое железо в качестве промежуточного слоя, используя хорошую текучесть чистого железа для улучшения условий деформации матрицы интерфейса и подготовки высокопроизводительные композитные пластины из титана и стали путем простой укладки асимметричных заготовок под защитой инертного газа и использования электромагнитного индукционного нагрева при более низких температурах. Этот метод не только упрощает производственный процесс, но и позволяет избежать образования хрупких соединений на границе раздела композитов за счет использования характеристик малой скорости нагрева и низкой температуры электромагнитной индукции. Целью данной статьи является исследование микроструктуры и свойств границы раздела композитных пластин титан/сталь, полученных методом индукционного нагрева и прокатки с использованием ДТ4 различной толщины в качестве промежуточных слоев.
