Ricerca sulle proprietà delle piastre composite di titanio/acciaio preparate mediante riscaldamento e laminazione a induzione elettromagnetica

Le piastre composite titanio/acciaio non solo hanno l'eccellente resistenza alla corrosione del titanio, ma hanno anche l'elevata resistenza e la buona conduttività termica dell'acciaio, riducendo al contempo l'uso del prezioso metallo titanio e abbassando i costi di produzione. Sono ampiamente utilizzati in settori quali quello petrolchimico, delle apparecchiature elettriche, delle apparecchiature per la produzione del sale e dell'ingegneria navale. Allo stato attuale, i principali metodi per la produzione industriale di piastre composite in acciaio al titanio includono il metodo composito esplosivo, il metodo composito laminante esplosivo e il metodo composito laminante a caldo. Rispetto ad altri metodi di preparazione, la piastra composita in acciaio al titanio preparata con il metodo composito di laminazione a caldo presenta i vantaggi di una buona qualità del prodotto, di un'elevata efficienza produttiva e dell'assenza di inquinamento ambientale. Presenta vantaggi significativi nella produzione di lastre composite di grandi dimensioni e larghezza e sta gradualmente sostituendo altri metodi di preparazione nella produzione industriale. Tuttavia, quando si preparano piastre composite di titanio/acciaio utilizzando il metodo composito di laminazione a caldo, al fine di evitare l'ossidazione dell'interfaccia composita in condizioni di alta temperatura, è necessario utilizzare il metodo di pompaggio a vuoto o il metodo di saldatura a fascio di elettroni sotto vuoto per la preparazione della billetta per garantire che il l'interfaccia composita è in uno stato di vuoto. Tuttavia, la produzione di billette sotto vuoto può presentare difetti di saldatura che possono portare al guasto del vuoto, con conseguente diminuzione del tasso di qualificazione della produzione di piastre composite. Inoltre, il complesso processo di produzione e gli elevati costi delle attrezzature limitano la promozione e l’applicazione del metodo di laminazione per la produzione di piastre composite. Inoltre, ad alte temperature, composti fragili come TiC, FeTi e Fe2Ti vengono facilmente generati all’interfaccia delle piastre composite titanio/acciaio laminate direttamente a caldo, portando ad una diminuzione delle prestazioni di taglio delle piastre composite. Inoltre, con l’aumento della temperatura di riscaldamento, i tipi e lo spessore dei composti generati sull’interfaccia composita aumentano in modo significativo. Dopo aver studiato l'effetto della temperatura di laminazione sulla resistenza composita delle piastre composite in titanio/acciaio
I risultati indicano che ad una temperatura di laminazione di 850~1050 gradi, all'aumentare della temperatura di laminazione, il numero di composti generati sull'interfaccia composita aumenta e la resistenza al taglio mostra una diminuzione significativa. Yu Wei et al. [20] hanno condotto esperimenti compositi di laminazione di titanio puro industriale TA1 e Q345 nell'intervallo di 840 ~ 930 gradi. Lo studio ha rilevato che la piastra composita laminata a 870 gradi aveva prestazioni migliori. Con l'aumento della temperatura di riscaldamento, la struttura laterale del titanio ha subito una trasformazione di fase e sull'interfaccia sono stati generati più composti intermetallici, riducendo la resistenza al taglio dell'interfaccia.
Per sopprimere la formazione di composti intermetallici sull'interfaccia composita titanio/acciaio durante la laminazione a caldo, uno strato metallico adatto viene solitamente aggiunto tra titanio e acciaio come strato intermedio per migliorare le condizioni di deformazione e diffusione coordinate dell'interfaccia. Ad esempio, SABOK TAKIN RM et al. [21] hanno condotto esperimenti su compositi titanio/acciaio laminati a caldo utilizzando Cu come strato intermedio a diverse temperature, che hanno soppresso la formazione di composti intermetallici TiC e Fe Ti e non è stato generato alcuno strato di reazione sull'interfaccia composita tra acciaio al carbonio e rame. Tuttavia, vari composti intermetallici Ti Cu sono stati generati sull’interfaccia composita tra rame e titanio, riducendo la resistenza al taglio della piastra composita.
Una piastra composita titanio/acciaio è stata preparata mediante laminazione a caldo di ferro puro DT4 come strato intermedio. Ad una temperatura di riscaldamento di 850 gradi, la piastra composita ha raggiunto una resistenza al taglio massima di 237 6 MPa; Quando la temperatura di riscaldamento aumenta fino a 950 gradi, si forma uno strato spesso e fragile sull'interfaccia del composito, con conseguente diminuzione significativa della forza di adesione della piastra composita. CHAI XY et al. ha prevenuto efficacemente la formazione di fasi fragili sull'interfaccia composita aggiungendo due diversi strati intermedi, Nb e Mo. La resistenza al taglio della piastra composita è aumentata rispettivamente di 65 e 20 MPa, rispetto alla mancata aggiunta di uno strato intermedio. LIBX et al. [24] piastre composite di acciaio al titanio preparate mediante laminazione a caldo IF acciaio, V e IF acciaio+V come strati intermedi. Lo studio ha rilevato che non è stata rilevata alcuna fase fragile sull'interfaccia composita quando è stato utilizzato IF acciaio+V come strato intermedio e la resistenza al taglio era superiore a quella di un singolo materiale come strato intermedio, raggiungendo 241 a 900 gradi e una riduzione tasso del 93% A 8 MPa, all'aumentare della temperatura di riscaldamento, lo spessore della fase σ all'interfaccia V/IF dell'acciaio aumenta, indebolendo gravemente la resistenza al taglio della piastra composita.
Dalla ricerca di cui sopra, si può vedere che in condizioni di temperatura più elevate, le piastre composite di titanio/acciaio laminate a caldo genereranno fasi fragili indipendentemente dal fatto che venga aggiunta o meno un'interfaccia composita di strato intermedio, portando a una diminuzione della qualità di legame della piastra composita. . Per evitare la formazione di composti fragili durante i processi di laminazione e raffreddamento ad alta temperatura, Bai Yuliang ha proposto uno schema di laminazione di piastre composite di titanio/acciaio utilizzando il riscaldamento a induzione elettromagnetica ad alta frequenza e un metodo a due fasi freddo-caldo. Utilizzando l'elevata velocità di riscaldamento dell'induzione elettromagnetica, il tempo di riscaldamento viene ridotto e viene controllata la precipitazione dei composti intermetallici all'interfaccia. GUOXW et al. [26] hanno condotto esperimenti di laminazione a caldo su piastre composite TC4/304 utilizzando il metodo assistito da impulsi elettrici a diverse temperature e velocità di riduzione. Lo studio ha dimostrato che l’uso della laminazione assistita da impulsi elettrici può promuovere efficacemente il legame metallurgico dei metalli. Piastre composite TC4/304 di alta qualità sono state preparate con successo mediante processi di laminazione con temperature e tassi di riduzione più bassi, con una resistenza al taglio massima di 286 MPa. In risposta ai problemi nella preparazione di piastre composite titanio/acciaio mediante metodo composito di laminazione a caldo, questo documento propone di utilizzare il ferro puro come strato intermedio, sfruttando la buona fluidità del ferro puro per migliorare le condizioni di deformazione della matrice di interfaccia e preparando piastre composite in titanio/acciaio ad alte prestazioni semplicemente impilando billette asimmetriche sotto protezione di gas inerte e utilizzando il riscaldamento a induzione elettromagnetica a temperature più basse. Questo metodo non solo semplifica il processo di produzione, ma evita anche la formazione di composti fragili sull'interfaccia composita utilizzando le caratteristiche di breve velocità di riscaldamento e bassa temperatura di induzione elettromagnetica. Questo articolo intende studiare la microstruttura e le proprietà dell'interfaccia di piastre composite titanio/acciaio preparate mediante riscaldamento e laminazione a induzione con diversi spessori di DT4 come strati intermedi.