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, dakle, TiC se najlakše formira na interfejsu. Nakon postizanja optimalne debljine kontinuiranog i jednolikog TiC sloja, korisno je poboljšati čvrstoću vezivanja kompozitne ploče, ali to je teško kontrolisati u praktičnoj industrijskoj proizvodnji. Wu Jingyi et al. proučavali su efekte dodavanja različitih međuslojnih materijala na mikrostrukturu i svojstva kompozitnih ploča titanijum/čelik, kao što su međusloj Ni, Fe međusloj, Nb međusloj, itd. Yang et al. proučavao je da u različitim temperaturnim uslovima kotrljanja, međusloj Ni međusloja nije formirao TiC i TiFe krhke spojeve na 800 stepeni i 900 stepeni, sa prosečnom čvrstoćom na smicanje od 310 MPa i 224 MPa, respektivno. Xie et al. proučavao je uticaj međusloja Nb na međusloj kompozitnih ploča titanijum/čelik u različitim temperaturnim uslovima valjanja. Studija je pokazala da pri 800 stepeni i 900 stepeni, TiC i TiFe krti spojevi nisu nastali na granici kompozita, a prosječna čvrstoća na smicanje dostigla je 279 MPa.
Gore navedeno istraživanje pokazuje da dodavanje međusloja može efikasno potisnuti difuziju elemenata interfejsa. Međutim, većina gore navedenih studija temelji se na laboratorijskim eksperimentima, a skupi međuslojni materijali kao što su odabrani Ni i Nb također ograničavaju njihovu industrijsku primjenu. Ova studija ima za cilj industrijsku primjenu, koristeći SL3 kao međusloj za provjeru da li se postojanje materijala za lemljenje može postići tokom procesa zagrijavanja kotrljanja, a zatim putem valjanja kompozita kako bi se poboljšala čvrstoća vezivanja kompozitne ploče. Na osnovu trenutne proizvodne linije preduzeća, za istraživanje se koristi proces vakuumskog valjanja, a sistematski se proučavaju efekti dodavanja elektromagnetnog čistog gvožđa DT4 i amorfnog materijala za lemljenje na bazi nikla SL3 na mikrostrukturu i svojstva kompozitnih ploča titanijum/čelik.
Ova studija usvaja simetričnu metodu sastavljanja gredica i slaže gredice u skladu sa strukturom "čelični međuslojni titanijum izolacioni agens za izolaciju titanijum međuslojnog čelika". Ova metoda kompozitnog valjanja može efikasno spriječiti deformaciju savijanja kompozitne ploče tokom procesa valjanja i poboljšati efikasnost proizvodnje kompozitnih ploča od titanijuma i čelika. Između titanijuma se postavlja odstojnik debljine oko 0.3 mm (odstojnik se pravi zagrevanjem i mešanjem laganog magnezijum oksida, vodenog stakla i polivinil alkohola) kako bi se sprečilo prianjanje tokom valjanja. Četverostrano zavarivanje se izvodi zavarivanjem pod vodom, a na jednom kraju se buši rupa u smjeru valjanja. Grupa vakuum pumpi prve faze koja se sastoji od mehaničke pumpe i Roots pumpe koristi se za usisavanje, kao što je prikazano na slici 1. Kada stepen vakuuma dostigne ispod 5 Pa, vrši se zaptivanje i na kraju se šalje u čeličanu. za valjanje. Gredica se zagreva na 880 stepeni u stolnoj otpornoj peći, drži 4 sata i valja 16 puta na temperaturi valjanja od (850 ± 10) stepeni, sa ukupnom kompresijom od oko 90%.
Uzorkovanje se uzima na ivici srednjeg položaja gredice, a prema GB/T 6396-2008 standardu, mehanička svojstva kompozitne ploče se testiraju pomoću Nivoa 1 preciznog WAW-600 kW računara -kontrolirana elektronska univerzalna mašina za testiranje. Performanse smicanja određuju se metodom zateznog smicanja. Uzorak je uglačan i poliran. Čelična strana je prvo korodirana 4% alkoholom azotne kiseline, a zatim je strana titana korodirana mješavinom fluorovodonične kiseline, dušične kiseline i vode (2:1:17). Struktura interfejsa je posmatrana pomoću metalografskog mikroskopa Axiolab5 (JX32), a površina interfejsa i loma kompozitne ploče su posmatrani pomoću Axia ChemiSEM LoVac skenirajućeg elektronskog mikroskopa, nakon čega je usledila analiza energetske disperzivne spektroskopije (EDS).
Mehanička svojstva
U tabeli 2 prikazana su mehanička svojstva kompozitnih panela s različitim međuslojevima. Smična čvrstoća obje kompozitne ploče je veća od 140 MPa specificiranih u GB/T 8547-2019 standardu. Smična čvrstoća kompozitne ploče sa međuslojem DT4 dostiže 187,4 MPa, a posmična čvrstoća kompozitne ploče sa međuslojem SL3 je 148,6 MPa. Materijal međusloja nema značajan uticaj na vlačna svojstva, a energija apsorpcije udara je veća od 27 J specificiranih u GB/T 700-2006 standardu. Energija apsorpcije udara dodavanja DT4 međuslojne kompozitne ploče je nešto niža od one kod dodavanja SL3 međuslojne kompozitne ploče. Ispitivanju na savijanje (unutarnje savijanje 180 stupnjeva, vanjsko savijanje 105 stupnjeva) podvrgnute su dvije vrste kompozitnih ploča i nisu pronađene pukotine.
Mikrostruktura
Slika 2 prikazuje mikrostrukturu međusloja kompozitnih panela s različitim međuslojnim materijalima. Slika 2 (a) prikazuje mikrostrukturu interfejsa kompozitne ploče sa dodatkom DT4 međusloja. Zrnasta struktura u osnovnom sloju je trakasta, uglavnom sastavljena od ferita i perlita. Međutim, veličina zrna na međusloju DT4 je neujednačena, samo neka sitna zrna i krupna zrna su ferit. Plastičnost i žilavost su slabe, te je sklon lomu pod posmičnom silom na ovoj lokaciji. Slika 2 (b) prikazuje međuslojnu strukturu kompozitne ploče s dodatkom SL3 međusloja. Osnovni sloj se uglavnom sastoji od perlita i ferita, sa slojem za dekarbonizaciju širine oko 50 μm na čeličnoj strani. Na strani titana formira se prozirna sivo crna difuziona traka, a struktura na strani titana prečnika oko 80 μm je u obliku štapa. Zbog toga što je Fe stabilan element - Ti, otapanje Fe u Ti smanjuje temperaturu eutektoidnog prijelaza Ti, a - faza nukleira i raste da formira - fazu kada se ohladi. Prema tabeli 1, sadržaj ugljika u sendvič materijalu SL3 je relativno visok i iznosi 0,06%. Veća je vjerovatnoća da će difuzija C elementa formirati TiC sloj, a deblji TiC sloj će smanjiti čvrstoću međufazne veze.
