Titan/Stahl-Verbundplatten verfügen nicht nur über die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Titan, sondern auch über die hohe Festigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit von Stahl, während gleichzeitig der Einsatz von Edelmetall Titan reduziert und die Produktionskosten gesenkt werden. Sie werden häufig in Bereichen wie Petrochemie, Energieausrüstung, Salzproduktionsausrüstung und Schiffstechnik eingesetzt. Zu den Hauptmethoden für die industrielle Herstellung von Titanstahl-Verbundplatten gehören derzeit das Sprengverbundverfahren, das Sprengwalz-Verbundverfahren und das Warmwalz-Verbundverfahren. Im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden bietet die durch das Warmwalz-Verbundverfahren hergestellte Titanstahl-Verbundplatte die Vorteile einer guten Produktqualität, einer hohen Produktionseffizienz und keiner Umweltverschmutzung. Es bietet erhebliche Vorteile bei der Herstellung großflächiger und breiter Verbundplatten und ersetzt nach und nach andere Aufbereitungsmethoden in der industriellen Produktion. Bei der Herstellung von Titan/Stahl-Verbundplatten mit der Warmwalz-Verbundmethode ist es jedoch zur Vermeidung einer Oxidation der Verbundgrenzfläche unter Hochtemperaturbedingungen erforderlich, ein Vakuumpumpverfahren oder ein Vakuum-Elektronenstrahlschweißverfahren für die Knüppelvorbereitung zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Die Verbundschnittstelle befindet sich in einem Vakuumzustand. Bei der Produktion von Vakuum-Blöcken können jedoch Schweißfehler auftreten, die zu Vakuumfehlern führen können, was zu einer Verringerung der Qualifikationsrate bei der Herstellung von Verbundplatten führt. Darüber hinaus schränken der komplexe Produktionsprozess und die hohen Ausrüstungskosten die Förderung und Anwendung des Walzverfahrens zur Herstellung von Verbundplatten ein. Darüber hinaus entstehen bei hohen Temperaturen leicht spröde Verbindungen wie TiC, FeTi und Fe2Ti an der Grenzfläche direkt warmgewalzter Titan/Stahl-Verbundplatten, was zu einer Verschlechterung der Scherleistung der Verbundplatten führt. Darüber hinaus nehmen mit steigender Erwärmungstemperatur die Art und Dicke der an der Verbundgrenzfläche erzeugten Verbindungen erheblich zu. Nach Untersuchung der Auswirkung der Walztemperatur auf die Verbundfestigkeit von Titan/Stahl-Verbundplatten
Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Walztemperatur von 850 bis 1050 Grad mit steigender Walztemperatur die Anzahl der an der Verbundgrenzfläche erzeugten Verbindungen zunimmt und die Scherfestigkeit deutlich abnimmt. Yu Wei et al. [20] führten Rollkomposit-Experimente mit industriellem Reintitan TA1 und Q345 im Bereich von 840–930 Grad durch. Die Studie ergab, dass die bei 870 Grad gewalzte Verbundplatte eine bessere Leistung aufwies. Mit zunehmender Erwärmungstemperatur vollzog sich in der Titanseitenstruktur eine Phasenumwandlung, und an der Grenzfläche wurden mehr intermetallische Verbindungen erzeugt, wodurch die Scherfestigkeit der Grenzfläche verringert wurde.
Um die Bildung intermetallischer Verbindungen an der Grenzfläche zwischen Titan und Stahlverbund beim Warmwalzen zu unterdrücken, wird zwischen Titan und Stahl üblicherweise eine geeignete Metallschicht als Zwischenschicht eingefügt, um die koordinierten Verformungs- und Diffusionsbedingungen der Grenzfläche zu verbessern. Beispielsweise haben SABOK TAKIN RM et al. [21] führten Experimente mit warmgewalzten Titan/Stahl-Verbundwerkstoffen unter Verwendung von Cu als Zwischenschicht bei verschiedenen Temperaturen durch, wodurch die Bildung von intermetallischen TiC- und FeTi-Verbindungen unterdrückt wurde und an der Verbundgrenzfläche zwischen Kohlenstoffstahl und Kupfer keine Reaktionsschicht erzeugt wurde. An der Verbundgrenzfläche zwischen Kupfer und Titan wurden jedoch verschiedene intermetallische Ti-Cu-Verbindungen erzeugt, die die Scherfestigkeit der Verbundplatte verringerten.
Eine Titan/Stahl-Verbundplatte wurde durch Warmwalzen von reinem Eisen DT4 als Zwischenschicht hergestellt. Bei einer Heiztemperatur von 850 Grad erreichte die Verbundplatte eine maximale Scherfestigkeit von 237 6 MPa; Wenn die Erwärmungstemperatur auf 950 Grad ansteigt, bildet sich an der Verbundgrenzfläche eine dicke spröde Schicht, was zu einer erheblichen Verringerung der Verbindungsfestigkeit der Verbundplatte führt. CHAI XY et al. Durch das Hinzufügen von zwei verschiedenen Zwischenschichten, Nb und Mo, wurde die Bildung spröder Phasen an der Verbundgrenzfläche wirksam verhindert. Die Scherfestigkeit der Verbundplatte erhöhte sich um 65 bzw. 20 MPa im Vergleich zum Verzicht auf das Hinzufügen einer Zwischenschicht. LI BX et al. [24] stellten Titanstahl-Verbundplatten durch Warmwalzen von IF-Stahl, V und IF-Stahl+V als Zwischenschichten her. Die Studie ergab, dass bei Verwendung von IF-Stahl+V als Zwischenschicht keine spröde Phase an der Verbundgrenzfläche festgestellt wurde und die Scherfestigkeit höher war als die eines einzelnen Materials als Zwischenschicht und erreichte 241 bei 900 Grad und eine Verringerung Rate von 93 % Bei 8 MPa nimmt mit zunehmender Erwärmungstemperatur die Dicke der σ-Phase an der Grenzfläche V/IF-Stahl zu, wodurch die Scherfestigkeit der Verbundplatte erheblich geschwächt wird.
Aus den oben genannten Untersuchungen geht hervor, dass warmgewalzte Titan/Stahl-Verbundplatten unter höheren Temperaturbedingungen spröde Phasen erzeugen, unabhängig davon, ob eine Zwischenschicht-Verbundschnittstelle hinzugefügt wird, was zu einer Verschlechterung der Verbindungsqualität der Verbundplatte führt . Um die Bildung spröder Verbindungen während Hochtemperatur-Walz- und Abkühlprozessen zu vermeiden, schlug Bai Yuliang ein Schema zum Walzen von Titan-/Stahl-Verbundplatten unter Verwendung hochfrequenter elektromagnetischer Induktionserwärmung und eines zweistufigen Kalt-Warm-Verfahrens vor. Durch die Nutzung der schnellen Aufheizgeschwindigkeit der elektromagnetischen Induktion wird die Aufheizzeit verkürzt und die Ausfällung intermetallischer Verbindungen an der Grenzfläche kontrolliert. GUO XW et al. [26] führten Warmwalzexperimente an TC4/304-Verbundplatten unter Verwendung der Elektroimpuls-unterstützten Methode bei verschiedenen Temperaturen und Reduktionsraten durch. Die Studie zeigte, dass der Einsatz von elektrisch impulsunterstütztem Walzen die metallurgische Verbindung von Metallen wirksam fördern kann. Hochwertige TC4/304-Verbundplatten wurden erfolgreich in Walzprozessen mit niedrigeren Temperaturen und geringeren Reduktionsraten hergestellt, mit einer maximalen Scherfestigkeit von 286 MPa. Als Reaktion auf die Probleme bei der Herstellung von Titan/Stahl-Verbundplatten durch das Warmwalz-Verbundverfahren schlägt dieser Artikel vor, reines Eisen als Zwischenschicht zu verwenden, die gute Fließfähigkeit von reinem Eisen zu nutzen, um die Verformungsbedingungen der Grenzflächenmatrix zu verbessern und vorzubereiten Hochleistungs-Titan/Stahl-Verbundplatten durch einfaches Stapeln asymmetrischer Knüppel unter Inertgasschutz und elektromagnetische Induktionserwärmung bei niedrigeren Temperaturen. Dieses Verfahren vereinfacht nicht nur den Produktionsprozess, sondern vermeidet auch die Bildung spröder Verbindungen an der Verbundgrenzfläche, indem es die Eigenschaften einer kurzen Heizgeschwindigkeit und einer niedrigen Temperatur der elektromagnetischen Induktion nutzt. Ziel dieses Artikels ist es, die Mikrostruktur und die Eigenschaften der Grenzfläche von Titan/Stahl-Verbundplatten zu untersuchen, die durch Induktionserwärmung und Walzen mit unterschiedlichen Dicken von DT4 als Zwischenschichten hergestellt wurden.
