تحقیق در مورد خواص صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد تهیه شده توسط گرمایش و نورد القای الکترومغناطیسی

صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد نه تنها دارای مقاومت عالی در برابر خوردگی تیتانیوم هستند، بلکه دارای استحکام بالا و هدایت حرارتی خوب فولاد هستند، در حالی که استفاده از فلز گرانبها تیتانیوم را کاهش می‌دهند و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهند. آنها به طور گسترده در زمینه هایی مانند پتروشیمی، تجهیزات برق، تجهیزات تولید نمک و مهندسی دریایی استفاده می شوند. در حال حاضر روش های اصلی تولید صنعتی صفحات کامپوزیت فولاد تیتانیوم شامل روش کامپوزیت انفجاری، روش کامپوزیت نورد انفجاری و کامپوزیت نورد گرم می باشد. در مقایسه با سایر روش های آماده سازی، صفحه کامپوزیت فولاد تیتانیوم تهیه شده به روش کامپوزیت نورد گرم دارای مزایای کیفیت محصول خوب، راندمان تولید بالا و عدم آلودگی محیطی است. در تولید صفحات کامپوزیتی با متراژ بالا و پهنا از مزایای قابل توجهی برخوردار است و به تدریج جایگزین سایر روش های آماده سازی در تولید صنعتی می شود. با این حال، هنگام تهیه صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد با استفاده از روش کامپوزیت نورد گرم، به منظور جلوگیری از اکسید شدن سطح مشترک کامپوزیت در شرایط دمای بالا، لازم است از روش پمپاژ خلاء یا روش جوشکاری پرتو الکترونی خلاء برای تهیه بیلت استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که رابط ترکیبی در حالت خلاء است. با این حال، تولید بیلت خلاء ممکن است دارای عیوب جوش باشد که می تواند منجر به خرابی خلاء شود و در نتیجه نرخ صلاحیت تولید صفحه کامپوزیت کاهش یابد. علاوه بر این، فرآیند پیچیده تولید و هزینه های بالای تجهیزات، ترویج و کاربرد روش نورد برای تولید صفحات کامپوزیت را محدود می کند. علاوه بر این، در دماهای بالا، ترکیبات شکننده مانند TiC، FeTi و Fe2Ti به راحتی در فصل مشترک صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد نورد گرم مستقیم تولید می‌شوند که منجر به کاهش عملکرد برشی صفحات کامپوزیت می‌شود. علاوه بر این، با افزایش دمای حرارت، انواع و ضخامت ترکیبات تولید شده در فصل مشترک کامپوزیت به طور قابل توجهی افزایش می یابد. پس از مطالعه تاثیر دمای نورد بر استحکام کامپوزیت صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد
نتایج نشان می دهد که در دمای نورد 850 تا 1050 درجه، با افزایش دمای نورد، تعداد ترکیبات تولید شده در فصل مشترک کامپوزیت افزایش می یابد و مقاومت برشی کاهش قابل توجهی را نشان می دهد. یو وی و همکاران [20] آزمایش‌های کامپوزیت نورد تیتانیوم خالص صنعتی TA1 و Q345 را در محدوده 840 تا 930 درجه انجام دادند. این مطالعه نشان داد که صفحه کامپوزیت نورد شده در 870 درجه عملکرد بهتری دارد. با افزایش دمای گرمایش، ساختار جانبی تیتانیوم تحت تغییر فاز قرار گرفت و ترکیبات بین فلزی بیشتری در سطح مشترک ایجاد شد که مقاومت برشی سطح مشترک را کاهش داد.
به منظور سرکوب تشکیل ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک کامپوزیت تیتانیوم/فولاد در طول نورد گرم، معمولاً یک لایه فلزی مناسب بین تیتانیوم و فولاد به عنوان یک لایه میانی برای بهبود تغییر شکل هماهنگ و شرایط انتشار سطح مشترک اضافه می‌شود. به عنوان مثال، SABOK TAKIN RM و همکاران. [21] آزمایش‌های کامپوزیت تیتانیوم/فولاد نورد گرم را با استفاده از مس به‌عنوان یک لایه میانی در دماهای مختلف انجام داد، که تشکیل ترکیبات بین‌فلزی TiC و Fe Ti را سرکوب کرد و هیچ لایه واکنشی در سطح مشترک بین فولاد کربنی و مس ایجاد نشد. با این حال، ترکیبات بین فلزی مختلف Ti Cu در فصل مشترک کامپوزیت بین مس و تیتانیوم تولید شد که مقاومت برشی صفحه کامپوزیت را کاهش داد.
یک صفحه کامپوزیت تیتانیوم/فولاد با نورد گرم آهن خالص DT4 به عنوان لایه میانی تهیه شد. در دمای حرارت 850 درجه، صفحه کامپوزیت به حداکثر مقاومت برشی 237 6 مگاپاسکال دست یافت. با افزایش دمای گرمایش به 950 درجه، یک لایه شکننده ضخیم در سطح مشترک کامپوزیت تشکیل می شود که منجر به کاهش قابل توجهی در استحکام پیوند صفحه کامپوزیت می شود. CHAI XY و همکاران. به طور موثری با افزودن دو لایه میانی مختلف Nb و Mo از تشکیل فازهای شکننده در سطح مشترک کامپوزیت جلوگیری کرد. استحکام برشی صفحه کامپوزیت به ترتیب 65 و 20 مگاپاسکال در مقایسه با عدم افزودن لایه میانی افزایش یافت. LI BX و همکاران [24] صفحات کامپوزیتی فولاد تیتانیوم را با نورد گرم فولاد IF، V و IF فولاد + V به عنوان لایه‌های میانی آماده کرد. این مطالعه نشان داد که وقتی از فولاد IF+V به عنوان لایه میانی استفاده می‌شود، هیچ فاز شکننده‌ای در سطح مشترک مرکب تشخیص داده نشد و مقاومت برشی بالاتر از یک ماده به عنوان لایه میانی بود و در 900 درجه به 241 رسید و کاهش یافت. نرخ 93% در 8 مگاپاسکال، با افزایش دمای گرمایش، ضخامت فاز σ در سطح مشترک فولاد V/IF افزایش می‌یابد که به شدت مقاومت برشی صفحه کامپوزیت را تضعیف می‌کند.
از تحقیقات فوق، می توان دریافت که در شرایط دمایی بالاتر، صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد نورد گرم، بدون توجه به اضافه شدن یک رابط کامپوزیت لایه میانی، فازهای شکننده ایجاد می کنند که منجر به کاهش کیفیت پیوند ورق کامپوزیت می شود. . برای جلوگیری از تشکیل ترکیبات شکننده در طول فرآیندهای نورد و خنک کننده در دمای بالا، بای یولیانگ طرحی از نورد صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد با استفاده از گرمایش القایی الکترومغناطیسی با فرکانس بالا و یک روش دو مرحله ای سرد و گرم پیشنهاد کرد. با استفاده از سرعت گرمایش سریع القای الکترومغناطیسی، زمان گرمایش کوتاه شده و رسوب ترکیبات بین فلزی در سطح مشترک کنترل می شود. GUO XW و همکاران [26] آزمایش‌های نورد گرم را بر روی صفحات کامپوزیت TC4/304 با استفاده از روش کمک پالس الکتریکی در دماها و نرخ‌های کاهش مختلف انجام دادند. این مطالعه نشان داد که استفاده از نورد به کمک پالس الکتریکی می تواند به طور موثری پیوند متالورژیکی فلزات را تقویت کند. صفحات کامپوزیت TC4/304 با کیفیت بالا با موفقیت در فرآیندهای نورد با دماهای پایین تر و نرخ کاهش کمتر، با حداکثر مقاومت برشی 286 مگاپاسکال آماده شدند. در پاسخ به مشکلات موجود در تهیه صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد به روش کامپوزیت نورد گرم، این مقاله استفاده از آهن خالص را به عنوان لایه میانی، استفاده از سیالیت خوب آهن خالص برای بهبود شرایط تغییر شکل ماتریس رابط و آماده سازی پیشنهاد می کند. صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد با کارایی بالا به سادگی با چیدن بیلت های نامتقارن تحت حفاظت گاز بی اثر و استفاده از گرمایش القایی الکترومغناطیسی در دماهای پایین تر. این روش نه تنها فرآیند تولید را ساده می کند، بلکه با استفاده از ویژگی های سرعت گرمایش کوتاه و دمای پایین القای الکترومغناطیسی از تشکیل ترکیبات شکننده در سطح مشترک کامپوزیت جلوگیری می کند. این مقاله قصد دارد ریزساختار و خواص سطح مشترک صفحات کامپوزیت تیتانیوم/فولاد تهیه شده با گرمایش القایی و نورد با ضخامت های مختلف DT4 را به عنوان لایه های میانی مورد بررسی قرار دهد.