Recherche sur les propriétés des plaques composites titane/acier préparées par chauffage et laminage par induction électromagnétique

Les plaques composites titane/acier ont non seulement l'excellente résistance à la corrosion du titane, mais ont également la haute résistance et la bonne conductivité thermique de l'acier, tout en réduisant l'utilisation de titane, un métal précieux, et en abaissant les coûts de production. Ils sont largement utilisés dans des domaines tels que la pétrochimie, les équipements électriques, les équipements de production de sel et l'ingénierie maritime. À l'heure actuelle, les principales méthodes de production industrielle de plaques composites en acier au titane comprennent la méthode composite explosive, la méthode composite de laminage explosif et la méthode composite de laminage à chaud. Par rapport à d'autres méthodes de préparation, la plaque composite en acier au titane préparée par la méthode composite de laminage à chaud présente les avantages d'une bonne qualité de produit, d'une efficacité de production élevée et de l'absence de pollution de l'environnement. Il présente des avantages significatifs dans la production de plaques composites de grande surface et de grande largeur et remplace progressivement les autres méthodes de préparation dans la production industrielle. Cependant, lors de la préparation de plaques composites titane/acier à l'aide de la méthode composite de laminage à chaud, afin d'éviter l'oxydation de l'interface composite dans des conditions de température élevée, il est nécessaire d'utiliser une méthode de pompage sous vide ou une méthode de soudage par faisceau d'électrons sous vide pour la préparation des billettes afin de garantir que le L'interface composite est dans un état de vide. Cependant, la production de billettes sous vide peut présenter des défauts de soudage pouvant entraîner une défaillance du vide, entraînant une diminution du taux de qualification de la production de plaques composites. De plus, le processus de production complexe et les coûts d’équipement élevés limitent la promotion et l’application du procédé de laminage pour produire des plaques composites. De plus, à haute température, des composés fragiles tels que TiC, FeTi et Fe2Ti sont facilement générés à l'interface des plaques composites titane/acier directement laminées à chaud, entraînant une diminution des performances de cisaillement des plaques composites. De plus, avec l’augmentation de la température de chauffage, les types et l’épaisseur des composés générés à l’interface composite augmentent considérablement. Après avoir étudié l'effet de la température de laminage sur la résistance des plaques composites titane/acier
Les résultats indiquent qu'à une température de laminage de 850 ~ 1 050 degrés, à mesure que la température de laminage augmente, le nombre de composés générés à l'interface composite augmente et la résistance au cisaillement présente une diminution significative. Yu Wei et coll. [20] ont mené des expériences de composites de roulement de titane pur industriel TA1 et Q345 dans une plage de 840 à 930 degrés. L'étude a révélé que la plaque composite laminée à 870 degrés avait de meilleures performances. Avec l'augmentation de la température de chauffage, la structure latérale en titane a subi une transformation de phase et davantage de composés intermétalliques ont été générés à l'interface, réduisant ainsi la résistance au cisaillement de l'interface.
Afin de supprimer la formation de composés intermétalliques à l'interface composite titane/acier lors du laminage à chaud, une couche métallique appropriée est généralement ajoutée entre le titane et l'acier comme couche intermédiaire pour améliorer les conditions coordonnées de déformation et de diffusion de l'interface. Par exemple, SABOK TAKIN RM et al. [21] ont mené des expériences sur des composites titane/acier laminés à chaud en utilisant Cu comme couche intermédiaire à différentes températures, ce qui a supprimé la formation de composés intermétalliques TiC et Fe Ti, et aucune couche de réaction n'a été générée à l'interface composite entre l'acier au carbone et le cuivre. Cependant, divers composés intermétalliques Ti Cu ont été générés à l’interface composite entre le cuivre et le titane, réduisant ainsi la résistance au cisaillement de la plaque composite.
Une plaque composite titane/acier a été préparée par laminage à chaud du fer pur DT4 comme couche intermédiaire. À une température de chauffage de 850 degrés, la plaque composite a atteint une résistance au cisaillement maximale de 237 6 MPa ; À mesure que la température de chauffage augmente jusqu'à 950 degrés, une épaisse couche cassante se forme à l'interface composite, entraînant une diminution significative de la force de liaison de la plaque composite. CHAI XY et coll. a efficacement empêché la formation de phases fragiles à l'interface composite en ajoutant deux couches intermédiaires différentes, Nb et Mo. La résistance au cisaillement de la plaque composite a augmenté de 65 et 20 MPa, respectivement, par rapport à l'absence de couche intermédiaire. LIBX et al. [24] ont préparé des plaques composites en acier au titane en laminant à chaud l'acier IF, l'acier V et l'acier IF + V comme couches intermédiaires. L'étude a révélé qu'aucune phase fragile n'a été détectée à l'interface composite lorsque l'acier IF + V était utilisé comme couche intermédiaire, et que la résistance au cisaillement était supérieure à celle d'un seul matériau comme couche intermédiaire, atteignant 241 à 900 degrés et une réduction taux de 93 % À 8 MPa, à mesure que la température de chauffage augmente, l'épaisseur de la phase σ à l'interface acier V/IF augmente, affaiblissant considérablement la résistance au cisaillement de la plaque composite.
Les recherches ci-dessus montrent que dans des conditions de température plus élevées, les plaques composites titane/acier laminées à chaud généreront des phases fragiles, qu'une interface composite à couche intermédiaire soit ajoutée ou non, entraînant une diminution de la qualité de liaison de la plaque composite. . Pour éviter la formation de composés fragiles lors des processus de laminage et de refroidissement à haute température, Bai Yuliang a proposé un schéma de laminage de plaques composites titane/acier utilisant un chauffage par induction électromagnétique à haute fréquence et une méthode froid-chaud en deux étapes. En utilisant la vitesse de chauffage rapide de l'induction électromagnétique, le temps de chauffage est raccourci et la précipitation des composés intermétalliques à l'interface est contrôlée. GUO XW et coll. [26] ont mené des expériences de laminage à chaud sur des plaques composites TC4/304 en utilisant la méthode assistée par impulsions électriques à différentes températures et taux de réduction. L'étude a montré que l'utilisation du laminage assisté par impulsions électriques peut favoriser efficacement la liaison métallurgique des métaux. Des plaques composites TC4/304 de haute qualité ont été préparées avec succès selon des procédés de laminage à des températures et des taux de réduction plus faibles, avec une résistance au cisaillement maximale de 286 MPa. En réponse aux problèmes liés à la préparation de plaques composites titane/acier par la méthode composite de laminage à chaud, cet article propose d'utiliser du fer pur comme couche intermédiaire, d'utiliser la bonne fluidité du fer pur pour améliorer les conditions de déformation de la matrice d'interface, et de préparer plaques composites titane/acier hautes performances en empilant simplement des billettes asymétriques sous protection par gaz inerte et en utilisant un chauffage par induction électromagnétique à des températures plus basses. Ce procédé simplifie non seulement le processus de production, mais évite également la formation de composés fragiles à l'interface composite en utilisant les caractéristiques d'une vitesse de chauffage courte et d'une basse température d'induction électromagnétique. Cet article vise à étudier la microstructure et les propriétés de l'interface de plaques composites titane/acier préparées par chauffage par induction et laminage avec différentes épaisseurs de DT4 comme couches intermédiaires.