Penelitian Sifat Pelat Komposit Titanium/Baja yang Dibuat dengan Pemanasan dan Penggulungan Induksi Elektromagnetik

Pelat komposit titanium/baja tidak hanya memiliki ketahanan korosi yang sangat baik seperti titanium, tetapi juga memiliki kekuatan tinggi dan konduktivitas termal yang baik dari baja, sekaligus mengurangi penggunaan logam mulia titanium dan menurunkan biaya produksi. Mereka banyak digunakan di bidang-bidang seperti petrokimia, peralatan listrik, peralatan produksi garam, dan teknik kelautan. Saat ini, metode utama produksi industri pelat komposit baja titanium meliputi metode komposit eksplosif, metode komposit rolling eksplosif, dan metode komposit rolling panas. Dibandingkan dengan metode preparasi lainnya, pelat komposit baja titanium yang dibuat dengan metode komposit canai panas memiliki keunggulan berupa kualitas produk yang baik, efisiensi produksi yang tinggi, dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan. Ini memiliki keunggulan signifikan dalam produksi pelat komposit dengan area luas dan lebar, dan secara bertahap menggantikan metode persiapan lainnya dalam produksi industri. Namun, ketika menyiapkan pelat komposit titanium/baja menggunakan metode komposit canai panas, untuk menghindari oksidasi antarmuka komposit dalam kondisi suhu tinggi, perlu menggunakan metode pemompaan vakum atau metode pengelasan berkas elektron vakum untuk persiapan billet untuk memastikan bahwa antarmuka komposit berada dalam keadaan vakum. Namun, produksi billet vakum mungkin memiliki cacat pengelasan yang dapat menyebabkan kegagalan vakum, yang mengakibatkan penurunan tingkat kualifikasi produksi pelat komposit. Selain itu, proses produksi yang rumit dan biaya peralatan yang tinggi membatasi promosi dan penerapan metode penggulungan untuk memproduksi pelat komposit. Selain itu, pada suhu tinggi, senyawa rapuh seperti TiC, FeTi, dan Fe2Ti mudah dihasilkan pada antarmuka pelat komposit titanium/baja canai panas langsung, yang menyebabkan penurunan kinerja geser pelat komposit. Selain itu, dengan meningkatnya suhu pemanasan, jenis dan ketebalan senyawa yang dihasilkan pada antarmuka komposit meningkat secara signifikan. Setelah mempelajari pengaruh temperatur rolling terhadap kekuatan komposit pelat komposit titanium/baja
Hasilnya menunjukkan bahwa pada temperatur rolling 850~1050 derajat, dengan meningkatnya temperatur rolling, jumlah senyawa yang dihasilkan pada antarmuka komposit meningkat, dan kekuatan geser menunjukkan penurunan yang signifikan. Yu Wei dkk. [20] melakukan eksperimen komposit bergulir titanium murni industri TA1 dan Q345 dalam kisaran 840~930 derajat. Studi tersebut menemukan bahwa pelat komposit yang digulung pada 870 derajat memiliki kinerja yang lebih baik. Dengan meningkatnya suhu pemanasan, struktur samping titanium mengalami transformasi fase, dan lebih banyak senyawa intermetalik yang dihasilkan pada antarmuka, sehingga mengurangi kekuatan geser antarmuka.
Untuk menekan pembentukan senyawa intermetalik pada antarmuka komposit titanium/baja selama pengerolan panas, lapisan logam yang sesuai biasanya ditambahkan antara titanium dan baja sebagai lapisan perantara untuk meningkatkan kondisi deformasi dan difusi terkoordinasi pada antarmuka. Misalnya SABOK TAKIN RM dkk. [21] melakukan eksperimen komposit titanium/baja canai panas menggunakan Cu sebagai lapisan perantara pada suhu berbeda, yang menekan pembentukan senyawa intermetalik TiC dan Fe Ti, dan tidak ada lapisan reaksi yang dihasilkan pada antarmuka komposit antara baja karbon dan tembaga. Namun, berbagai senyawa intermetalik Ti Cu dihasilkan pada antarmuka komposit antara tembaga dan titanium, sehingga mengurangi kekuatan geser pelat komposit.
Pelat komposit titanium/baja dibuat dengan besi murni DT4 yang digulung panas sebagai lapisan perantara. Pada suhu pemanasan 850 derajat, pelat komposit mencapai kekuatan geser maksimum sebesar 237 6 MPa; Ketika suhu pemanasan meningkat hingga 950 derajat, lapisan rapuh yang tebal terbentuk pada antarmuka komposit, yang mengakibatkan penurunan kekuatan ikatan pelat komposit secara signifikan. CHAI XY dkk. secara efektif mencegah pembentukan fase getas pada antarmuka komposit dengan menambahkan dua lapisan perantara yang berbeda, Nb dan Mo. Kekuatan geser pelat komposit meningkat masing-masing sebesar 65 dan 20 MPa, dibandingkan dengan tidak menambahkan lapisan perantara. LI BX dkk. [24] menyiapkan pelat komposit baja titanium dengan baja IF canai panas, V, dan baja IF+V sebagai lapisan perantara. Studi ini menemukan bahwa tidak ada fase getas yang terdeteksi pada antarmuka komposit ketika baja IF+V digunakan sebagai lapisan perantara, dan kekuatan gesernya lebih tinggi daripada material tunggal sebagai lapisan perantara, mencapai 241 pada 900 derajat dan terjadi reduksi. laju 93% Pada 8 MPa, seiring dengan peningkatan suhu pemanasan, ketebalan fase σ pada antarmuka baja V/IF meningkat, sehingga sangat melemahkan kekuatan geser pelat komposit.
Dari penelitian di atas, dapat dilihat bahwa pada kondisi suhu yang lebih tinggi, pelat komposit titanium/baja canai panas akan menghasilkan fase getas terlepas dari apakah antarmuka komposit lapisan tengah ditambahkan, yang menyebabkan penurunan kualitas ikatan pelat komposit. . Untuk menghindari pembentukan senyawa rapuh selama proses penggulungan dan pendinginan suhu tinggi, Bai Yuliang mengusulkan skema penggulungan pelat komposit titanium/baja menggunakan pemanasan induksi elektromagnetik frekuensi tinggi dan metode dua langkah panas dingin. Dengan memanfaatkan kecepatan pemanasan cepat induksi elektromagnetik, waktu pemanasan dipersingkat dan pengendapan senyawa intermetalik pada antarmuka dikendalikan. GUO XW dkk. [26] melakukan percobaan pengerolan panas pada pelat komposit TC4/304 menggunakan metode bantuan pulsa listrik pada suhu dan laju reduksi yang berbeda. Studi tersebut menunjukkan bahwa penggunaan penggulungan berbantuan pulsa listrik dapat secara efektif meningkatkan ikatan metalurgi logam. Pelat komposit TC4/304 berkualitas tinggi berhasil dibuat melalui proses penggulungan dengan suhu lebih rendah dan laju reduksi lebih rendah, dengan kekuatan geser maksimum 286 MPa. Menanggapi permasalahan dalam preparasi pelat komposit titanium/baja dengan metode komposit canai panas, makalah ini mengusulkan penggunaan besi murni sebagai lapisan perantara, memanfaatkan fluiditas besi murni yang baik untuk memperbaiki kondisi deformasi matriks antarmuka, dan menyiapkan pelat komposit titanium/baja berkinerja tinggi hanya dengan menumpuk billet asimetris di bawah perlindungan gas inert dan menggunakan pemanasan induksi elektromagnetik pada suhu yang lebih rendah. Metode ini tidak hanya menyederhanakan proses produksi, tetapi juga menghindari pembentukan senyawa rapuh pada antarmuka komposit dengan memanfaatkan karakteristik kecepatan pemanasan pendek dan suhu induksi elektromagnetik yang rendah. Artikel ini bermaksud untuk mempelajari struktur mikro dan sifat antarmuka pelat komposit titanium/baja yang dibuat dengan pemanasan induksi dan penggulungan dengan ketebalan DT4 yang berbeda sebagai lapisan perantara.