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, oleh karena itu TiC paling mudah dibentuk pada antarmuka. Setelah mencapai ketebalan optimal lapisan TiC yang kontinyu dan seragam, hal ini bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan ikatan pelat komposit, namun sulit dikendalikan dalam produksi industri praktis. Wu Jingyi dkk. mempelajari efek penambahan bahan interlayer yang berbeda pada struktur mikro dan sifat pelat komposit titanium/baja, seperti interlayer Ni, interlayer Fe, interlayer Nb, dll. Yang et al. mempelajari bahwa pada kondisi suhu penggulungan yang berbeda, antarmuka antarlapis Ni tidak membentuk senyawa rapuh TiC dan TiFe pada 800 derajat dan 900 derajat, dengan kekuatan geser rata-rata masing-masing 310 MPa dan 224 MPa. Xie dkk. mempelajari efek interlayer Nb pada antarmuka pelat komposit titanium/baja dalam kondisi suhu penggulungan yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada suhu 800 derajat dan 900 derajat, senyawa getas TiC dan TiFe tidak terbentuk pada antarmuka komposit, dan kuat geser rata-rata mencapai 279 MPa.
Penelitian di atas menunjukkan bahwa menambahkan lapisan perantara dapat secara efektif menekan difusi elemen antarmuka. Namun, sebagian besar penelitian di atas didasarkan pada eksperimen laboratorium, dan bahan antar lapisan yang mahal seperti Ni dan Nb yang dipilih juga membatasi penerapan industrinya. Penelitian ini bertujuan untuk aplikasi industri, menggunakan SL3 sebagai interlayer untuk memverifikasi apakah keberadaan material brazing dapat dicapai selama proses pemanasan rolling, dan kemudian melalui rolling komposit untuk meningkatkan kekuatan ikatan pelat komposit. Berdasarkan lini produksi aktual perusahaan, proses penggulungan vakum digunakan untuk penelitian, dan efek penambahan besi murni elektromagnetik DT4 dan bahan brazing berbasis nikel amorf SL3 pada struktur mikro dan sifat pelat komposit titanium/baja dipelajari secara sistematis.
Penelitian ini mengadopsi metode perakitan billet simetris dan menumpuk billet sesuai dengan struktur "agen isolasi titanium interlayer baja agen isolasi baja interlayer titanium". Metode penggulungan komposit ini dapat secara efektif mencegah deformasi tekukan pelat komposit selama proses penggulungan dan meningkatkan efisiensi produksi pelat komposit titanium/baja. Spacer dengan ketebalan sekitar 0,3 mm diaplikasikan di antara titanium (spacer dibuat dengan memanaskan dan mencampurkan magnesium oksida ringan, gelas air, dan polivinil alkohol) untuk mencegah adhesi selama penggulungan. Pengelasan penyegelan empat sisi dilakukan dengan pengelasan busur terendam, dan sebuah lubang dibor di salah satu ujungnya dalam arah penggulungan. Kelompok pompa vakum tahap pertama yang terdiri dari pompa mekanis dan pompa Akar digunakan untuk menyedot debu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Ketika derajat vakum mencapai di bawah 5 Pa, penyegelan dilakukan, dan akhirnya dikirim ke pabrik baja untuk bergulir. Billet dipanaskan hingga 880 derajat dalam tungku resistensi desktop, ditahan selama 4 jam, dan digulung 16 kali pada suhu penggulungan (850 ± 10) derajat, dengan tingkat kompresi keseluruhan sekitar 90%.
Pengambilan sampel diambil di tepi posisi tengah billet, dan sesuai dengan standar GB/T 6396-2008, sifat mekanik papan komposit diuji menggunakan komputer WAW-600 kW presisi Level 1 -mesin uji universal elektronik yang dikendalikan. Kinerja geser ditentukan dengan metode geser tarik. Sampel dipoles dan dipoles. Sisi baja dikorosi terlebih dahulu dengan alkohol asam nitrat 4%, kemudian sisi titanium dikorosi dengan campuran asam fluorida, asam nitrat, dan air (2:1:17). Struktur antarmuka diamati menggunakan mikroskop metalografi Axiolab5 (JX32), dan antarmuka serta permukaan rekahan pelat komposit diamati menggunakan mikroskop elektron pemindaian Axia ChemiSEM LoVac, diikuti dengan analisis spektroskopi dispersif energi (EDS).
Sifat mekanik
Tabel 2 menunjukkan sifat mekanik panel komposit dengan interlayer berbeda. Kekuatan geser kedua pelat komposit lebih besar dari 140 MPa yang ditentukan dalam standar GB/T 8547-2019. Kuat geser pelat komposit dengan interlayer DT4 mencapai 187,4 MPa, dan kuat geser pelat komposit dengan interlayer SL3 sebesar 148,6 MPa. Bahan interlayer perantara tidak memiliki pengaruh signifikan terhadap sifat tarik, dan energi penyerapan benturan lebih besar dari 27 J yang ditentukan dalam standar GB/T 700-2006. Energi penyerapan dampak penambahan substrat papan komposit interlayer DT4 sedikit lebih rendah dibandingkan dengan penambahan papan komposit interlayer SL3. Dua jenis pelat komposit diuji lentur (tekuk bagian dalam 180 derajat, tekuk bagian luar 105 derajat), dan tidak ditemukan retakan.
Struktur mikro
Gambar 2 menunjukkan struktur mikro antarmuka panel komposit dengan material interlayer yang berbeda. Gambar 2 (a) menunjukkan struktur mikro antarmuka pelat komposit dengan penambahan interlayer DT4. Struktur butiran pada lapisan dasar berbentuk strip, sebagian besar terdiri dari ferit dan perlit. Namun, ukuran butir pada interlayer DT4 tidak merata, hanya sebagian butir kecil dan butir kasar yang merupakan ferit. Plastisitas dan ketangguhannya buruk, dan lokasi ini rentan patah akibat gaya geser. Gambar 2 (b) menunjukkan struktur antarmuka pelat komposit dengan penambahan interlayer SL3. Lapisan dasar terutama terdiri dari perlit dan ferit, dengan lapisan dekarburisasi dengan lebar sekitar 50 μ m di sisi baja. Pita difusi hitam abu-abu bening terbentuk di sisi titanium, dan struktur di sisi titanium dengan diameter sekitar 80 μm berbentuk batang. Karena Fe merupakan unsur stabil dari - Ti, pelarutan Fe dalam Ti mengurangi suhu transisi eutektoid Ti, dan fase - berinti dan tumbuh membentuk fase - ketika didinginkan. Berdasarkan Tabel 1, kandungan karbon bahan sandwich SL3 relatif tinggi yaitu 0,06%. Difusi unsur C cenderung membentuk lapisan TiC, dan lapisan TiC yang lebih tebal akan mengurangi kekuatan ikatan antar muka.
