電磁誘導加熱圧延法によるチタン・鋼複合板の特性に関する研究

チタン／スチール複合板は、チタンの優れた耐食性に加え、スチールの高強度、良好な熱伝導性を併せ持つとともに、貴金属チタンの使用量を削減し、製造コストを低減します。石油化学、電力設備、製塩設備、海洋工学などの分野で幅広く使用されています。現在、チタン鋼複合板の工業生産の主な方法としては、爆発複合法、爆発圧延複合法、熱間圧延複合法などがある。他の製造方法と比較して、熱間圧延複合法で製造されたチタン鋼複合板は、製品品質が良く、生産効率が高く、環境汚染がないという利点があります。これは、大面積および広幅の複合プレートの製造に大きな利点があり、工業生産において他の製造方法を徐々に置き換えつつあります。ただし、熱間圧延複合法でチタン/スチール複合板を作製する場合、高温条件下での複合界面の酸化を避けるため、真空排気法や真空電子ビーム溶接法を用いてビレット作製を行う必要があります。複合インターフェイスは真空状態です。ただし、真空ビレットの製造には真空不良につながる可能性のある溶接欠陥が存在する可能性があり、その結果、複合板製造の適格率が低下します。さらに、複雑な製造プロセスと高い設備コストにより、複合板を製造するための圧延法の促進と適用が制限されます。また、直接熱間圧延したチタン鋼複合板は、高温になると界面にTiC、FeTi、Fe2Tiなどの脆い化合物が生成しやすくなり、複合板のせん断性能が低下します。また、加熱温度の上昇に伴い、複合界面に生成する化合物の種類や厚さは大幅に増加します。チタン/スチール複合板の複合強度に及ぼす圧延温度の影響を研究した結果
結果は、850~1050度の圧延温度では、圧延温度が上昇するにつれて、複合材料界面に生成される化合物の数が増加し、せん断強度が大幅に低下することを示しています。ユウ・ウェイら。 [20] 工業用純チタン TA1 と Q345 の圧延複合実験を 840 ～ 930 度の範囲で実施しました。この研究では、870度で圧延した複合板の方が性能が優れていることがわかりました。加熱温度の上昇に伴ってチタン側組織が相変態し、界面に金属間化合物が生成し、界面のせん断強度が低下した。
熱間圧延中のチタン/鋼複合界面での金属間化合物の形成を抑制するために、通常、チタンと鋼の間に中間層として適切な金属層を追加し、界面の協調変形と拡散状態を改善します。例えば、ＳＡＢＯＫ ＴＡＫＩＮ ＲＭら。 [21]は、Cuを中間層として使用し、さまざまな温度で熱間圧延されたチタン/鋼複合材の実験を実施しました。これにより、TiCおよびFe Ti金属間化合物の形成が抑制され、炭素鋼と銅の間の複合材界面に反応層は生成されませんでした。しかしながら、銅とチタンとの複合界面に様々なTi Cu金属間化合物が生成し、複合板のせん断強度が低下した。
中間層として純鉄ＤＴ４を熱間圧延してチタン／鋼複合板を作製した。 850 度の加熱温度で、複合板は 237 6 MPa の最大せん断強度を達成しました。加熱温度が 950 度まで上昇すると、複合材の界面に厚い脆性層が形成され、複合材プレートの接合強度が大幅に低下します。チャイ・シーらNb と Mo という 2 つの異なる中間層を追加することにより、複合材界面での脆性相の形成を効果的に防止しました。複合材プレートのせん断強度は、中間層を追加しない場合と比較して、それぞれ 65 MPa と 20 MPa 増加しました。 LI BXら。 [24]は中間層としてIF鋼、V、IF鋼+Vを熱間圧延することによりチタン鋼複合板を作製した。研究の結果、IF鋼+Vを中間層として使用した場合、複合界面に脆性相は検出されず、せん断強度は中間層として単一材料の場合よりも高く、900度で241に達し、せん断強度が低下したことがわかりました。 8MPaでは、加熱温度が上昇するにつれて、V/IF鋼界面のσ相の厚さが増加し、複合板のせん断強度が著しく低下します。
上記の研究から、高温条件下では、中間層複合界面の追加の有無に関係なく、熱間圧延されたチタン/鋼複合板は脆性相を生成し、複合板の接合品質の低下につながることがわかります。 。高温の圧延および冷却プロセス中に脆い化合物の形成を回避するために、Bai Yuliang は、高周波電磁誘導加熱と冷熱 2 段階法を使用してチタン/スチール複合板を圧延するスキームを提案しました。電磁誘導による加熱速度の速さを利用し、加熱時間を短縮し、界面での金属間化合物の析出を抑制します。 GUO XW 他[26] は、電気パルス支援法を使用して、さまざまな温度と圧下率で TC4/304 複合板の熱間圧延実験を実施しました。この研究では、電気パルス補助圧延を使用すると、金属の冶金的結合を効果的に促進できることが示されました。高品質の TC4/304 複合板を、より低い温度とより低い圧下率での圧延プロセスで製造することに成功し、最大せん断強度は 286 MPa でした。熱間圧延複合法によるチタン／鋼複合板の作製における問題点に対し，本論文は中間層として純鉄を使用し，純鉄の良好な流動性を利用して界面マトリックスの変形条件を改善し，作製することを提案した。不活性ガス保護下で非対称ビレットを積み重ね、低温での電磁誘導加熱を使用するだけで、高性能のチタン/スチール複合プレートが得られます。この方法は、製造プロセスを簡素化するだけでなく、電磁誘導の短い加熱速度と低温の特性を利用して、複合界面での脆い化合物の形成を回避します。この論文は、中間層として異なる厚さのDT4を用いて誘導加熱および圧延によって調製されたチタン/スチール複合板の界面の微細構造と特性を研究することを目的としています。