Các phương pháp chuẩn bị củatấm composite thép titanchủ yếu bao gồm phương pháp nổ, phương pháp nổ + lăn, phương pháp lăn và phương pháp khuếch tán. Phương pháp khuếch tán để chuẩn bị tấm composite thép titan có thời gian tổng hợp dài hơn và độ bền bề mặt không đủ nên không phù hợp cho sản xuất công nghiệp. Sản xuất trong nước chủ yếu áp dụng phương pháp nổ, có quy trình đơn giản, công nghệ hoàn thiện và độ bền giao diện tổng hợp cao của sản phẩm. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là gây ô nhiễm tiếng ồn cao cho môi trường và quy mô chuẩn bị hạn chế. Hầu hết nước ngoài sử dụng phương pháp cán để sản xuất tấm composite thép titan, không chỉ có thông số kỹ thuật về chiều rộng và kích thước tấm có thể kiểm soát mà còn có hiệu suất giao diện composite ổn định và thuần túy, tránh được các vấn đề nêu trên một cách hiệu quả. Trong tương lai, nó sẽ dần thay thế phương pháp nổ như phương pháp chủ đạo để chế tạo tấm composite thép titan.
Việc chuẩn bị tấm composite bằng phương pháp cán có thể được chia thành phương pháp cán trực tiếp và phương pháp cán chân không. Khi sử dụng phương pháp cán trực tiếp để chuẩn bị tấm composite thép titan, áp suất giữa các bề mặt của kim loại composite thường trên 105Pa. Tại thời điểm này, vật liệu composite titan chắc chắn sẽ trải qua phản ứng mạnh với oxy, cản trở liên kết luyện kim ở bề mặt và dẫn đến hỏng composite. Vì vậy phải sử dụng phương pháp cán chân không [10]. Trong thực tế sản xuất, phôi composite thép titan thường được chuẩn bị bằng cách lắp ráp đối xứng các phôi và bơm chân không các lỗ dành riêng tại các đường hàn của phôi, sau đó được nung nóng và cán. Việc lựa chọn độ chân không là chìa khóa để đảm bảo độ sạch của bề mặt thép titan làm kim loại composite trong quá trình gia nhiệt và cán. Khi độ chân không quá cao, có nhiều không khí dư trong phôi composite, gây ô nhiễm giao diện composite; Khi độ chân không quá thấp, tốc độ hút chân không chậm, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Hiện nay, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào quá trình cán nóng của tấm composite thép titan mà ít chú ý đến ảnh hưởng của độ chân không đến cấu trúc vi mô và tính chất của quá trình chuẩn bị tấm composite thép titan cán. Do đó, bài viết này phân tích cấu trúc vi mô giao diện và hành vi oxy hóa của tấm composite thép titan cán ở các mức độ chân không khác nhau, kết hợp với độ cứng vi mô và độ bền cắt, để cung cấp mức độ chân không hợp lý cho việc chuẩn bị phôi thép titan, có ý nghĩa hướng dẫn quan trọng đối với ngành công nghiệp. sản xuất tấm composite thép titan bằng phương pháp cán.
Thép Q345R được sử dụng làm kim loại cơ bản và titan nguyên chất công nghiệp TA2 được sử dụng làm vật liệu composite. Thành phần hóa học cụ thể của nó được thể hiện trong Bảng 1
Quá trình chuẩn bị tấm composite thép titan trong thí nghiệm này bao gồm các quy trình sau: chuẩn bị phôi, xử lý bề mặt, phủ chất cách ly, hàn và hàn phôi, gia nhiệt và cán. Được xử lý thành chất nền Q345R có kích thước 180 mm × 130 mm × 40mm và composite TA2 có kích thước 180 mm × 130 mm × 10 mm bằng phương pháp cắt dây; Đánh bóng bề mặt của kim loại composite cho đến khi kim loại tươi lộ ra hoàn toàn, sau đó lau bằng cồn để loại bỏ vết dầu trên bề mặt, quá trình oxy hóa và các tạp chất khác; Trước khi lắp ráp, cần phủ đều bề mặt giữa các vật liệu composite titan bằng chất chống dính; Khi lắp ráp phôi, phương pháp rãnh được sử dụng, đó là lắp ráp phôi theo dạng đối xứng bằng cách phủ lớp nền bên ngoài bằng thép và lớp bên trong bằng titan composite; Sử dụng phương pháp hàn hồ quang thủ công để bịt kín và hàn xung quanh bề mặt, chừa khe hở để hút chân không, tạo thành phôi thép titan composite. Chuẩn bị ba bộ phôi thép titan có cùng kích thước và sử dụng bơm phân tử chân không để hút chân không từ bên trong phôi composite, sao cho độ chân không bên trong phôi lần lượt là 1, 0,1 và 0,01 Pa, và ghi lại chúng dưới dạng mẫu 1 #, 2 # và 3 # tương ứng. Đặt phôi thép titan đã lắp ráp vào lò nung và nung nóng ở nhiệt độ 930 độ.
Sau 2 giờ cách nhiệt, việc lăn được thực hiện với tổng mức giảm là 80% và tốc độ lăn là 0,3m/s. Sau khi cán, nó được làm mát bằng không khí đến nhiệt độ phòng. Các mẫu kim loại được lấy và đánh bóng từ bề mặt tiếp xúc composite và vị trí liên kết của lớp composite titan trên tấm composite thép titan. Quá trình ăn mòn được thực hiện bằng dung dịch cồn axit nitric 4% và cấu trúc vi mô của mẫu được quan sát và phân tích bằng phổ năng lượng EDS bằng kính hiển vi điện tử quét. Phân tích độ cứng được thực hiện ở các vị trí khác nhau của mẫu bằng máy đo độ cứng Vickers và các tính chất cơ học của tấm composite bằng thép titan được kiểm tra bằng máy kéo vạn năng.
