Savez-vous comment préparer une plaque composite de titane de grande taille ? Et qu’en est-il de ses propriétés ?
Conseils techniques pour les plaques composites en titane
Dans la communauté scientifique contemporaine, on observe une importance croissante accordée au développement de procédés spécialisés pour la fabrication de matériaux fonctionnels, qui présentent un large éventail de propriétés physiques, chimiques et mécaniques. Parmi celles-ci, la technique de soudage par explosion mérite une attention particulière en raison de ses caractéristiques uniques, qui englobent le soudage par diffusion, le soudage par fusion et le soudage sous pression.
Il a été démontré que la technique de soudage par explosion possède une variété de matériaux avec des tailles contrôlables, une force de liaison d'interface supérieure et des performances de retraitement supérieures. Cette polyvalence a conduit à son utilisation intensive dans divers domaines, notamment l’aérospatiale, l’énergie nucléaire et l’énergie atomique, entre autres.
Description des produits
Le titane possède des propriétés avantageuses, notamment une résistance élevée et une excellente résistance à la corrosion sur une large plage de températures. Dans le contexte de la préservation des ressources en titane, de la réduction des coûts des équipements, de l'amélioration de la qualité des équipements et de la diminution du temps de maintenance, l'emploi deplaques composites en titaneest devenue une pratique répandue dans les domaines de la préparation d'acide téréphtalique pur, des réacteurs d'oxydation, des tours de déshydratation de solvants et des échangeurs de chaleur dans les industries chimiques et d'appareils sous pression contemporaines. Les matériaux composites en titane, comprenant le titane et ses alliages, présentent une résistance élevée à la déformation et une faible ténacité aux chocs, caractéristiques qui posent des défis importants lors du traitement. Cependant, la ligne de cisaillement adiabatique émerge facilement sur la couche de titane suite au processus de soudage explosif, entravant la fabrication de plaques composites à grande échelle, l'amélioration de la qualité de l'interface et l'optimisation des performances.
Les matériaux, les explosifs et les mécanismes de formation d'interface des petites plaques ont fait l'objet de recherches approfondies. Cependant, la différence de propriétés entre les matériaux de base et les matériaux volants donne lieu à des fenêtres de soudage explosives disparates. Cependant, la qualité du produit fini est souvent inférieure aux normes établies par la théorie du soudage par explosion. L'ondulation de l'interface de liaison formée par le soudage explosif peut affecter directement la qualité finale des produits, qui est affectée par de nombreux facteurs.
À mesure que les dimensions des plaques composites augmentent, l'uniformité du composite explosif et la stabilité de l'onde de détonation pendant la production sont améliorées. Par conséquent, une durée plus longue est nécessaire pour évacuer l’air à une vitesse de détonation constante pendant le processus de fabrication. La complexité du contrôle des processus est directement proportionnelle à la gravité de l’épuisement de l’air. Par conséquent, il est impératif d’examiner l’interaction entre le titane et l’acier lorsqu’ils sont utilisés conjointement. Lors de la réaction d'explosion, la superposition de l'onde de détonation et des produits explosifs entraîne une augmentation de la pression, ainsi qu'une diminution de la stabilité et de la largeur de la plaque. Par conséquent, la vitesse et la pression de la détonation sont des facteurs essentiels dans la fabrication de plaques composites en titane de haute qualité.
Résumé expérimental de la préparation de la plaque composite de titane
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Des plaques composites en titane de dimensions 4 260 mm × 4 260 mm × (6,5+32) mm ont été préparées au moyen d'une technique de soudage par explosion. Diverses techniques analytiques, notamment les tests non destructifs par ultrasons, la microscopie de forme d'onde à réseau phasé, la microscopie optique et la microscopie électronique à balayage ont été utilisées pour évaluer les propriétés mécaniques et les morphologies d'interface des plaques composites.
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Les résultats expérimentaux indiquent que lorsque la vitesse de détonation, la densité, la hauteur explosive et la distance de sécurité sont réglées à 2200–2270 m/s, 0 0,80–0,82 g/cm3, 45,0–46,0 mm et 8,0–11,0 mm, respectivement, les propriétés mécaniques des plaques préparées répondent aux exigences exigences stipulées dans ASTM B898-2020.
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La forme d'onde de l'interface affiche une morphologie de combinaison périodique caractéristique, avec une interface claire et uniforme. Une quantité modeste de matière fondue solidifiée est présente dans la zone vortex de la forme d’onde. Le rapport amplitude/longueur d'onde varie de {{0}},15 à 0,25, et la résistance au cisaillement optimale peut être atteinte lorsque le rapport est d'environ 0,20.
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Cette recherche fournit une technique de préparation pour les plaques composites en titane de grande taille et des conseils théoriques pour l'optimisation ultérieure du processus de soudage explosif des usines composites (Wang ding, 1).
Article de :王丁,孙雨楠,薛治国,等.大规格钛-钢复合板的制备及性能(英文)[J].稀有金属材料与工程,2023,52(11):3723-3729.
