Czy wiesz, jak przygotowywana jest wielkoformatowa płyta kompozytowa z tytanu? A jak z jego właściwościami?
Wskazówki techniczne dotyczące płyt kompozytowych z tytanu
We współczesnym środowisku naukowym obserwuje się coraz większy nacisk na rozwój wyspecjalizowanych procesów wytwarzania materiałów funkcjonalnych, które wykazują różnorodne właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne. Wśród nich na szczególną uwagę zasługuje technika spawania wybuchowego ze względu na jej unikalne właściwości, które obejmują zgrzewanie dyfuzyjne, zgrzewanie w stanie stopionym i zgrzewanie ciśnieniowe.
Wykazano, że technika spawania wybuchowego obejmuje różnorodne materiały o kontrolowanych rozmiarach, doskonałą siłę wiązania na styku i wydajność ponownego przetwarzania. Ta wszechstronność doprowadziła do jego szerokiego zastosowania w różnych dziedzinach, w tym między innymi w lotnictwie, energetyce jądrowej i energii atomowej.
Opis produktów
Tytan posiada korzystne właściwości, w tym wysoką wytrzymałość i doskonałą odporność na korozję w szerokim zakresie temperatur. W kontekście zachowania zasobów tytanu, zmniejszenia kosztów sprzętu, poprawy jakości sprzętu i skrócenia czasu konserwacji, zastosowanietytanowe płyty kompozytowestała się powszechną praktyką w dziedzinach wytwarzania czystego kwasu tereftalowego, reaktorach utleniania, wieżach odwadniających rozpuszczalniki i wymiennikach ciepła we współczesnym przemyśle chemicznym i zbiornikach ciśnieniowych. Tytanowe materiały kompozytowe, obejmujące tytan i stopy tytanu, charakteryzują się wysoką odpornością na odkształcenia i niską udarnością, czyli cechami, które stanowią poważne wyzwanie podczas przetwarzania. Jednakże linia ścinania adiabatycznego łatwo pojawia się na warstwie tytanu po procesie spawania wybuchowego, utrudniając wytwarzanie płyt kompozytowych na dużą skalę, poprawę jakości styku i optymalizację wydajności.
Materiały, materiały wybuchowe i mechanizmy tworzące granicę międzyfazową małych płyt były przedmiotem szeroko zakrojonych badań. Jednakże rozbieżność właściwości pomiędzy materiałem podstawowym i ulotkowym powoduje powstawanie odmiennych okien spawania wybuchowego. Jednakże jakość gotowego produktu często odbiega od standardów ustanowionych przez teorię spawania wybuchowego. Tętnienie powierzchni łączącej powstałej w wyniku zgrzewania wybuchowego może bezpośrednio wpływać na ostateczną jakość produktów, na którą wpływa wiele czynników.
W miarę zwiększania wymiarów płyt kompozytowych poprawia się jednorodność kompozytu wybuchowego i stabilność fali detonacyjnej podczas produkcji. W rezultacie w procesie produkcyjnym konieczne jest dłuższe wypuszczanie powietrza przy stałej prędkości detonacji. Złożoność kontroli procesu jest wprost proporcjonalna do stopnia wyczerpania powietrza. W związku z tym konieczne jest zbadanie interakcji między tytanem i stalą, gdy są stosowane w połączeniu. Podczas reakcji wybuchu nałożenie się fali detonacyjnej i produktów wybuchu prowadzi do wzrostu ciśnienia, a także zmniejszenia stabilności i szerokości płyty. W rezultacie prędkość i ciśnienie detonacji są kluczowymi czynnikami przy wytwarzaniu wysokiej jakości płyt kompozytowych z tytanu.
Podsumowanie eksperymentu dotyczące przygotowania tytanowej płyty kompozytowej
-
Tytanowe płytki kompozytowe o wymiarach 4260 mm×4260 mm×(6,5+32) mm przygotowano techniką zgrzewania wybuchowego. Różnorodne techniki analityczne, w tym ultradźwiękowe badania nieniszczące, mikroskopia fali fazowej, mikroskopia optyczna i skaningową mikroskopię elektronową wykorzystano do oceny właściwości mechanicznych i morfologii powierzchni styku płytek kompozytowych.
-
Wyniki eksperymentów wskazują, że gdy prędkość detonacji, gęstość, wysokość materiału wybuchowego i odległość odsunięcia są ustawione na 2200–2270 m/s, 0 0,80–0,82 g/cm3, odpowiednio 45,0–46,0 mm i 8,0–11,0 mm, stwierdzono, że właściwości mechaniczne przygotowanych płytek odpowiadają wymagania określone w ASTM B898-2020.
-
Przebieg interfejsu wykazuje charakterystyczną okresową morfologię kombinacji, z interfejsem, który jest wyraźny i jednolity. W obszarze wirowym przebiegu fali występuje niewielka ilość zestalonego stopu. Stosunek amplitudy do długości fali waha się od {{0}},15 do 0,25, a optymalną wytrzymałość na ścinanie można osiągnąć, gdy stosunek ten wynosi około 0,20.
