Študija odpornosti pomorskih titanovih zlitin in kromovih prevlek po predelavi na ablacijo

Pri izdelavi in ​​vzdrževanju ladijskih plovil so ladijske komponente izpostavljene ekstremnim delovnim okoljem, zlasti izzivu visokotemperaturne ablacije, ki močno omejuje njihovo življenjsko dobo. Ta članek se osredotoča na inovativno metodo obdelave, namenjeno povečanju odpornosti proti ablaciji materialov iz titanovih zlitin z obdelavo s plastjo kroma na površini s posebnim postopkom. S poskusi laserske ablacije, ki simulirajo dejansko delovno okolje ladje, nudimo vpogled v učinke te obdelave obdelave na lastnosti titanovih zlitin in kromovih prevlek.
Z nenehnim napredkom pomorske inženirske tehnologije postajajo zahteve glede zmogljivosti za ladijske komponente vse strožje. Titanova zlitina s svojimi odličnimi mehanskimi lastnostmi in odpornostjo proti koroziji zavzema pomembno mesto v ladjedelništvu. Vendar pa je visokotemperaturna ablacija v morskem okolju še vedno velik izziv, ki omejuje njeno uporabo. Da bi se soočili s tem izzivom, smo sprejeli napredno tehnologijo obdelave za površinsko obdelavo titanovih zlitin s kromiranjem, da bi povečali njihovo odpornost proti ablativni koroziji.

Način obdelave in priprava materiala
Obdelava substrata iz titanove zlitine: surovina iz titanove zlitine je bila razrezana na vzorce standardne velikosti (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) s tehnologijo natančnega rezanja žice. Kasneje je bil za poliranje uporabljen brusni papir z zrnatostjo 1500, nato je bila uporabljena abrazivna pasta za poliranje do učinka zrcala in končno je bilo uporabljeno ultrazvočno čiščenje za odstranjevanje površinskih nečistoč, da se zagotovi končna obdelava površine podlage.
Obdelava kromove prevleke: Kromove prevleke so bile nanesene na površino pripravljenih vzorcev titanove zlitine z uporabo napredne tehnologije obločnega ionskega prevleke. Z natančnim nadzorom vakuuma (6×10^-3 Pa), temperature (300 stopinj), tlaka NH3 (2~3 Pa) in prednapetosti (800~1000 V) je zagotovljena enotna kromova prevleka in gosto, čas nanašanja pa je nadzorovan na 10 ~ 20 minut.
Eksperiment z lasersko ablacijo in analiza rezultatov
Serija eksperimentov z lasersko ablacijo je bila zasnovana za oceno odpornosti na ablacijo obdelane titanove zlitine in kromove prevleke. Poskusi so uporabili domači laser z dolgo impulzno širino (model FLK-TIX6409Hz) za simulacijo procesa ablacije delov ladje v visokotemperaturnem okolju s prilagajanjem energije impulza in števila impulzov.
Eksperimentalni rezultati kažejo, da ima neobdelana podlaga iz titanove zlitine velike in globoke ablacijske kraterje na površini med lasersko ablacijo, z velikim številom razpok v osrednjem območju, čeprav gladke, in debelo kopičenje oksida na robnem območju. V nasprotju s tem je kromirana plast na površini obdelane titanove zlitine pokazala boljšo odpornost proti ablaciji pod enakimi pogoji, s plitvejšimi ablacijskimi jamicami in manj razpokami ter znatno manjšim kopičenjem oksida.
Z mikromorfologijo in analizo sestave abliranih površin z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) in energijsko disperzijsko spektroskopijo (EDAX) smo ugotovili, da je kromova prevleka učinkovito blokirala neposredno erozijo visokotemperaturnega kisika na substratu iz titanove zlitine in zmanjšala pojav oksidacijskih reakcij, s čimer se izboljšajo splošne lastnosti materiala, odporne na ablacijo.
Zaključek in obeti
V tej študiji je bila odpornost titanovih zlitin in kromovih prevlek na ablacijo uspešno povečana z inovativnimi metodami obdelave. Eksperimentalni rezultati kažejo, da ima kromova prevleka pomembno vlogo pri zaščiti podlage iz titanove zlitine pred visokotemperaturno ablacijo, kar bistveno podaljša življenjsko dobo ladijskih komponent. Prihodnje raziskave lahko nadalje raziščejo učinke različnih procesnih parametrov na učinkovitost prevleke, pa tudi razvoj bolj zmogljivih zaščitnih premaznih materialov, da bi zadostili nujnemu povpraševanju po visoko zmogljivih delih na področju ladjedelništva.