Tengeri titánötvözetek és krómbevonatok ablációs ellenállásának vizsgálata feldolgozás után

A tengeri hajók gyártása és karbantartása során a tengeri alkatrészek szélsőséges működési környezeteknek vannak kitéve, különösen a magas hőmérsékletű abláció kihívásának, ami nagymértékben korlátozza élettartamukat. Ez a cikk egy innovatív feldolgozási módszerre összpontosít, amelynek célja a titánötvözet anyagok ablációs ellenállásának növelése azáltal, hogy speciális eljárással krómréteggel kezelik őket a felületükön. A hajók tényleges működési környezetét szimuláló lézeres ablációs kísérleteken keresztül betekintést nyújtunk ennek a feldolgozási kezelésnek a titánötvözetek és krómbevonatok tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásaiba.
A hajómérnöki technológia folyamatos fejlődésével a hajóalkatrészekre vonatkozó teljesítménykövetelmények egyre szigorúbbak. A titánötvözet kiváló mechanikai tulajdonságaival és korrózióállóságával fontos helyet foglal el a hajógyártásban. A tengeri környezetben végzett magas hőmérsékletű abláció azonban továbbra is jelentős kihívás, amely korlátozza annak alkalmazását. Ennek a kihívásnak a megválaszolása érdekében fejlett feldolgozási technológiát alkalmaztunk a titánötvözetek krómozással történő felületkezelésére, azzal a céllal, hogy javítsuk ablatív korrózióállóságukat.

Feldolgozási módszer és anyag-előkészítés
Titánötvözet hordozó feldolgozása: a titánötvözet alapanyagot precíziós huzalvágó technológiával szabvány méretű (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) próbatestekre vágták. Ezt követően polírozáshoz 1500-as szemcseméretű csiszolópapírt, majd csiszolópasztával tükörhatású polírozást, végül ultrahangos tisztítással távolították el a felületi szennyeződéseket az aljzat felületi minőségének biztosítására.
Krómbevonat feldolgozása: Az elkészített titánötvözet minták felületére krómbevonatokat hordtunk fel fejlett ívionos bevonat technológiával. A vákuum (6×10^-3 Pa), a hőmérséklet (300 fok), az NH3 nyomás (2-3 Pa) és az előfeszítő feszültség (800-1000 V) pontos szabályozásával a krómbevonat egyenletes lesz. és sűrű, és a lerakódási időt 10-20 percre szabályozzuk.
Lézeres ablációs kísérlet és eredményelemzés
Lézeres ablációs kísérletsorozatot terveztek a feldolgozott titánötvözet és króm bevonat ablációs ellenállásának értékelésére. A kísérletek során házi készítésű hosszú impulzusszélességű lézerrel (FLK-TIX6409Hz modell) szimulálták a hajóalkatrészek ablációs folyamatát magas hőmérsékletű környezetben az impulzusenergia és az impulzusok számának beállításával.
A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a kezeletlen titánötvözet szubsztrátum felületén nagy és mély ablációs kráterek találhatók lézeres abláció alatt, a középső területen nagyszámú repedés, bár sima, és vastag oxidfelhalmozódás a szélén. Ezzel szemben a feldolgozott titánötvözet felületén lévő krómozott réteg ugyanolyan körülmények között kiváló ablációs ellenállást mutatott, sekélyebb ablációs gödrökkel és kevesebb repedéssel, valamint lényegesen kevesebb oxidfelhalmozódással.
Pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) és energiadiszperzív spektroszkópiás (EDAX) mikromorfológiával és az ablált felületek összetételének elemzésével azt találtuk, hogy a krómbevonat hatékonyan gátolta a magas hőmérsékletű oxigén közvetlen erózióját a titánötvözet hordozón, és csökkentette az előfordulást. oxidációs reakciókat, javítva ezzel az anyag általános ablációálló tulajdonságait.
Következtetés és kilátások
Ebben a tanulmányban a titánötvözetek és krómbevonatok ablációs ellenállását sikeresen növelték innovatív feldolgozási módszerekkel. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a króm bevonat fontos szerepet játszik a titánötvözet szubsztrátum magas hőmérsékletű abláció elleni védelmében, ami jelentősen meghosszabbítja a hajó alkatrészeinek élettartamát. A jövőbeli kutatások tovább kutathatják a különböző feldolgozási paraméterek hatását a bevonat teljesítményére, valamint nagyobb teljesítményű védőbevonat anyagok kifejlesztését, hogy kielégítsék a hajógyártás területén a nagy teljesítményű alkatrészek iránti sürgető keresletet.