Tanulmány a tengeri titánötvözetek és krómbevonatok ablációs ellenállásáról a 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 hajó tényleges munkakörnyezetét szimuláló lézeres ablációs kísérletekkel alaposan feltárjuk ennek a feldolgozási kezelésnek a titánötvözetek és krómbevonatok tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásait.
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 szubsztrát feldolgozás: precíziós huzalvágási technológiával vágták a titánötvözet alapanyagot szabvány méretű (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) próbatestekre. Ezt követően 1500-as szemcseméretű csiszolópapírral polírozták, majd csiszolópasztával tükörhatásúvá polírozták, végül ultrahanghullámmal tisztították meg a felületi szennyeződések eltávolítása érdekében, hogy biztosítsák az aljzat felületi minőségét. Krómbevonat feldolgozása: Az elkészített titánötvözet minták felületére fejlett ívionos bevonat technológiával króm bevonatot vittünk fel. 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 biztosítottuk a krómbevonat egyenletességét. és sűrű, és a lerakódási időt 10-20 percre szabályoztuk. Lézeres ablációs kísérletek és eredmények elemzése A feldolgozott titánötvözet és króm bevonat ablációs ellenállásának értékelésére lézeres ablációs kísérletsorozatot terveztünk. 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 vannak lézeres abláció alatt, a középső területen nagyszámú repedés, bár sima, és vastag oxidfelhalmozódás a szélén. Ezzel szemben a feldolgozott titánötvözet felületén lévő krómozott réteg kiváló ablációs ellenállást mutatott azonos körülmények között, sekélyebb ablációs gödrök és kevesebb repedés mellett, és jelentősen kevesebb oxidfelhalmozódás.
A pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) és az 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.