En la fabricació i manteniment dels vaixells marins, els components marins estan sotmesos a entorns de funcionament extrems, especialment el repte de l’ablació a alta temperatura, que limita molt la seva vida útil. Aquest treball se centra en un mètode de processament innovador destinat a millorar la resistència a l’ablació dels materials d’aliatge de titani tractant -los amb una capa de crom a la seva superfície mitjançant un procés específic. Mitjançant experiments d’ablació làser que simulen l’entorn operatiu real d’un vaixell, proporcionem informació sobre els efectes d’aquest tractament de processament sobre les propietats dels aliatges de titani i els recobriments cromats.
Amb el progrés continu de la tecnologia d’enginyeria marina, els requisits de rendiment dels components del vaixell són cada cop més estrictes. L’aliatge de titani, amb les seves excel·lents propietats mecàniques i resistència a la corrosió, ocupa una posició important en la construcció naval. Tanmateix, l’ablació a alta temperatura al medi marí continua sent un repte important que restringeix la seva aplicació. Per afrontar aquest repte, hem adoptat la tecnologia de processament avançat per tractar els aliatges de titani amb placa de crom, amb l'objectiu de millorar la seva resistència a la corrosió ablativa.
Mètode de processament i preparació de materials
Processament del substrat d’aliatge de titani: la matèria primera d’aliatge de titani es va tallar en exemplars de mida estàndard (2 cm × 1 cm × 0. 5 cm) mitjançant la tecnologia de tall de fil de precisió. Posteriorment, es va utilitzar 1500 fons de sorra per polir, després es va utilitzar una pasta abrasiva per polir -se a un efecte mirall i, finalment, es va utilitzar una neteja ultrasònica per eliminar les impureses de la superfície per assegurar l’acabat superficial del substrat.
Processament de recobriment de crom: es va dipositar el recobriment de crom a la superfície de les mostres d’aliatge de titani preparades mitjançant la tecnologia avançada de xapa d’ions d’arc. Controlant precisament el buit (6 × 10^-3 PA), la temperatura (300 graus), la pressió NH3 (2 ~ 3 PA) i la tensió de biaix (800 ~ 1000 V), el recobriment de crom es garanteix que és uniforme i dens, i el temps de deposició es controla a 10 ~ 20 minuts.
Experiment d’ablació làser i anàlisi de resultats
Es van dissenyar una sèrie d’experiments d’ablació làser per avaluar la resistència a l’ablació de l’aliatge de titani processat i el recobriment de crom. Els experiments van utilitzar un làser d’amplada de pols llarga casolana (model FLK-TIX6409Hz) per simular el procés d’ablació de les parts del vaixell en un entorn d’alta temperatura ajustant l’energia del pols i el nombre de polsos.
Els resultats experimentals mostren que el substrat d’aliatge de titani no tractat té cràters d’ablació grans i profunds a la superfície sota ablació làser, amb un gran nombre d’esquerdes a la zona central, tot i que suaus i una acumulació d’òxid gruixuda a la zona de la vora. En canvi, la capa de crom a la superfície de l’aliatge de titani processat va mostrar una resistència a l’ablació superior en les mateixes condicions, amb fosses d’ablació més baixes i menys esquerdes i menys acumulació d’òxids.
Mitjançant la microscòpia electrònica d’escaneig (SEM) i l’espectroscòpia dispersiva d’energia (EDAX) Micro-morfologia i l’anàlisi compositiva de les superfícies ablades, vam trobar que el recobriment de crom va bloquejar efectivament l’erosió directa de l’oxigen de temperatura alta a la substrat de l’aliatge de titanium i va reduir la reacció d’oxidació, millorant així la resant general de les resants.
Conclusió i Outlook
En aquest estudi, la resistència a l’ablació dels aliatges de titani i els recobriments de crom es va millorar amb èxit mitjançant mètodes de processament innovadors. Els resultats experimentals mostren que el recobriment de crom té un paper important en la protecció del substrat d’aliatge de titani de l’ablació d’alta temperatura, que amplia significativament la vida útil dels components del vaixell. Les futures investigacions poden explorar encara més els efectes dels diferents paràmetres de processament en el rendiment del recobriment, així com el desenvolupament de materials de recobriment protector de més rendiment, per tal de satisfer la demanda urgent de peces d’alt rendiment en el camp de la construcció naval.
