Metoda inovatoare de procesare îmbunătățește performanța anti-ablatie a aliajului de titan pentru construcția și întreținerea navelor maritime
În domeniul construcțiilor și întreținerii navelor maritime, componentele navelor sunt supuse unor condiții extreme de lucru, în special provocării ablației la temperaturi înalte, care limitează semnificativ durata de viață a acestora. Acest articol evidențiază o tehnică revoluționară de prelucrare care vizează consolidarea rezistenței la ablație a materialelor din aliaje de titan prin tratamente specifice de suprafață și acoperire cu crom. Prin efectuarea de experimente de ablație cu laser care imită mediul real de lucru al navelor, analizăm impactul acestei metode de procesare asupra proprietăților aliajului de titan și a acoperirii sale cu crom.
Odată cu progresul neobosit al tehnologiei ingineriei maritime, cerințele de performanță pentru componentele navei au devenit din ce în ce mai stricte. Aliajul de titan, renumit pentru proprietățile sale mecanice superioare și rezistența la coroziune, deține o poziție esențială în construcțiile navale. Cu toate acestea, problema ablației la temperaturi ridicate în mediile marine rămâne un obstacol formidabil care împiedică aplicarea pe scară largă a acesteia. Pentru a face față acestei provocări, am adoptat o tehnologie avansată de procesare pentru a trata suprafața aliajului de titan și a-l acoperi cu crom, sporind astfel rezistența la ablație.
Metodologia de prelucrare și pregătirea materialelor
Prelucrare a substratului din aliaj de titan: Utilizând tehnologia de tăiere cu sârmă de precizie, materiile prime din aliaj de titan au fost tăiate în specimene de dimensiuni standard (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Ulterior, specimenele au fost șlefuite cu șmirghel 1500-, lustruite până la un finisaj în oglindă folosind pastă abrazivă și, în final, curățate prin unde ultrasonice pentru a elimina impuritățile de suprafață, asigurând un finisaj impecabil al suprafeței.
Aplicarea acoperirii cu crom: A fost utilizată o tehnică avansată de placare cu ioni cu arc pentru a depune o acoperire de crom pe mostrele de aliaj de titan preparate. Prin controlul meticulos al nivelurilor de vid (6×10^-3 Pa), a temperaturii (300 de grade), a presiunii NH3 (2-3 Pa) și a tensiunii de polarizare (800-1000 V), un sa realizat o acoperire densă cu crom, cu timpi de depunere variind de la 10 la 20 de minute.
Experimente de ablație cu laser și analiza rezultatelor
Pentru a evalua rezistența la ablație a aliajului de titan prelucrat și a acoperirii cu crom, au fost efectuate o serie de experimente de ablație cu laser. Folosind un sistem laser cu impuls lung personalizat (modelul FLK-TIX6409Hz), am simulat procesul de ablație în condiții de temperatură ridicată prin ajustarea energiei și a numărului de impulsuri.
Rezultatele experimentale au arătat că substratul de aliaj de titan netratat a prezentat cratere de ablație adânci cu numeroase fisuri în regiunea centrală, însoțite de acumulări groase de oxizi de-a lungul marginilor. În schimb, suprafața aliajului de titan acoperită cu crom a afișat o rezistență superioară la ablație în condiții identice, prezentând cratere de ablație mai puțin adânci, distribuție redusă a fisurilor și acumulări minime de oxid.
Prin microscopie electronică cu scanare (SEM) și spectroscopie cu raze X cu dispersie de energie (EDAX), au fost efectuate micro-topografie și analize compoziționale ale suprafețelor ablate. Aceste analize au confirmat că acoperirea cu crom a protejat eficient substratul din aliaj de titan de atacul direct al oxigenului la temperatură înaltă, reducând la minimum reacțiile oxidative și sporind rezistența generală la ablație a materialului.
Concluzie și perspective
Acest studiu a îmbunătățit cu succes performanța anti-ablație a aliajului de titan și a acoperirii sale cu crom printr-o metodă inovatoare de procesare. Rezultatele experimentale subliniază rolul crucial al acoperirii cu crom în protejarea substratului din aliaj de titan împotriva ablației la temperaturi înalte, prelungind astfel în mod semnificativ durata de viață a componentelor navei. Eforturile viitoare de cercetare pot explora în continuare impactul diferiților parametri de prelucrare asupra performanței acoperirii și pot dezvolta materiale de acoperire de protecție de înaltă performanță pentru a satisface cererea presantă de componente de înaltă performanță în sectorul construcțiilor navale.
