Изследване на устойчивостта на аблация на морски титанови сплави и хромови покрития след обработка

При производството и поддръжката на морски плавателни съдове, морските компоненти са подложени на екстремни работни среди, особено предизвикателството на високотемпературната аблация, което значително ограничава техния експлоатационен живот. Този документ се фокусира върху иновативен метод на обработка, насочен към подобряване на устойчивостта на аблация на материали от титанови сплави чрез третирането им с хромен слой върху тяхната повърхност чрез специфичен процес. Чрез експерименти с лазерна аблация, които симулират действителната работна среда на кораба, ние задълбочено изследваме ефектите от тази обработка върху свойствата на титаниеви сплави и хромирани покрития.
С непрекъснатия напредък на морските инженерни технологии, изискванията за ефективност на корабните компоненти стават все по-строги. Титановата сплав, със своите отлични механични свойства и устойчивост на корозия, заема важно място в корабостроенето. Въпреки това високотемпературната аблация в морската среда все още е голямо предизвикателство, което ограничава нейното приложение. За да отговорим на това предизвикателство, ние възприехме усъвършенствана технология за обработка за повърхностна обработка на титаниеви сплави с хромиране, с оглед на подобряване на тяхната устойчивост на аблационна корозия.

Метод на обработка и подготовка на материала Обработка на субстрат от титанова сплав: технологията за прецизно рязане на тел беше използвана за нарязване на суровината от титанова сплав на образци със стандартен размер (2 cm × 1 cm × 0.5 cm). Впоследствие той беше полиран с помощта на шкурка с песъчинки 1500, след това полиран с абразивна паста до огледален ефект и накрая почистен с ултразвукова вълна, за да се отстранят повърхностните примеси, за да се гарантира повърхностното покритие на субстрата. Обработка на хромово покритие: Хромното покритие се нанася върху повърхността на подготвените проби от титаниева сплав, като се използва усъвършенствана технология за електродъгово йонно покритие. Чрез прецизно контролиране на вакуума (6×10^-3 Pa), температурата (300 градуса), налягането на NH3 (2~3 Pa) и напрежението на отклонение (800~1000 V), хромното покритие е гарантирано, че е равномерно и плътен, а времето на отлагане се контролира на 10~20 минути. Експерименти с лазерна аблация и анализ на резултатите За да оценим устойчивостта на аблация на обработената титанова сплав и хромово покритие, ние проектирахме серия от експерименти с лазерна аблация. Експериментите използваха домашен лазер с дълга ширина на импулса (модел FLK-TIX6409Hz), за да симулират процеса на аблация на корабни части в среда с висока температура чрез регулиране на импулсната енергия и броя на импулсите. Експерименталните резултати показват, че необработеният субстрат от титаниева сплав има големи и дълбоки аблационни кратери на повърхността при лазерна аблация, с голям брой пукнатини в централната област, въпреки че са гладки, и плътно натрупване на оксид в областта на ръба. За разлика от това, хромираният слой върху повърхността на обработената титанова сплав показа превъзходна устойчивост на аблация при същите условия, с по-плитки аблационни ями и по-малко пукнатини и значително по-малко натрупване на оксид.
Чрез сканираща електронна микроскопия (SEM) и енергийно-дисперсионна спектроскопия (EDAX) микроморфология и анализ на състава на аблираните повърхности, ние открихме, че хромното покритие ефективно блокира директната ерозия на високотемпературния кислород върху субстрата от титанова сплав и намалява появата на окислителните реакции, като по този начин подобрява цялостните свойства на материала, устойчиви на аблация.