Дослідження антиерозійних характеристик титанового сплаву та хромового покриття для суднобудування
При обслуговуванні морських суден компоненти повинні витримувати екстремальні робочі умови, особливо виклик високотемпературної ерозії, яка значно обмежує термін їх служби. Ця стаття присвячена інноваційному методу обробки, спрямованому на обробку матеріалів із титанового сплаву за допомогою спеціальних процесів і покриття їхніх поверхонь шаром хрому для підвищення їх стійкості до ерозії. Завдяки експериментам з лазерної абляції, що моделюють реальне робоче середовище кораблів, ми заглибились у вплив цієї обробки на властивості титанових сплавів і хромових покриттів. З безперервним удосконаленням технологій океанічної техніки вимоги до характеристик корабельних компонентів стають дедалі суворішими. Титанові сплави відіграють важливу роль у суднобудуванні завдяки своїм відмінним механічним властивостям і стійкості до корозії. Однак проблема високотемпературної ерозії в морському середовищі залишається основною перешкодою для його застосування. Щоб вирішити цю проблему, ми запровадили передові методи обробки для обробки поверхні титанових сплавів і покриття їх шаром хрому для підвищення їх стійкості до ерозії.
Обробка та підготовка матеріалу для обробки підкладки з титанового сплаву: технологія точного різання дроту використовується для розрізання сировини з титанового сплаву на зразки стандартного розміру (2 см × 1 см × 0,5 см). Потім використовуйте наждачний папір для полірування, потім відполіруйте пастою, щоб досягти дзеркального ефекту, і, нарешті, використовуйте ультразвукове очищення, щоб видалити поверхневі забруднення та забезпечити гладкість поверхні основи. Обробка хромового покриття: використовуючи передову технологію дугового іонного покриття, хромове покриття наноситься на поверхню підготовлених зразків титанового сплаву. Завдяки точному контролюванню ступеня вакууму (6 × 10 ^ -3 Па), температури (300 градусів C), тиску NH3 (2-3 Па) і напруги зміщення (800~1000 В), хромове покриття забезпечується однорідність і щільність, час нанесення контролюється протягом 10-20 хвилин. Експерименти з лазерної абляції та аналіз результатів були проведені для оцінки ефективності антиабляції оброблених титанових сплавів і хромових покриттів. Ми розробили серію експериментів з лазерної абляції. В експерименті використовувався саморобний довгоімпульсний лазер (модель FLK-TIX6409Hz) для імітації процесу абляції компонентів корабля у високотемпературному середовищі шляхом регулювання енергії та числа імпульсів. Результати експерименту показали, що на поверхні необробленої підкладки з титанового сплаву під час лазерної абляції з’явилися великі та глибокі ями. Хоча центральна ділянка була гладкою, вона супроводжувалася багатьма тріщинами, а на крайовій ділянці утворювалися товсті відкладення оксиду. Навпаки, хромований шар на поверхні обробленого титанового сплаву демонструє чудову ефективність проти абляції за тих самих умов, з меншими ямками абляції, меншим розподілом тріщин і значно зменшеним накопиченням оксиду.
За допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) та енергодисперсійної спектроскопії (EDAX) аналізу мікроструктури та складу абльованої поверхні ми виявили, що хромове покриття ефективно блокує пряму ерозію підкладки з титанового сплаву високотемпературним киснем, зменшує виникнення реакцій окислення, і, таким чином, покращив загальну антиаляційну ефективність матеріалу. Висновок і перспектива: це дослідження успішно покращило стійкість до абляції титанових сплавів і хромових покриттів за допомогою інноваційних методів обробки. Результати експерименту вказують на те, що хромове покриття відіграє важливу роль у захисті підкладки з титанового сплаву від високотемпературної ерозії, значно подовжуючи термін служби компонентів судна. Майбутні дослідження можуть додатково вивчити вплив різних параметрів обробки на характеристики покриття, а також розробити більш високоефективні захисні матеріали для покриття, щоб задовольнити терміновий попит на високоефективні компоненти в суднобудівній промисловості.
