Дослідження стійкості морських титанових сплавів і хромових покриттів до абляції після обробки

При виробництві та обслуговуванні морських суден морські компоненти піддаються екстремальним умовам експлуатації, особливо виклику високотемпературної абляції, що значно обмежує термін їх служби. Ця стаття присвячена інноваційному методу обробки, спрямованому на підвищення стійкості до абляції матеріалів із титанового сплаву шляхом обробки їх шаром хрому на поверхні за допомогою спеціального процесу. За допомогою експериментів з лазерної абляції, які імітують реальне робоче середовище судна, ми ретельно досліджуємо вплив цієї обробки на властивості титанових сплавів і хромових покриттів.
З безперервним прогресом морських інженерних технологій вимоги до характеристик суднових компонентів стають дедалі суворішими. Титановий сплав з чудовими механічними властивостями та стійкістю до корозії займає важливе місце в суднобудуванні. Однак високотемпературна абляція в морському середовищі все ще є серйозною проблемою, яка обмежує її застосування. Щоб впоратися з цим завданням, ми запровадили передову технологію обробки поверхні титанових сплавів хромуванням з метою підвищення їх стійкості до абляційної корозії.

Спосіб обробки та підготовка матеріалу Обробка підкладки з титанового сплаву: технологія точного різання дроту була використана для розрізання сировини з титанового сплаву на зразки стандартного розміру (2 см × 1 см × 0,5 см). Згодом його відполірували наждачним папером із зернистістю 1500, потім відполірували абразивною пастою до дзеркального ефекту та, нарешті, очистили ультразвуковою хвилею для видалення поверхневих домішок для забезпечення якості поверхні підкладки. Обробка хромового покриття: хромове покриття було нанесено на поверхню підготовлених зразків титанового сплаву за допомогою передової технології дугового іонного покриття. Завдяки точному контролюванню вакууму (6×10^-3 Па), температури (300 градусів), тиску NH3 (2~3 Па) і напруги зсуву (800~1000 В), хромове покриття було однорідним і щільний, а час осадження контролювався на рівні 10~20 хвилин. Експерименти з лазерної абляції та аналіз результатів Щоб оцінити стійкість до абляції обробленого титанового сплаву та хромового покриття, ми розробили серію експериментів з лазерної абляції. Експерименти використовували саморобний довгоімпульсний лазер (модель FLK-TIX6409Hz) для моделювання процесу абляції частин корабля в середовищі високої температури шляхом регулювання енергії імпульсу та кількості імпульсів. Результати експерименту показують, що підкладка з необробленого титанового сплаву має великі та глибокі абляційні кратери на поверхні під час лазерної абляції, з великою кількістю тріщин у центрі, хоча вони гладкі, і товстим накопиченням оксиду на краю. Навпаки, хромований шар на поверхні обробленого титанового сплаву показав чудову стійкість до абляції за тих самих умов, з меншими ямками абляції та меншою кількістю тріщин, а також значно меншим утворенням оксиду.
За допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) і енергодисперсійної спектроскопії (EDAX) мікроморфології та аналізу складу абляційних поверхонь ми виявили, що хромове покриття ефективно блокує пряму ерозію високотемпературного кисню на підкладці з титанового сплаву та зменшує виникнення реакцій окислення, таким чином покращуючи загальні стійкі до абляції властивості матеріалу.