Иновативен метод на обработка подобрява ефективността против аблация на титанова сплав за морско корабостроене и поддръжка
В сферата на морското корабостроене и поддръжка, корабните компоненти са подложени на екстремни условия на работа, особено предизвикателството на високотемпературната аблация, което значително ограничава техния експлоатационен живот. Тази статия подчертава новаторска техника за обработка, насочена към подсилване на устойчивостта на аблация в материалите от титанови сплави чрез специфични повърхностни обработки и хромово покритие. Чрез провеждане на експерименти с лазерна аблация, които имитират действителната работна среда на корабите, ние се задълбочаваме в въздействието на този метод на обработка върху свойствата на титановата сплав и нейното хромово покритие.
С безмилостния напредък на морските инженерни технологии, изискванията за ефективност на корабните компоненти стават все по-строги. Титановата сплав, известна със своите превъзходни механични свойства и устойчивост на корозия, заема ключова позиция в корабостроенето. Независимо от това, проблемът с високотемпературната аблация в морската среда остава огромна пречка, възпрепятстваща широкото му приложение. За да се справим с това предизвикателство, ние възприехме усъвършенствана технология за обработка за повърхностна обработка на титанова сплав и покриване с хром, като по този начин повишаваме нейната устойчивост на аблация.
Методика на обработка и подготовка на материала
Обработка на субстрат от титаниева сплав: Използвайки технология за прецизно рязане на тел, суровините от титанова сплав бяха нарязани на образци със стандартен размер (2 cm x 1 cm x 0.5 cm). Впоследствие образците бяха шлифовани с 1500-зърнеста шкурка, полирани до огледално покритие с помощта на абразивна паста и накрая почистени чрез ултразвукови вълни, за да се елиминират повърхностните примеси, осигурявайки чиста повърхност.
Нанасяне на хромово покритие: Използвана е усъвършенствана техника за електродъгово йонно покритие за нанасяне на хромово покритие върху подготвените проби от титанова сплав. Чрез щателно контролиране на нивата на вакуум (6×10^-3 Pa), температура (300 градуса), налягане на NH3 (2-3 Pa) и напрежение на отклонение (800-1000 V), еднакво и беше постигнато плътно хромово покритие с времена на отлагане, вариращи от 10 до 20 минути.
Експерименти с лазерна аблация и анализ на резултатите
За да се оцени устойчивостта на аблация на обработената титанова сплав и хромово покритие, бяха проведени серия от експерименти за лазерна аблация. Използвайки специално изработена дългоимпулсна лазерна система (модел FLK-TIX6409Hz), ние симулирахме процеса на аблация при високотемпературни условия чрез регулиране на импулсната енергия и броя.
Експерименталните резултати показват, че необработеният субстрат от титаниева сплав показва дълбоки аблационни кратери с множество пукнатини в централната област, придружени от дебели натрупвания на оксид по краищата. За разлика от това, покритата с хром повърхност от титаниева сплав показа превъзходна устойчивост на аблация при същите условия, включваща по-плитки кратери на аблация, намалено разпределение на пукнатини и минимални натрупвания на оксид.
Чрез сканираща електронна микроскопия (SEM) и енергийно-дисперсионна рентгенова спектроскопия (EDAX) бяха извършени микро-топография и композиционни анализи на аблираните повърхности. Тези анализи потвърдиха, че хромното покритие ефективно предпазва субстрата от титаниева сплав от директна атака от високотемпературен кислород, минимизирайки окислителните реакции и повишавайки цялостната устойчивост на аблация на материала.
Заключение и перспектива
Това проучване успешно подобри анти-аблационните характеристики на титановата сплав и нейното хромово покритие чрез иновативен метод на обработка. Експерименталните резултати подчертават решаващата роля на хромовото покритие за защита на субстрата от титанова сплав срещу високотемпературна аблация, като по този начин значително се удължава експлоатационният живот на корабните компоненти. Бъдещите изследователски усилия могат допълнително да изследват влиянието на различните параметри на обработка върху производителността на покритието и да разработят допълнителни високоефективни защитни покрития, за да отговорят на належащото търсене на високопроизводителни компоненти в корабостроителния сектор.
