Innovativ prosesseringsmetode forbedrer anti-ablasjonsytelsen til titanlegering for marin skipsbygging og vedlikehold
Innenfor marin skipsbygging og vedlikehold utsettes skipskomponenter for ekstreme arbeidsforhold, spesielt utfordringen med høytemperaturablasjon, som begrenser deres levetid betydelig. Denne artikkelen fremhever en banebrytende prosesseringsteknikk som tar sikte på å forsterke motstanden mot ablasjon i titanlegeringsmaterialer gjennom spesifikke overflatebehandlinger og krombelegg. Ved å utføre laserablasjonseksperimenter som etterligner det faktiske arbeidsmiljøet til skip, fordyper vi oss i virkningen av denne prosesseringsmetoden på egenskapene til titanlegering og krombelegget.
Med den nådeløse utviklingen av marin ingeniørteknologi har ytelseskravene til skipskomponenter blitt stadig strengere. Titanlegering, kjent for sine overlegne mekaniske egenskaper og korrosjonsbestandighet, har en sentral posisjon i skipsbygging. Ikke desto mindre er spørsmålet om høytemperaturablasjon i marine miljøer fortsatt en formidabel hindring som hindrer dens utbredte anvendelse. For å takle denne utfordringen har vi tatt i bruk en avansert prosesseringsteknologi for å overflatebehandle titanlegering og belegge den med krom, og dermed forbedre ablasjonsmotstanden.
Behandlingsmetodikk og materialforberedelse
Titanium Legering Substrat Processing: Ved å bruke presisjonstrådskjæringsteknologi, ble titanlegeringsråmaterialer kuttet i standardstørrelser (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Deretter ble prøvene slipt med 1500-sandpapir, polert til en speilfinish med slipepasta, og til slutt rengjort via ultralydbølger for å eliminere overflateurenheter, og sikre en perfekt overflatefinish.
Påføring av krombelegg: En avansert lysbue-ion-pletteringsteknikk ble brukt for å avsette et krombelegg på de forberedte titanlegeringsprøvene. Ved omhyggelig å kontrollere vakuumnivåer (6×10^-3 Pa), temperatur (300 grader), NH3-trykk (2-3 Pa) og forspenning (800-1000 V), en jevn og tett krombelegg ble oppnådd, med avsetningstider fra 10 til 20 minutter.
Laserablasjonseksperimenter og resultatanalyse
For å evaluere ablasjonsmotstanden til den behandlede titanlegeringen og krombelegget, ble det utført en rekke laserablasjonseksperimenter. Ved å bruke et spesialbygd langpulslasersystem (modell FLK-TIX6409Hz), simulerte vi ablasjonsprosessen under høye temperaturforhold ved å justere pulsenergi og telling.
Eksperimentelle resultater avslørte at det ubehandlede titanlegeringssubstratet viste dype ablasjonskratre med tallrike sprekker i det sentrale området, ledsaget av tykke oksidansamlinger langs kantene. Derimot viste den krombelagte titanlegeringsoverflaten overlegen ablasjonsmotstand under identiske forhold, med grunnere ablasjonskratre, redusert sprekkfordeling og minimale oksidansamlinger.
Gjennom skanningselektronmikroskopi (SEM) og energidispersiv røntgenspektroskopi (EDAX), ble det utført mikrotopografi og komposisjonsanalyser av de ablerte overflatene. Disse analysene bekreftet at krombelegget effektivt skjermet titanlegeringssubstratet fra direkte angrep av høytemperatur oksygen, minimerte oksidative reaksjoner og forbedret materialets totale ablasjonsmotstand.
Konklusjon og utsikter
Denne studien forbedret anti-ablasjonsytelsen til titanlegering og dens krombelegg gjennom en innovativ prosessmetode. De eksperimentelle resultatene understreker den avgjørende rollen til krombelegget i å beskytte titanlegeringssubstratet mot høytemperaturablasjon, og forlenger dermed levetiden til skipskomponenter betydelig. Fremtidige forskningsinnsatser kan ytterligere utforske virkningen av ulike prosessparametere på beleggsytelse og utvikle ytterligere høyytelses beskyttende beleggsmaterialer for å møte den presserende etterspørselen etter høyytelseskomponenter i skipsbyggingssektoren.
