Проучване на антиерозионните характеристики на титанова сплав и хромово покритие за корабостроенето

При поддръжката на морски плавателни съдове компонентите трябва да издържат на екстремни работни среди, особено на предизвикателството от високотемпературна ерозия, което значително ограничава техния експлоатационен живот. Тази статия се фокусира върху иновативен метод на обработка, насочен към третиране на материали от титанови сплави чрез специфични процеси и покриване на техните повърхности с хромиран слой, за да се подобри устойчивостта им на ерозия. Чрез експерименти с лазерна аблация, симулиращи действителната работна среда на корабите, ние се задълбочихме в ефектите от тази обработка върху свойствата на титанови сплави и хромирани покрития. С непрекъснатия напредък на океанските инженерни технологии, изискванията за производителност на корабните компоненти стават все по-строги. Титановите сплави играят важна роля в корабостроенето поради отличните си механични свойства и устойчивост на корозия. Въпреки това, проблемът с високотемпературната ерозия в морската среда остава основна пречка за неговото приложение. За да се справим с това предизвикателство, ние възприехме усъвършенствани техники за обработка за повърхностна обработка на титанови сплави и покриването им с хромиран слой, за да подобрим устойчивостта им на ерозия.

Обработка и подготовка на материала за обработка на субстрата от титаниева сплав: Технологията за прецизно рязане на тел се използва за рязане на суровината от титанова сплав на проби със стандартен размер (2 cm × 1 cm × 0.5 cm). След това използвайте шкурка за полиране, след това полирайте с паста, за да постигнете огледален ефект и накрая използвайте ултразвуково почистване, за да отстраните повърхностните замърсявания и да осигурите гладкост на повърхността на основата. Обработка на хромово покритие: Използвайки усъвършенствана технология за електродъгово йонно покритие, хромното покритие се отлага върху повърхността на подготвените проби от титанова сплав. Чрез прецизно контролиране на степента на вакуум (6 × 10 ^ -3 Pa), температурата (300 градуса C), налягането на NH3 (2-3 Pa) и напрежението на отклонение (800~1000 V), хромното покритие е гарантирано, че е еднородна и плътна, с време за отлагане, контролирано в рамките на 10~20 минути. Бяха проведени експерименти с лазерна аблация и анализ на резултатите, за да се оцени ефективността на анти-аблация на обработени титанови сплави и хромови покрития. Проектирахме серия от експерименти за лазерна аблация. Експериментът използва собственоръчно направен лазер с дълга ширина на импулса (модел FLK-TIX6409Hz), за да симулира процеса на аблация на корабни компоненти в среди с висока температура чрез регулиране на енергията и броя на импулса. Експерименталните резултати показват, че необработеният субстрат от титанова сплав показва големи и дълбоки аблационни ями на повърхността при лазерна аблация. Въпреки че централната зона беше гладка, тя беше придружена от много пукнатини, а в областта на ръба се образуваха дебели оксидни отлагания. За разлика от това, хромираният слой върху повърхността на обработената титанова сплав показва превъзходни характеристики против аблация при същите условия, с по-плитки аблационни ями, по-малко разпределение на пукнатини и значително намалено натрупване на оксид.

Чрез анализ на сканираща електронна микроскопия (SEM) и енергийно-дисперсионна спектроскопия (EDAX) на микроструктурата и състава на аблираната повърхност открихме, че хромното покритие ефективно блокира директната ерозия на субстрата от титанова сплав от високотемпературен кислород, намалявайки появата на окислителните реакции и по този начин подобрява цялостната анти-аблационна производителност на материала. Заключение и перспектива: Това проучване успешно подобри устойчивостта на аблация на титанови сплави и хромови покрития чрез иновативни методи на обработка. Експерименталните резултати показват, че хромното покритие играе важна роля в защитата на субстрата от титанова сплав от високотемпературна ерозия, като значително удължава експлоатационния живот на корабните компоненти. Бъдещите изследвания могат допълнително да изследват влиянието на различните параметри на обработка върху производителността на покритието, както и да разработят по-високоефективни защитни покрития, за да отговорят на спешното търсене на високоефективни компоненти в корабостроителната индустрия.