Studie odolnosti proti ablaci mořských titanových slitin a chromových povlaků po zpracování

Při výrobě a údržbě námořních plavidel jsou námořní komponenty vystaveny extrémním provozním prostředím, zejména výzvě vysokoteplotní ablace, která značně omezuje jejich životnost. Tento článek se zaměřuje na inovativní metodu zpracování zaměřenou na zvýšení ablační odolnosti materiálů slitiny titanu jejich ošetřením vrstvou chrómu na jejich povrchu prostřednictvím specifického procesu. Prostřednictvím experimentů s laserovou ablací, které simulují skutečné pracovní prostředí lodi, důkladně prozkoumáme účinky tohoto zpracování na vlastnosti slitin titanu a chromových povlaků.
S neustálým pokrokem technologie námořního inženýrství jsou požadavky na výkon lodních komponentů stále přísnější. Titanová slitina se svými vynikajícími mechanickými vlastnostmi a odolností proti korozi zaujímá významné postavení ve stavbě lodí. Vysokoteplotní ablace v mořském prostředí je však stále velkým problémem, který omezuje její použití. Abychom vyhověli této výzvě, přijali jsme pokročilou technologii zpracování k povrchové úpravě titanových slitin chromováním s cílem zvýšit jejich ablativní odolnost proti korozi.

Způsob zpracování a příprava materiálu Zpracování substrátu ze slitiny titanu: k řezání surového materiálu z titanové slitiny na vzorky standardní velikosti (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) byla použita technologie přesného řezání drátem. Následně byl vyleštěn brusným papírem o zrnitosti 1500, následně vyleštěn brusnou pastou do zrcadlového efektu a nakonec vyčištěn ultrazvukovou vlnou pro odstranění povrchových nečistot pro zajištění povrchové úpravy podkladu. Zpracování chromového povlaku: Chromový povlak byl nanesen na povrch připravených vzorků titanové slitiny pomocí pokročilé technologie obloukového iontového pokovování. Přesným řízením vakua (6×10^-3 Pa), teploty (300 stupňů), tlaku NH3 (2~3 Pa) a předpětí (800~1000 V) bylo zajištěno, že chromový povlak bude jednotný. a hustý a doba depozice byla řízena na 10~20 minut. Laserové ablační experimenty a analýza výsledků Za účelem vyhodnocení ablační odolnosti zpracované titanové slitiny a chromového povlaku jsme navrhli sérii laserových ablačních experimentů. Experimenty využívaly podomácku vyrobený laser s dlouhou šířkou pulzu (model FLK-TIX6409Hz) k simulaci procesu ablace částí lodi v prostředí s vysokou teplotou úpravou energie pulzu a počtu pulzů. Experimentální výsledky ukazují, že neošetřený substrát z titanové slitiny má při laserové ablaci na povrchu velké a hluboké ablační krátery s velkým počtem trhlin ve střední oblasti, i když hladké, a silnou akumulací oxidu v okrajové oblasti. Naproti tomu pochromovaná vrstva na povrchu zpracované titanové slitiny vykázala za stejných podmínek vynikající ablační odolnost s mělčími ablačními jamkami a menším počtem trhlin a výrazně menším usazováním oxidů.
Pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) a energeticky disperzní spektroskopie (EDAX) mikromorfologie a analýzy složení ablatovaných povrchů jsme zjistili, že chromový povlak účinně blokuje přímou erozi vysokoteplotního kyslíku na substrátu z titanové slitiny a snižuje výskyt oxidačních reakcí, čímž se zlepší celkové ablačně odolné vlastnosti materiálu.