Jūras kuģu ražošanā un uzturēšanā jūras komponenti tiek pakļauti ekstrēmai darbības videi, jo īpaši augstas temperatūras ablācijas izaicinājumam, kas ievērojami ierobežo viņu kalpošanas laiku. Šis dokuments koncentrējas uz novatorisku apstrādes metodi, kuras mērķis ir uzlabot titāna sakausējumu materiālu izturību pret ablāciju, apstrādājot tos ar hroma slāni uz to virsmas, izmantojot noteiktu procesu. Izmantojot lāzera ablācijas eksperimentus, kas imitē kuģa faktisko darbības vidi, mēs sniedzam ieskatu šīs apstrādes apstrādes ietekmē uz titāna sakausējumu un hroma pārklājumu īpašībām.
Pārtraukti progresējot jūras inženierijas tehnoloģijai, kuģu komponentu veiktspējas prasības kļūst arvien stingrākas. Titāna sakausējums ar lieliskajām mehāniskajām īpašībām un izturību pret koroziju ieņem svarīgu pozīciju kuģu būvē. Tomēr augstas temperatūras ablācija jūras vidē joprojām ir galvenais izaicinājums, kas ierobežo tās pielietojumu. Lai risinātu šo izaicinājumu, mēs esam pieņēmuši progresīvas apstrādes tehnoloģijas, lai apstrādātu titāna sakausējumus ar hroma apšuvumu, lai uzlabotu to ablatīvo korozijas izturību.
Apstrādes metode un materiāla sagatavošana
Titāna sakausējuma substrāta apstrāde: Titāna sakausējuma izejviela tika sagriezta standarta izmēra paraugos (2 cm × 1 cm × 0. 5 cm), izmantojot precīzu stiepļu griešanas tehnoloģiju. Pēc tam pulēšanai tika izmantots 1500 smiltis smilšpapīrs, pēc tam abrazīvu pastu izmantoja, lai pulētu līdz spoguļa efektam, un visbeidzot ultraskaņas tīrīšana tika izmantota, lai noņemtu virsmas piemaisījumus, lai nodrošinātu substrāta virsmas apdari.
Hroma pārklājuma apstrāde: hroma pārklājums tika novietots uz sagatavoto titāna sakausējuma paraugu virsmas, izmantojot uzlabotu loka jonu pārklājuma tehnoloģiju. Precīzi kontrolējot vakuumu (6 × 10^-3 PA), temperatūru (300 grādu), NH3 spiedienu (2 ~ 3 Pa) un neobjektivitātes spriegumu (800 ~ 1000 V), hroma pārklājums tiek nodrošināts, ka tas ir vienmērīgs un blīvs, un nogulsnēšanas laiks tiek kontrolēts 10 ~ 20 minūtēs.
Lāzera ablācijas eksperiments un rezultātu analīze
Lāzera ablācijas eksperimentu sērija tika izstrādāta, lai novērtētu apstrādātā titāna sakausējuma un hroma pārklājuma izturību pret ablāciju. Eksperimentos tika izmantots mājās gatavots gara impulsa platuma lāzers (modelis FLK-TIX6409Hz), lai modelētu kuģu daļu ablācijas procesu augstā temperatūrā, pielāgojot impulsa enerģiju un impulsu skaitu.
Eksperimentālie rezultāti rāda, ka neapstrādātajam titāna sakausējuma substrātam ir lieli un dziļi ablācijas krāteri uz virsmas zem lāzera ablācijas, ar lielu skaitu plaisu centrā, kaut arī gludu, un biezu oksīda uzkrāšanos malas apgabalā. Turpretī hromija pārklāts slānis uz apstrādātā titāna sakausējuma virsmas vienādos apstākļos parādīja augstāku ablācijas izturību ar seklāku ablācijas bedrēm un mazāk plaisu un ievērojami mazāku oksīda uzkrāšanos.
Izmantojot skenējošu elektronu mikroskopiju (SEM) un enerģijas izkliedējošo spektroskopiju (EDAX) mikro-morfoloģiju un ablēto virsmu kompozīcijas analīzi, mēs atklājām, ka hroma pārklājums efektīvi bloķē tiešo augstas temperatūras skābekļa eroziju titāna sakausējuma substrātam un sarkanā krāsā, kas ir vērstas uz materiālu.
Secinājums un perspektīva
Šajā pētījumā titāna sakausējumu un hroma pārklājumu izturība pret ablāciju tika veiksmīgi uzlabota, izmantojot novatoriskas apstrādes metodes. Eksperimentālie rezultāti rāda, ka hroma pārklājumam ir liela nozīme, aizsargājot titāna sakausējuma substrātu no augstas temperatūras ablācijas, kas ievērojami paplašina kuģa komponentu kalpošanas laiku. Turpmākie pētījumi var vēl vairāk izpētīt dažādu apstrādes parametru ietekmi uz pārklājuma veiktspēju, kā arī ar augstas veiktspējas aizsardzības materiālu izstrādi, lai apmierinātu steidzamo pieprasījumu pēc augstas veiktspējas detaļām kuģu būves jomā.
