Vid tillverkning och underhåll av marina fartyg utsätts marina komponenter för extrema driftsmiljöer, särskilt utmaningen med högtemperaturabordring, vilket i hög grad begränsar deras livslängd. Denna artikel fokuserar på en innovativ bearbetningsmetod som syftar till att förbättra ablationsmotståndet för titanlegeringsmaterial genom att behandla dem med ett kromskikt på deras yta genom en specifik process. Genom laserablationsexperiment som simulerar den faktiska driftsmiljön för ett fartyg ger vi insikter om effekterna av denna bearbetningsbehandling på egenskaperna hos titanlegeringar och krombeläggningar.
Med den kontinuerliga framstegen med marinteknisk teknik blir prestandakraven för fartygskomponenter allt strängare. Titanlegering, med dess utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet, har en viktig position i varvsindustrin. Emellertid är ablation av hög temperatur i den marina miljön fortfarande en stor utmaning som begränsar dess tillämpning. För att möta denna utmaning har vi antagit avancerad bearbetningsteknologi för att ytbehandla titanlegeringar med kromplätering, i syfte att förbättra deras ablativa korrosionsbeständighet.
Bearbetningsmetod och materialberedning
Bearbetning av titanslegeringssubstrat: titanlegeringens råmaterial skars i prover av standardstorlek (2 cm × 1 cm × 0. 5 cm) med användning av precisionstrådskärningsteknik. Därefter användes 1500 kornsandpapper för polering, då användes slipande pasta för att polera till en spegeleffekt, och slutligen användes ultraljudsrengöring för att avlägsna ytföroreningar för att säkerställa ytbehandlingen på underlaget.
Krombeläggningsbearbetning: Krombeläggning avsattes på ytan av de beredda titanlegeringsproverna med användning av avancerad båge -pläteringsteknik. Genom att exakt kontrollera vakuumet (6 × 10^-3 PA), temperatur (300 grader), NH3 -tryck (2 ~ 3 PA) och förspänningsspänning (800 ~ 1000 V), säkerställs krombeläggningen för att vara enhetlig och tät, och avsättningstiden styrs vid 10 ~ 20 minuter.
Laserablationsexperiment och resultatanalys
En serie laserablationsexperiment designades för att utvärdera ablationsmotståndet för den bearbetade titanlegeringen och krombeläggningen. Experimenten använde en hemlagad laser med lång pulsbredd (Model flk-TIX6409Hz) för att simulera ablationsprocessen för fartygsdelar i en hög temperaturmiljö genom att justera pulsenergin och antalet pulser.
De experimentella resultaten visar att det obehandlade titanslegeringssubstratet har stora och djupa ablationskratrar på ytan under laserablation, med ett stort antal sprickor i mittområdet även om det är jämnt och en tjock oxidansamling i kantområdet. Däremot visade det krompläterade skiktet på ytan av den bearbetade titanlegeringen överlägsen ablationsmotstånd under samma förhållanden, med grundare ablationsgropar och färre sprickor och betydligt mindre oxiduppbyggnad.
Genom skanning av elektronmikroskopi (SEM) och energispersiv spektroskopi (EDAX) mikromorfologi och kompositionsanalys av de ablerade ytorna, fann vi att krombeläggningen effektivt blockerade den direkta erosionen av hög temperatur syre på titanslegering och minskade oxidation av oxidation.
Slutsats och synpunkter
I denna studie förbättrades ablationsresistensen för titanlegeringar och krombeläggningar framgångsrikt genom innovativa bearbetningsmetoder. De experimentella resultaten visar att krombeläggningen spelar en viktig roll för att skydda titanslegeringssubstratet från högtemperaturablation, som avsevärt förlänger livslängden för fartygskomponenterna. Framtida forskning kan ytterligare undersöka effekterna av olika bearbetningsparametrar på beläggningsprestanda, liksom utvecklingen av mer högpresterande skyddande beläggningsmaterial för att möta den brådskande efterfrågan på högpresterande delar inom varvsindustrin.
