Estudi sobre la resistència a l'ablació d'aliatges de titani marins i recobriments de crom després del processament

En la fabricació i manteniment de vaixells marins, els components marins estan sotmesos a entorns operatius extrems, especialment el repte de l'ablació a alta temperatura, que limita molt la seva vida útil. Aquest article se centra en un mètode de processament innovador destinat a millorar la resistència a l'ablació dels materials d'aliatge de titani tractant-los amb una capa de crom a la seva superfície mitjançant un procés específic. Mitjançant experiments d'ablació làser que simulen l'entorn operatiu real d'un vaixell, proporcionem informació sobre els efectes d'aquest tractament de processament sobre les propietats dels aliatges de titani i els recobriments de crom.
Amb el continu progrés de la tecnologia d'enginyeria marina, els requisits de rendiment dels components del vaixell són cada cop més estrictes. L'aliatge de titani, amb les seves excel·lents propietats mecàniques i resistència a la corrosió, ocupa una posició important en la construcció naval. No obstant això, l'ablació a alta temperatura en el medi marí segueix sent un repte important que limita la seva aplicació. Per assolir aquest repte, hem adoptat una tecnologia de processament avançada per tractar la superfície d'aliatges de titani amb cromat, amb l'objectiu de millorar la seva resistència a la corrosió ablativa.

Mètode de processament i preparació del material
Processament del substrat d'aliatge de titani: la matèria primera d'aliatge de titani es va tallar en exemplars de mida estàndard (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) mitjançant la tecnologia de tall de filferro de precisió. Posteriorment, es va utilitzar paper de vidre de grana 1500 per polir, després es va utilitzar pasta abrasiva per polir amb un efecte mirall i, finalment, es va utilitzar una neteja per ultrasons per eliminar les impureses de la superfície per assegurar l'acabat superficial del substrat.
Processament de recobriment de crom: es van dipositar recobriments de crom a la superfície de les mostres d'aliatge de titani preparades mitjançant una tecnologia avançada de revestiment d'ions d'arc. Controlant amb precisió el buit (6 × 10 ^ -3 Pa), la temperatura (300 graus), la pressió de NH3 (2 ~ 3 Pa) i la tensió de polarització (800 ~ 1000 V), es garanteix que el recobriment de crom sigui uniforme i dens, i el temps de deposició es controla entre 10 i 20 minuts.
Experiment d'ablació amb làser i anàlisi de resultats
Es van dissenyar una sèrie d'experiments d'ablació amb làser per avaluar la resistència a l'ablació de l'aliatge de titani processat i el recobriment de crom. Els experiments van utilitzar un làser casolà d'amplada de pols llarg (model FLK-TIX6409Hz) per simular el procés d'ablació de peces del vaixell en un entorn d'alta temperatura ajustant l'energia del pols i el nombre de polsos.
Els resultats experimentals mostren que el substrat d'aliatge de titani sense tractar té cràters d'ablació grans i profunds a la superfície sota ablació làser, amb un gran nombre d'esquerdes a la zona central encara que llisa i una acumulació d'òxid gruixuda a la zona de la vora. En canvi, la capa cromada a la superfície de l'aliatge de titani processat va mostrar una resistència a l'ablació superior en les mateixes condicions, amb fosses d'ablació més baixes i menys esquerdes i una acumulació d'òxid significativament menor.
Mitjançant la micro-morfologia i l'anàlisi de la composició de la microscòpia electrònica d'escaneig (SEM) i l'espectroscòpia dispersiva d'energia (EDAX), vam trobar que el recobriment de crom bloquejava eficaçment l'erosió directa de l'oxigen d'alta temperatura sobre el substrat d'aliatge de titani i va reduir l'ocurrència. de reaccions d'oxidació, millorant així les propietats resistents a l'ablació global del material.
Conclusió i perspectives
En aquest estudi, la resistència a l'ablació dels aliatges de titani i els recobriments de crom es va millorar amb èxit mitjançant mètodes de processament innovadors. Els resultats experimentals mostren que el recobriment de crom té un paper important en la protecció del substrat d'aliatge de titani de l'ablació a alta temperatura, la qual cosa allarga significativament la vida útil dels components del vaixell. La investigació futura pot explorar encara més els efectes de diferents paràmetres de processament sobre el rendiment del recobriment, així com el desenvolupament de materials de recobriment protectors d'alt rendiment, per tal de satisfer la demanda urgent de peces d'alt rendiment en el camp de la construcció naval.