Gaminant ir prižiūrint jūrinius indus, jūriniai komponentai yra ekstremalios eksploatavimo aplinkos, ypač aukštos temperatūros abliacijos iššūkis, kuris labai riboja jų tarnavimo laiką. Straipsnyje pagrindinis dėmesys skiriamas novatoriškam apdorojimo metodui, kurio tikslas - padidinti titano lydinio medžiagų abliacijos atsparumą, naudojant jų paviršiuje chromo sluoksniu per tam tikrą procesą. Atlikdami lazerio abliacijos eksperimentus, kurie imituoja tikrąją laivo veikimo aplinką, mes pateikiame įžvalgą apie šio apdorojimo gydymo poveikį titano lydinių ir chromo dangų savybėms.
Nuolatinei jūrų inžinerijos technologijos pažangai, laivo komponentų veiklos reikalavimai tampa vis griežtesni. Titano lydinys, pasižymintis puikiomis mechaninėmis savybėmis ir atsparumu korozijai, užima svarbią laivų statybos vietą. Tačiau aukštos temperatūros abliacija jūrų aplinkoje vis dar yra pagrindinis iššūkis, kuris riboja jo taikymą. Siekdami patenkinti šį iššūkį, mes pritaikėme pažangią apdorojimo technologiją, skirtą titano lydiniams gydyti su chromo padengimu, siekdami sustiprinti jų abliacinį atsparumą korozijai.
Apdorojimo metodas ir medžiagų paruošimas
Titano lydinio substrato apdorojimas: Titano lydinio žaliavos žaliava buvo supjaustyta į standartinio dydžio pavyzdžius (2 cm × 1 cm × 0}. 5 cm), naudojant tikslią vielos pjaustymo technologiją. Vėliau šlifavimui buvo naudojamas 1500 smėlio švitrinis popierius, tada abrazyvinė pasta buvo naudojama šlifuoti iki veidrodinio efekto, o galiausiai ultragarsinis valymas buvo naudojamas paviršiaus priemaišoms pašalinti, kad būtų užtikrintas substrato paviršiaus apdaila.
Chromo dangos apdorojimas: Chromo danga buvo dedama ant paruoštų titano lydinio mėginių paviršiaus, naudojant pažangią lanko jonų dengimo technologiją. Tiksliai kontroliuojant vakuumą (6 × 10^-3 pa), temperatūra (300 laipsnių), NH3 slėgis (2 ~ 3 PA) ir šališkumo įtampa (800 ~ 1000 V), chromo danga užtikrinama vienoda ir tanki, o nusėdimo laikas kontroliuojamas 10 ~ 20 minučių.
Lazerio abliacijos eksperimentas ir rezultatų analizė
Lazerio abliacijos eksperimentų serija buvo skirta įvertinti perdirbto titano lydinio ir chromo dengimo atsparumą abliacijai. Eksperimentuose buvo naudojamas naminis ilgo impulsų pločio lazeris (modelis FLK-TIX6409Hz), kad būtų imituojamas laivo dalių abliacijos procesas aukštos temperatūros aplinkoje, sureguliuodami impulsų energiją ir impulsų skaičių.
Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad neapdorotas titano lydinio substratas turi didelius ir gilius abliacijos kraterius ant paviršiaus po lazerine abliacija, o centrinėje srityje yra daugybė įtrūkimų, nors ir sklandūs, ir storas oksido kaupimasis krašto srityje. Priešingai, chromo padengtas sluoksnis, esančio perdirbto titano lydinio paviršiuje, parodė didesnį atsparumą abliacijai tomis pačiomis sąlygomis, su seklesnėmis abliacijos duobėmis ir mažiau įtrūkimų, ir žymiai mažiau oksido kaupimosi.
Atlikdami skenavimo elektroninę mikroskopiją (SEM) ir energijos dispersinę spektroskopiją (EDAX) mikro-morfologiją ir abliuotų paviršių kompozicinę analizę, mes nustatėme, kad chromo danga veiksmingai užblokavo tiesioginę aukštos temperatūros deguonies eroziją, taip pagerindama bendrąsias antbūtinių ir suplanuotų savybių atsiradimą.
Išvada ir perspektyva
Šiame tyrime titano lydinių ir chromo dangų atsparumas abliacijai buvo sėkmingai padidintas naudojant novatoriškus apdorojimo metodus. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad chromo danga vaidina svarbų vaidmenį apsaugant titano lydinio substratą nuo aukštos temperatūros abliacijos, kuri žymiai prailgina laivo komponentų tarnavimo laiką. Būsimi tyrimai gali dar labiau ištirti skirtingų apdorojimo parametrų poveikį dangos veikimui, taip pat aukštos kokybės apsauginių dangų medžiagų kūrimui, kad būtų patenkintas skubus aukštos kokybės dalių poreikis laivų statybos lauke.
