Jūrinių titano lydinių ir chromo dangų atsparumo abliacijai po apdorojimo tyrimas

Gaminant ir prižiūrint jūrinius laivus, jūriniai komponentai yra veikiami ekstremaliomis eksploatavimo sąlygomis, ypač dėl aukštos temperatūros abliacijos, kuri labai apriboja jų tarnavimo laiką. Šiame darbe pagrindinis dėmesys skiriamas novatoriškam apdorojimo metodui, kuriuo siekiama padidinti titano lydinių medžiagų atsparumą abliacijai, apdorojant jas chromo sluoksniu ant paviršiaus tam tikru būdu. Atlikdami lazerinės abliacijos eksperimentus, kurie imituoja tikrąją laivo eksploatavimo aplinką, suteikiame įžvalgų apie šio apdorojimo poveikį titano lydinių ir chromo dangų savybėms.
Nuolat tobulėjant jūrų inžinerijos technologijoms, laivų komponentų eksploataciniai reikalavimai tampa vis griežtesni. Titano lydinys, pasižymintis puikiomis mechaninėmis savybėmis ir atsparumu korozijai, užima svarbią vietą laivų statyboje. Tačiau aukštos temperatūros abliacija jūros aplinkoje vis dar yra didelis iššūkis, ribojantis jos taikymą. Siekdami įveikti šį iššūkį, pritaikėme pažangią apdorojimo technologiją, skirtą titano lydinių paviršiui apdoroti chromu, siekiant padidinti jų atsparumą korozijai.

Apdorojimo būdas ir medžiagos paruošimas
Titano lydinio substrato apdirbimas: titano lydinio žaliava buvo supjaustoma į standartinio dydžio (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) pavyzdžius, naudojant tikslią vielos pjovimo technologiją. Vėliau poliravimui buvo naudojamas 1500 grūdėtumo švitrinis popierius, vėliau – abrazyvinė pasta – poliravimas iki veidrodinio efekto, o galiausiai – ultragarsinis valymas paviršiaus nešvarumams pašalinti, kad būtų užtikrinta pagrindo paviršiaus apdaila.
Chromo dangos apdorojimas: chromo dangos buvo nusodintos ant paruoštų titano lydinio mėginių paviršiaus naudojant pažangią lankinio jonų dengimo technologiją. Tiksliai valdant vakuumą (6×10^-3 Pa), temperatūrą (300 laipsnių), NH3 slėgį (2–3 Pa) ir poslinkio įtampą (800–1000 V), užtikrinama, kad chromo danga būtų vienoda. ir tankus, o nusodinimo laikas kontroliuojamas 10–20 minučių.
Lazerinės abliacijos eksperimentas ir rezultatų analizė
Lazerinės abliacijos eksperimentų serija buvo sukurta siekiant įvertinti apdoroto titano lydinio ir chromo dangos atsparumą abliacijai. Eksperimentuose buvo naudojamas savadarbis ilgo impulso pločio lazeris (modelis FLK-TIX6409Hz), siekiant imituoti laivo dalių abliacijos procesą aukštos temperatūros aplinkoje, reguliuojant impulsų energiją ir impulsų skaičių.
Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad neapdoroto titano lydinio substrato paviršiuje yra dideli ir gilūs abliacijos krateriai, kurių paviršius yra abliuojamas lazeriu, su daugybe įtrūkimų centrinėje srityje, nors ir lygaus, ir storo oksido kaupimosi kraštų srityje. Priešingai, chromu dengtas sluoksnis ant apdoroto titano lydinio paviršiaus pasižymėjo puikiu atsparumu abliacijai tomis pačiomis sąlygomis – buvo seklesnės abliacijos duobės ir mažiau įtrūkimų bei žymiai mažiau oksido kaupimosi.
Atlikdami skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM) ir energijos dispersinę spektroskopiją (EDAX) mikromorfologiją ir pašalintų paviršių kompozicinę analizę, nustatėme, kad chromo danga veiksmingai užblokavo tiesioginę aukštos temperatūros deguonies eroziją ant titano lydinio pagrindo ir sumažino jo atsiradimą. oksidacijos reakcijų, taip pagerinant bendras medžiagos atsparumo abliacijai savybes.
Išvada ir perspektyva
Šiame tyrime titano lydinių ir chromo dangų atsparumas abliacijai buvo sėkmingai padidintas taikant naujoviškus apdorojimo metodus. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad chromo danga atlieka svarbų vaidmenį apsaugant titano lydinio pagrindą nuo aukštos temperatūros abliacijos, o tai žymiai pailgina laivo komponentų tarnavimo laiką. Būsimi tyrimai gali toliau tirti skirtingų apdorojimo parametrų poveikį dangos veiksmingumui, taip pat kurti efektyvesnes apsaugines dangos medžiagas, kad būtų patenkintas neatidėliotinas didelio našumo dalių poreikis laivų statybos srityje.