Undersøgelse af anti-erosion ydeevnen af titaniumlegering og krombelægning til skibsbygning
Ved vedligeholdelse af marinefartøjer skal komponenterne modstå ekstreme arbejdsmiljøer, især udfordringen med højtemperaturerosion, som i høj grad begrænser deres levetid. Denne artikel fokuserer på en innovativ forarbejdningsmetode, der sigter mod at behandle titanlegeringsmaterialer gennem specifikke processer og belægge deres overflader med et kromlag for at øge deres modstandsdygtighed over for erosion. Gennem laserablationseksperimenter, der simulerer skibes faktiske arbejdsmiljø, har vi dykket ned i virkningerne af denne behandling på egenskaberne af titanlegeringer og krombelægninger. Med den kontinuerlige udvikling af havteknisk teknologi bliver ydeevnekravene til skibskomponenter stadig strengere. Titaniumlegeringer spiller en vigtig rolle i skibsbygning på grund af deres fremragende mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed. Problemet med højtemperaturerosion i havmiljøet er dog fortsat en stor hindring for dets anvendelse. For at løse denne udfordring har vi taget avancerede forarbejdningsteknikker til overfladebehandlet titanlegeringer og belagt dem med et kromlag for at øge deres modstandsdygtighed over for erosion.
Forarbejdning og materialeforberedelse til behandling af titanlegeringssubstrat: Præcisionstrådsskæringsteknologi bruges til at skære titanlegeringsråmaterialet i standardstørrelse (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) prøver. Brug efterfølgende sandpapir til polering, polér derefter med pasta for at opnå en spejleffekt, og brug til sidst ultralydsrensning for at fjerne overfladeurenheder og sikre glatheden af underlagets overflade. Forarbejdning af chrombelægning: Ved hjælp af avanceret lysbue-ion-belægningsteknologi afsættes chrombelægning på overfladen af forberedte titanlegeringsprøver. Ved præcist at kontrollere vakuumgraden (6 × 10 ^ -3 Pa), temperaturen (300 grader C), NH3-trykket (2-3 Pa) og forspændingen (800~1000 V), krombelægningen sikres at være ensartet og tæt med en afsætningstid kontrolleret inden for 10~20 minutter. Laserablationseksperimenter og resultatanalyse blev udført for at evaluere anti-ablationsydelsen af forarbejdede titanlegeringer og krombelægninger. Vi designede en række laserablationseksperimenter. Eksperimentet brugte en selvfremstillet lang pulsbreddelaser (model FLK-TIX6409Hz) til at simulere ablationsprocessen af skibskomponenter i højtemperaturmiljøer ved at justere pulsenergien og antallet. De eksperimentelle resultater viste, at det ubehandlede titanlegeringssubstrat udviste store og dybe ablationshuller på overfladen under laserablation. Selvom det centrale område var glat, var det ledsaget af mange revner, og der blev dannet tykke oxidaflejringer i kantområdet. I modsætning hertil udviser det forkromede lag på overfladen af den forarbejdede titanlegering overlegen anti-ablationsydelse under de samme betingelser, med lavere ablationshuller mindre revnefordeling og betydeligt reduceret oxidakkumulering.
Gennem scanning elektronmikroskopi (SEM) og energi dispersiv spektroskopi (EDAX) analyse af mikrostrukturen og sammensætningen af den ablerede overflade, fandt vi ud af, at krombelægningen effektivt blokerede den direkte erosion af titanlegeringssubstratet af højtemperatur oxygen, reducerede forekomsten af oxidationsreaktioner og dermed forbedret den overordnede anti-ablationsydelse af materialet. Konklusion og udsigt: Denne undersøgelse forbedrede med succes ablationsmodstanden af titanlegeringer og krombelægninger gennem innovative behandlingsmetoder. De eksperimentelle resultater indikerer, at krombelægning spiller en vigtig rolle i at beskytte titanlegeringssubstratet mod højtemperaturerosion, hvilket væsentligt forlænger levetiden for skibskomponenter. Fremtidig forskning kan yderligere udforske virkningen af forskellige forarbejdningsparametre på belægningens ydeevne, samt udvikle mere højtydende beskyttende belægningsmaterialer for at imødekomme den presserende efterspørgsel efter højtydende komponenter i skibsbygningsindustrien.
