Innovatieve verwerkingsmethode verbetert de anti-ablatieprestaties van titaniumlegering voor scheepsbouw en -onderhoud
Op het gebied van scheepsbouw en -onderhoud worden scheepsonderdelen blootgesteld aan extreme werkomstandigheden, met name de uitdaging van ablatie bij hoge temperaturen, waardoor hun levensduur aanzienlijk wordt beperkt. Dit artikel belicht een baanbrekende verwerkingstechniek gericht op het versterken van de weerstand tegen ablatie in materialen van titaniumlegeringen door middel van specifieke oppervlaktebehandelingen en chroomcoating. Door laserablatie-experimenten uit te voeren die de werkelijke werkomgeving van schepen nabootsen, verdiepen we ons in de impact van deze verwerkingsmethode op de eigenschappen van de titaniumlegering en de chroomcoating ervan.
Met de meedogenloze vooruitgang van de scheepsbouwtechnologie zijn de prestatie-eisen voor scheepsonderdelen steeds strenger geworden. Titaniumlegering, bekend om zijn superieure mechanische eigenschappen en corrosieweerstand, neemt een cruciale positie in in de scheepsbouw. Niettemin blijft de kwestie van ablatie bij hoge temperaturen in mariene omgevingen een formidabel obstakel dat de wijdverbreide toepassing ervan in de weg staat. Om deze uitdaging aan te pakken, hebben we een geavanceerde verwerkingstechnologie toegepast om de titaniumlegering aan het oppervlak te behandelen en te coaten met chroom, waardoor de ablatieweerstand wordt verbeterd.
Verwerkingsmethodologie en materiaalvoorbereiding
Substraatverwerking van titaniumlegeringen: Met behulp van precisiedraadsnijtechnologie werden grondstoffen van titaniumlegeringen in exemplaren van standaardformaat gesneden (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Vervolgens werden de monsters geschuurd met 1500-korrelig schuurpapier, gepolijst tot een spiegelafwerking met schuurpasta en uiteindelijk gereinigd via ultrasone golven om onzuiverheden van het oppervlak te verwijderen, waardoor een onberispelijke oppervlakteafwerking werd gegarandeerd.
Chroomcoating aanbrengen: Er werd een geavanceerde boogion-platingtechniek gebruikt om een chroomcoating op de voorbereide monsters van titaniumlegeringen aan te brengen. Door de vacuümniveaus (6×10^-3 Pa), de temperatuur (300 graden), de NH3-druk (2-3 Pa) en de voorspanning (800-1000 V) nauwgezet te controleren, wordt een uniforme en Er werd een dichte chroomcoating bereikt, met afzettingstijden variërend van 10 tot 20 minuten.
Laserablatie-experimenten en resultatenanalyse
Om de ablatieweerstand van de bewerkte titaniumlegering en chroomcoating te evalueren, werd een reeks laserablatie-experimenten uitgevoerd. Met behulp van een op maat gemaakt lasersysteem met lange pulsen (model FLK-TIX6409Hz) hebben we het ablatieproces onder hoge temperaturen gesimuleerd door de pulsenergie en het aantal aan te passen.
Uit experimentele resultaten bleek dat het onbehandelde substraat van een titaniumlegering diepe ablatiekraters vertoonde met talrijke scheuren in het centrale gebied, vergezeld van dikke oxideophopingen langs de randen. Daarentegen vertoonde het oppervlak van de met chroom gecoate titaniumlegering superieure ablatieweerstand onder identieke omstandigheden, met ondiepere ablatiekraters, verminderde scheurverdeling en minimale oxideophopingen.
Door middel van scanning-elektronenmicroscopie (SEM) en energie-dispersieve röntgenspectroscopie (EDAX) werden microtopografie en compositieanalyses van de geablateerde oppervlakken uitgevoerd. Deze analyses bevestigden dat de chroomcoating het substraat van de titaniumlegering effectief beschermde tegen directe aantasting door zuurstof bij hoge temperaturen, waardoor oxidatieve reacties werden geminimaliseerd en de algemene ablatieweerstand van het materiaal werd verbeterd.
Conclusie en vooruitzichten
Deze studie heeft met succes de anti-ablatieprestaties van de titaniumlegering en de chroomcoating verbeterd door middel van een innovatieve verwerkingsmethode. De experimentele resultaten onderstrepen de cruciale rol van de chroomcoating bij het beschermen van het substraat van de titaniumlegering tegen ablatie bij hoge temperaturen, waardoor de levensduur van scheepsonderdelen aanzienlijk wordt verlengd. Toekomstige onderzoeksinspanningen kunnen de impact van verschillende verwerkingsparameters op de coatingprestaties verder onderzoeken en aanvullende hoogwaardige beschermende coatingmaterialen ontwikkelen om te voldoen aan de dringende vraag naar hoogwaardige componenten in de scheepsbouwsector.
