Undersøgelse af ablationsmodstand af marine titanlegeringer og krombelægninger efter forarbejdning

Ved fremstilling og vedligeholdelse af marinefartøjer udsættes marinekomponenter for ekstreme driftsmiljøer, især udfordringen med højtemperaturablation, som i høj grad begrænser deres levetid. Dette papir fokuserer på en innovativ behandlingsmetode, der har til formål at forbedre ablationsmodstanden af ​​titanlegeringsmaterialer ved at behandle dem med et kromlag på deres overflade gennem en specifik proces. Gennem laserablationseksperimenter, der simulerer et skibs faktiske driftsmiljø, giver vi indsigt i virkningerne af denne behandlingsbehandling på egenskaberne af titanlegeringer og krombelægninger.
Med de kontinuerlige fremskridt inden for havteknisk teknologi bliver ydeevnekravene til skibskomponenter stadig strengere. Titaniumlegering indtager med sine fremragende mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed en vigtig position inden for skibsbygning. Imidlertid er højtemperaturablation i havmiljøet stadig en stor udfordring, der begrænser dens anvendelse. For at imødekomme denne udfordring har vi vedtaget avanceret behandlingsteknologi til overfladebehandling af titanlegeringer med forkromning med henblik på at forbedre deres ablative korrosionsbestandighed.

Forarbejdningsmetode og materialeforberedelse
Forarbejdning af titanlegeringssubstrat: titanlegeringsråmaterialet blev skåret i prøver af standardstørrelse (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) ved hjælp af præcisionstrådskæringsteknologi. Efterfølgende blev der brugt 1500 korn sandpapir til polering, derefter blev der brugt slibepasta til at polere til en spejleffekt, og til sidst blev der brugt ultralydsrensning til at fjerne overfladeurenheder for at sikre overfladens overfladefinish.
Chrombelægningsbehandling: Chrombelægninger blev aflejret på overfladen af ​​de forberedte titanlegeringsprøver ved hjælp af avanceret lysbue-ion-belægningsteknologi. Ved præcis styring af vakuum (6×10^-3 Pa), temperatur (300 grader), NH3-tryk (2~3 Pa) og forspænding (800~1000 V), sikres krombelægningen ensartet og tæt, og aflejringstiden styres til 10~20 minutter.
Laserablationseksperiment og resultatanalyse
En række laserablationseksperimenter blev designet til at evaluere ablationsmodstanden af ​​den forarbejdede titanlegering og krombelægning. Eksperimenterne brugte en hjemmelavet laser med lang pulsbredde (model FLK-TIX6409Hz) til at simulere ablationsprocessen af ​​skibsdele i et højtemperaturmiljø ved at justere pulsenergien og antallet af pulser.
De eksperimentelle resultater viser, at det ubehandlede titanlegeringssubstrat har store og dybe ablationskratere på overfladen under laserablation, med et stort antal revner i centerområdet, selvom det er glat, og en tyk oxidophobning i kantområdet. I modsætning hertil viste det forkromede lag på overfladen af ​​den forarbejdede titanlegering overlegen ablationsmodstand under de samme betingelser, med lavere ablationshuller og færre revner og betydeligt mindre oxidopbygning.
Gennem scanningselektronmikroskopi (SEM) og energidispersiv spektroskopi (EDAX) mikromorfologi og sammensætningsanalyse af de ablerede overflader fandt vi ud af, at krombelægningen effektivt blokerede den direkte erosion af højtemperaturilt på titanlegeringssubstratet og reducerede forekomsten af oxidationsreaktioner, hvilket forbedrer materialets overordnede ablationsbestandige egenskaber.
Konklusion og Outlook
I denne undersøgelse blev ablationsmodstanden af ​​titanlegeringer og krombelægninger med succes forbedret gennem innovative behandlingsmetoder. Forsøgsresultaterne viser, at krombelægningen spiller en vigtig rolle i at beskytte titanlegeringssubstratet mod højtemperaturablation, hvilket væsentligt forlænger skibskomponenternes levetid. Fremtidig forskning kan yderligere udforske virkningerne af forskellige forarbejdningsparametre på belægningens ydeevne, såvel som udviklingen af ​​mere højtydende beskyttende belægningsmaterialer for at imødekomme den presserende efterspørgsel efter højtydende dele inden for skibsbygning.