Inovativna metoda obdelave izboljša učinkovitost proti ablaciji titanove zlitine za pomorsko ladjedelništvo in vzdrževanje
Na področju gradnje in vzdrževanja pomorskih ladij so komponente ladij podvržene ekstremnim delovnim pogojem, zlasti izzivu visokotemperaturne ablacije, ki bistveno omejuje njihovo življenjsko dobo. Ta članek poudarja prelomno tehniko obdelave, katere cilj je okrepiti odpornost proti ablaciji v materialih iz titanove zlitine s posebnimi površinskimi obdelavami in kromirano prevleko. Z izvajanjem poskusov laserske ablacije, ki posnemajo dejansko delovno okolje ladij, se poglobimo v vpliv te metode obdelave na lastnosti titanove zlitine in njene kromove prevleke.
Z neusmiljenim napredkom pomorske inženirske tehnologije so zahteve glede zmogljivosti za ladijske komponente postale vse strožje. Titanova zlitina, znana po svojih vrhunskih mehanskih lastnostih in odpornosti proti koroziji, ima osrednji položaj v ladjedelništvu. Kljub temu ostaja vprašanje visokotemperaturne ablacije v morskem okolju velika ovira, ki ovira njeno široko uporabo. Da bi se spopadli s tem izzivom, smo sprejeli napredno tehnologijo obdelave za površinsko obdelavo titanove zlitine in njeno prevleko s kromom, s čimer povečamo njeno odpornost proti ablaciji.
Metodologija obdelave in priprava materiala
Obdelava podlage iz titanove zlitine: Z uporabo tehnologije natančnega rezanja žice so bile surovine iz titanove zlitine razrezane na vzorce standardne velikosti (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Nato so bili vzorci zbrušeni z 1500-zrnatim brusnim papirjem, polirani do zrcalne barve z abrazivno pasto in končno očiščeni z ultrazvočnimi valovi, da so odstranili površinske nečistoče, kar je zagotovilo nedotaknjeno končno obdelavo površine.
Nanos kromirane prevleke: Za nanos kromove prevleke na pripravljene vzorce titanove zlitine je bila uporabljena napredna tehnika obločnega ionskega prevleke. Z natančnim nadzorom nivojev vakuuma (6×10^-3 Pa), temperature (300 stopinj), tlaka NH3 (2-3 Pa) in prednapetosti (800-1000 V) je enotna in dosežena je bila gosta kromova prevleka s časom nanašanja od 10 do 20 minut.
Poskusi z lasersko ablacijo in analiza rezultatov
Za ovrednotenje odpornosti obdelane titanove zlitine in kromovega premaza na ablacijo je bila izvedena serija poskusov laserske ablacije. Z uporabo po meri izdelanega laserskega sistema z dolgimi impulzi (model FLK-TIX6409Hz) smo simulirali proces ablacije v pogojih visoke temperature s prilagajanjem energije in števila impulzov.
Eksperimentalni rezultati so pokazali, da je substrat iz neobdelane titanove zlitine pokazal globoke ablacijske kraterje s številnimi razpokami v osrednjem območju, ki jih spremljajo debeli nakopičeni oksidi vzdolž robov. V nasprotju s tem je površina titanove zlitine, prevlečena s kromom, pokazala vrhunsko odpornost proti ablaciji pod enakimi pogoji, ki vključuje plitvejše ablacijske kraterje, zmanjšano porazdelitev razpok in minimalno kopičenje oksida.
Z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) in energijsko disperzijsko rentgensko spektroskopijo (EDAX) smo izvedli mikrotopografijo in analizo sestave abliranih površin. Te analize so potrdile, da je kromova prevleka učinkovito zaščitila substrat iz titanove zlitine pred neposrednim napadom visokotemperaturnega kisika, kar je zmanjšalo oksidativne reakcije in povečalo splošno odpornost materiala na ablacijo.
Zaključek in obeti
Ta študija je uspešno izboljšala učinkovitost proti ablaciji titanove zlitine in njene kromove prevleke z inovativno metodo obdelave. Eksperimentalni rezultati poudarjajo ključno vlogo kromove prevleke pri zaščiti substrata iz titanove zlitine pred visokotemperaturno ablacijo, s čimer se znatno podaljša življenjska doba ladijskih komponent. Prihodnja raziskovalna prizadevanja lahko nadalje raziščejo vpliv različnih procesnih parametrov na učinkovitost prevleke in razvijejo dodatne visoko zmogljive zaščitne prevlečne materiale, da bi zadovoljili pereče povpraševanje po visoko zmogljivih komponentah v ladjedelniškem sektorju.
