Studija o otpornosti na ablaciju morskih legura titana i kromovih prevlaka nakon obrade

U proizvodnji i održavanju brodskih plovila, pomorske komponente su izložene ekstremnim radnim okruženjima, posebno izazovu visokotemperaturne ablacije, što uvelike ograničava njihov vijek trajanja. Ovaj se rad usredotočuje na inovativnu metodu obrade usmjerenu na povećanje otpornosti na ablaciju materijala od legure titana njihovim tretiranjem slojem kroma na njihovoj površini kroz poseban proces. Kroz pokuse laserske ablacije koji simuliraju stvarno radno okruženje broda, temeljito istražujemo učinke ovog tretmana obrade na svojstva legura titana i kromovih premaza.
Sa stalnim napretkom pomorske inženjerske tehnologije, zahtjevi za performanse brodskih komponenti postaju sve stroži. Legura titana, sa svojim izvrsnim mehaničkim svojstvima i otpornošću na koroziju, zauzima važno mjesto u brodogradnji. Međutim, visokotemperaturna ablacija u morskom okolišu i dalje je veliki izazov koji ograničava njezinu primjenu. Kako bismo odgovorili na ovaj izazov, usvojili smo naprednu tehnologiju obrade za površinsku obradu titanovih legura s kromiranjem, s ciljem povećanja njihove otpornosti na ablativnu koroziju.

Metoda obrade i priprema materijala Obrada supstrata legure titana: tehnologija preciznog rezanja žice korištena je za rezanje sirovog materijala legure titana u uzorke standardne veličine (2 cm × 1 cm × 0,5 cm). Nakon toga je polirana brusnim papirom granulacije 1500, zatim polirana abrazivnom pastom do efekta zrcala i na kraju očišćena ultrazvučnim valom kako bi se uklonile površinske nečistoće kako bi se osigurala završna obrada površine podloge. Obrada prevlake kroma: Prevlaka kroma nanesena je na površinu pripremljenih uzoraka legure titana korištenjem napredne tehnologije elektrolučne ionske ploče. Preciznom kontrolom vakuuma (6×10^-3 Pa), temperature (300 stupnjeva), tlaka NH3 (2~3 Pa) i prednapona (800~1000 V), kromna prevlaka je osigurana da bude ujednačena i gusta, a vrijeme taloženja je kontrolirano na 10~20 minuta. Eksperimenti laserske ablacije i analiza rezultata Kako bismo procijenili otpornost na ablaciju obrađene legure titana i kromova premaza, osmislili smo niz eksperimenata laserske ablacije. Eksperimenti su koristili domaći laser duge pulsne širine (model FLK-TIX6409Hz) za simulaciju procesa ablacije dijelova broda u okruženju visoke temperature podešavanjem energije pulsa i broja impulsa. Eksperimentalni rezultati pokazuju da neobrađena podloga od legure titana ima velike i duboke ablacijske kratere na površini pod laserskom ablacijom, s velikim brojem pukotina u središnjem području iako su glatke, i debelom nakupinom oksida u rubnom području. Nasuprot tome, kromirani sloj na površini obrađene legure titana pokazao je superiornu otpornost na ablaciju pod istim uvjetima, s plićim ablacijskim jamama i manje pukotina, te znatno manjim nakupljanjem oksida.
Pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) i energetske disperzivne spektroskopije (EDAX) mikromorfologije i analize sastava abliranih površina, otkrili smo da kromni premaz učinkovito blokira izravnu eroziju visokotemperaturnog kisika na podlozi od legure titana i smanjuje pojavu oksidacijskih reakcija, čime se poboljšavaju ukupna svojstva materijala otporna na ablaciju.