Исследование стойкости к абляции морских титановых сплавов и хромовых покрытий после обработки

При производстве и обслуживании морских судов морские компоненты подвергаются экстремальным условиям эксплуатации, особенно проблемам высокотемпературной абляции, что значительно ограничивает срок их службы. В данной статье основное внимание уделяется инновационному методу обработки, направленному на повышение стойкости к абляции материалов из титановых сплавов путем обработки их слоем хрома на поверхности посредством специального процесса. С помощью экспериментов по лазерной абляции, которые моделируют реальную рабочую среду корабля, мы тщательно изучаем влияние этой обработки на свойства титановых сплавов и хромовых покрытий.
С непрерывным развитием морских инженерных технологий требования к характеристикам судовых компонентов становятся все более и более строгими. Титановый сплав, обладающий превосходными механическими свойствами и коррозионной стойкостью, занимает важное место в судостроении. Однако высокотемпературная абляция в морской среде по-прежнему остается серьезной проблемой, ограничивающей ее применение. Чтобы решить эту задачу, мы внедрили передовую технологию обработки поверхности титановых сплавов хромированием с целью повышения их стойкости к абляционной коррозии.

Метод обработки и подготовка материала Обработка подложки из титанового сплава: с использованием технологии прецизионной резки проволоки сырье из титанового сплава разрезалось на образцы стандартного размера (2 см × 1 см × 0,5 см). Впоследствии он был отполирован наждачной бумагой с зернистостью 1500, затем отполирован абразивной пастой до зеркального эффекта и, наконец, очищен ультразвуковой волной для удаления поверхностных загрязнений и обеспечения чистоты поверхности подложки. Обработка хромового покрытия: Хромовое покрытие наносилось на поверхность подготовленных образцов титанового сплава с использованием передовой технологии дугового ионного покрытия. За счет точного контроля вакуума (6×10^-3 Па), температуры (300 градусов), давления NH3 (2~3 Па) и напряжения смещения (800~1000 В) хромовое покрытие гарантировалось однородным. и плотный, а время осаждения контролировали на уровне 10-20 минут. Эксперименты по лазерной абляции и анализ результатов. Чтобы оценить стойкость к абляции обработанного титанового сплава и хромового покрытия, мы разработали серию экспериментов по лазерной абляции. В экспериментах использовался самодельный лазер с большой шириной импульса (модель FLK-TIX6409Hz) для моделирования процесса абляции деталей корабля в условиях высокой температуры путем регулирования энергии импульса и количества импульсов. Результаты экспериментов показывают, что необработанная подложка из титанового сплава имеет большие и глубокие абляционные кратеры на поверхности при лазерной абляции, с большим количеством трещин в центральной части, хотя и гладких, и толстым скоплением оксида в краевой области. Напротив, хромированный слой на поверхности обработанного титанового сплава показал превосходную стойкость к абляции в тех же условиях, с более мелкими ямками абляции и меньшим количеством трещин, а также значительно меньшим накоплением оксидов.
С помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионной спектроскопии (EDAX) микроморфологии и анализа состава аблированных поверхностей мы обнаружили, что хромовое покрытие эффективно блокирует прямую эрозию высокотемпературного кислорода на подложке из титанового сплава и снижает возникновение реакций окисления, тем самым улучшая общие абляционно-стойкие свойства материала.