Innovativ behandlingsmetode forbedrer anti-ablationsydelsen af titaniumlegering til marineskibsbygning og -vedligeholdelse
Inden for marine skibsbygning og vedligeholdelse er skibskomponenter udsat for ekstreme arbejdsforhold, især udfordringen med højtemperaturablation, som væsentligt begrænser deres levetid. Denne artikel fremhæver en banebrydende forarbejdningsteknik, der sigter mod at forstærke modstanden mod ablation i titanlegeringsmaterialer gennem specifikke overfladebehandlinger og krombelægning. Ved at udføre laserablationseksperimenter, der efterligner skibes faktiske arbejdsmiljø, dykker vi ned i virkningen af denne behandlingsmetode på egenskaberne af titanlegering og dens krombelægning.
Med den ubønhørlige udvikling af skibsteknisk teknologi er ydeevnekravene til skibskomponenter blevet stadig strengere. Titaniumlegering, kendt for sine overlegne mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed, har en central position i skibsbygning. Ikke desto mindre er spørgsmålet om højtemperaturablation i havmiljøer fortsat en formidabel hindring, der hindrer dens udbredte anvendelse. For at tackle denne udfordring har vi vedtaget en avanceret procesteknologi til at overfladebehandle titanlegering og belægge den med krom, og derved forbedre dens ablationsmodstand.
Bearbejdningsmetodik og materialeforberedelse
Titanium legering substrat behandling: Ved hjælp af præcisionstrådskæringsteknologi blev titanlegeringsråmaterialer skåret til prøver i standardstørrelse (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Efterfølgende blev prøverne slibet med 1500-sandpapir, poleret til en spejlfinish med slibende pasta og til sidst renset via ultralydsbølger for at fjerne overfladeurenheder, hvilket sikrede en uberørt overfladefinish.
Påføring af krombelægning: En avanceret bue-ion-pletteringsteknik blev anvendt til at afsætte en chrombelægning på de forberedte titanlegeringsprøver. Ved omhyggeligt at kontrollere vakuumniveauer (6×10^-3 Pa), temperatur (300 grader), NH3-tryk (2-3 Pa) og forspænding (800-1000 V), en ensartet og tæt chrombelægning blev opnået, med afsætningstider i området fra 10 til 20 minutter.
Laser ablationseksperimenter og resultatanalyse
For at evaluere ablationsmodstanden af den behandlede titanlegering og krombelægning blev der udført en række laserablationsforsøg. Ved at bruge et specialbygget langpulslasersystem (model FLK-TIX6409Hz) simulerede vi ablationsprocessen under høje temperaturforhold ved at justere pulsenergi og tælling.
Eksperimentelle resultater afslørede, at det ubehandlede titanlegeringssubstrat udviste dybe ablationskratere med adskillige revner i det centrale område, ledsaget af tykke oxidophobninger langs kanterne. I modsætning hertil udviste den krombelagte titanlegeringsoverflade overlegen ablationsmodstand under identiske forhold, med lavere ablationskratere, reduceret revnefordeling og minimale oxidophobninger.
Gennem scanning elektronmikroskopi (SEM) og energidispersiv røntgenspektroskopi (EDAX), blev der udført mikrotopografi og sammensætningsanalyser af de ablerede overflader. Disse analyser bekræftede, at krombelægningen effektivt beskyttede titanlegeringssubstratet mod direkte angreb af højtemperaturilt, hvilket minimerer oxidative reaktioner og forbedrer materialets samlede ablationsmodstand.
Konklusion og Outlook
Denne undersøgelse forbedrede med succes anti-ablationsydelsen af titanlegering og dens krombelægning gennem en innovativ behandlingsmetode. De eksperimentelle resultater understreger krombelægningens afgørende rolle i at beskytte titanlegeringssubstratet mod højtemperaturablation, hvorved levetiden for skibskomponenter forlænges betydeligt. Fremtidige forskningsbestræbelser kan yderligere udforske virkningen af forskellige behandlingsparametre på belægningens ydeevne og udvikle yderligere højtydende beskyttende belægningsmaterialer for at imødekomme den presserende efterspørgsel efter højtydende komponenter i skibsbygningssektoren.
