Исследование противоэрозионных характеристик титанового сплава и хромового покрытия для судостроения

При обслуживании морских судов компоненты должны выдерживать экстремальные рабочие условия, особенно высокотемпературную эрозию, что значительно ограничивает срок их службы. В этой статье основное внимание уделяется инновационному методу обработки, направленному на обработку материалов из титановых сплавов с помощью специальных процессов и покрытие их поверхностей слоем хрома для повышения их устойчивости к эрозии. С помощью экспериментов по лазерной абляции, имитирующих реальную рабочую среду кораблей, мы углубились в влияние этой обработки на свойства титановых сплавов и хромовых покрытий. С постоянным развитием технологий океанотехники требования к характеристикам судовых компонентов становятся все более строгими. Титановые сплавы играют важную роль в судостроении благодаря своим превосходным механическим свойствам и коррозионной стойкости. Однако проблема высокотемпературной эрозии морской среды остается серьезным препятствием для его применения. Чтобы решить эту проблему, мы внедрили передовые технологии обработки поверхности титановых сплавов и покрыли их слоем хрома, чтобы повысить их устойчивость к эрозии.

Обработка и подготовка материала для обработки подложки из титанового сплава: технология прецизионной резки проволоки используется для резки сырья из титанового сплава на образцы стандартного размера (2 см × 1 см × 0,5 см). В дальнейшем для полировки используйте наждачную бумагу, затем отполируйте пастой для достижения зеркального эффекта и, наконец, используйте ультразвуковую очистку для удаления поверхностных загрязнений и обеспечения гладкости поверхности основы. Обработка хромового покрытия: с помощью передовой технологии дугового ионного покрытия хромовое покрытие наносится на поверхность подготовленных образцов титанового сплава. Благодаря точному контролю степени вакуума (6 × 10 ^ -3 Па), температуры (300 градусов C), давления NH3 (2-3 Па) и напряжения смещения (800–1000 В) хромовое покрытие гарантируется однородность и плотность, а время нанесения контролируется в пределах 10–20 минут. Эксперименты по лазерной абляции и анализ результатов были проведены для оценки антиабляционных характеристик обработанных титановых сплавов и хромовых покрытий. Мы разработали серию экспериментов по лазерной абляции. В эксперименте использовался самодельный лазер с большой шириной импульса (модель FLK-TIX6409Hz) для моделирования процесса абляции компонентов корабля в высокотемпературных средах путем регулирования энергии и количества импульсов. Результаты экспериментов показали, что на необработанной подложке из титанового сплава при лазерной абляции на поверхности наблюдались большие и глубокие абляционные ямки. Хотя центральная область была гладкой, она сопровождалась множеством трещин, а в краевой области образовывались толстые оксидные отложения. Напротив, хромированный слой на поверхности обработанного титанового сплава демонстрирует превосходные антиабляционные характеристики в тех же условиях, с более мелкими абляционными ямками, меньшим распространением трещин и значительно уменьшенным накоплением оксидов.

С помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионной спектроскопии (EDAX) анализа микроструктуры и состава аблированной поверхности мы обнаружили, что хромовое покрытие эффективно блокирует прямую эрозию подложки из титанового сплава высокотемпературным кислородом, снижает возникновение реакций окисления и, таким образом, улучшились общие антиабляционные характеристики материала. Заключение и перспективы: Это исследование успешно улучшило стойкость к абляции титановых сплавов и хромовых покрытий за счет инновационных методов обработки. Результаты экспериментов показывают, что хромовое покрытие играет важную роль в защите подложки из титанового сплава от высокотемпературной эрозии, значительно продлевая срок службы компонентов корабля. Будущие исследования позволят дополнительно изучить влияние различных параметров обработки на характеристики покрытия, а также разработать более высокоэффективные материалы защитного покрытия для удовлетворения острой потребности в высокопроизводительных компонентах в судостроительной промышленности.