Innovatiivinen prosessointimenetelmä parantaa titaaniseoksen anti-ablaatiosuorituskykyä laivojen laivanrakennuksessa ja kunnossapidossa
Laivojen laivanrakennuksen ja huollon alalla laivojen komponentit ovat alttiina äärimmäisille työolosuhteille, erityisesti korkean lämpötilan ablaatiolle, joka rajoittaa merkittävästi niiden käyttöikää. Tämä artikkeli korostaa uraauurtavaa käsittelytekniikkaa, jolla pyritään vahvistamaan titaaniseosmateriaalien ablaatiokestävyyttä erityisillä pintakäsittelyillä ja kromipinnoituksella. Suorittamalla laserablaatiokokeita, jotka jäljittelevät laivojen todellista työympäristöä, perehdymme tämän käsittelymenetelmän vaikutuksiin titaaniseoksen ja sen kromipinnoitteen ominaisuuksiin.
Laivanrakennustekniikan hellittämättömän edistymisen myötä laivojen komponenttien suorituskykyvaatimukset ovat tulleet yhä tiukemmiksi. Erinomaisista mekaanisista ominaisuuksistaan ja korroosionkestävyydestään tunnetulla titaaniseoksella on keskeinen asema laivanrakennuksessa. Siitä huolimatta korkean lämpötilan ablaatio meriympäristöissä on edelleen valtava este, joka estää sen laajan käytön. Tämän haasteen ratkaisemiseksi olemme ottaneet käyttöön edistyneen prosessointitekniikan titaaniseoksen pintakäsittelyyn ja kromilla pinnoittamiseen, mikä parantaa sen ablaatiokestävyyttä.
Käsittelymenetelmät ja materiaalin valmistelu
Titaaniseoksen alustan käsittely: Tarkkuuslanganleikkaustekniikkaa käyttäen leikattiin titaaniseoksen raaka-aineet vakiokokoisiksi näytteiksi (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Myöhemmin näytteet hiottiin 1500-hiomapaperilla, kiillotettiin peilipintaiseksi hankaavalla tahnalla ja lopuksi puhdistettiin ultraääniaaltojen avulla pinnan epäpuhtauksien poistamiseksi, mikä varmistaa koskemattoman pinnan.
Kromipinnoitteen käyttö: Käytettiin edistynyttä kaari-ionipinnoitustekniikkaa kromipinnoitteen levittämiseksi valmistettujen titaaniseosnäytteiden päälle. Säätelemällä huolellisesti tyhjiotasoja (6×10^-3 Pa), lämpötilaa (300 astetta), NH3:n painetta (2-3 Pa) ja esijännitettä (800-1000 V) saadaan tasainen ja saavutettiin tiheä kromipinnoite, jolloin kerrostusajat vaihtelivat 10 - 20 minuuttia.
Laserablaatiokokeet ja tulosten analyysi
Käsitellyn titaaniseoksen ja kromipinnoitteen ablaatiovastuksen arvioimiseksi suoritettiin sarja laserablaatiokokeita. Käyttämällä mittatilaustyönä valmistettua pitkän pulssin laserjärjestelmää (malli FLK-TIX6409Hz) simuloimme ablaatioprosessia korkeissa lämpötiloissa säätämällä pulssienergiaa ja -lukua.
Kokeelliset tulokset paljastivat, että käsittelemättömässä titaaniseossubstraatissa oli syviä ablaatiokraattereita, joissa oli lukuisia halkeamia keskialueella, joihin liittyi paksuja oksidikertymiä reunoilla. Sitä vastoin kromilla päällystetyllä titaaniseoksella oleva pinta osoitti ylivoimaista ablaatiokestävyyttä identtisissä olosuhteissa, ja siinä oli matalammat ablaatiokraatterit, pienempi halkeamien jakautuminen ja minimaaliset oksidikertymät.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) ja energiaa hajottavan röntgenspektroskopian (EDAX) avulla suoritettiin abloituneiden pintojen mikrotopografia ja koostumusanalyysit. Nämä analyysit vahvistivat, että kromipinnoite suojasi tehokkaasti titaaniseosalustaa korkean lämpötilan hapen suoralta hyökkäykseltä, minimoi oksidatiiviset reaktiot ja paransi materiaalin yleistä ablaatiovastusta.
Päätelmät ja näkymät
Tämä tutkimus paransi menestyksekkäästi titaaniseoksen ja sen kromipinnoitteen ablaatiota estävää suorituskykyä innovatiivisella käsittelymenetelmällä. Kokeelliset tulokset korostavat kromipinnoitteen ratkaisevaa roolia titaaniseosalustan suojaamisessa korkean lämpötilan ablaatiolta, mikä pidentää merkittävästi laivan komponenttien käyttöikää. Tulevaisuuden tutkimushankkeet voivat edelleen tutkia eri prosessointiparametrien vaikutusta pinnoitteen suorituskykyyn ja kehittää lisää korkean suorituskyvyn suojaavia pinnoitemateriaaleja vastaamaan laivanrakennusalan korkean suorituskyvyn komponenttien kiireelliseen kysyntään.
