Onderzoek naar de anti-erosieprestaties van titaniumlegeringen en chroomcoatings voor de scheepsbouw
Bij het onderhoud van zeeschepen moeten de componenten bestand zijn tegen extreme werkomgevingen, vooral de uitdaging van erosie bij hoge temperaturen, wat hun levensduur aanzienlijk beperkt. Dit artikel richt zich op een innovatieve verwerkingsmethode gericht op het behandelen van titaniumlegeringsmaterialen via specifieke processen en het coaten van hun oppervlakken met een chroomlaag om hun weerstand tegen erosie te verbeteren. Door middel van laserablatie-experimenten die de werkelijke werkomgeving van schepen simuleren, hebben we ons verdiept in de effecten van deze verwerking op de eigenschappen van titaniumlegeringen en chroomcoatings. Met de voortdurende vooruitgang van de oceaantechniek worden de prestatie-eisen voor scheepsonderdelen steeds strenger. Titaniumlegeringen spelen een belangrijke rol in de scheepsbouw vanwege hun uitstekende mechanische eigenschappen en corrosieweerstand. Het probleem van erosie bij hoge temperaturen in het mariene milieu blijft echter een groot obstakel voor de toepassing ervan. Om deze uitdaging aan te pakken, hebben we geavanceerde verwerkingstechnieken toegepast om titaniumlegeringen een oppervlaktebehandeling te geven en ze te coaten met een chroomlaag om hun weerstand tegen erosie te verbeteren.
Verwerking en materiaalvoorbereiding voor de verwerking van substraten van titaniumlegeringen: Er wordt precisiedraadsnijtechnologie gebruikt om de grondstof van de titaniumlegering in monsters van standaardformaat (2 cm x 1 cm x 0,5 cm) te snijden. Gebruik vervolgens schuurpapier om te polijsten, polijst vervolgens met pasta om een spiegeleffect te bereiken en gebruik ten slotte ultrasoon reinigen om oppervlakteonzuiverheden te verwijderen en de gladheid van het substraatoppervlak te garanderen. Chroomcoatingverwerking: Met behulp van geavanceerde boogionplatingtechnologie wordt chroomcoating afgezet op het oppervlak van voorbereide monsters van titaniumlegeringen. Door de vacuümgraad (6 × 10 ^ -3 Pa), de temperatuur (300 graden C), de NH3-druk (2-3 Pa) en de voorspanning (800~1000 V) nauwkeurig te regelen, kan de chroomcoating Er wordt verzekerd dat het uniform en dicht is, met een afzettingstijd die binnen 10-20 minuten wordt gecontroleerd. Laserablatie-experimenten en resultaatanalyses werden uitgevoerd om de anti-ablatieprestaties van verwerkte titaniumlegeringen en chroomcoatings te evalueren. We hebben een reeks laserablatie-experimenten ontworpen. Het experiment maakte gebruik van een zelfgemaakte laser met lange pulsbreedte (model FLK-TIX6409Hz) om het ablatieproces van scheepscomponenten in omgevingen met hoge temperaturen te simuleren door de pulsenergie en het aantal aan te passen. De experimentele resultaten toonden aan dat het onbehandelde substraat van titaniumlegering grote en diepe ablatieputten op het oppervlak vertoonde onder laserablatie. Hoewel het centrale gebied glad was, ging het gepaard met veel scheuren en werden er dikke oxideafzettingen gevormd in het randgebied. Daarentegen vertoont de verchroomde laag op het oppervlak van de bewerkte titaniumlegering superieure anti-ablatieprestaties onder dezelfde omstandigheden, met ondiepere ablatieputten, minder scheurverdeling en aanzienlijk verminderde oxideaccumulatie.
Door middel van scanning-elektronenmicroscopie (SEM) en energiedispersieve spectroscopie (EDAX)-analyse van de microstructuur en samenstelling van het geablateerde oppervlak, ontdekten we dat de chroomcoating effectief de directe erosie van het titaniumlegeringssubstraat door zuurstof bij hoge temperaturen blokkeerde, waardoor het optreden van van oxidatiereacties, en verbeterde zo de algehele anti-ablatieprestaties van het materiaal. Conclusie en vooruitzicht: Deze studie heeft met succes de ablatieweerstand van titaniumlegeringen en chroomcoatings verbeterd door middel van innovatieve verwerkingsmethoden. De experimentele resultaten geven aan dat chroomcoating een belangrijke rol speelt bij het beschermen van het titaniumlegeringssubstraat tegen erosie bij hoge temperaturen, waardoor de levensduur van scheepsonderdelen aanzienlijk wordt verlengd. Toekomstig onderzoek kan de impact van verschillende verwerkingsparameters op de coatingprestaties verder onderzoeken, en meer hoogwaardige beschermende coatingmaterialen ontwikkelen om te voldoen aan de dringende vraag naar hoogwaardige componenten in de scheepsbouwindustrie.
