Naujoviškas apdorojimo metodas pagerina titano lydinio antiabliacines savybes, skirtas jūrinių laivų statybai ir priežiūrai
Jūrų laivų statybos ir priežiūros srityje laivų komponentai yra veikiami ekstremaliomis darbo sąlygomis, ypač aukštoje temperatūroje vykstančios abliacijos, o tai labai apriboja jų tarnavimo laiką. Šiame straipsnyje pabrėžiamas novatoriškas apdorojimo metodas, kuriuo siekiama sustiprinti titano lydinių medžiagų atsparumą abliacijai naudojant specifinį paviršiaus apdorojimą ir chromo dangą. Atlikdami lazerinės abliacijos eksperimentus, imituojančius tikrąją laivų darbo aplinką, gilinamės į šio apdorojimo metodo įtaką titano lydinio ir jo chromo dangos savybėms.
Nenumaldomai tobulėjant jūrų inžinerijos technologijoms, laivų komponentų eksploataciniai reikalavimai tapo vis griežtesni. Titano lydinys, žinomas dėl puikių mechaninių savybių ir atsparumo korozijai, užima pagrindinę vietą laivų statyboje. Nepaisant to, aukštos temperatūros abliacijos jūros aplinkoje problema tebėra didžiulė kliūtis, trukdanti plačiai ją taikyti. Norėdami išspręsti šį iššūkį, panaudojome pažangią apdorojimo technologiją, skirtą titano lydinio paviršiui apdoroti ir padengti chromu, taip padidindami jo atsparumą abliacijai.
Apdorojimo metodika ir medžiagos paruošimas
Titano lydinio substrato apdorojimas: Taikant tikslią vielos pjovimo technologiją, titano lydinio žaliavos buvo supjaustytos į standartinio dydžio pavyzdžius (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Vėliau bandiniai buvo šlifuoti 1500-šlifavimo popieriumi, nupoliruoti iki veidrodinio paviršiaus, naudojant abrazyvinę pasta, ir galiausiai nuvalyti ultragarso bangomis, kad pašalintų paviršiaus nešvarumus, užtikrinant nesugadintą paviršiaus apdailą.
Chromo dangos pritaikymas: chromo dangai padengti ant paruoštų titano lydinio pavyzdžių buvo panaudota pažangi lankinio jonų dengimo technika. Kruopščiai kontroliuojant vakuumo lygius (6×10^-3 Pa), temperatūrą (300 laipsnių), NH3 slėgį (2-3 Pa) ir poslinkio įtampą (800-1000 V), vienoda ir buvo pasiekta tanki chromo danga, kurios nusodinimo laikas svyravo nuo 10 iki 20 minučių.
Lazerinės abliacijos eksperimentai ir rezultatų analizė
Siekiant įvertinti apdoroto titano lydinio ir chromo dangos atsparumą abliacijai, buvo atlikta lazerinės abliacijos eksperimentų serija. Naudodami pagal užsakymą sukurtą ilgo impulso lazerinę sistemą (modelis FLK-TIX6409Hz), mes modeliavome abliacijos procesą aukštos temperatūros sąlygomis, reguliuodami impulsų energiją ir skaičių.
Eksperimentiniai rezultatai atskleidė, kad neapdorotame titano lydinio substrate buvo gilių abliacijos kraterių su daugybe įtrūkimų centrinėje srityje, kartu su storais oksidų sankaupomis išilgai kraštų. Priešingai, chromu dengtas titano lydinio paviršius pasižymėjo puikiu atsparumu abliacijai identiškomis sąlygomis, pasižymėjo seklesniais abliacijos krateriais, mažesniu įtrūkimų pasiskirstymu ir minimaliomis oksidų sankaupomis.
Taikant skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM) ir energiją dispersinę rentgeno spektroskopiją (EDAX), buvo atlikta abliuotų paviršių mikrotopografija ir kompozicinė analizė. Šios analizės patvirtino, kad chromo danga veiksmingai apsaugojo titano lydinio substratą nuo tiesioginio aukštos temperatūros deguonies atakos, sumažindama oksidacines reakcijas ir padidindama bendrą medžiagos atsparumą abliacijai.
Išvada ir perspektyva
Šis tyrimas sėkmingai pagerino titano lydinio ir jo chromo dangos antiabliacines savybes taikant naujovišką apdorojimo metodą. Eksperimento rezultatai pabrėžia lemiamą chromo dangos vaidmenį apsaugant titano lydinio pagrindą nuo aukštos temperatūros abliacijos, taip žymiai pailginant laivo komponentų tarnavimo laiką. Ateities moksliniai tyrimai gali toliau tirti skirtingų apdorojimo parametrų įtaką dangos veiksmingumui ir sukurti papildomas aukštos kokybės apsaugines dangos medžiagas, kad būtų patenkintas neatidėliotinas didelio našumo komponentų poreikis laivų statybos sektoriuje.
