Μελέτη σχετικά με την αντίσταση κατάλυσης θαλάσσιων κραμάτων τιτανίου και επικαλύψεων χρωμίου μετά την επεξεργασία

Κατά την κατασκευή και τη συντήρηση θαλάσσιων σκαφών, τα θαλάσσια εξαρτήματα υπόκεινται σε ακραία περιβάλλοντα λειτουργίας, ειδικά στην πρόκληση της κατάλυσης σε υψηλή θερμοκρασία, η οποία περιορίζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους. Αυτή η εργασία εστιάζει σε μια καινοτόμο μέθοδο επεξεργασίας που στοχεύει στην ενίσχυση της αντοχής στην κατάλυση υλικών από κράμα τιτανίου με την επεξεργασία τους με ένα στρώμα χρωμίου στην επιφάνειά τους μέσω μιας συγκεκριμένης διαδικασίας. Μέσω πειραμάτων αφαίρεσης λέιζερ που προσομοιώνουν το πραγματικό περιβάλλον εργασίας ενός πλοίου, διερευνούμε διεξοδικά τα αποτελέσματα αυτής της επεξεργασίας επεξεργασίας στις ιδιότητες των κραμάτων τιτανίου και των επικαλύψεων χρωμίου.
Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας ναυτικής μηχανικής, οι απαιτήσεις απόδοσης για τα εξαρτήματα του πλοίου γίνονται όλο και πιο αυστηρές. Το κράμα τιτανίου, με τις εξαιρετικές μηχανικές του ιδιότητες και την αντοχή στη διάβρωση, κατέχει σημαντική θέση στη ναυπηγική βιομηχανία. Ωστόσο, η αφαίρεση σε υψηλή θερμοκρασία στο θαλάσσιο περιβάλλον εξακολουθεί να είναι μια σημαντική πρόκληση που περιορίζει την εφαρμογή της. Προκειμένου να ανταποκριθούμε σε αυτήν την πρόκληση, έχουμε υιοθετήσει προηγμένη τεχνολογία επεξεργασίας για την επιφανειακή επεξεργασία κραμάτων τιτανίου με επιχρωμίωση, με σκοπό τη βελτίωση της αντοχής τους στη διάβρωση.

Μέθοδος επεξεργασίας και προετοιμασία υλικού Επεξεργασία υποστρώματος κράματος τιτανίου: τεχνολογία κοπής σύρματος ακριβείας χρησιμοποιήθηκε για την κοπή της πρώτης ύλης από κράμα τιτανίου σε δείγματα τυπικού μεγέθους (2 cm × 1 cm × 0,5 cm). Στη συνέχεια, γυαλίστηκε χρησιμοποιώντας γυαλόχαρτο 1500 grit, στη συνέχεια γυαλίστηκε με λειαντική πάστα σε αποτέλεσμα καθρέφτη και τελικά καθαρίστηκε με υπερηχητικό κύμα για να αφαιρεθούν οι επιφανειακές ακαθαρσίες για να διασφαλιστεί το φινίρισμα της επιφάνειας του υποστρώματος. Επεξεργασία επίστρωσης χρωμίου: Η επικάλυψη χρωμίου εναποτέθηκε στην επιφάνεια των προετοιμασμένων δειγμάτων κράματος τιτανίου χρησιμοποιώντας προηγμένη τεχνολογία επιμετάλλωσης ιόντων τόξου. Με τον ακριβή έλεγχο του κενού (6×10^-3 Pa), της θερμοκρασίας (300 μοίρες), της πίεσης NH3 (2~3 Pa) και της τάσης πόλωσης (800~1000 V), η επίστρωση χρωμίου διασφαλίστηκε ότι είναι ομοιόμορφη και πυκνό, και ο χρόνος εναπόθεσης ελεγχόταν στα 10~20 λεπτά. Πειράματα αφαίρεσης με λέιζερ και ανάλυση αποτελεσμάτων Προκειμένου να αξιολογηθεί η αντοχή στην κατάλυση του επεξεργασμένου κράματος τιτανίου και της επικάλυψης χρωμίου, σχεδιάσαμε μια σειρά πειραμάτων αφαίρεσης με λέιζερ. Τα πειράματα χρησιμοποίησαν ένα σπιτικό λέιζερ μεγάλου πλάτους παλμού (μοντέλο FLK-TIX6409Hz) για την προσομοίωση της διαδικασίας αφαίρεσης των εξαρτημάτων του πλοίου σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, προσαρμόζοντας την ενέργεια του παλμού και τον αριθμό των παλμών. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι το μη επεξεργασμένο υπόστρωμα από κράμα τιτανίου έχει μεγάλους και βαθιά κρατήρες αφαίρεσης στην επιφάνεια υπό αφαίρεση λέιζερ, με μεγάλο αριθμό ρωγμών στην κεντρική περιοχή αν και λεία, και συσσώρευση παχύρρευστου οξειδίου στην περιοχή της άκρης. Αντίθετα, το επιχρωμιωμένο στρώμα στην επιφάνεια του επεξεργασμένου κράματος τιτανίου έδειξε ανώτερη αντοχή στην κατάλυση υπό τις ίδιες συνθήκες, με πιο ρηχά κοιλώματα κατάλυσης και λιγότερες ρωγμές και σημαντικά λιγότερη συσσώρευση οξειδίου.
Μέσω της μικρομορφολογίας της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) και της φασματοσκοπίας διασποράς ενέργειας (EDAX) και της ανάλυσης σύνθεσης των αποκομμένων επιφανειών, διαπιστώσαμε ότι η επίστρωση χρωμίου εμπόδισε αποτελεσματικά την άμεση διάβρωση του οξυγόνου υψηλής θερμοκρασίας στο υπόστρωμα από κράμα τιτανίου και μείωσε την εμφάνιση των αντιδράσεων οξείδωσης, βελτιώνοντας έτσι τις συνολικές ιδιότητες αντοχής στην αφαίρεση του υλικού.