Studija o otpornosti na ablaciju morskih legura titana i kromovih prevlaka nakon obrade

U proizvodnji i održavanju brodskih plovila, pomorske komponente su izložene ekstremnim radnim okruženjima, posebno izazovu visokotemperaturne ablacije, što uvelike ograničava njihov vijek trajanja. Ovaj se rad usredotočuje na inovativnu metodu obrade čiji je cilj povećanje otpornosti na ablaciju materijala od legure titana tretiranjem slojem kroma na njihovoj površini kroz poseban proces. Kroz pokuse laserske ablacije koji simuliraju stvarno radno okruženje broda, pružamo uvid u učinke ovog tretmana obrade na svojstva legura titana i kromiranih premaza.
Sa stalnim napretkom pomorske inženjerske tehnologije, zahtjevi za performanse brodskih komponenti postaju sve stroži. Legura titana, sa svojim izvrsnim mehaničkim svojstvima i otpornošću na koroziju, zauzima važno mjesto u brodogradnji. Međutim, visokotemperaturna ablacija u morskom okolišu i dalje je veliki izazov koji ograničava njezinu primjenu. Kako bismo odgovorili na ovaj izazov, usvojili smo naprednu tehnologiju obrade za površinsku obradu titanovih legura s kromiranjem, s ciljem povećanja njihove otpornosti na ablativnu koroziju.

Način obrade i priprema materijala
Obrada podloge od legure titana: sirovina od legure titana izrezana je u uzorke standardne veličine (2 cm × 1 cm × 0.5 cm) pomoću tehnologije preciznog rezanja žicom. Nakon toga, brusni papir granulacije 1500 korišten je za poliranje, zatim je korištena abrazivna pasta za poliranje do efekta zrcala, i na kraju je korišteno ultrazvučno čišćenje za uklanjanje površinskih nečistoća kako bi se osigurala završna obrada površine podloge.
Obrada prevlake kroma: Prevlake kroma nanesene su na površinu pripremljenih uzoraka legure titana korištenjem napredne tehnologije elektrolučne ionske ploče. Preciznom kontrolom vakuuma (6×10^-3 Pa), temperature (300 stupnjeva), tlaka NH3 (2~3 Pa) i prednapona (800~1000 V), osigurava se jednolika prevlaka kroma i gusta, a vrijeme taloženja je kontrolirano na 10~20 minuta.
Eksperiment laserske ablacije i analiza rezultata
Niz eksperimenata laserske ablacije osmišljen je kako bi se procijenila otpornost na ablaciju obrađene legure titana i prevlake od kroma. Eksperimenti su koristili domaći laser duge pulsne širine (model FLK-TIX6409Hz) za simulaciju procesa ablacije dijelova broda u okruženju visoke temperature podešavanjem energije pulsa i broja impulsa.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da neobrađena podloga od legure titana ima velike i duboke ablacijske kratere na površini pod laserskom ablacijom, s velikim brojem pukotina u središnjem području iako su glatke, i debelom nakupinom oksida u rubnom području. Nasuprot tome, kromirani sloj na površini obrađene legure titana pokazao je superiornu otpornost na ablaciju pod istim uvjetima, s plićim ablacijskim jamama i manje pukotina, te znatno manjim nakupljanjem oksida.
Pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) i energetske disperzivne spektroskopije (EDAX) mikromorfologije i analize sastava abliranih površina, otkrili smo da kromni premaz učinkovito blokira izravnu eroziju visokotemperaturnog kisika na podlozi od legure titana i smanjuje pojavu oksidacijskih reakcija, čime se poboljšavaju ukupna svojstva materijala otporna na ablaciju.
Zaključak i perspektiva
U ovoj studiji, otpornost na ablaciju titanovih legura i kromovih prevlaka uspješno je poboljšana inovativnim metodama obrade. Eksperimentalni rezultati pokazuju da kromna prevlaka igra važnu ulogu u zaštiti podloge od legure titana od visokotemperaturne ablacije, što značajno produljuje životni vijek brodskih komponenti. Buduća istraživanja mogu dodatno istražiti učinke različitih parametara obrade na učinak premaza, kao i razvoj zaštitnih materijala za premaze visokih performansi, kako bi se zadovoljila hitna potražnja za dijelovima visokih performansi u području brodogradnje.