У галузі морської техніки та технічного обслуговування довговічність морських компонентів стикається з величезною проблемою у вигляді високотемпературної ерозії. Це питання суттєво обмежує термін експлуатації частин судна. Щоб вирішити цю проблему, було досліджено нову техніку обробки для підвищення стійкості до ерозії титанових сплавів морського виробництва. Основна точка цього дослідження зосереджена навколо складних методів обробки титанових сплавів у поєднанні з осадженням хромових покриттів на їх поверхні для посилення їх стійкості до термічної ерозії.
Невпинний розвиток морських інженерних технологій підвищив вимоги до характеристик корабельних компонентів. Титанові сплави, відомі своїми винятковими механічними властивостями та стійкістю до корозії, відіграють ключову роль у військово-морському будівництві. Проте постійна проблема високотемпературної ерозії в морському середовищі продовжує перешкоджати їх широкому застосуванню. Щоб подолати цю перешкоду, для обробки поверхні титанових сплавів було застосовано передовий підхід до обробки з подальшим нанесенням хромових покриттів, спрямованих на підвищення їх стійкості до ерозії.
Методика обробки та підготовка матеріалу
Обробка хромового покриття: для нанесення хромового покриття на підготовлені зразки титанового сплаву використовуються передові методи електродугового іонного покриття. Завдяки ретельному контролю таких параметрів, як рівень вакууму (6×10^-3 Па), температура (300 градусів), тиск NH3 (23 Па) і напруга зміщення (8001000 В), хромові покриття є рівномірно щільними, з час осадження коливається від 10 до 20 хвилин.
Експерименти з лазерної ерозії та аналіз результатів
Обробка підкладки з титанового сплаву: точні методи різання дроту використовуються для сегментації необроблених титанових матеріалів у стандартизовані зразки розміром 2 см × 1 см × 0,5 см. Згодом реалізується процедура полірування з використанням 1500-зернистого наждачного паперу, кульмінацією якої є дзеркальна обробка, досягнута полірувальними складами. Потім використовується ультразвукове очищення для видалення поверхневих забруднень, забезпечуючи бездоганну гладкість поверхні основи.
Обробка хромового покриття: для нанесення хромового покриття на підготовлені зразки титанового сплаву використовуються передові методи електродугового іонного покриття. Завдяки ретельному контролю таких параметрів, як рівень вакууму (6×10^-3 Па), температура (300 градусів), тиск NH3 (23 Па) і напруга зміщення (8001000 В), хромові покриття є рівномірно щільними, з час осадження коливається від 10 до 20 хвилин.
Експерименти з лазерної ерозії та аналіз результатів
Для оцінки стійкості до ерозії оброблених титанових сплавів і хромових покриттів була розроблена серія експериментів з лазерної ерозії. Використовуючи спеціально виготовлений лазер з довгою шириною імпульсу (модель FLK-TIX6409Hz) і регулюючи енергію та частоту імпульсу, експерименти моделюють процес ерозії, який зазнають компоненти судна в умовах високої температури. Результати показують, що підкладки з необробленого титанового сплаву демонструють глибокі та великі ерозійні ямки під дією лазерної ерозії з гладкими, але тріщинистими центральними областями та густими накопиченнями оксиду по краях. Навпаки, титанові сплави з хромованими покриттями демонструють чудову стійкість до ерозії за однакових умов, демонструючи менші ерозійні ямки, зменшене утворення тріщин і значно зменшене накопичення оксиду.
Мікроскопічні морфологічні та композиційні аналізи еродованих поверхонь, проведені за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) і енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDAX), показують, що хромові покриття ефективно захищають підкладки з титанового сплаву від прямої окисної ерозії високотемпературним киснем, тим самим стримуючи реакцій окислення та підвищення загальної ерозійної стійкості матеріалів.
Інноваційні технології обробки титанових сплавів у поєднанні з хромованими покриттями представляють багатообіцяючий шлях для зміцнення морських компонентів проти суворих реалій високотемпературної ерозії в морському середовищі. Це дослідження не тільки проливає світло на ключову роль обробки поверхонь у підвищенні довговічності матеріалів, але й підкреслює важливість індивідуальних рішень у розширенні кордонів стійкості морської техніки.
