En la fabricación y mantenimiento de los vasos marinos, los componentes marinos están sujetos a entornos operativos extremos, especialmente el desafío de la ablación a alta temperatura, que limita en gran medida su vida útil. Este documento se centra en un método de procesamiento innovador destinado a mejorar la resistencia a la ablación de los materiales de aleación de titanio al tratarlos con una capa de cromo en su superficie a través de un proceso específico. A través de experimentos de ablación con láser que simulan el entorno operativo real de un barco, proporcionamos información sobre los efectos de este tratamiento de procesamiento en las propiedades de las aleaciones de titanio y los recubrimientos cromados.
Con el progreso continuo de la tecnología de ingeniería marina, los requisitos de rendimiento para los componentes del barco se están volviendo cada vez más estrictos. La aleación de titanio, con sus excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, ocupa una posición importante en la construcción naval. Sin embargo, la ablación a alta temperatura en el medio marino sigue siendo un desafío importante que restringe su aplicación. Para enfrentar este desafío, hemos adoptado una tecnología de procesamiento avanzada para tratar las aleaciones de titanio de superficie con el revestimiento de cromo, con el fin de mejorar su resistencia a la corrosión ablativa.
Método de procesamiento y preparación de materiales
Procesamiento del sustrato de aleación de titanio: la materia prima de aleación de titanio se cortó en muestras de tamaño estándar (2 cm × 1 cm × 0. 5 cm) utilizando tecnología de corte de alambre de precisión. Posteriormente, se usó papel de lija de grano 1500 para pulir, luego se usó pasta abrasiva para pulir a un efecto espejo, y finalmente se usó la limpieza ultrasónica para eliminar las impurezas de la superficie para garantizar el acabado superficial del sustrato.
Procesamiento de recubrimiento de cromo: el recubrimiento de cromo se depositó en la superficie de las muestras de aleación de titanio preparadas utilizando tecnología avanzada de recubrimiento de iones de arco. Al controlar con precisión el vacío (6 × 10^-3 PA), temperatura (300 grados), presión NH3 (2 ~ 3 Pa) y voltaje de polarización (800 ~ 1000 V), se garantiza que el recubrimiento de cromo sea uniforme y denso, y el tiempo de deposición se controle a 10 ~ 20 minutos.
Experimento de ablación con láser y análisis de resultados
Se diseñaron una serie de experimentos de ablación con láser para evaluar la resistencia a la ablación de la aleación de titanio procesada y el recubrimiento de cromo. Los experimentos utilizaron un láser de ancho de pulso largo casero (modelo FLK-TIX6409Hz) para simular el proceso de ablación de las piezas del barco en un entorno de alta temperatura ajustando la energía del pulso y el número de pulsos.
Los resultados experimentales muestran que el sustrato de aleación de titanio no tratado tiene cráteres de ablación grandes y profundos en la superficie bajo la ablación con láser, con una gran cantidad de grietas en el área central, aunque lisa y una acumulación de óxido grueso en el área del borde. En contraste, la capa chapada en cromo en la superficie de la aleación de titanio procesada mostró resistencia de ablación superior en las mismas condiciones, con pozos de ablación menos profundos y menos grietas, y significativamente menos acumulación de óxido.
A través de la microscopía electrónica de escaneo (SEM) y la micro-morfología de la espectroscopía de energía (EDAX) y el análisis compositivo de las superficies abladas, encontramos que el recubrimiento de cromio bloqueó efectivamente la erosión directa de oxígeno de alta temperatura en las propiedades de la aleación de titanio y redujo la ocurrencia de la óxidación, lo que mejora las propiedades de la ablamación general de la ablamación.
Conclusión y perspectiva
En este estudio, la resistencia a la ablación de las aleaciones de titanio y los recubrimientos de cromo se mejoró con éxito a través de métodos de procesamiento innovadores. Los resultados experimentales muestran que el recubrimiento de cromo juega un papel importante en la protección del sustrato de aleación de titanio de la ablación de alta temperatura, que extiende significativamente la vida útil de los componentes del barco. La investigación futura puede explorar más a fondo los efectos de los diferentes parámetros de procesamiento en el rendimiento del recubrimiento, así como el desarrollo de materiales de recubrimiento de protección más de alto rendimiento, para satisfacer la demanda urgente de piezas de alto rendimiento en el campo de la construcción naval.
