Kaedah Pemprosesan Inovatif Meningkatkan Prestasi Anti-Ablasi Aloi Titanium untuk Pembinaan dan Penyelenggaraan Kapal Marin
Dalam bidang pembinaan dan penyelenggaraan kapal marin, komponen kapal tertakluk kepada keadaan kerja yang melampau, terutamanya cabaran ablasi suhu tinggi, yang mengehadkan hayat perkhidmatannya dengan ketara. Artikel ini menyerlahkan teknik pemprosesan terobosan yang bertujuan untuk mengukuhkan rintangan terhadap ablasi dalam bahan aloi titanium melalui rawatan permukaan tertentu dan salutan kromium. Dengan menjalankan eksperimen ablasi laser yang meniru persekitaran kerja sebenar kapal, kami menyelidiki kesan kaedah pemprosesan ini ke atas sifat aloi titanium dan salutan kromiumnya.
Dengan kemajuan tanpa henti teknologi kejuruteraan marin, keperluan prestasi untuk komponen kapal telah menjadi semakin ketat. Aloi titanium, yang terkenal dengan sifat mekanikal yang unggul dan rintangan kakisan, memegang kedudukan penting dalam pembinaan kapal. Namun begitu, isu ablasi suhu tinggi dalam persekitaran marin kekal sebagai halangan yang menggerunkan yang menghalang penggunaannya secara meluas. Untuk menangani cabaran ini, kami telah menggunakan teknologi pemprosesan termaju untuk merawat permukaan aloi titanium dan menyalutinya dengan kromium, sekali gus meningkatkan rintangan ablasinya.
Metodologi Pemprosesan dan Penyediaan Bahan
Pemprosesan Substrat Aloi Titanium: Menggunakan teknologi pemotongan dawai ketepatan, bahan mentah aloi titanium dipotong menjadi spesimen bersaiz standard (2 cm x 1 cm x 0.5 cm). Selepas itu, spesimen dikisar dengan 1500-kertas pasir grit, digilap ke kemasan cermin menggunakan pes kasar, dan akhirnya dibersihkan melalui gelombang ultrasonik untuk menghapuskan kekotoran permukaan, memastikan kemasan permukaan bersih.
Aplikasi Salutan Chromium: Teknik penyaduran ion arka termaju telah digunakan untuk mendepositkan salutan kromium pada sampel aloi titanium yang disediakan. Dengan mengawal tahap vakum dengan teliti (6×10^-3 Pa), suhu (300 darjah ), tekanan NH3 (2-3 Pa), dan voltan pincang (800-1000 V), seragam dan salutan kromium padat telah dicapai, dengan masa pemendapan antara 10 hingga 20 minit.
Eksperimen Penghapusan Laser dan Analisis Keputusan
Untuk menilai rintangan ablasi aloi titanium yang diproses dan salutan kromium, satu siri eksperimen ablasi laser telah dijalankan. Menggunakan sistem laser denyut panjang tersuai (model FLK-TIX6409Hz), kami mensimulasikan proses ablasi di bawah keadaan suhu tinggi dengan melaraskan tenaga dan kiraan nadi.
Keputusan eksperimen mendedahkan bahawa substrat aloi titanium yang tidak dirawat mempamerkan kawah ablasi dalam dengan banyak keretakan di kawasan tengah, disertai dengan pengumpulan oksida tebal di sepanjang tepi. Sebaliknya, permukaan aloi titanium bersalut kromium menunjukkan rintangan ablasi yang unggul dalam keadaan yang sama, menampilkan kawah ablasi yang lebih cetek, pengedaran retakan berkurangan dan pengumpulan oksida yang minimum.
Melalui pengimbasan mikroskop elektron (SEM) dan spektroskopi sinar-X penyebaran tenaga (EDAX), topografi mikro dan analisis komposisi permukaan ablasi telah dilakukan. Analisis ini mengesahkan bahawa salutan kromium secara berkesan melindungi substrat aloi titanium daripada serangan langsung oleh oksigen suhu tinggi, meminimumkan tindak balas oksidatif dan meningkatkan rintangan ablasi keseluruhan bahan.
Kesimpulan dan Pandangan
Kajian ini berjaya meningkatkan prestasi anti-ablasi aloi titanium dan salutan kromiumnya melalui kaedah pemprosesan yang inovatif. Hasil eksperimen menggariskan peranan penting salutan kromium dalam melindungi substrat aloi titanium daripada ablasi suhu tinggi, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan komponen kapal dengan ketara. Usaha penyelidikan masa depan boleh meneroka lebih lanjut kesan parameter pemprosesan yang berbeza terhadap prestasi salutan dan membangunkan bahan salutan pelindung berprestasi tinggi tambahan untuk memenuhi permintaan mendesak untuk komponen berprestasi tinggi dalam sektor pembinaan kapal.
