Inovativna metoda obrade poboljšava performanse protiv ablacije legure titanijuma za brodogradnju i održavanje
U području brodogradnje i održavanja brodske komponente su podvrgnute ekstremnim radnim uvjetima, posebno izazovu visokotemperaturne ablacije, što značajno ograničava njihov vijek trajanja. Ovaj članak naglašava revolucionarnu tehniku obrade koja ima za cilj jačanje otpornosti na ablaciju u materijalima od legura titana kroz specifične površinske obrade i hromirane prevlake. Sprovođenjem eksperimenata laserske ablacije koji oponašaju stvarnu radnu okolinu brodova, ulazimo u utjecaj ove metode obrade na svojstva legure titanijuma i njegove hromirane prevlake.
Uz neumorni napredak tehnologije pomorskog inženjerstva, zahtjevi za performansama za komponente broda postali su sve stroži. Titanijumska legura, poznata po svojim vrhunskim mehaničkim svojstvima i otpornosti na koroziju, zauzima ključnu poziciju u brodogradnji. Ipak, pitanje visokotemperaturne ablacije u morskim sredinama ostaje velika prepreka koja ometa njenu široku primjenu. Da bismo se uhvatili u koštac s ovim izazovom, usvojili smo naprednu tehnologiju obrade za površinsku obradu legure titana i oblaganje hromom, čime se povećava njena otpornost na ablaciju.
Metodologija obrade i priprema materijala
Obrada supstrata od legure titanijuma: Koristeći tehnologiju preciznog rezanja žice, sirovine od legure titana su isječene u uzorke standardne veličine (2 cm x 1 cm x 0.5 cm). Nakon toga, uzorci su brušeni 1500-brusnim papirom, polirani do zrcalne završne obrade pomoću abrazivne paste i na kraju očišćeni ultrazvučnim talasima kako bi se eliminisale površinske nečistoće, osiguravajući netaknutu završnu obradu površine.
Primjena hromiranog premaza: Korištena je napredna tehnika elektrolučnog ioniziranja za nanošenje kromnog premaza na pripremljene uzorke legure titanijuma. Pažljivom kontrolom nivoa vakuuma (6×10^-3 Pa), temperature (300 stepeni), pritiska NH3 (2-3 Pa) i prednapona (800-1000 V), ujednačen i postignuta je gusta prevlaka hroma, sa vremenom nanošenja od 10 do 20 minuta.
Eksperimenti laserske ablacije i analiza rezultata
Da bi se procijenila otpornost na ablaciju obrađene legure titana i hromovog premaza, provedena je serija eksperimenata laserske ablacije. Koristeći prilagođeni dugopulsni laserski sistem (model FLK-TIX6409Hz), simulirali smo proces ablacije u uslovima visoke temperature podešavanjem energije i broja impulsa.
Eksperimentalni rezultati su otkrili da neobrađena podloga od legure titana pokazuje duboke ablacione kratere s brojnim pukotinama u središnjem dijelu, praćene debelim nakupinama oksida duž rubova. Nasuprot tome, hromom obložena površina legure titana pokazala je superiornu otpornost na ablaciju u identičnim uslovima, sa plićim ablacijskim kraterima, smanjenom raspodelom pukotina i minimalnim akumulacijama oksida.
Putem skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) i energetski disperzivne rendgenske spektroskopije (EDAX) izvršena je mikrotopografija i kompozicione analize abliranih površina. Ove analize su potvrdile da hromirani premaz efikasno štiti podlogu od legure titana od direktnog napada kiseonika na visokim temperaturama, minimizirajući oksidativne reakcije i povećavajući ukupnu otpornost materijala na ablaciju.
Zaključak i Outlook
Ova studija je uspješno poboljšala anti-ablacijsku učinkovitost legure titana i njenog hromiranog premaza kroz inovativnu metodu obrade. Rezultati eksperimenta naglašavaju ključnu ulogu kromnog premaza u zaštiti podloge od legure titana od visokotemperaturne ablacije, čime se značajno produžava vijek trajanja brodskih komponenti. Budući istraživački poduhvati mogu dalje istražiti utjecaj različitih parametara obrade na performanse premaza i razviti dodatne zaštitne materijale za premazivanje visokih performansi kako bi zadovoljili hitnu potražnju za komponentama visokih performansi u sektoru brodogradnje.
