عملکرد ضد فرسایش آلیاژ تیتانیوم برای کشتی سازی و تعمیر و نگهداری دریایی

روش پردازش نوآورانه عملکرد ضد فرسایش آلیاژ تیتانیوم را برای ساخت و نگهداری کشتی های دریایی افزایش می دهد

در حوزه ساخت و نگهداری کشتی های دریایی، اجزای کشتی در معرض شرایط کاری شدید قرار دارند، به ویژه چالش فرسایش در دمای بالا، که به طور قابل توجهی عمر مفید آنها را محدود می کند. این مقاله یک تکنیک پردازش پیشگامانه را با هدف تقویت مقاومت در برابر فرسایش در مواد آلیاژ تیتانیوم از طریق درمان‌های سطحی خاص و پوشش کروم برجسته می‌کند. با انجام آزمایش‌های فرسایش لیزری که محیط کار واقعی کشتی‌ها را تقلید می‌کند، به تأثیر این روش پردازش روی خواص آلیاژ تیتانیوم و پوشش کروم آن می‌پردازیم.

با پیشرفت بی وقفه فن آوری مهندسی دریایی، الزامات عملکرد برای اجزای کشتی به طور فزاینده ای سختگیرانه شده است. آلیاژ تیتانیوم که به دلیل خواص مکانیکی برتر و مقاومت در برابر خوردگی مشهور است، جایگاهی محوری در کشتی سازی دارد. با این وجود، موضوع فرسایش در دمای بالا در محیط های دریایی یک مانع بزرگ است که مانع از کاربرد گسترده آن می شود. برای مقابله با این چالش، ما یک فناوری پردازش پیشرفته را برای درمان سطحی آلیاژ تیتانیوم و پوشش آن با کروم اتخاذ کرده‌ایم و در نتیجه مقاومت فرسایشی آن را افزایش می‌دهیم.

روش پردازش و آماده سازی مواد

پردازش بستر آلیاژ تیتانیوم: با استفاده از فناوری سیم برش دقیق، مواد خام آلیاژ تیتانیوم به نمونه‌هایی با اندازه استاندارد (2cm x 1cm x 0.5 سانتی‌متر) برش داده شد. متعاقباً، نمونه‌ها با 1500-کاغذ سنباده خرد شده، با استفاده از خمیر ساینده تا سطح آینه صیقل داده شدند، و در نهایت از طریق امواج مافوق صوت برای از بین بردن ناخالصی‌های سطح، تمیز شدند و از یک سطح بکر اطمینان حاصل کردند.

کاربرد پوشش کروم: یک تکنیک پیشرفته آبکاری یون قوس برای رسوب یک پوشش کروم بر روی نمونه های آلیاژ تیتانیوم تهیه شده استفاده شد. با کنترل دقیق سطوح خلاء (6×10^-3 Pa)، دما (300 درجه)، فشار NH3 ({5}} Pa) و ولتاژ بایاس (800-1000 V)، یکنواخت و پوشش کروم متراکم با زمان رسوب گذاری از 10 تا 20 دقیقه به دست آمد.

آزمایشات لیزری ابلیشن و تجزیه و تحلیل نتایج

برای ارزیابی مقاومت فرسایشی آلیاژ تیتانیوم فرآوری شده و پوشش کروم، مجموعه‌ای از آزمایش‌های فرسایش لیزری انجام شد. با استفاده از یک سیستم لیزر پالس بلند سفارشی (مدل FLK-TIX6409Hz)، فرآیند فرسایش را در شرایط دمای بالا با تنظیم انرژی و تعداد پالس شبیه‌سازی کردیم.

نتایج تجربی نشان داد که بستر آلیاژ تیتانیوم تیمار نشده، دهانه‌های فرسایشی عمیق با ترک‌های متعدد در ناحیه مرکزی، همراه با تجمع اکسید ضخیم در امتداد لبه‌ها را نشان می‌دهد. در مقابل، سطح آلیاژ تیتانیوم پوشش داده شده با کروم، مقاومت در برابر فرسایش بالاتری را در شرایط یکسان نشان داد، دارای دهانه‌های فرسایشی کم‌عمق‌تر، کاهش توزیع ترک و حداقل تجمع اکسید.

از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی (EDAX)، میکروتوپوگرافی و تجزیه و تحلیل ترکیبی سطوح فرسوده انجام شد. این تجزیه و تحلیل ها تایید کرد که پوشش کروم به طور موثری از بستر آلیاژ تیتانیوم در برابر حمله مستقیم اکسیژن با دمای بالا محافظت می کند، واکنش های اکسیداتیو را به حداقل می رساند و مقاومت کلی مواد را در برابر فرسایش افزایش می دهد.

نتیجه گیری و چشم انداز

این مطالعه با موفقیت عملکرد ضد فرسایشی آلیاژ تیتانیوم و پوشش کروم آن را از طریق یک روش پردازش نوآورانه افزایش داد. نتایج تجربی بر نقش حیاتی پوشش کروم در محافظت از بستر آلیاژ تیتانیوم در برابر فرسایش در دمای بالا تأکید می‌کند و در نتیجه عمر مفید اجزای کشتی را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. تلاش‌های تحقیقاتی آینده ممکن است تأثیر پارامترهای مختلف پردازش را بر عملکرد پوشش بیشتر بررسی کند و مواد پوشش محافظ با کارایی بالا را برای پاسخگویی به تقاضای مبرم برای قطعات با کارایی بالا در بخش کشتی‌سازی توسعه دهد.