Estudio sobre la resistencia a la ablación de aleaciones marinas de titanio y recubrimientos de cromo después del procesamiento

En la fabricación y el mantenimiento de embarcaciones marinas, 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 artículo se centra en un método de procesamiento innovador destinado a mejorar la resistencia a la ablación de materiales de aleación de titanio tratándolos con una capa de cromo en su superficie mediante 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 de cromo.
Con el progreso continuo de la tecnología de ingeniería marina, los requisitos de rendimiento para los componentes de los barcos son 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 afrontar este desafío, hemos adoptado tecnología de procesamiento avanzada para tratar la superficie de las aleaciones de titanio con cromado, con miras a mejorar su resistencia a la corrosión ablativa.

Método de procesamiento y preparación del material.
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 utilizó papel de lija de grano 1500 para pulir, luego se utilizó pasta abrasiva para pulir con efecto espejo y finalmente se utilizó limpieza ultrasónica para eliminar impurezas de la superficie para asegurar el acabado superficial del sustrato.
Procesamiento de recubrimiento de cromo: Se depositaron recubrimientos de cromo en la superficie de las muestras de aleación de titanio preparadas utilizando tecnología avanzada de revestimiento de iones de arco. Al controlar con precisión el vacío (6×10^-3 Pa), la temperatura (300 grados), la presión de NH3 (2~3 Pa) y el voltaje de polarización (800~1000 V), se garantiza que el recubrimiento de cromo sea uniforme. y denso, y el tiempo de deposición se controla entre 10 y 20 minutos.
Experimento de ablación láser y análisis de resultados.
Se diseñó 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 casero de pulso largo (modelo FLK-TIX6409Hz) para simular el proceso de ablación de piezas de barcos en un ambiente 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 ablación láser, con una gran cantidad de grietas en el área central aunque lisas, y una acumulación espesa de óxido en el área del borde. Por el contrario, la capa cromada en la superficie de la aleación de titanio procesada mostró una resistencia a la ablación superior en las mismas condiciones, con fosas de ablación menos profundas y menos grietas, y una acumulación de óxido significativamente menor.
A través de micromorfología de microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de dispersión de energía (EDAX) y análisis de composición de las superficies extirpadas, encontramos que el recubrimiento de cromo bloqueó efectivamente la erosión directa del oxígeno a alta temperatura en el sustrato de aleación de titanio y redujo la aparición. de reacciones de oxidación, mejorando así las propiedades generales del material resistentes a la ablación.
Conclusión y perspectivas
En este estudio, se mejoró con éxito la resistencia a la ablación de aleaciones de titanio y recubrimientos de cromo mediante métodos de procesamiento innovadores. Los resultados experimentales muestran que el recubrimiento de cromo desempeña un papel importante en la protección del sustrato de aleación de titanio de la ablación a alta temperatura, lo que prolonga significativamente la vida útil de los componentes del barco. Las investigaciones futuras pueden explorar más a fondo los efectos de diferentes parámetros de procesamiento en el rendimiento del recubrimiento, así como el desarrollo de más materiales de recubrimiento protector de alto rendimiento, para satisfacer la demanda urgente de piezas de alto rendimiento en el campo de la construcción naval.