بررسی مقاومت فرسایشی آلیاژهای تیتانیوم دریایی و پوشش‌های کروم پس از پردازش

در ساخت و نگهداری کشتی‌های دریایی، اجزای دریایی در معرض محیط‌های عملیاتی شدید قرار می‌گیرند، به‌ویژه چالش فرسایش در دمای بالا، که عمر مفید آنها را تا حد زیادی محدود می‌کند. این مقاله بر روی یک روش پردازش نوآورانه با هدف افزایش مقاومت فرسایشی مواد آلیاژی تیتانیوم با پردازش آنها با یک لایه کروم روی سطح آنها از طریق یک فرآیند خاص تمرکز دارد. از طریق آزمایش‌های فرسایش لیزری که محیط کار واقعی یک کشتی را شبیه‌سازی می‌کنند، ما به طور کامل اثرات این عملیات پردازشی را بر روی خواص آلیاژهای تیتانیوم و پوشش‌های کروم بررسی می‌کنیم.
با پیشرفت مداوم فناوری مهندسی دریایی، الزامات عملکرد برای اجزای کشتی روز به روز سخت‌تر می‌شوند. آلیاژ تیتانیوم با خواص مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی جایگاه مهمی در کشتی سازی دارد. با این حال، فرسایش در دمای بالا در محیط دریایی هنوز یک چالش بزرگ است که کاربرد آن را محدود می کند. به منظور مقابله با این چالش، ما فناوری پردازش پیشرفته ای را برای پردازش سطحی آلیاژهای تیتانیوم با روکش کروم، با هدف افزایش مقاومت در برابر خوردگی فرسایشی آنها اتخاذ کرده ایم.

روش پردازش و آماده سازی مواد پردازش بستر آلیاژ تیتانیوم: فناوری برش سیم دقیق برای برش مواد خام آلیاژ تیتانیوم به نمونه هایی با اندازه استاندارد (2 سانتی متر × 1 سانتی متر × 0.5 سانتی متر) استفاده شد. پس از آن، با استفاده از کاغذ سنباده 1500 صیقل داده شد، سپس با خمیر ساینده به صورت آینه ای پرداخت شد و در نهایت با امواج اولتراسونیک تمیز شد تا ناخالصی های سطح از بین برود تا از پایان سطح زیرین اطمینان حاصل شود. پردازش پوشش کروم: پوشش کروم بر روی سطح نمونه های آلیاژ تیتانیوم آماده شده با استفاده از فناوری پیشرفته آبکاری یون قوس رسوب داده شد. با کنترل دقیق خلاء (6×10^-3 Pa)، دما (300 درجه)، فشار NH3 (2~3 Pa) و ولتاژ بایاس (800~1000 ولت)، پوشش کروم یکنواخت تضمین شد. و متراکم، و زمان رسوب در 10 تا 20 دقیقه کنترل شد. آزمایش‌های فرسایش لیزری و تجزیه و تحلیل نتایج به منظور ارزیابی مقاومت فرسایشی آلیاژ تیتانیوم فرآوری‌شده و پوشش کروم، مجموعه‌ای از آزمایش‌های فرسایش لیزری را طراحی کردیم. این آزمایش‌ها از یک لیزر خانگی با عرض پالس بلند (مدل FLK-TIX6409Hz) برای شبیه‌سازی فرآیند فرسایش قطعات کشتی در یک محیط با دمای بالا با تنظیم انرژی پالس و تعداد پالس‌ها استفاده کردند. نتایج تجربی نشان می‌دهد که بستر آلیاژ تیتانیوم تیمار نشده دارای دهانه‌های فرسایشی بزرگ و عمیق در سطح تحت فرسایش لیزری است، با تعداد زیادی ترک در ناحیه مرکزی اگرچه صاف، و تجمع اکسید ضخیم در ناحیه لبه. در مقابل، لایه کروم اندود شده روی سطح آلیاژ تیتانیوم فرآوری شده در شرایط مشابه، با حفره‌های فرسایشی کم‌عمق‌تر و ترک‌های کمتر، و تجمع اکسید به‌طور قابل‌توجهی کمتر از خود نشان داد.
از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پراکنده انرژی (EDAX) و تجزیه و تحلیل ترکیبی سطوح فرسوده، متوجه شدیم که پوشش کروم به طور موثر فرسایش مستقیم اکسیژن با دمای بالا را بر روی بستر آلیاژ تیتانیوم مسدود کرده و وقوع را کاهش می‌دهد. از واکنش های اکسیداسیون، در نتیجه بهبود خواص کلی مقاوم در برابر فرسایش مواد.