Mereehituse ja -hoolduse valdkonnas seisab merekomponentide vastupidavus silmitsi suure väljakutsega kõrge temperatuuriga erosiooni näol. See probleem piirab oluliselt laevaosade kasutusiga. Selle probleemi lahendamiseks on uuritud uudset töötlemistehnikat, et suurendada merekvaliteediga titaanisulamite erosioonikindlust. Selle uuringu fookuspunkt on titaanisulamitele rakendatud keerukate töötlemismeetodite ümber koos kroomkatete sadestumisega nende pindadele, et tugevdada nende vastupidavust termilisele erosioonile.
Laevaehitustehnoloogiate lakkamatu areng on suurendanud laevakomponentidele esitatavaid jõudlusnõudeid. Titaanisulamid, mis on tuntud oma erakordsete mehaaniliste omaduste ja korrosioonikindluse poolest, mängivad mereväe ehituses keskset rolli. Siiski takistab kõrge temperatuuriga erosiooni püsiv väljakutse merekeskkonnas nende laialdast kasutamist. Selle takistuse vastu võitlemiseks on titaanisulamite pinnatöötluseks kasutatud täiustatud töötlemisviisi, millele järgneb kroomkatete pealekandmine, mille eesmärk on suurendada nende erosioonikindlust.
Töötlemise metoodika ja materjali ettevalmistamine
Kroomkatte töötlemine: ettevalmistatud titaanisulami proovidele kroomikatete katmiseks kasutatakse täiustatud kaare ioonide katmise tehnikaid. Kontrollides täpselt selliseid parameetreid nagu vaakumi tase (6 × 10^-3 Pa), temperatuur (300 kraadi), NH3 rõhk (23 Pa) ja eelpinge (8001000 V), on kroomkatted ühtlaselt tihedad. ladestusajad jäävad vahemikku 10 kuni 20 minutit.
Laseri erosiooni katsetamine ja tulemuste analüüs
Titaanisulamist substraadi töötlemine: toortitaanmaterjalide segmenteerimiseks standardseteks proovideks mõõtmetega 2 cm × 1 cm × 0,5 cm kasutatakse traadi täppislõikamise tehnikaid. Seejärel rakendatakse 1500-liivapaberiga poleerimisprotseduuri, mis kulmineerub peeglitaolise viimistlusega, mis saavutatakse poleerimisühendite abil. Seejärel kasutatakse pinna lisandite eemaldamiseks ultrahelipuhastust, mis tagab aluspinna laitmatult sileduse.
Kroomkatte töötlemine: ettevalmistatud titaanisulami proovidele kroomikatete katmiseks kasutatakse täiustatud kaare ioonide katmise tehnikaid. Kontrollides täpselt selliseid parameetreid nagu vaakumi tase (6 × 10^-3 Pa), temperatuur (300 kraadi), NH3 rõhk (23 Pa) ja eelpinge (8001000 V), on kroomkatted ühtlaselt tihedad. ladestusajad jäävad vahemikku 10 kuni 20 minutit.
Laseri erosiooni katsetamine ja tulemuste analüüs
Töödeldud titaanisulamite ja kroomikatete erosioonikindluse hindamiseks töötati välja rida lasererosioonikatseid. Kasutades eritellimusel ehitatud pika impulsi laiusega laserit (mudel FLK-TIX6409Hz) ja reguleerides impulsi energiat ja sagedust, simuleerivad katsed erosiooniprotsessi, mida laevakomponendid kogevad kõrge temperatuuri tingimustes. Tulemused näitavad, et töötlemata titaanisulamist substraatidel on lasererosiooni all sügavad ja ulatuslikud erosiooniaugud, siledad, kuid pragudega koormatud keskpiirkonnad ja paks oksiidi kogunemine mööda servi. Seevastu kroomkattega titaanisulamid näitavad identsetes tingimustes paremat erosioonikindlust, millel on madalamad erosiooniaugud, vähenenud pragude moodustumine ja oluliselt vähenenud oksiidide kogunemine.
Skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) ja energiat hajutava röntgenspektroskoopia (EDAX) abil läbi viidud erodeeritud pindade mikroskoopiline morfoloogia ja koostisanalüüsid näitavad, et kroomikatted kaitsevad tõhusalt titaanisulamist substraate kõrge temperatuuriga hapniku põhjustatud otsese oksüdatiivse erosiooni eest, piirates seeläbi oksüdatsioonireaktsioonid ja materjalide üldise erosioonikindluse suurendamine.
Titaanisulamitele rakendatavad uuenduslikud töötlemismeetodid koos kroomkatetega on paljulubav viis merekomponentide tugevdamiseks merekeskkonnas esineva kõrge temperatuuriga erosiooni karmi tegelikkuse vastu. See uurimus ei heida valgust mitte ainult pinnatöötluse keskset rolli materjali vastupidavuse suurendamisel, vaid rõhutab ka kohandatud lahenduste olulisust mereehituse vastupidavuse piiride nihutamisel.
