دراسة مقاومة الاجتثاث لسبائك التيتانيوم البحرية وطلاءات الكروم بعد المعالجة

في تصنيع وصيانة السفن البحرية، تتعرض المكونات البحرية لبيئات تشغيل قاسية، وخاصة التحدي المتمثل في ارتفاع درجة الحرارة، مما يحد بشكل كبير من عمر الخدمة. تركز هذه الورقة على طريقة معالجة مبتكرة تهدف إلى تعزيز مقاومة الاجتثاث لمواد سبائك التيتانيوم من خلال معالجتها بطبقة من الكروم على سطحها من خلال عملية محددة. من خلال تجارب الاستئصال بالليزر التي تحاكي بيئة التشغيل الفعلية للسفينة، نقدم نظرة ثاقبة لتأثيرات معالجة المعالجة هذه على خصائص سبائك التيتانيوم وطلاءات الكروم.
مع التقدم المستمر في تكنولوجيا الهندسة البحرية، أصبحت متطلبات الأداء لمكونات السفينة أكثر صرامة. تحتل سبائك التيتانيوم، بخصائصها الميكانيكية الممتازة ومقاومتها للتآكل، مكانة مهمة في بناء السفن. ومع ذلك، فإن الاجتثاث بدرجات الحرارة المرتفعة في البيئة البحرية لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا يقيد تطبيقه. ومن أجل مواجهة هذا التحدي، اعتمدنا تكنولوجيا معالجة متقدمة لمعالجة سبائك التيتانيوم على السطح بطلاء الكروم، بهدف تعزيز مقاومتها للتآكل.

طريقة المعالجة وإعداد المواد
معالجة ركيزة سبائك التيتانيوم: تم قطع المادة الخام لسبائك التيتانيوم إلى عينات ذات حجم قياسي (2 سم × 1 سم × 0.5 سم) باستخدام تقنية قطع الأسلاك الدقيقة. بعد ذلك، تم استخدام 1500 ورق صنفرة حبيبي للتلميع، ثم تم استخدام معجون جلخ للتلميع للحصول على تأثير المرآة، وأخيرًا تم استخدام التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإزالة الشوائب السطحية لضمان الانتهاء من سطح الركيزة.
معالجة طلاء الكروم: تم ترسيب طبقات الكروم على سطح عينات سبائك التيتانيوم المحضرة باستخدام تقنية الطلاء الأيوني القوسي المتقدمة. من خلال التحكم الدقيق في الفراغ (6×10^-3 Pa)، ودرجة الحرارة (300 درجة)، وضغط NH3 (2~3 Pa) والجهد الكهربي (800~1000 فولت)، يتم ضمان أن يكون طلاء الكروم موحدًا وكثيفة، ويتم التحكم في وقت الترسيب من 10 إلى 20 دقيقة.
تجربة الاستئصال بالليزر وتحليل النتائج
تم تصميم سلسلة من تجارب الاستئصال بالليزر لتقييم مقاومة الاستئصال لسبائك التيتانيوم المعالجة وطلاء الكروم. استخدمت التجارب ليزرًا طويل عرض النبض محلي الصنع (نموذج FLK-TIX6409 هرتز) لمحاكاة عملية استئصال أجزاء السفينة في بيئة ذات درجة حرارة عالية عن طريق ضبط طاقة النبض وعدد النبضات.
أظهرت النتائج التجريبية أن الركيزة المصنوعة من سبائك التيتانيوم غير المعالجة تحتوي على حفر استئصال كبيرة وعميقة على السطح تحت الاستئصال بالليزر، مع وجود عدد كبير من الشقوق في المنطقة الوسطى على الرغم من أنها ناعمة، وتراكم أكسيد سميك في منطقة الحافة. في المقابل، أظهرت الطبقة المطلية بالكروم الموجودة على سطح سبائك التيتانيوم المعالجة مقاومة فائقة للاستئصال في ظل نفس الظروف، مع حفر استئصال أقل عمقًا وشقوق أقل، وتراكم أكسيد أقل بشكل ملحوظ.
من خلال المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والتحليل الطيفي المشتت للطاقة (EDAX) والتحليل التركيبي للأسطح المتحللة، وجدنا أن طلاء الكروم يمنع بشكل فعال التآكل المباشر للأكسجين عالي الحرارة على ركيزة سبائك التيتانيوم ويقلل من حدوثه. من تفاعلات الأكسدة، وبالتالي تحسين خصائص مقاومة الاجتثاث الشاملة للمادة.
الاستنتاج والتوقعات
في هذه الدراسة، تم بنجاح تعزيز مقاومة الاجتثاث لسبائك التيتانيوم وطلاءات الكروم من خلال طرق المعالجة المبتكرة. تظهر النتائج التجريبية أن طلاء الكروم يلعب دورًا مهمًا في حماية ركيزة سبائك التيتانيوم من الاجتثاث الناتج عن درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى إطالة عمر خدمة مكونات السفينة بشكل كبير. يمكن للأبحاث المستقبلية استكشاف تأثيرات معلمات المعالجة المختلفة على أداء الطلاء، بالإضافة إلى تطوير المزيد من مواد الطلاء الواقية عالية الأداء، من أجل تلبية الطلب العاجل على الأجزاء عالية الأداء في مجال بناء السفن.