בייצור ותחזוקה של ספינות ימיות, רכיבים ימיים נתונים לסביבות הפעלה קיצוניות, במיוחד האתגר של אבלציה בטמפרטורה גבוהה, המגבילה מאוד את חיי השירות שלהם. מאמר זה מתמקד בשיטת עיבוד חדשנית שמטרתה לשפר את התנגדות אבלציה של חומרי סגסוגת טיטניום על ידי טיפול בהם עם שכבת כרום על פני השטח שלהם בתהליך ספציפי. באמצעות ניסויי אבלציה בלייזר המדמים את סביבת ההפעלה בפועל של ספינה, אנו מספקים תובנות לגבי ההשפעות של טיפול בעיבוד זה על תכונות סגסוגות טיטניום וציפוי כרום.
עם ההתקדמות המתמשכת של טכנולוגיית הנדסה ימית, דרישות הביצועים לרכיבי הספינות הופכות מחמירות יותר ויותר. סגסוגת טיטניום, עם תכונותיה המכניות המצוינות ועמידות בפני קורוזיה, תופסת עמדה חשובה בבניית ספינות. עם זאת, אבלציה בטמפרטורה גבוהה בסביבה הימית היא עדיין אתגר מרכזי המגביל את יישומה. על מנת לעמוד באתגר זה, אימצנו טכנולוגיית עיבוד מתקדמת לסגסוגות טיטניום לטפל בשטח עם ציפוי כרום, במטרה לשפר את עמידות הקורוזיה האבטיבית שלהם.
שיטת עיבוד והכנת חומרים
עיבוד מצע סגסוגת טיטניום: חומר הגלם של סגסוגת טיטניום נחתך לדגימות בגודל סטנדרטי (2 ס"מ × 1 ס"מ × 0. 5 ס"מ) בטכנולוגיית חיתוך תיל מדויק. לאחר מכן, 1500 נייר זכוכית חצץ שימשו לטיוס, ואז שימש משחה שוחקת כדי ללטש לאפקט מראה, ולבסוף נעשה שימוש בניקוי קולי להסרת זיהום פני השטח כדי להבטיח את גימור פני השטח של המצע.
עיבוד ציפוי כרום: ציפוי כרום הופקד על פני דגימות סגסוגת הטיטניום המוכנות בטכנולוגיית ציפוי קשת מתקדמת. על ידי שליטה מדויקת בוואקום (6 × 10^-3 PA), טמפרטורה (300 מעלות), לחץ NH3 (2 ~ 3 PA) ומתח הטיה (800 ~ 1000 V), ציפוי הכרום מובטח להיות אחיד וצפוף, וזמן ההפקדה נשלט על 10 ~ 20 דקות.
ניסוי אבלציה בלייזר וניתוח תוצאות
סדרה של ניסויי אבלציה בלייזר נועדו להעריך את התנגדות אבלציה של סגסוגת הטיטניום המעובדת וציפוי הכרום. הניסויים השתמשו בלייזר רוחב דופק ארוך תוצרת בית (דגם FLK-TIX6409Hz) כדי לדמות את תהליך האבלציה של חלקי הספינה בסביבת טמפרטורה גבוהה על ידי התאמת אנרגיית הדופק ומספר הפולסים.
תוצאות הניסוי מראות שלמצע סגסוגת הטיטניום הלא מטופל יש מכתשי אבלציה גדולים ועמוקים על פני השטח תחת אבלציה של לייזר, עם מספר גדול של סדקים באזור המרכזי אם כי חלק, והצטברות תחמוצת עבה באזור הקצה. לעומת זאת, השכבה המצופה כרום על פני סגסוגת הטיטניום המעובדת הראתה התנגדות לאבלציה מעולה באותם תנאים, עם בורות אבלציה רדודים יותר ופחות סדקים, ופחות הצטברות תחמוצת משמעותית.
באמצעות סריקת מיקרוסקופיית אלקטרונים (SEM) וספקטרוסקופיה מפוזרת אנרגיה (EDAX) מיקרו-מורפולוגיה וניתוח קומפוזיציוני של המשטחים המופעלים, מצאנו כי ציפוי הכרום חסם ביעילות את השחיקה הישירה של תגובות החמצון של חמצון, ובכך שיפר את תכונות הסגסוגן של הסגסוגן.
מסקנה ותפיסה
במחקר זה, שופרה בהצלחה התנגדות אבלציה של סגסוגות טיטניום וציפוי כרום בשיטות עיבוד חדשניות. תוצאות הניסוי מראות כי ציפוי הכרום ממלא תפקיד חשוב בהגנה על מצע סגסוגת הטיטניום מפני אבלציה בטמפרטורה גבוהה, המרחיבה משמעותית את חיי השירות של רכיבי הספינה. מחקר עתידי יכול לחקור עוד יותר את ההשפעות של פרמטרי עיבוד שונים על ביצועי הציפוי, כמו גם פיתוח חומרי ציפוי מגנים בעלי ביצועים גבוהים יותר, על מנת לענות על הביקוש הדחוף לחלקים בעלי ביצועים גבוהים בתחום בניית הספינות.
