Yenilikçi İşleme Yöntemi, Deniz Gemisi Yapımı ve Bakımı için Titanyum Alaşımının Aşınmaya Karşı Performansını Artırıyor
Deniz gemi inşası ve bakımı alanında, gemi bileşenleri aşırı çalışma koşullarına, özellikle de hizmet ömürlerini önemli ölçüde sınırlayan yüksek sıcaklıkta aşınma zorluğuna maruz kalmaktadır. Bu makale, titanyum alaşımlı malzemelerde aşınmaya karşı direnci belirli yüzey işlemleri ve krom kaplama yoluyla güçlendirmeyi amaçlayan çığır açıcı bir işleme tekniğini vurgulamaktadır. Gemilerin gerçek çalışma ortamını taklit eden lazer aşınma deneyleri yürüterek, bu işleme yönteminin titanyum alaşımının ve krom kaplamasının özellikleri üzerindeki etkisini araştırıyoruz.
Deniz mühendisliği teknolojisinin amansız ilerlemesiyle, gemi bileşenleri için performans gereksinimleri giderek daha katı hale geldi. Üstün mekanik özellikleri ve korozyon direnciyle tanınan titanyum alaşımı, gemi yapımında önemli bir konuma sahiptir. Bununla birlikte, deniz ortamlarında yüksek sıcaklıkta aşınma sorunu, yaygın uygulamasını engelleyen zorlu bir engel olmaya devam etmektedir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için, titanyum alaşımını yüzey işlemek ve kromla kaplamak için gelişmiş bir işleme teknolojisi benimsedik, böylece aşınma direncini artırdık.
İşleme Metodolojisi ve Malzeme Hazırlığı
Titanyum Alaşımlı Alt Tabaka İşleme: Hassas tel kesme teknolojisi kullanılarak, titanyum alaşımlı hammaddeler standart boyutlu numunelere (2 cm x 1 cm x 0,5 cm) kesildi. Daha sonra, numuneler 1500- grit zımpara kağıdı ile zımparalandı, aşındırıcı macun kullanılarak ayna parlaklığına kadar parlatıldı ve son olarak yüzey kirliliklerini gidermek için ultrasonik dalgalar kullanılarak temizlendi ve bozulmamış bir yüzey kalitesi sağlandı.
Krom Kaplama Uygulaması: Hazırlanan titanyum alaşımı numunelerine krom kaplama biriktirmek için gelişmiş bir ark iyon kaplama tekniği kullanıldı. Vakum seviyelerini (6×10^-3 Pa), sıcaklığı (300 derece), NH3 basıncını (2-3 Pa) ve önyargı voltajını (800-1000 V) titizlikle kontrol ederek, 10 ila 20 dakika arasında değişen biriktirme süreleriyle düzgün ve yoğun bir krom kaplama elde edildi.
Lazer Ablasyon Deneyleri ve Sonuç Analizi
İşlenmiş titanyum alaşımı ve krom kaplamanın ablasyon direncini değerlendirmek için bir dizi lazer ablasyon deneyi yürütüldü. Özel olarak yapılmış uzun darbeli bir lazer sistemi (model FLK-TIX6409Hz) kullanarak, darbe enerjisini ve sayısını ayarlayarak yüksek sıcaklık koşulları altında ablasyon sürecini simüle ettik.
Deneysel sonuçlar, işlenmemiş titanyum alaşımı alt tabakasının, kenarlar boyunca kalın oksit birikimlerinin eşlik ettiği, merkezi bölgede çok sayıda çatlak bulunan derin ablasyon kraterleri sergilediğini ortaya koydu. Buna karşılık, krom kaplı titanyum alaşımı yüzeyi, daha sığ ablasyon kraterleri, azaltılmış çatlak dağılımı ve minimum oksit birikimleri içeren aynı koşullar altında üstün ablasyon direnci gösterdi.
Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDAX) ile ablasyon yüzeylerinin mikro-topografisi ve kompozisyonel analizleri gerçekleştirildi. Bu analizler, krom kaplamanın titanyum alaşımlı alt tabakayı yüksek sıcaklıktaki oksijenin doğrudan saldırısından etkili bir şekilde koruduğunu, oksidatif reaksiyonları en aza indirdiğini ve malzemenin genel ablasyon direncini artırdığını doğruladı.
Sonuç ve Görünüm
Bu çalışma, yenilikçi bir işleme yöntemi aracılığıyla titanyum alaşımının ve krom kaplamasının anti-ablasyon performansını başarıyla artırdı. Deneysel sonuçlar, krom kaplamanın titanyum alaşımı alt tabakasını yüksek sıcaklıkta ablasyona karşı korumadaki kritik rolünün altını çizerek gemi bileşenlerinin hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır. Gelecekteki araştırma çabaları, farklı işleme parametrelerinin kaplama performansı üzerindeki etkisini daha fazla araştırabilir ve gemi inşa sektöründe yüksek performanslı bileşenlere yönelik acil talebi karşılamak için ek yüksek performanslı koruyucu kaplama malzemeleri geliştirebilir.
