En l'àmbit de l'enginyeria i el manteniment marítims, la durabilitat dels components marins s'enfronta a un desafiament formidable en forma d'erosió a alta temperatura. Aquest problema limita significativament la vida útil de les peces del vaixell. Per abordar aquesta preocupació frontalment, s'ha investigat una nova tècnica de processament per millorar la resistència a l'erosió dels aliatges de titani de grau marí. El punt focal d'aquest estudi gira al voltant dels complexos mètodes de processament aplicats als aliatges de titani, juntament amb la deposició de recobriments de crom a les seves superfícies per reforçar la seva resistència a l'erosió tèrmica.
L'avenç implacable de les tecnologies d'enginyeria marina ha amplificat les exigències de rendiment imposades als components del vaixell. Els aliatges de titani, coneguts per les seves propietats mecàniques excepcionals i la seva resistència a la corrosió, tenen un paper fonamental en la construcció naval. No obstant això, el repte persistent de l'erosió a alta temperatura en ambients marins continua impedint la seva aplicació generalitzada. Per combatre aquest obstacle, s'ha emprat un enfocament de processament avançat per tractar la superfície d'aliatges de titani, seguit de l'aplicació de recobriments de crom, amb l'objectiu d'augmentar les seves capacitats de resistència a l'erosió.
Metodologia de processament i preparació del material
Processament de recobriment de crom: s'aprofiten les tècniques avançades de revestiment d'ions d'arc per dipositar recobriments de crom a les mostres d'aliatge de titani preparades. Controlant meticulosament paràmetres com el nivell de buit (6×10^-3 Pa), la temperatura (300 graus), la pressió de NH3 (23 Pa) i la tensió de polarització (8001000 V), els recobriments de crom són uniformement densos, amb temps de deposició que oscil·len entre 10 i 20 minuts.
Experimentació d'erosió làser i anàlisi de resultats
Processament de substrats d'aliatge de titani: s'utilitzen tècniques de tall de filferro de precisió per segmentar materials de titani en brut en mostres estandarditzades de 2 cm × 1 cm × 0,5 cm. Posteriorment, s'implementa un procediment de poliment que utilitza paper de vidre 1500-granat, que culmina amb un acabat semblant a un mirall que s'aconsegueix mitjançant compostos de poliment. A continuació, s'utilitza la neteja per ultrasons per eliminar les impureses de la superfície, assegurant que la superfície del substrat sigui impecablement llisa.
Processament de recobriment de crom: s'aprofiten les tècniques avançades de revestiment d'ions d'arc per dipositar recobriments de crom a les mostres d'aliatge de titani preparades. Controlant meticulosament paràmetres com el nivell de buit (6×10^-3 Pa), la temperatura (300 graus), la pressió de NH3 (23 Pa) i la tensió de polarització (8001000 V), els recobriments de crom són uniformement densos, amb temps de deposició que oscil·len entre 10 i 20 minuts.
Experimentació d'erosió làser i anàlisi de resultats
Per avaluar la resistència a l'erosió dels aliatges de titani processats i els recobriments de crom, es van idear una sèrie d'experiments d'erosió amb làser. Utilitzant un làser d'amplada de pols llarg fet a mida (model FLK-TIX6409Hz) i ajustant l'energia i la freqüència del pols, els experiments simulen el procés d'erosió experimentat pels components del vaixell en condicions d'alta temperatura. Els resultats indiquen que els substrats d'aliatge de titani sense tractar presenten fosses d'erosió profundes i extenses sota l'erosió per làser, amb regions centrals llises però carregades d'esquerdes i acumulacions d'òxid gruixudes al llarg de les vores. En canvi, els aliatges de titani amb recobriments de crom demostren una resistència a l'erosió superior en condicions idèntiques, mostrant fosses d'erosió menys profundes, formacions d'esquerdes reduïdes i acumulacions d'òxids significativament disminuïdes.
La morfologia microscòpica i les anàlisis de composició de les superfícies erosionades realitzades mitjançant microscòpia electrònica d'escaneig (SEM) i espectroscòpia de raigs X amb dispersió d'energia (EDAX) revelen que els recobriments de crom protegeixen eficaçment els substrats d'aliatge de titani de l'erosió oxidativa directa per oxigen a alta temperatura, frenant així reaccions d'oxidació i millora de la resistència general a l'erosió dels materials.
Les innovadores tècniques de processament aplicades als aliatges de titani, juntament amb els recobriments de crom, presenten una via prometedora per enfortir els components marins contra les dures realitats de l'erosió a alta temperatura en entorns marítims. Aquesta investigació no només il·lumina el paper fonamental dels tractaments superficials en la millora de la durabilitat dels materials, sinó que també subratlla la importància de les solucions a mida per empènyer els límits de la resiliència de l'enginyeria marina.
