Étude sur les performances anti-érosion des alliages de titane et des revêtements en chrome pour la construction navale

Lors de la maintenance des navires, les composants doivent résister à des environnements de travail extrêmes, en particulier au défi de l'érosion à haute température, ce qui limite considérablement leur durée de vie. Cet article se concentre sur une méthode de traitement innovante visant à traiter les matériaux en alliage de titane selon des processus spécifiques et à recouvrir leurs surfaces d'une couche de chrome pour améliorer leur résistance à l'érosion. Grâce à des expériences d'ablation laser simulant l'environnement de travail réel des navires, nous avons approfondi les effets de ce traitement sur les propriétés des alliages de titane et des revêtements de chrome. Avec les progrès continus de la technologie de l’ingénierie océanique, les exigences de performance des composants des navires deviennent de plus en plus strictes. Les alliages de titane jouent un rôle important dans la construction navale en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques et de leur résistance à la corrosion. Cependant, le problème de l’érosion à haute température dans le milieu marin reste un obstacle majeur à son application. Pour relever ce défi, nous avons adopté des techniques de traitement avancées pour traiter la surface des alliages de titane et les recouvrir d'une couche de chrome afin d'améliorer leur résistance à l'érosion.

Traitement et préparation des matériaux pour le traitement des substrats en alliage de titane : une technologie de coupe au fil de précision est utilisée pour couper la matière première en alliage de titane en échantillons de taille standard (2 cm × 1 cm × 0,5 cm). Ensuite, utilisez du papier de verre pour le polissage, puis polissez avec de la pâte pour obtenir un effet miroir, et enfin utilisez un nettoyage par ultrasons pour éliminer les impuretés de surface et assurer la douceur de la surface du substrat. Traitement du revêtement de chrome : grâce à la technologie avancée de placage ionique à l'arc, un revêtement de chrome est déposé sur la surface des échantillons d'alliage de titane préparés. En contrôlant avec précision le degré de vide (6 × 10 ^ -3 Pa), la température (300 degrés C), la pression de NH3 (2-3 Pa) et la tension de polarisation (800 ~ 1 000 V), le revêtement de chrome est assuré d'être uniforme et dense, avec un temps de dépôt contrôlé dans les 10 à 20 minutes. Des expériences d'ablation au laser et une analyse des résultats ont été menées pour évaluer les performances anti-ablation des alliages de titane et des revêtements de chrome traités. Nous avons conçu une série d'expériences d'ablation au laser. L'expérience a utilisé un laser à longue largeur d'impulsion fabriqué par nos soins (modèle FLK-TIX6409Hz) pour simuler le processus d'ablation des composants du navire dans des environnements à haute température en ajustant l'énergie et le nombre d'impulsions. Les résultats expérimentaux ont montré que le substrat en alliage de titane non traité présentait des piqûres d'ablation larges et profondes sur la surface soumise à l'ablation laser. Bien que la zone centrale soit lisse, elle était accompagnée de nombreuses fissures et d'épais dépôts d'oxyde se formaient dans la zone marginale. En revanche, la couche chromée sur la surface de l'alliage de titane traité présente des performances anti-ablation supérieures dans les mêmes conditions, avec des piqûres d'ablation moins profondes, une répartition moindre des fissures et une accumulation d'oxyde considérablement réduite.

Grâce à l'analyse par microscopie électronique à balayage (MEB) et par spectroscopie à dispersion d'énergie (EDAX) de la microstructure et de la composition de la surface ablatée, nous avons constaté que le revêtement de chrome bloquait efficacement l'érosion directe du substrat en alliage de titane par l'oxygène à haute température, réduisait l'apparition des réactions d'oxydation, et a ainsi amélioré les performances anti-ablation globales du matériau. Conclusion et perspectives : Cette étude a amélioré avec succès la résistance à l'ablation des alliages de titane et des revêtements de chrome grâce à des méthodes de traitement innovantes. Les résultats expérimentaux indiquent que le revêtement en chrome joue un rôle important dans la protection du substrat en alliage de titane contre l'érosion à haute température, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie des composants du navire. Les recherches futures pourront explorer davantage l’impact de différents paramètres de traitement sur les performances du revêtement, ainsi que développer des matériaux de revêtement protecteurs plus performants pour répondre à la demande urgente de composants hautes performances dans l’industrie de la construction navale.