Étude sur la résistance à l'ablation des alliages de titane marins et des revêtements de chrome après traitement

Lors de la fabrication et de la maintenance des navires, les composants marins sont soumis à des environnements opérationnels extrêmes, notamment au défi de l'ablation à haute température, qui limite considérablement leur durée de vie. Cet article se concentre sur une méthode de traitement innovante visant à améliorer la résistance à l'ablation des matériaux en alliage de titane en les traitant avec une couche de chrome sur leur surface grâce à un processus spécifique. Grâce à des expériences d'ablation laser qui simulent l'environnement opérationnel réel d'un navire, nous donnons un aperçu des effets de ce traitement sur les propriétés des alliages de titane et des revêtements de chrome.
Avec les progrès continus de la technologie du génie maritime, les exigences de performance des composants des navires deviennent de plus en plus strictes. L'alliage de titane, avec ses excellentes propriétés mécaniques et sa résistance à la corrosion, occupe une place importante dans la construction navale. Cependant, l’ablation à haute température en milieu marin reste un défi majeur qui limite son application. Afin de relever ce défi, nous avons adopté une technologie de traitement avancée pour traiter la surface des alliages de titane avec un chromage, en vue d'améliorer leur résistance à la corrosion ablative.

Méthode de traitement et préparation du matériau
Traitement du substrat en alliage de titane : la matière première en alliage de titane a été découpée en spécimens de taille standard (2 cm × 1 cm × 0,5 cm) à l'aide d'une technologie de coupe de fil de précision. Par la suite, du papier de verre grain 1500 a été utilisé pour le polissage, puis une pâte abrasive a été utilisée pour polir jusqu'à obtenir un effet miroir, et enfin un nettoyage par ultrasons a été utilisé pour éliminer les impuretés de surface afin de garantir la finition de surface du substrat.
Traitement du revêtement de chrome : Des revêtements de chrome ont été déposés sur la surface des échantillons d'alliage de titane préparés à l'aide d'une technologie avancée de placage ionique à l'arc. En contrôlant précisément le vide (6 × 10 ^ -3 Pa), la température (300 degrés), 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, et le temps de dépôt est contrôlé entre 10 et 20 minutes.
Expérience d'ablation au laser et analyse des résultats
Une série d'expériences d'ablation laser ont été conçues pour évaluer la résistance à l'ablation de l'alliage de titane et du revêtement de chrome traités. Les expériences ont utilisé un laser fait maison à longue largeur d'impulsion (modèle FLK-TIX6409Hz) pour simuler le processus d'ablation de pièces de navire dans un environnement à haute température en ajustant l'énergie des impulsions et le nombre d'impulsions.
Les résultats expérimentaux montrent que le substrat en alliage de titane non traité présente des cratères d'ablation grands et profonds sur la surface sous ablation laser, avec un grand nombre de fissures dans la zone centrale bien que lisse, et une épaisse accumulation d'oxyde dans la zone de bord. En revanche, la couche chromée sur la surface de l'alliage de titane traité a montré une résistance à l'ablation supérieure dans les mêmes conditions, avec des piqûres d'ablation moins profondes et moins de fissures, et une accumulation d'oxyde significativement moindre.
Grâce à la micromorphologie et à l'analyse de la composition des surfaces ablatées par microscopie électronique à balayage (MEB) et par spectroscopie à dispersion d'énergie (EDAX), nous avons constaté que le revêtement de chrome bloquait efficacement l'érosion directe de l'oxygène à haute température sur le substrat en alliage de titane et réduisait l'apparition des réactions d'oxydation, améliorant ainsi les propriétés globales de résistance à l'ablation du matériau.
Conclusion et perspectives
Dans cette étude, la résistance à l’ablation des alliages de titane et des revêtements de chrome a été améliorée avec succès grâce à des méthodes de traitement innovantes. Les résultats expérimentaux montrent que le revêtement de chrome joue un rôle important dans la protection du substrat en alliage de titane contre l'ablation à haute température, ce qui prolonge considérablement la durée de vie des composants du navire. Les recherches futures pourront explorer davantage les effets de différents paramètres de traitement sur les performances du revêtement, ainsi que le développement de matériaux de revêtement protecteurs plus performants, afin de répondre à la demande urgente de pièces hautes performances dans le domaine de la construction navale.