Un método de procesamiento innovador mejora el rendimiento antiablación de la aleación de titanio para la construcción y el mantenimiento de buques marinos
En el ámbito de la construcción y el mantenimiento de buques, los componentes de los barcos están sometidos a condiciones de trabajo extremas, en particular al desafío de la ablación a alta temperatura, que limita significativamente su vida útil. Este artículo destaca una técnica de procesamiento innovadora destinada a reforzar la resistencia a la ablación en materiales de aleación de titanio mediante tratamientos superficiales específicos y recubrimiento de cromo. Al realizar experimentos de ablación láser que imitan el entorno de trabajo real de los barcos, profundizamos en el impacto de este método de procesamiento en las propiedades de la aleación de titanio y su recubrimiento de cromo.
Con el avance incesante de la tecnología de ingeniería marina, los requisitos de rendimiento para los componentes de los barcos se han vuelto cada vez más estrictos. La aleación de titanio, conocida por sus propiedades mecánicas superiores y su resistencia a la corrosión, ocupa una posición fundamental en la construcción naval. Sin embargo, el problema de la ablación a alta temperatura en entornos marinos sigue siendo un obstáculo formidable que dificulta su aplicación generalizada. Para abordar este desafío, hemos adoptado una tecnología de procesamiento avanzada para tratar la superficie de la aleación de titanio y recubrirla con cromo, mejorando así su resistencia a la ablación.
Metodología de procesamiento y preparación de materiales
Procesamiento de sustratos de aleación de titanio:Utilizando tecnología de corte de alambre de precisión, las materias primas de aleación de titanio se cortaron en muestras de tamaño estándar (2 cm x 1 cm x 3,5 cm). Posteriormente, las muestras se lijaron con papel de lija de grano 5, se pulieron hasta obtener un acabado de espejo utilizando pasta abrasiva y, finalmente, se limpiaron mediante ondas ultrasónicas para eliminar las impurezas de la superficie, lo que garantiza un acabado de superficie impecable.
Aplicación de recubrimiento de cromo:Se empleó una técnica avanzada de recubrimiento iónico por arco para depositar un revestimiento de cromo sobre las muestras de aleación de titanio preparadas. Mediante un control meticuloso de los niveles de vacío (6×10^-3 Pa), la temperatura (300 grados), la presión de NH3 (2-3 Pa) y el voltaje de polarización (800-1000 V), se logró un revestimiento de cromo denso y uniforme, con tiempos de deposición que oscilaron entre 10 y 20 minutos.
Experimentos de ablación láser y análisis de resultados
Para evaluar la resistencia a la ablación de la aleación de titanio procesada y el revestimiento de cromo, se llevó a cabo una serie de experimentos de ablación láser. Empleando un sistema láser de pulso largo hecho a medida (modelo FLK-TIX6409Hz), simulamos el proceso de ablación en condiciones de alta temperatura ajustando la energía y el conteo de pulsos.
Los resultados experimentales revelaron que el sustrato de aleación de titanio sin tratar exhibió cráteres de ablación profundos con numerosas grietas en la región central, acompañados de acumulaciones gruesas de óxido a lo largo de los bordes. Por el contrario, la superficie de aleación de titanio recubierta de cromo mostró una resistencia a la ablación superior en condiciones idénticas, presentando cráteres de ablación menos profundos, distribución reducida de grietas y acumulaciones mínimas de óxido.
Mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDAX), se realizaron análisis de microtopografía y composición de las superficies ablacionadas. Estos análisis confirmaron que el recubrimiento de cromo protegió eficazmente el sustrato de aleación de titanio del ataque directo del oxígeno a alta temperatura, minimizando las reacciones oxidativas y mejorando la resistencia general del material a la ablación.
Conclusión y perspectivas
Este estudio mejoró con éxito el rendimiento antiablación de la aleación de titanio y su revestimiento de cromo mediante un método de procesamiento innovador. Los resultados experimentales subrayan el papel crucial del revestimiento de cromo en la protección del sustrato de aleación de titanio contra la ablación a alta temperatura, lo que prolonga significativamente la vida útil de los componentes de los barcos. Las futuras investigaciones pueden explorar más a fondo el impacto de diferentes parámetros de procesamiento en el rendimiento del revestimiento y desarrollar materiales de revestimiento protector de alto rendimiento adicionales para satisfacer la apremiante demanda de componentes de alto rendimiento en el sector de la construcción naval.
