أداء سبائك التيتانيوم في مقاومة التآكل في بناء السفن البحرية وصيانتها

طريقة معالجة مبتكرة تعزز أداء مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم المستخدمة في بناء السفن البحرية وصيانتها

في مجال بناء السفن البحرية وصيانتها، تتعرض مكونات السفن لظروف عمل قاسية، وخاصة تحدي التآكل تحت درجات الحرارة العالية، والذي يحد بشكل كبير من عمرها الافتراضي. تسلط هذه المقالة الضوء على تقنية معالجة رائدة تهدف إلى تعزيز مقاومة التآكل في مواد سبائك التيتانيوم من خلال معالجات سطحية محددة وطلاء الكروم. من خلال إجراء تجارب التآكل بالليزر التي تحاكي بيئة العمل الفعلية للسفن، نتعمق في تأثير طريقة المعالجة هذه على خصائص سبائك التيتانيوم وطلاء الكروم الخاص بها.

مع التقدم المستمر لتكنولوجيا الهندسة البحرية، أصبحت متطلبات الأداء لمكونات السفن أكثر صرامة. تحتل سبائك التيتانيوم، المعروفة بخصائصها الميكانيكية المتفوقة ومقاومتها للتآكل، مكانة محورية في بناء السفن. ومع ذلك، تظل مشكلة التآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية في البيئات البحرية عقبة هائلة تعيق تطبيقها على نطاق واسع. لمواجهة هذا التحدي، اعتمدنا تقنية معالجة متقدمة لمعالجة سطح سبائك التيتانيوم وطلائها بالكروم، وبالتالي تعزيز مقاومتها للتآكل.

منهجية المعالجة وإعداد المواد

معالجة ركيزة سبائك التيتانيوم:باستخدام تقنية القطع السلكي الدقيق، تم قطع المواد الخام المصنوعة من سبائك التيتانيوم إلى عينات ذات حجم قياسي (2 سم × 1 سم × 0.5 سم). بعد ذلك، تم صقل العينات بورق صنفرة بحجم 1500- حبيبات، وصقلها للحصول على لمسة نهائية كالمرآة باستخدام معجون كاشط، وأخيرًا تنظيفها عبر الموجات فوق الصوتية لإزالة الشوائب السطحية، مما يضمن تشطيب سطحي نقي.

تطبيق طلاء الكروم:تم استخدام تقنية طلاء قوس الأيونات المتقدمة لترسيب طلاء الكروم على عينات سبائك التيتانيوم المحضرة. من خلال التحكم الدقيق في مستويات الفراغ (6 × 10 ^ -3 باسكال)، ودرجة الحرارة (300 درجة)، وضغط الأمونيا (2-3 باسكال)، وجهد التحيز (800-1000 فولت)، تم الحصول على طلاء كروم موحد وكثيف، مع أوقات ترسيب تتراوح من 10 إلى 20 دقيقة.

تجارب الاستئصال بالليزر وتحليل النتائج

لتقييم مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم المعالجة وطلاء الكروم، تم إجراء سلسلة من تجارب التآكل بالليزر. باستخدام نظام ليزر نبضي طويل مصمم خصيصًا (طراز FLK-TIX6409Hz)، قمنا بمحاكاة عملية التآكل في ظل ظروف درجات الحرارة العالية عن طريق ضبط طاقة النبضات والعدد.

أظهرت النتائج التجريبية أن ركيزة سبائك التيتانيوم غير المعالجة أظهرت حفر تآكل عميقة مع العديد من الشقوق في المنطقة المركزية، مصحوبة بتراكمات أكاسيد سميكة على طول الحواف. وعلى النقيض من ذلك، أظهر سطح سبائك التيتانيوم المطلي بالكروم مقاومة تآكل فائقة في ظل ظروف متطابقة، حيث تميزت بحفر تآكل أضحل، وتوزيع تشققات أقل، وتراكمات أكاسيد ضئيلة.

من خلال المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDAX)، تم إجراء تحاليل دقيقة للتضاريس والتركيب للأسطح المتآكلة. وأكدت هذه التحاليل أن طلاء الكروم يحمي بشكل فعال ركيزة سبيكة التيتانيوم من الهجوم المباشر بواسطة الأكسجين عالي الحرارة، مما يقلل من التفاعلات التأكسدية ويعزز مقاومة المادة للتآكل بشكل عام.

الخاتمة والتوقعات

نجحت هذه الدراسة في تعزيز أداء مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم وطلائها بالكروم من خلال طريقة معالجة مبتكرة. وتؤكد النتائج التجريبية على الدور الحاسم لطلاء الكروم في حماية ركيزة سبائك التيتانيوم من التآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية، وبالتالي إطالة عمر خدمة مكونات السفن بشكل كبير. وقد تستكشف مساعي البحث المستقبلية تأثير معلمات المعالجة المختلفة على أداء الطلاء وتطوير مواد طلاء واقية عالية الأداء إضافية لتلبية الطلب الملح على المكونات عالية الأداء في قطاع بناء السفن.