שיטת עיבוד חדשנית משפרת את הביצועים האנטי-אבלציה של סגסוגת טיטניום עבור בניית ספינות ימית ותחזוקה
בתחום הבנייה והתחזוקה הימית של ספינות, רכיבי ספינות נתונים לתנאי עבודה קיצוניים, במיוחד האתגר של אבלציה בטמפרטורה גבוהה, אשר מגביל באופן משמעותי את חיי השירות שלהם. מאמר זה מדגיש טכניקת עיבוד פורצת דרך שמטרתה לחזק את העמידות בפני אבלציה בחומרי סגסוגת טיטניום באמצעות טיפולי משטח ספציפיים וציפוי כרום. על ידי ביצוע ניסויי אבלציה בלייזר המחקים את סביבת העבודה בפועל של ספינות, אנו מתעמקים בהשפעה של שיטת עיבוד זו על המאפיינים של סגסוגת טיטניום וציפוי הכרום שלה.
עם ההתקדמות הבלתי פוסקת של טכנולוגיית ההנדסה הימית, דרישות הביצועים לרכיבי ספינה הפכו מחמירות יותר ויותר. סגסוגת טיטניום, הידועה בתכונות המכאניות המעולות שלה ועמידותה בפני קורוזיה, מחזיקה בעמדה מרכזית בבניית ספינות. עם זאת, הנושא של אבלציה בטמפרטורה גבוהה בסביבות ימיות נותר מכשול אדיר שמפריע ליישום הנרחב שלה. כדי להתמודד עם אתגר זה, אימצנו טכנולוגיית עיבוד מתקדמת לטיפול במשטח של סגסוגת טיטניום ולציפוי בכרום, ובכך להגביר את עמידות האבלציה שלה.
מתודולוגיית עיבוד והכנת חומרים
עיבוד מצע מסגסוגת טיטניום: תוך שימוש בטכנולוגיית חיתוך חוט מדויק, חומרי גלם מסגסוגת טיטניום נחתכו לדגימות בגודל סטנדרטי (2 ס"מ x 1 ס"מ x 0.5 ס"מ). לאחר מכן, הדגימות נטחנו בנייר זכוכית גרט 1500-, לוטשו לגימור מראה באמצעות משחה שוחקת, ולבסוף נוקו באמצעות גלים קוליים כדי לסלק זיהומים פני השטח, מה שמבטיח גימור משטח וטהור.
יישום ציפוי כרום: נעשה שימוש בטכניקת ציפוי יוני קשת מתקדמת להפקדת ציפוי כרום על דגימות סגסוגת הטיטניום המוכנות. על ידי שליטה קפדנית של רמות ואקום (6×10^-3 Pa), טמפרטורה (300 מעלות), לחץ NH3 (2-3 Pa), ומתח הטיה (800-1000 V), הושג ציפוי כרום צפוף, עם זמני השקיעה שנעים בין 10 ל-20 דקות.
ניסויי אבלציה בלייזר וניתוח תוצאות
כדי להעריך את עמידות האבלציה של סגסוגת הטיטניום המעובדת וציפוי הכרום, נערכה סדרה של ניסויי אבלציה בלייזר. תוך שימוש במערכת לייזר ארוכת דופק שנבנתה בהתאמה אישית (דגם FLK-TIX6409Hz), דימיינו את תהליך האבלציה בתנאי טמפרטורה גבוהה על ידי התאמת אנרגיית הדופק והספירה.
תוצאות ניסויים גילו כי מצע סגסוגת טיטניום לא מטופל הציג מכתשי אבלציה עמוקים עם סדקים רבים באזור המרכזי, מלווים בהצטברויות תחמוצות עבות לאורך הקצוות. לעומת זאת, משטח סגסוגת הטיטניום המצופה בכרום הציג עמידות מעולה לאבלציה בתנאים זהים, כולל מכתשי אבלציה רדודים יותר, הפצת סדקים מופחתת והצטברות תחמוצת מינימלית.
באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM) וספקטרוסקופיה של קרני רנטגן מפזרת אנרגיה (EDAX), בוצעו מיקרו-טופוגרפיה וניתוחי קומפוזיציה של המשטחים המובטלים. ניתוחים אלה אישרו כי ציפוי הכרום מגן ביעילות על מצע סגסוגת הטיטניום מפני התקפה ישירה על ידי חמצן בטמפרטורה גבוהה, ממזער את תגובות החמצון ומשפר את עמידות החומר הכוללת לאבלציה.
מסקנה ואאוטלוק
מחקר זה שיפר בהצלחה את ביצועי האנטי-אבלציה של סגסוגת טיטניום וציפוי הכרום שלה באמצעות שיטת עיבוד חדשנית. תוצאות הניסוי מדגישות את התפקיד המכריע של ציפוי הכרום בהגנה על מצע סגסוגת טיטניום מפני אבלציה בטמפרטורה גבוהה, ובכך להאריך באופן משמעותי את חיי השירות של רכיבי הספינה. מאמצי מחקר עתידיים עשויים לחקור את ההשפעה של פרמטרי עיבוד שונים על ביצועי הציפוי ולפתח חומרי ציפוי מגן בעלי ביצועים גבוהים נוספים כדי לענות על הדרישה הדוחקת לרכיבים בעלי ביצועים גבוהים במגזר בניית הספינות.
