Método de processamento inovador melhora o desempenho antiablação da liga de titânio para construção e manutenção naval
No campo da construção e manutenção de navios marítimos, os componentes de navios são submetidos a condições extremas de trabalho, particularmente o desafio da ablação em alta temperatura, o que limita significativamente sua vida útil. Este artigo destaca uma técnica de processamento inovadora que visa reforçar a resistência à ablação em materiais de liga de titânio por meio de tratamentos de superfície específicos e revestimento de cromo. Ao conduzir experimentos de ablação a laser que imitam o ambiente de trabalho real dos navios, nos aprofundamos no impacto desse método de processamento nas propriedades da liga de titânio e seu revestimento de cromo.
Com o avanço implacável da tecnologia de engenharia marítima, os requisitos de desempenho para componentes de navios tornaram-se cada vez mais rigorosos. A liga de titânio, renomada por suas propriedades mecânicas superiores e resistência à corrosão, ocupa uma posição central na construção naval. No entanto, a questão da ablação de alta temperatura em ambientes marinhos continua sendo um obstáculo formidável que dificulta sua ampla aplicação. Para enfrentar esse desafio, adotamos uma tecnologia de processamento avançada para tratar a superfície da liga de titânio e revesti-la com cromo, aumentando assim sua resistência à ablação.
Metodologia de Processamento e Preparação de Material
Processamento de substrato de liga de titânio: Utilizando tecnologia de corte de fio de precisão, matérias-primas de liga de titânio foram cortadas em espécimes de tamanho padrão (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Posteriormente, os espécimes foram lixados com lixa de grão 1500-, polidos até um acabamento espelhado usando pasta abrasiva e, finalmente, limpos por ondas ultrassônicas para eliminar impurezas da superfície, garantindo um acabamento de superfície imaculado.
Aplicação de revestimento de cromo: Uma técnica avançada de revestimento de íons de arco foi empregada para depositar um revestimento de cromo nas amostras de liga de titânio preparadas. Ao controlar meticulosamente os níveis de vácuo (6×10^-3 Pa), temperatura (300 graus), pressão de NH3 (2-3 Pa) e voltagem de polarização (800-1000 V), um revestimento de cromo uniforme e denso foi obtido, com tempos de deposição variando de 10 a 20 minutos.
Experimentos de Ablação a Laser e Análise de Resultados
Para avaliar a resistência à ablação da liga de titânio processada e do revestimento de cromo, uma série de experimentos de ablação a laser foram conduzidos. Empregando um sistema de laser de pulso longo personalizado (modelo FLK-TIX6409Hz), simulamos o processo de ablação sob condições de alta temperatura ajustando a energia e a contagem do pulso.
Os resultados experimentais revelaram que o substrato de liga de titânio não tratado exibiu crateras de ablação profundas com numerosas rachaduras na região central, acompanhadas por acumulações espessas de óxido ao longo das bordas. Em contraste, a superfície da liga de titânio revestida de cromo exibiu resistência de ablação superior sob condições idênticas, apresentando crateras de ablação mais rasas, distribuição de rachaduras reduzida e acumulações mínimas de óxido.
Por meio de microscopia eletrônica de varredura (SEM) e espectroscopia de raios X de energia dispersiva (EDAX), foram realizadas análises de microtopografia e composição das superfícies ablacionadas. Essas análises confirmaram que o revestimento de cromo protegeu efetivamente o substrato de liga de titânio do ataque direto por oxigênio de alta temperatura, minimizando reações oxidativas e aumentando a resistência geral à ablação do material.
Conclusão e Perspectivas
Este estudo melhorou com sucesso o desempenho antiablação da liga de titânio e seu revestimento de cromo por meio de um método de processamento inovador. Os resultados experimentais ressaltam o papel crucial do revestimento de cromo na proteção do substrato da liga de titânio contra ablação de alta temperatura, estendendo significativamente a vida útil dos componentes do navio. Futuros esforços de pesquisa podem explorar ainda mais o impacto de diferentes parâmetros de processamento no desempenho do revestimento e desenvolver materiais de revestimento protetor de alto desempenho adicionais para atender à demanda urgente por componentes de alto desempenho no setor de construção naval.
