Une méthode de traitement innovante améliore les performances anti-ablation de l'alliage de titane pour la construction et la maintenance de navires
Dans le domaine de la construction et de la maintenance navales, les composants des navires sont soumis à des conditions de travail extrêmes, notamment au défi de l'ablation à haute température, qui limite considérablement leur durée de vie. Cet article met en lumière une technique de traitement révolutionnaire visant à renforcer la résistance à l'ablation des matériaux en alliage de titane grâce à des traitements de surface spécifiques et à un revêtement de chrome. En menant des expériences d'ablation laser qui imitent l'environnement de travail réel des navires, nous examinons l'impact de cette méthode de traitement sur les propriétés de l'alliage de titane et de son revêtement de chrome.
Avec les progrès constants de la technologie de l'ingénierie marine, les exigences de performance des composants des navires sont devenues de plus en plus strictes. L'alliage de titane, réputé pour ses propriétés mécaniques supérieures et sa résistance à la corrosion, occupe une place centrale dans la construction navale. Néanmoins, le problème de l'ablation à haute température dans les environnements marins reste un obstacle redoutable qui entrave son application à grande échelle. Pour relever ce défi, nous avons adopté une technologie de traitement avancée pour traiter la surface de l'alliage de titane et le recouvrir de chrome, améliorant ainsi sa résistance à l'ablation.
Méthodologie de traitement et préparation du matériel
Traitement des substrats en alliage de titane:À l'aide d'une technologie de découpe au fil de précision, les matières premières en alliage de titane ont été découpées en échantillons de taille standard (2 cm x 1 cm x 0,5 cm). Par la suite, les échantillons ont été meulés avec du papier de verre à grain 5, polis jusqu'à obtenir une finition miroir à l'aide d'une pâte abrasive et enfin nettoyés par ultrasons pour éliminer les impuretés de surface, garantissant ainsi une finition de surface impeccable.
Application du revêtement au chrome:Une technique avancée de placage ionique par arc a été utilisée pour déposer un revêtement de chrome sur les échantillons d'alliage de titane préparés. En contrôlant méticuleusement les niveaux de vide (6×10^-3 Pa), la température (300 degrés), la pression de NH3 (2-3 Pa) et la tension de polarisation (800-1000 V), un revêtement de chrome uniforme et dense a été obtenu, avec des temps de dépôt allant de 10 à 20 minutes.
Expériences d'ablation au laser et analyse des résultats
Pour évaluer la résistance à l'ablation de l'alliage de titane traité et du revêtement de chrome, une série d'expériences d'ablation au laser ont été menées. À l'aide d'un système laser à impulsions longues fabriqué sur mesure (modèle FLK-TIX6409Hz), nous avons simulé le processus d'ablation dans des conditions de haute température en ajustant l'énergie et le nombre d'impulsions.
Les résultats expérimentaux ont révélé que le substrat en alliage de titane non traité présentait des cratères d'ablation profonds avec de nombreuses fissures dans la région centrale, accompagnées d'épaisses accumulations d'oxyde le long des bords. En revanche, la surface en alliage de titane revêtue de chrome présentait une résistance à l'ablation supérieure dans des conditions identiques, avec des cratères d'ablation moins profonds, une distribution de fissures réduite et des accumulations d'oxyde minimales.
Grâce à la microscopie électronique à balayage (MEB) et à la spectroscopie à rayons X dispersive en énergie (EDAX), une microtopographie et des analyses compositionnelles des surfaces ablatées ont été réalisées. Ces analyses ont confirmé que le revêtement de chrome protégeait efficacement le substrat en alliage de titane des attaques directes de l'oxygène à haute température, minimisant ainsi les réactions oxydatives et améliorant la résistance globale du matériau à l'ablation.
Conclusion et perspectives
Cette étude a permis d'améliorer avec succès les performances anti-ablation de l'alliage de titane et de son revêtement de chrome grâce à une méthode de traitement innovante. Les résultats expérimentaux soulignent le rôle crucial du revêtement de chrome dans la protection du substrat en alliage de titane contre l'ablation à haute température, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie des composants des navires. Les futurs travaux de recherche pourraient explorer plus en détail l'impact de différents paramètres de traitement sur les performances du revêtement et développer d'autres matériaux de revêtement protecteur hautes performances pour répondre à la demande pressante de composants hautes performances dans le secteur de la construction navale.
