ในขอบเขตของวิศวกรรมการเดินเรือและการบำรุงรักษา ความทนทานของส่วนประกอบทางทะเลเผชิญกับความท้าทายที่น่ากลัวในรูปแบบของการกัดเซาะที่อุณหภูมิสูง ปัญหานี้จำกัดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเรืออย่างมาก ในการจัดการกับข้อกังวลนี้โดยตรง มีการตรวจสอบเทคนิคการประมวลผลแบบใหม่เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดเซาะของโลหะผสมไทเทเนียมเกรดมารีน จุดสนใจของการศึกษานี้เกี่ยวข้องกับวิธีการประมวลผลที่ซับซ้อนที่ใช้กับโลหะผสมไททาเนียม ควบคู่ไปกับการสะสมของการเคลือบโครเมียมบนพื้นผิวเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการกัดเซาะจากความร้อน
ความก้าวหน้าอย่างไม่หยุดยั้งของเทคโนโลยีวิศวกรรมทางทะเลได้ขยายความต้องการด้านประสิทธิภาพที่กำหนดให้กับส่วนประกอบของเรือ โลหะผสมไทเทเนียมซึ่งมีชื่อเสียงในด้านคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานการกัดกร่อน มีบทบาทสำคัญในการก่อสร้างทางเรือ อย่างไรก็ตาม ความท้าทายอย่างต่อเนื่องของการกัดเซาะที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมทางทะเลยังคงเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานที่แพร่หลาย เพื่อต่อสู้กับอุปสรรคนี้ จึงได้ใช้วิธีการประมวลผลขั้นสูงเพื่อเตรียมพื้นผิวโลหะผสมไทเทเนียม ตามด้วยการเคลือบโครเมียม โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความสามารถในการต้านทานการกัดเซาะ
วิธีการประมวลผลและการเตรียมวัสดุ
กระบวนการเคลือบโครเมียม: เทคนิคการชุบอาร์คไอออนขั้นสูงถูกนำมาใช้เพื่อเคลือบโครเมียมบนตัวอย่างโลหะผสมไทเทเนียมที่เตรียมไว้ ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์อย่างพิถีพิถัน เช่น ระดับสุญญากาศ (6×10^-3 Pa) อุณหภูมิ (300 องศา ) ความดัน NH3 (23 Pa) และแรงดันไบแอส (8001000 V) การเคลือบโครเมียมจึงมีความหนาแน่นสม่ำเสมอ โดยมี เวลาในการสะสมอยู่ระหว่าง 10 ถึง 20 นาที
การทดลองการกัดเซาะของเลเซอร์และการวิเคราะห์ผลลัพธ์
การประมวลผลพื้นผิวโลหะผสมไทเทเนียม: ใช้เทคนิคการตัดลวดที่แม่นยำเพื่อแบ่งส่วนวัสดุไทเทเนียมดิบออกเป็นชิ้นงานมาตรฐานที่มีขนาด 2 ซม. × 1 ซม. × 0.5 ซม. ต่อจากนั้น ขั้นตอนการขัดเงาโดยใช้กระดาษทรายกรวด 1500- จึงถูกนำมาใช้ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มีลักษณะเหมือนกระจกซึ่งทำได้โดยการใช้สารขัดเงา จากนั้นจึงใช้การทำความสะอาดอัลตราโซนิกเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกบนพื้นผิว เพื่อให้มั่นใจว่าพื้นผิวของพื้นผิวจะเรียบเนียนไร้ที่ติ
กระบวนการเคลือบโครเมียม: เทคนิคการชุบอาร์คไอออนขั้นสูงถูกนำมาใช้เพื่อเคลือบโครเมียมบนตัวอย่างโลหะผสมไทเทเนียมที่เตรียมไว้ ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์อย่างพิถีพิถัน เช่น ระดับสุญญากาศ (6×10^-3 Pa) อุณหภูมิ (300 องศา ) ความดัน NH3 (23 Pa) และแรงดันไบแอส (8001000 V) การเคลือบโครเมียมจึงมีความหนาแน่นสม่ำเสมอ โดยมี เวลาในการสะสมอยู่ระหว่าง 10 ถึง 20 นาที
การทดลองการกัดเซาะของเลเซอร์และการวิเคราะห์ผลลัพธ์
เพื่อประเมินความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมไทเทเนียมที่ผ่านการแปรรูปและการเคลือบโครเมียม ได้มีการคิดค้นชุดการทดลองการกัดเซาะด้วยเลเซอร์ขึ้นมา ด้วยการใช้เลเซอร์ความกว้างพัลส์ยาวที่สร้างขึ้นแบบกำหนดเอง (รุ่น FLK-TIX6409Hz) และการปรับพลังงานพัลส์และความถี่ การทดลองจะจำลองกระบวนการกัดเซาะที่ส่วนประกอบของเรือประสบภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าพื้นผิวโลหะผสมไทเทเนียมที่ไม่ผ่านการบำบัดจะมีหลุมการกัดกร่อนที่ลึกและกว้างขวางภายใต้การกัดเซาะของเลเซอร์ โดยมีบริเวณส่วนกลางที่ราบเรียบแต่มีรอยแตกร้าว และมีการสะสมของออกไซด์หนาตามขอบ ในทางตรงกันข้าม โลหะผสมไททาเนียมที่มีการเคลือบโครเมียมแสดงให้เห็นถึงความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าภายใต้สภาวะที่เหมือนกัน โดยเผยให้เห็นหลุมการกัดกร่อนที่ตื้นกว่า ลดการเกิดรอยแตกร้าว และการสะสมของออกไซด์ลดลงอย่างมาก
สัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์และการวิเคราะห์องค์ประกอบของพื้นผิวที่ถูกกัดเซาะดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และสเปกโทรสโกปีรังสีเอกซ์ที่กระจายพลังงาน (EDAX) เผยให้เห็นว่าการเคลือบโครเมียมป้องกันพื้นผิวโลหะผสมไทเทเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพจากการกัดเซาะของออกซิเดชั่นโดยตรงด้วยออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง จึงช่วยลด ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมของวัสดุ
เทคนิคการประมวลผลที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ใช้กับโลหะผสมไทเทเนียมควบคู่ไปกับการเคลือบโครเมียม นำเสนอแนวทางที่มีแนวโน้มในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับส่วนประกอบทางทะเลจากความเป็นจริงที่รุนแรงของการกัดเซาะที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมทางทะเล งานวิจัยนี้ไม่เพียงแต่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับบทบาทสำคัญของการปรับสภาพพื้นผิวในการเพิ่มความทนทานของวัสดุ แต่ยังเน้นย้ำถึงความสำคัญของโซลูชันที่ออกแบบโดยเฉพาะในการผลักดันขอบเขตของความยืดหยุ่นทางวิศวกรรมทางทะเล
