Mae paneli cyfansawdd dur titaniwm wedi cael sylw eang ym meysydd peirianneg petrolewm, cemegol, pŵer a morol yn ystod y blynyddoedd diwethaf oherwydd eu priodweddau mecanyddol rhagorol o ddur a gwrthiant cyrydiad titaniwm. Fodd bynnag, pan fydd platiau cyfansawdd dur titaniwm yn cael eu cymhwyso mewn amgylcheddau morol llym, mae eu hwynebau diwedd yn cael eu cyrydiad galfanig oherwydd y gwahaniaeth posibl rhwng titaniwm a dur, sy'n dirywio eu perfformiad yn ystod gwasanaeth gwirioneddol. Felly, mae mabwysiadu dulliau priodol ar gyfer triniaeth amddiffynnol o wyneb diwedd platiau cyfansawdd dur titaniwm o arwyddocâd a gwerth mawr. Ond ar hyn o bryd, nid oes bron unrhyw adroddiadau perthnasol. Mae mwy o ymchwil yn canolbwyntio ar baratoi haenau ar wyneb titaniwm neu blatiau dur i wella perfformiad gwasanaeth y swbstrad, yn bennaf gan gynnwys chwistrellu thermol a chladin laser. Mae gan y broses chwistrellu thermol effeithlonrwydd uchel, gweithrediad hyblyg a syml, ond oherwydd ystod tymheredd eang ei ffynhonnell wres, mae diffygion fel mandyllau yn dueddol o ddigwydd yn y cotio, ac mae'r straen thermol gweddilliol yn gymharol fawr.
1. Paratoi Gorchudd Titaniwm
Mae'r deunydd swbstrad yn blât cyfansawdd dur titaniwm a weithgynhyrchir gan Hunan Xiangtou Jintian Titanium Metal Co, Ltd gan ddefnyddio dull ffurfio gwactod. Mae'r plât titaniwm yn 1.80 mm o drwch ac mae'r plât dur yn 10.20 mm o drwch, fel y dangosir yn Ffigur 1. Cyn paratoi'r cotio titaniwm, defnyddiwch 220 #, 360 #, 600 #, 800 #, 1000 #, a 2000 # papur tywod SiC i sgleinio'r swbstrad mewn trefn, ac yna glanhau ultrasonic mewn ethanol am 10 munud i gael gwared ar halogion fel olew a rhwd ar wyneb y sampl. Y powdr titaniwm a ddefnyddir ar gyfer chwistrellu oer yw Ti-01 a gynhyrchwyd gan y Sefydliad Deunyddiau Newydd, Academi Gwyddorau Guangdong, gyda maint gronynnau o 50-100 μ m. Ar ôl rhidyllu, caiff y powdr titaniwm ei bobi ar 120 gradd am 30 munud i leihau effaith lleithder ar ansawdd y cotio. Cwblhawyd yr offer chwistrellu oer ar PCS1000 a gynhyrchwyd gan Plasma Giken yn Japan.
Defnyddiwch beiriant torri gwifren rhyddhau trydan i dorri'r sampl ar gyfer nodweddu microstrwythur a dadansoddiad cyfansoddiad yr adran drawsdoriadol. Paratoir samplau metallograffig trwy ddulliau malu a chaboli mecanyddol. Mae hydoddiant ethanol asid nitrig gyda chymhareb cyfaint o 1:19 yn cael ei ddefnyddio fel ysgythriad. Nodweddwyd y nodweddion microstrwythurol gan ddefnyddio OM (Leica DVM6M) a SEM (Phenom ProX) gyda EDS. Archwiliad microsgopig o samplau metallograffig
Mesurwyd caledwch gan ddefnyddio profwr microhardness Vickers gydag amser preswylio o 10 eiliad a llwyth o 500 g. Cymerwyd mesuriadau bob 0.4 mm o'r wyneb cotio i'r swbstrad. Mae'r prawf ffrithiant a gwisgo yn mabwysiadu peiriant profi ffrithiant a gwisgo cilyddol cyflym, gyda llwyth o 20 N, amser o 10 munud, amledd o 1 Hz, hyd prawf o 10 mm, a pheli dur GCr15 fel y ffrithiant pâr. Cyn profi electrocemegol, mae'r sampl wedi'i selio â resin epocsi, wedi'i sgleinio â phapur tywod metallograffig i gael gwared ar ocsidau arwyneb, ei lanhau ag ethanol a dŵr pur, ac yn olaf ei sychu ag aer poeth i gael wyneb cotio glân. Cynhelir yr arbrawf ar dymheredd ystafell. Mae'r cyfrwng arbrofol yn ateb dŵr môr efelychiedig (3.5% NaCl), gan ddefnyddio system tri electrod. Y sampl yw'r electrod sy'n gweithio, mae'r electrod cownter yn blât platinwm, ac mae'r electrod cyfeirio yn electrod calomel dirlawn (SCE). Profwyd sbectrosgopeg rhwystriant electrocemegol ar weithfan electrocemegol (CHI760E) ar botensial cylched agored, gydag amledd profi o 105 ~10-2Hz a photensial aflonyddwch o 10 mV wedi'i gymhwyso. Defnyddir y peiriant prawf cyrydiad chwistrellu halen (EASS-100) o China Electrical Apparatus Research Institute Co, Ltd ar gyfer y prawf chwistrellu halen. Yn ôl y Prawf Cyrydiad mewn Atmosffer - Prawf Chwistrellu Halen (GB 10125-1997), yr ateb prawf yw 5% ateb NaCl yn ôl ffracsiwn màs, ac mae'r tymheredd yn y blwch chwistrellu yn 35 gradd.
3. Dylanwad pwysedd nwy a thymheredd yn ystod bwydo powdr ar ficrostrwythur a morffoleg haenau titaniwm
Un o'r paramedrau pwysig yn y broses chwistrellu oer yw cyflymder critigol y gronynnau wedi'u chwistrellu cyn iddynt wrthdaro â'r swbstrad. Ar gyfer deunydd matrics penodol, mae cyflymder critigol yn bodoli lle mai dim ond gronynnau â chyflymder uwch na'r cyflymder critigol y gellir eu dyddodi i ffurfio gorchudd, tra bydd gronynnau â chyflymder is na'r cyflymder critigol yn bownsio'n ôl i ffurfio'r cotio. Mae cyflymder critigol gronynnau chwistrellu oer yn dibynnu ar ffactorau megis dwysedd deunydd, pwynt toddi, cryfder tynnol eithaf, a thymheredd cychwynnol gronynnau. Yn ystod y broses chwistrellu oer, mae metelau fel Cu, Zn, ac Al yn dueddol o ddadffurfiad plastig mawr o ronynnau, gan arwain at haenau trwchus. Fodd bynnag, mae Ti, oherwydd ei bwynt toddi uchel, yn anodd cael haenau trwchus trwy ddamcaniaeth dyddodiad anffurfiad gwrthdrawiad o chwistrellu oer. Fodd bynnag, mae astudiaethau perthnasol wedi dangos y gall cynyddu tymheredd a phwysau'r nwy bwydo powdr leihau mandylledd y cotio yn effeithiol. Mae mandylledd y cotio yn ffactor allweddol sy'n effeithio ar ei berfformiad amddiffynnol. O fewn yr ystod a ganiateir o'r offer, ymchwiliodd yr awdur i ddylanwad tymheredd a phwysau'r nwy bwydo powdr ar ficrostrwythur y cotio titaniwm.
Mae Ffigur 2 yn dangos morffoleg metallograffig samplau cotio titaniwm a baratowyd o dan wahanol gyfuniadau o bwysau nwy bwydo powdr a pharamedrau tymheredd. Oherwydd y ffaith bod chwistrellu oer yn perthyn i'r dull dyddodiad cyflwr solet, nid yw'n cael llawer o effaith thermol ar y swbstrad, ac nid yw'r gronynnau'n toddi yn ystod y broses dyddodi. Felly, mae'r plât titaniwm a'r plât dur ar ochr y swbstrad yn gyfan, a gellir paratoi haenau titaniwm o fewn ystod tymheredd a gwasgedd y nwy bwydo powdr a astudiwyd. O Ffigur 2, gellir gweld nad yw pwysau a thymheredd y nwy bwydo powdr yn cael fawr o effaith ar y trwch cotio. Mae'r trwch cotio a baratowyd o dan sawl cyflwr o fewn yr un amser chwistrellu yn debyg, gyda thrwch cyfartalog o 2.70 mm. Fodd bynnag, mae paramedrau'r nwy bwydo powdr yn cael effaith sylweddol ar strwythur haenau titaniwm wedi'u chwistrellu'n oer.
Casgliad
1) Mae cynyddu tymheredd a phwysau'r nwy bwydo powdr yn ystod y broses chwistrellu oer nid yn unig yn helpu i leihau mandylledd y cotio a gwella ei ddwysedd, ond hefyd yn atal delamination cotio ac yn cryfhau bondio mewnol y cotio. Pan gynyddwyd tymheredd a phwysau'r nwy bwydo powdr o 800 gradd a 3 MPa i 900 gradd a 5 MPa, yn y drefn honno, gostyngodd mandylledd y cotio o 4.25% i 1.14%.
2) Oherwydd tymheredd isel y nwy bwydo powdr yn ystod y broses o baratoi haenau titaniwm mewn chwistrelliad oer, ni welwyd unrhyw ocsidiad sylweddol yn y haenau titaniwm a baratowyd, sy'n cynnwys Ti metelaidd yn bennaf. Ar yr un pryd, o dan amodau tymheredd a phwysedd nwy bwydo powdr uwch (900 gradd a 5 MPa), mae gan y cotio titaniwm ar ochr plât cyfansawdd dur titaniwm gydnawsedd da â'r swbstrad a dim rhyngwyneb amlwg oherwydd cyfansoddiad cyson; Mae'r rhyngwyneb rhwng y cotio titaniwm a'r plât dur yn glir, ac nid oes unrhyw ryng-ymlediad sylweddol o elfennau.
3) Mae cynyddu tymheredd neu bwysau'r nwy bwydo powdr yn ystod y broses chwistrellu oer yn fuddiol ar gyfer cryfhau dadffurfiad plastig, gwella dwysedd y cotio, a thrwy hynny wella microhardness a gwrthsefyll gwisgo'r cotio. Roedd y cotio titaniwm a baratowyd gan ddefnyddio GCr15 fel y pâr ffrithiant, gyda phwysedd nwy bwydo powdr o 5 MPa a thymheredd o 900 gradd, yn dangos cyfradd gwisgo o 0.32 × 10-3mm3/(N · m) ar ôl traul am 10 munud o dan lwyth o 20 N.
4) Mae gan y cotio titaniwm chwistrellu oer a baratowyd ar wyneb diwedd plât cyfansawdd dur titaniwm ymwrthedd cyrydiad da. Ar ôl 1000 awr o brawf chwistrellu halen niwtral, mae'r cotio yn gyfan ac nid oes cyrydiad rhwd amlwg ar yr wyneb, sy'n dangos bod y cotio titaniwm yn atal gronynnau cyrydol rhag treiddio i'r swbstrad yn effeithiol, a thrwy hynny wella'n sylweddol berfformiad gwasanaeth plât cyfansawdd dur titaniwm mewn amgylchedd morol
