Metode Pemrosesan Inovatif Meningkatkan Kinerja Anti-Ablasi Paduan Titanium untuk Pembuatan dan Pemeliharaan Kapal Laut
Dalam bidang pembuatan dan pemeliharaan kapal laut, komponen-komponen kapal mengalami kondisi kerja yang ekstrim, khususnya tantangan ablasi suhu tinggi, yang secara signifikan membatasi masa pakainya. Artikel ini menyoroti teknik pemrosesan inovatif yang bertujuan untuk memperkuat ketahanan terhadap ablasi pada material paduan titanium melalui perawatan permukaan tertentu dan pelapisan kromium. Dengan melakukan eksperimen ablasi laser yang meniru lingkungan kerja kapal sebenarnya, kami menyelidiki dampak metode pemrosesan ini terhadap sifat paduan titanium dan lapisan kromiumnya.
Dengan kemajuan teknologi rekayasa kelautan yang tiada henti, persyaratan kinerja komponen kapal menjadi semakin ketat. Paduan titanium, terkenal karena sifat mekaniknya yang unggul dan ketahanan terhadap korosi, memegang posisi penting dalam pembuatan kapal. Namun demikian, masalah ablasi suhu tinggi di lingkungan laut masih menjadi kendala besar yang menghambat penerapannya secara luas. Untuk mengatasi tantangan ini, kami telah mengadopsi teknologi pemrosesan canggih untuk mengolah permukaan paduan titanium dan melapisinya dengan kromium, sehingga meningkatkan ketahanan ablasinya.
Metodologi Pengolahan dan Persiapan Bahan
Pengolahan Substrat Paduan Titanium: Memanfaatkan teknologi pemotongan kawat presisi, bahan baku paduan titanium dipotong menjadi spesimen berukuran standar (2 cm x 1 cm x 0.5 cm). Selanjutnya, spesimen digiling dengan amplas 1500-grit, dipoles hingga mencapai lapisan cermin menggunakan pasta abrasif, dan terakhir dibersihkan melalui gelombang ultrasonik untuk menghilangkan kotoran permukaan, sehingga memastikan permukaan akhir murni.
Aplikasi Pelapisan Kromium: Teknik pelapisan ion busur tingkat lanjut digunakan untuk menyimpan lapisan kromium pada sampel paduan titanium yang telah disiapkan. Dengan mengontrol secara cermat tingkat vakum (6×10^-3 Pa), suhu (300 derajat), tekanan NH3 (2-3 Pa), dan tegangan bias (800-1000 V), seragam dan lapisan kromium padat tercapai, dengan waktu deposisi berkisar antara 10 hingga 20 menit.
Eksperimen Ablasi Laser dan Analisis Hasil
Untuk mengevaluasi ketahanan ablasi dari paduan titanium dan lapisan kromium yang diproses, serangkaian percobaan ablasi laser dilakukan. Dengan menggunakan sistem laser pulsa panjang yang dibuat khusus (model FLK-TIX6409Hz), kami menyimulasikan proses ablasi dalam kondisi suhu tinggi dengan menyesuaikan energi dan hitungan pulsa.
Hasil percobaan mengungkapkan bahwa substrat paduan titanium yang tidak diolah menunjukkan kawah ablasi yang dalam dengan banyak retakan di wilayah tengah, disertai dengan akumulasi oksida tebal di sepanjang tepinya. Sebaliknya, permukaan paduan titanium berlapis krom menunjukkan ketahanan ablasi yang unggul dalam kondisi yang sama, dengan kawah ablasi yang lebih dangkal, distribusi retakan yang berkurang, dan akumulasi oksida yang minimal.
Melalui pemindaian mikroskop elektron (SEM) dan spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDAX), mikro-topografi dan analisis komposisi permukaan ablasi dilakukan. Analisis ini menegaskan bahwa lapisan kromium secara efektif melindungi substrat paduan titanium dari serangan langsung oksigen suhu tinggi, meminimalkan reaksi oksidatif dan meningkatkan ketahanan ablasi material secara keseluruhan.
Kesimpulan dan Pandangan
Studi ini berhasil meningkatkan kinerja anti-ablasi paduan titanium dan lapisan kromiumnya melalui metode pemrosesan yang inovatif. Hasil eksperimen ini menggarisbawahi peran penting lapisan kromium dalam melindungi substrat paduan titanium terhadap ablasi suhu tinggi, sehingga secara signifikan memperpanjang masa pakai komponen kapal. Upaya penelitian di masa depan dapat mengeksplorasi lebih jauh dampak dari parameter pemrosesan yang berbeda terhadap kinerja pelapisan dan mengembangkan bahan pelapis pelindung berkinerja tinggi tambahan untuk memenuhi permintaan mendesak akan komponen berkinerja tinggi di sektor pembuatan kapal.
