316L奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性以及良好的可加工性等优势,在化工容器、核电电堆、生物医用材料等领域应用极为广泛。
SLM工艺原理 (来源:哔哩哔哩)
DED工作原理(来源:哔哩哔哩)
增材制造316L不锈钢
基本组织特征
SLM制备的316L不锈钢,在熔池中心的组织呈现等轴晶,熔池边界则呈现长条状晶粒,组织形貌通常归因于冷却速度,冷却速度越快,凝固后微观结构发生从平板状到胞状再到树枝状的转变,晶胞具有各向异性。
DED工艺下不同温度梯度、形核生长速率以及晶粒尺寸对组织都有一定的影响,样品存在沿着打印方向生长的柱状晶。DED工艺热源处温度高于远离热源处,因而在该处粉末熔合较好,钝化膜厚,基体表面有非常明显的元素偏析现象。
增材制造316L不锈钢
阳极溶解
AM316L不锈钢在外应力和膜致应力的共同作用下,底部钝化膜破裂形成不连续微裂纹,随着应力的加持和外界环境的持续作用下,不连续微裂纹逐步扩展并相连,最终形成宏观裂纹。两种阳极溶解机理的共同点在于:
但也存在一些差别,尤其是钝化膜破裂的原因上:
阳极溶解机理 (a)滑移溶解;(b)钝化膜破裂
氢致开裂
由氢控制裂纹形成和扩展的SCC过程称为氢致开裂型应力腐蚀过程。相较于常规316L不锈钢,AM316L存在由增材工艺带来的气孔和未熔化处等固有特征缺陷,属于应力集中位置,因此导致该处具有更大倾向优先成为SCC的微裂纹萌生点,最终引发宏观的SCC裂纹扩展和开裂失效。
结束语
结合多尺度材料计算模拟工程技术,建立AM316L不锈钢SCC的裂纹尖端生长速率、应力-应变方程的理论模型。
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