腐蚀顶刊：发现钝化膜可诱导织构金属电化学活性各向同性！

2020-12-08 12:19:10 作者：材料科学与工程来源：材料科学与工程分享至：

实现大型复杂结构的一体化成形是飞机减重的重要思路。高沉积速率激光立体成形（high-deposition-rate laser solid forming, HDR-LSF）—电解加工（electro chemical machining）复合制造技术可实现金属高性能大型复杂整体结构的高效率、低成本、轻量化制造，在航空发动机大型整体结构制造中应用前景广阔。HDR-LSF凝固条件的显著变化，会直接改变沉积态组织的织构特征，并通过影响电解加工过程中的电化学活性，影响加工精度。因此，亟待开展相关研究，明晰HDR-LSF组织的织构演化规律，阐明晶体学织构对钝化金属电化学活性的作用机理，为提升我国航空发动机制造水平奠定基础。

近日，青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心郭鹏飞副教授，联合西北工业大学林鑫教授团队和南京航空航天大学曲宁松教授团队，针对航空发动机用镍基高温合金典型牌号Inconel718合金（国内牌号为GH4169），开展HDR-LSF实验，基于激光熔池形貌及温度场数值模拟，揭示高沉积速率条件下沉积态组织织构的演化规律；观察钝化膜的原子尺度结构、成分特征，利用点缺陷模型（Point Defect Model）理论，阐明钝化膜诱导沉积态试样电化学活性各向同性的作用机理。相关论文以题为“Passive behavior of nickel-based superalloys prepared by high-deposition-rate laser solid forming additive manufacturing”发表于腐蚀领域顶刊Corrosion Science。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109036

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本研究涉及的激光立体成形技术沉积速率高达1.2kg/h。EBSD结果显示， HDR-LSF Inconel 718合金具有较弱的（001）纤维织构。根据CET模型理论，通过对激光立体成形过程中的温度场进行数值模拟，发现与传统的激光立体成形相比，HDR-LSF激光熔池的温度梯度小了近一个数量级，这在一定程度上降低了激光熔池的外延生长效应。另外，HDR-LSF过程中，熔池熔合线的大曲率以及交错扫描策略，使得熔池内部不同位置以及层与层之间的温度梯度方向差异明显，促进了柱状枝晶的竞争生长，弱化了其织构强度。