论文部分内容阅读
激光选区熔化技术(selective laser melting,SLM)是一种典型的增材制造技术,在金属结构的制造中占据重要地位。SLM技术具有快速成形、制造任意自由复杂形状零件、力学性能优良等优点,使其广泛应用于航空航天、汽车、医疗、模具等领域。传统制造的316L不锈钢具有成本较低、耐腐蚀、抗氧化能力强而得到广泛应用。因此,SLM 316L不锈钢的力学性能、耐腐蚀行为得到了广泛研究。但是,冷轧对SLM 316L不锈钢的耐腐蚀行为、微观结构的影响尚未研究清楚,并且也没有一种有效的后表面处理工艺去除SLM成形中造成的球化颗粒、未熔合、表面粗糙等缺陷。一方面,本文以不同轧制程度的SLM 316L不锈钢为研究对象,采用电化学测试实验,研究冷轧对SLM 316L不锈钢的耐腐蚀行为演变的影响;另一方面,本文以SLM 316L不锈钢为研究对象,通过一系列表面处理实验,探究一种高效的表面处理工艺。并且,本研究中还采用了光学显微镜、SEM、EBSD、XRD等进行微观结构的表征,采用粗糙度仪、纳米压痕仪等仪器测试材料表面粗糙度、硬度等性能。研究发现SLM 316L不锈钢的耐点蚀性能随着冷轧程度的增加而增加,在轧制20%时达到峰值,再进一步轧制时又下降。轧制程度小于20%时,熔池边界和晶界为耐腐蚀行为的主导影响因素;轧制程度大于20%时,位错密度决定了SLM 316L不锈钢的耐腐蚀行为。连通性被打断的熔池边界,随轧制程度增加而增加的Σ3边界和小角度晶界改善了SLM 316L不锈钢的耐蚀性,但随之增加的位错密度降低了他的耐蚀性。冷轧SLM 316L不锈钢的腐蚀行为是由轧制引起的这些微观结构变化的耦合作用决定的。胞状结构尺寸、小角度晶界密度随冷轧程度增加所发生的变化,导致SLM 316L不锈钢的硬度增加。通过本文的研究,还提出了一种有效的表面处理工艺。该工艺主要包括喷砂、氧化皮清除与再生、复合抛光三个步骤。喷砂处理通过SiO2砂粒在高速、高压下的冲击力、剪切力,去除SLM 316L不锈钢表面的球化颗粒、孔隙等缺陷,从而提高了材料表面的平整性、均匀性,可以抑制腐蚀裂纹的产生。喷砂时,由于严重的塑性变形,促使材料表面结构更紧密;喷砂后,原本最外层的钝化膜被去除,暴露出的新的钝化膜更加稳定,表面/亚表面的晶粒细化(细晶强化),喷砂表面附近熔池边界模糊,甚至消失,因而提高了SLM 316L不锈钢的耐蚀性。