增材制造镍铝青铜耐蚀性及提升机理研究

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镍铝青铜(NAB)由于具有优异的机械性能和耐腐蚀性能被广泛用于深海远洋装备。传统的镍铝青铜制造工艺在制造复杂的零部件时常常出现微观组织不均匀,这将导致机械性能和耐腐蚀性能的降低。金属增材制造作为一种新的制造工艺,可以解决微观组织分布不均匀的问题。本文重点研究了三种不同初始粒径(小粒径45-63μm、中粒径63-75μm、大粒径75-105μm)的增材制造镍铝青铜微观组织演变以及腐蚀形貌,通过电化学实验对比了其与常规铸造镍铝青铜在海水环境下的静态腐蚀特性。此外,为了进一步提高增材制造镍铝青铜耐蚀性能,采用激光加工方法在增材制造镍铝青铜表面构筑微观超疏水结构,并分析其表面形貌、润湿性和耐静态腐蚀性。主要研究成果如下:(1)增材制造镍铝青铜是由α基体、B2型的NiAl和DO3型的Fe3Al沉淀相组成,与传统铸造镍铝青铜(As-cast-NAB)相比,增材制造镍铝青铜(EBSM-NAB)第二相分布均匀性得到很大改善,在200μm尺度内分布均匀。(2)与As-cast-NAB相比,EBSM-NAB选相腐蚀得到明显改善。电化学实验结果表明,腐蚀7 d后,中粒径NAB的极化电阻为29925Ω·cm~2,而As-cast-NAB合金的极化电阻为22114Ω·cm~2,中粒径的极化电阻增加了约1.35倍。这主要归因于EBSM-NAB第二相分布的均匀性获得很大程度的改善。(3)为进一步提高EBSM-NAB表面耐腐蚀特性,采用激光处理获得表面微结构,当激光功率为50 W时,加工后的EBSM-NAB表现为超疏水特性,静态接触角为153°,滚动角为5°。激光加工后镍铝青铜虽然耐腐蚀性随着浸泡时间的增长而降低,但腐蚀7 d后其极化电阻仍可以达到176753Ω·cm~2,远远大于极化电阻处于增长状态的中粒径NAB合金(极化电阻为29925Ω·cm~2)。
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