典型材料激光选区熔化成形后的腐蚀行为研究

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作为最有前途的增材制造技术之一,激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,简称SLM)技术工艺简单,成形零件复杂度高,能解决传统方法的制造难题,特别  适合制造具有复杂结构的精密零件,在工业领域具有广泛的应用前景。然而,SLM成形与传统工艺成形零件在显微组织、性能方面有着明显差异。而腐蚀性能是零件在服役过程中的一个重要因素,但针对SLM成形零件的腐蚀性能研究还很少,限制了该技术的工程应用。  因此,本文开展了TC4合金和IN718合金两种典型材料SLM成形试样的腐蚀性能研究。首先,通过改变SLM成形工艺参数制造了不同致密度的TC4合金,利用电化学方法测试了在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。其次,通过改变SLM成形的倾斜角度制造了不同表面状态的TC4钛合金试样,并对比了不同腐蚀环境中的腐蚀行为。最后,在优化的SLM工艺参数下成形了IN718合金试样,并对不同热处理后的组织和腐蚀性能进行了研究。主要结论如下:  扫描间距为0.12mm时,SLM成形TC4试样的致密度最高,耐腐蚀性能最好。随着扫描间距增大,耐腐蚀性能先增大后减小。切片厚度的改变对腐蚀性能的影响具有方向性,XOY面的腐蚀性能不随切片厚度变化而变化;而XOZ面的腐蚀性能随着层切片厚度先增大后减小,并在40μm切片厚度下表现出最优的耐腐蚀性能。相比传统轧制态TC4合金,在最佳SLM工艺参数下成形的TC4合金在3.5%NaCl中的耐腐蚀性能更好。点蚀是SLM成形TC4试样试样的主要腐蚀失效形式,TC4合金的腐蚀行为与显微组织中组成相的类型、尺寸有关。  倾斜角度会改变SLM成形试样的表面状态,0°成形试样的表面粗糙度最小,为5.1μm,45°成形试样的表面粗糙度最大,为22.5μm。不同表面状态SLM成形的TC4试样在3.5%NaCl溶液、40%NaOH溶液、1mol/L H2SO4溶液中的腐蚀规律一致,均为0°成形试样的腐蚀性能最优,90°成形试样次之,30°和60°再次之,45°成形试样的耐腐蚀性最差。对于相同表面状态的TC4成形试样,在三种代表性的酸性溶液中的耐腐蚀性能顺序为H2SO4>HCl>HF+HNO3。  SLM成形态的IN718合金比传统轧制态的IN718试样耐腐蚀性能更佳,但经过热处理后腐蚀性能都会下降。其中,在1000℃固溶处理后,SLM成形IN718合金在溶液中的腐蚀速率最快;固溶+时效热处理后试样的腐蚀速率最快,抵抗腐蚀的能力最差,经过双时效处理的试样维钝电流密度最大,钝化膜最容易遭到破坏。
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