腐蚀顶刊：3D打印过渡金属表面超钝化膜的形成和失效机制(2)
导读目录：
腐蚀顶刊：3D过渡金属表面超钝化
膜的形成和故障机制
图2 沉积态Inconel 718合金在NaNO三、论文链接：https://doi.org/10.1016/j，*感谢论文作者团队对本文的大力支持，图5 基于点缺陷模型的金属/二次钝化膜/溶液界面，微组织特征中的偏析行为诱导各微区表面的二次钝化膜氧，必然导致超钝化膜向金属侧的迁移速率和超钝化膜。
两相表面膜/膜界面逐渐脱粘，更终导致超钝化膜开裂(如图3所示A和图4A），超钝化膜冲刷引起的金属/高速流动电解液也会引起膜破裂失效。此外，在如此高的外加电压下。
膜/溶液界面处的界面反应(4)[如图5]的反应速率导致大量
当电流密度达到20时，超钝化膜与金属脱粘，促进膜破裂 A/cm2时，超钝化膜局部破裂(如图4所示B所示)，根据点缺陷模型，（PDM）理论，含Cr合金表面钝化膜（primary passiv。
因此，沉积态718合金上形成的钝化膜晶体框架是Cr2O，取代阳离子亚晶格上的其他合金元素Cr原子(如Mo)，或出现在钝化膜中作为间隙原子(如Fe、Ni），进入超钝化区后，Cr(III)氧化为Cr(VI)此时钝化膜损坏。
同时，表面会立即形成其他几种氧化物(如Ni2O3)，如图1所示，当反应产物扩散缓慢时，氢氧化物或羟基氧化物会附着在氧化物表面形成外层。如果氧化物(内层)和氢氧化物(外层)在金属表面，极化曲线中的二次钝化区(图2)可以很好地证明这一点。
由于在流动电解液的作用下，电流密度为40A/cm2时仍未达到极限扩散电流密度(见Supplement，即传质过程不是阳极溶解的速率控制步骤，图3 电流密度为2A/cm2时，超钝化膜的（A）上表面形状和（B）剖面形状及（C。
激光电解整体制造技术，可实现高性能、大、复杂的金属结构效率、低成本，在航空发动机制造中应用前景广阔，但在电解加工过程中，过渡金属试验表面一旦局部损坏，会诱导选择性溶解，降低电解加工质量，这在激光添加剂制造过渡金属构件中尤为突出。
需要指出的是，自20世纪70年代以来，虽然研究人员对超钝化膜进行了一定数量的研究，但对膜的定义尚未达成一致（如阳极膜和氧化，这意味着人们对超钝化膜的形成机制仍缺乏准确的理解，超钝化膜在电解加工过程中的失效。
人们普遍认为，这是由高速流动电解冲刷超钝化膜，但对金属微组织和膜内缺陷的诱导机制尚不清楚。 电流密度为2A/cm2时，超钝化膜（A）原子细节图及（B）金属与（C）更近，青岛理工大学、西北理工大学、加州大学伯克利分校等。
基于点缺陷模型（PDM）理论，采用FIB-SEM双束系统和高分辨率TEM对于激光添加剂，探讨了超钝化膜的形成过程，阐明了基于金属微组织特征和点缺陷模型理论的二次钝化诱导超钝化膜的形成本质（因此，二次钝化膜为超钝化膜），它揭示了超钝化膜失效的原因Nb以Unveiling the trans。
青岛理工大学副教授郭鹏飞是西北理工大学林欣教授和加州大学伯克利分校的**作者D.D，Macdonald基于超钝化溶解实验和通信作者的教授PDM，过渡金属/二次钝化膜/溶液界面处的界面反应更终建立，本研究澄清了过渡金属或合金表面在电解加工过程中的超钝化，它揭示了超钝化膜的失效机制，可以极大地促进激光电解整体制造技术的发展。
本文来自微信微信官方账号材料科学与工程。请联系我们转载。未经许可拒绝转载到其他网站。 电流密度为20A/cm2时，超钝化膜（A）上表面和（B）剖面形状及超钝化膜。
金属的断裂和疲劳(2)
Kumar和Ramamurty[研究了工艺参数组合和重建的显微CT图像显示，当使用90时，缺陷尺寸和分布对工艺参数敏感°扫描旋转时，在构建方向上观察缺陷对齐，但当扫描旋转67时°缺陷随机分布。
如图8a如图8所示，即使两种情况下的体积能量密度相似c[所示，使用67°扫描旋转或减少图案填充间距可显著降低相对较大缺陷的频率，4.4.改进工艺相关属性的后处理。
在DED 316L中子衍射的测量表明，残余应力约为合金屈服强度的50–80%，LB-PBF Ti6Al4V和Inconel 71这些应力沿施工方向（Z）更大，在零件中心受压。
在外部自由表面拉伸，更集中在平台界面附近。AM目前对合金结构-性能相关性的理解已经完成。本文是第二部分，5.1.激光钛合金、热等静压处理PBF Ti-6Al-4V中缺陷。
残余应力的大小随着扫描线长度的增加而增加。考虑到这一点，减少制造过程中应力积累的更常见方法是实施扫描策略，将层划分为岛或条，以减少更长的不间断行程。
PBF系统主要通过每层后旋转热源的扫描方向，层高也直接影响应力分布。与较厚的层相比，较薄的层导致较高的应力梯度，分层制造工艺和附着在表面的半熔化颗粒、亚表面和表面。
导致AM合金零件的表面高度粗糙，如图9所示，表面粗糙度受工艺类型和参数、粉末尺寸、层厚等影响。例如，倾斜角度的分层会产生具有楼梯形状的表面，其坡度或曲率与每层相似。
此外，由于热源与建筑平台的方向不同，上下方向的侧面会导致不同的表面形式。与上侧相比，下侧的粗糙度明显较高，通常用于热处理AM Ti6Al4V、SS、镍基高温，SR热处理涉及恢复，LB-PBF和DED零件通常在构建平台之前切割。
为了限制与几何公差的偏差，高温退火通常会导致晶粒生长和晶粒取向的变化，促进更等轴微观结构的形成，通常伴随着强度、延展性和各向异性的降低。然而，高温热处理并不能提高密度和表面清洁度。然而，在大多数情况下。
为了提高准静态拉伸性能，需要进行后处理热处理。这种处理通常会降低强度，但会增加延展性。在大多数情况下，强度-延展组合仍然符合标准化要求，例如Ti6Al4V热处理通常会减少各向异性。
然而，由于AM合金固有的细观结构，通常仍有一定程度的各向异性，以下总结了使用情况AM特定合金系统技术生产的拉伸性能，4.2.表面粗糙度，参考文献：D.D。
然而，由于AM合金固有的细观结构，通常仍有一定程度的各向异性，以下总结了使用情况AM特定合金系统技术生产的拉伸性能，4.2.表面粗糙度，参考文献：D.D。
Gu，W，Meiners，K，Wissenbach，R，Poprawe。
Laser additive manufactur，processes and mechanisms，Int，Mater，Rev.，57 (2012)，pp，133-164。
通常，DED工艺表面光洁度更好，EB-PBF比如更差，Ti6Al4V平均表面粗糙度（Ra）报告值为1，基于激光和电子束的工艺使用更细的粉末和层厚。
由于粉末在零件边缘烧结，这些粉末和层厚容易形成卫星，但由于线宽和层高显著增加，DED使用近净形状的技术(即。
在提供更终几何形状后，接近所需零件几何形状的形状受到限制，doi.org/10.1016/j.actamat，热等静压是减少使用的普遍推荐工艺AM零件中的孔隙，如。
已证明可以关闭LB-PBF镍基高温合金和Ti6A，此外，它还可以消除残余应力，如果气体缺陷没有完全闭合，后续的热处理可以重新打开，对吧LB-PBF Ti6Al4V研究表明，尽管内部缺陷存在EDE节日期间关闭，但表面和近表面缺陷仍不受影响。
在某些情况下，热等静压可能会通过显著的晶粒生长发生显著变化AM零件的晶体，4，工艺相关属性，制造后需要几个步骤AM将零件转换为更终用途零件，通常，去除多余的粉末，从构建平台上切割零件。
支撑结构的加工可以通过额外的后处理来改善与工艺相关的属性，包括热处理，以改善微结构和/或缓解残余应力和热静压（HIP）为了降低孔隙度和某种形式的表面精加工，实现所需的表面光洁度和形状，大多数气体缺陷接近球形，因此具有高球形和高纵横比。
LOF缺陷形状不规则，边缘锋利。它们可能含有未熔化的粉末颗粒，通常球形和纵横比较低。气体缺陷的大小通常与熔池的大小有关。
与EB-PBF和LB-DED相比，LB-PBF通常会产生较小的缺陷，LOF缺陷的大小通常与图案填充间距的顺序相同，LOF缺陷被认为是导致的PBF和DED工艺疲劳失效，在BJP中。
缺陷尺寸明显较小，具有高纵横比、热等静压处理的激光PBF Ti-6Al-4V远离缺陷和样品表面的两个位置EBSD在镍基高温合金、钨等硬质金属中，相位取向图、高残余应力的影响在制造和使用过程中都会出现问题。
经常观察沿熔池路径形成的小裂纹，如图10所示。据报道，大部显著拉伸应力的积累会导致制造过程中的支撑结。由于零件变形，尺寸公差也受到显著影响。残余应力可作为疲劳期间额外的裂纹驱动力，从而促进裂纹的发生和扩展。
表1 通过不同AM生产工艺和热处理条件Ti6Al，来源：Fracture and fatigue i，Acta Materialia，图11 化学蚀刻LB-PBF Ti6Al4V（a），化学蚀刻（b–d）不同摩尔（M）溶液浓度后的表。
4.3.长三角形残余应力G60激光联盟陈长军原创作品，10.1179/1743280411Y.许多研究旨在优化工艺参数。
如热源特性、暴露策略、层厚和零件取向，获得更大密度和更小缺陷尺寸，粉末材料能量输入和熔化平衡复杂，能量不足导致粉末部分熔化，导致缺乏熔化(LOF)与未熔粉颗粒类型相反，能量输入过多会导致熔池不稳定。
导致飞溅和蒸发，导致气夹和钥匙孔缺陷。非更佳参数也会导致轨迹不连续、线间冶金结合弱、分层。表1概述AM Ti6Al4V的选定拉 伸性能，为了便于比较，还列出了锻造Ti6Al4V的性能，从中可以看出，虽然AM合金可以达到甚至超过ASTM规范的YS和U。
{n}{n}但EF通常较低，图8层厚（t
原文链接:优钢网 » 腐蚀顶刊：3D打印过渡金属表面超钝化膜的形成和失效机制(2)
发表评论