鎳基高溫合金Inconel 718由于在650℃以下具有強(qiáng)度高，抗氧化，防輻射以及可焊性和組織穩(wěn)定性等諸多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)，航空發(fā)動機(jī)，核反應(yīng)堆和其它高溫領(lǐng)域中。然而，由于其自身加工自硬化嚴(yán)重并且在高溫下有著優(yōu)異的力學(xué)性能，因此利用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法容易引起刀具磨損嚴(yán)重，材料耐熱性和表面完整性差等。最新發(fā)展起來的激光立體成形技術(shù)被證明是成形Inconel 718的一種有效的且經(jīng)濟(jì)的方法。然而盡管激光立體成形具有近凈成形的特點(diǎn)，但是對于一些重要的、精度要求較高的表面仍然需要后續(xù)的加工。電化學(xué)加工技術(shù)是利用電化學(xué)陽極溶解的方法來去除材料，并且具有工具陰極無磨損，材料去除率高，加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合高溫合金等難加工材料的成形。而將激光立體成形技術(shù)與電化學(xué)加工技術(shù)結(jié)合起來能夠解決大型高性能Inconel 718金屬構(gòu)件成形無法兼顧高精度與高效率的制造難題。另外，激光／電解組合精確成形工藝已經(jīng)引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。最近，有學(xué)者研究了激光立體成形Inconel 718的微觀組織特征及其電化學(xué)行為。
【成果簡介】
近日，來自西北工業(yè)大學(xué)的林鑫教授 （通訊作者）及其博士生郭鵬飛（第一作者）等人在Corros． Sci．上發(fā)布了一篇關(guān)于研究激光立體成形Inconel 718電化學(xué)行為的文章，題為“Electrochemical behavior of Inconel 718 fabricated by laser solid forming on different sections”。
作者報道了激光立體成形（LSF）Inconel 718試樣的水平面（HS）和豎直面（VS）在10 wt．％ NaNO3溶液中的電化學(xué)行為。研究結(jié)果表明，HS和VS的耐蝕性并沒有差別。然而，由于第二相的管狀分布，HS在低電流密度下具有較低的表面產(chǎn)物電阻。 此外，它們在低電流密度下較高的電流效率主要?dú)w因于有未溶解的相被流動的電解液沖走。高電流密度下二次相的快速剝落速率提高了試樣的表面質(zhì)量。
【圖片導(dǎo)讀】
圖1 測試儀器的示意圖
（a） 電流效率測量裝置的模型圖；
（b） 相應(yīng)的實(shí)物照片。
圖2 Inconel 718微觀結(jié)構(gòu)圖像
（a） 沉積態(tài)Inconel 718水平面的OM圖像；
（b） 沉積態(tài)Inconel 718豎直面的OM圖像。
圖3 去應(yīng)力退火后LSF Inconel 718的EBSD圖像
（a） 從基材到沉積試樣頂部沿高度方向區(qū)域的反極圖（IPF）著色的OIM圖；
（b） 1000微米內(nèi)不同高度上｛100｝晶面的極圖；
（c） IPF圖。
圖4 樣品SEM圖像
（a） HS上的柱狀枝晶形貌；
（b） VS上的柱狀枝晶形貌；
（c） HS上組成相的分布；
（d） VS上組成相的分布。
圖5 HS和VS溶解過程示意圖
（a） VS上的初始表面； （b） HS上的初始表面；
（c） VS上的溶解表面； （d） HS上的溶解表面。
圖6 試樣中組成相的溶解速率
（a） 電流密度－電位曲線圖；
（b） 溶解速率－電位曲線圖。
【小結(jié)】
這篇文章介紹了去應(yīng)力退火態(tài)LSF Inconel 718的微觀組織和電化學(xué)行為。研究結(jié)果總結(jié)為如下三點(diǎn)：
（1） 水平面和豎直面有著相同的鈍化電流和擊破電位，這表明微觀組織的差異并沒有導(dǎo)致耐腐蝕性能和鈍化膜的穩(wěn)定性發(fā)生變化。
（2） 隨著電流密度增加，相溶解速率加快，但第二相即使在40A ／cm2的電流密度下也不溶解。隨著γ基體相溶解速率的增加，電解液的流動使得二次相以及表面產(chǎn)物的剝落速率越來越快，從而產(chǎn)生了平整的表面。
（3） 兩部分電流密度效率曲線幾乎完全相同。此外，析氧反應(yīng)劇烈的發(fā)生，在高電流密度下產(chǎn)生高價金屬陽離子，消耗大量電荷，使電流效率小于100％。
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