西北工業大學林鑫團隊Corros. Sci.：激光立體成形Inconel 718電化學行為研究
【引言】
鎳基高溫合金Inconel 718由于在650℃以下具有強度高，抗氧化，防輻射以及可焊性和組織穩定性等諸多優異性能，廣泛應用于燃氣輪機，航空發動機，核反應堆和其它高溫領域中。然而，由于其自身加工自硬化嚴重并且在高溫下有著優異的力學性能，因此利用傳統的機械加工方法容易引起刀具磨損嚴重，材料耐熱性和表面完整性差等。最新發展起來的激光立體成形技術被證明是成形Inconel 718的一種有效的且經濟的方法。然而盡管激光立體成形具有近凈成形的特點，但是對于一些重要的、精度要求較高的表面仍然需要后續的加工。電化學加工技術是利用電化學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，加工精度高等優點，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與電化學加工技術結合起來能夠解決大型高性能Inconel 718金屬構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引起工業界和學術界的廣泛關注。最近，有學者研究了激光立體成形Inconel 718的微觀組織特征及其電化學行為。
【成果簡介】
近日，來自西北工業大學的林鑫教授 (通訊作者)及其博士生郭鵬飛（第一作者）等人在Corros. Sci.上發布了一篇關于研究激光立體成形Inconel 718電化學行為的文章，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溶液中的電化學行為。研究結果表明，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物電阻。 此外，它們在低電流密度下較高的電流效率主要歸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量。
【圖片導讀】
圖1 測試儀器的示意圖
(a) 電流效率測量裝置的模型圖；
(b) 相應的實物照片。
圖2 Inconel 718微觀結構圖像
(a) 沉積態Inconel 718水平面的OM圖像；
(b) 沉積態Inconel 718豎直面的OM圖像。
圖3 去應力退火后LSF Inconel 718的EBSD圖像
(a) 從基材到沉積試樣頂部沿高度方向區域的反極圖（IPF）著色的OIM圖；
(b) 1000微米內不同高度上{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】
這篇文章介紹了去應力退火態LSF Inconel 718的微觀組織和電化學行為。研究結果總結為如下三點：
(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致耐腐蝕性能和鈍化膜的穩定性發生變化。
(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物的剝落速率越來越快，從而產生了平整的表面。
(3) 兩部分電流密度效率曲線幾乎完全相同。此外，析氧反應劇烈的發生，在高電流密度下產生高價金屬陽離子，消耗大量電荷，使電流效率小于100％。
文獻鏈接：Electrochemical behavior of Inconel 718 fabricated by laser solid forming on different sections (Corros. Sci., 20 December, 2017 , DOI: 10.1016/j.corsci.2017.12.021）
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