鎳基高溫合金Inco
nel 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(dòng)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Inco
nel 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(duì)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Inco
nel 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Inco
nel 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(bào)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?cè)诘碗娏髅芏认螺^高的電流效率主要?dú)w因于有未溶解的相被流動(dòng)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(cè)試儀器的示意圖
(a) 電流效率測(cè)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)Inco
nel 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(dòng)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(jià)金屬陽離子,消耗大量電荷,使電流效率小于100%。